Trong các dự án xây dựng hiện đại, cải tạo mặt đất thông qua việc phun vữa thường được sử dụng để đảm bảo tính ổn định và an toàn của kết cấu. Kỹ thuật này, bao gồm việc tiêm vật liệu ổn định vào đất, rất cần thiết cho các tòa nhà ở các khu vực dễ xảy ra động đất và các khu vực có điều kiện mặt đất bất lợi. Từ việc đảm bảo nền móng và ngăn ngừa xói mòn đất đến việc gia cố các công trình ngầm, phun vữa đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra cơ sở hạ tầng kiên cố có khả năng chịu được áp lực môi trường và các thách thức về địa chất.
Sơ đồ này minh họa các thành phần điển hình của hệ thống phun vữa hóa học, trong đó các hóa chất tạo gel được áp dụng cho đất để ngăn chặn xói mòn và hóa lỏng có thể đe dọa tính toàn vẹn của cấu trúc. Các nhà nghiên cứu đã phát triển một loại vữa mới được làm từ sản phẩm phụ của quá trình thu năng lượng địa nhiệt, giảm thiểu lượng khí thải carbon liên quan đến quá trình phun vữa. Tín dụng: Shinya Inazumi từ Viện Công nghệ Shibaura, Nhật Bản
Tuy nhiên, các phương pháp phun vữa truyền thống từ lâu đã đặt ra những thách thức đáng kể về môi trường. Sự phụ thuộc lớn của ngành xây dựng vào vữa hóa học gốc silica, được sản xuất thông qua các quy trình tiêu tốn nhiều năng lượng, góp phần đáng kể vào lượng khí thải carbon dioxide (CO2) toàn cầu. Với áp lực ngày càng tăng trong việc giảm tác động đến môi trường, việc phát triển các giải pháp thay thế bền vững cho các vật liệu phun vữa thông thường đã trở thành ưu tiên quan trọng đối với các nhà khoa học và kỹ sư trên toàn thế giới.
Trong bối cảnh này, một nhóm nghiên cứu từ Viện Công nghệ Shibaura, Nhật Bản, đã phát triển một giải pháp sáng tạo có thể cách mạng hóa việc cải tạo mặt đất thông qua việc rót vữa. Dưới sự chỉ đạo của Giáo sư Shinya Inazumi thuộc Khoa Kỹ thuật, nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại vữa trung tính carbon mới có tên là Silica dạng keo thu hồi từ chất lỏng địa nhiệt (CSRGF) giúp tăng cường sự ổn định của đất đồng thời giảm tác động môi trường của việc xây dựng và khai thác năng lượng địa nhiệt. Nghiên cứu của họ được công bố trên tạp chí Case Studies in Construction Materials.
"Sản xuất năng lượng địa nhiệt tạo ra một lượng lớn chất thải giàu silica, theo truyền thống gây ra những thách thức về bảo trì và xử lý", Inazumi giải thích. "Bằng cách tái sử dụng chất thải này thành vữa CSRGF hiệu suất cao, chúng tôi hướng đến mục tiêu thiết lập một phương pháp tiếp cận kinh tế tuần hoàn, biến một sản phẩm phụ công nghiệp thành vật liệu xây dựng có giá trị".
Khi làm như vậy, loại vữa mới phát triển này giải quyết được hai vấn đề chính: ngăn chất thải có hàm lượng silica cao làm hỏng thiết bị thu năng lượng địa nhiệt và giảm thiểu lượng khí thải carbon trong quá trình sản xuất vữa thông thường.
Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm mở rộng đã chứng minh hiệu suất đáng chú ý của vữa, cho thấy khả năng chống hóa lỏng tăng 50% so với các vật liệu hiện có. Độ nhớt thấp và thời gian đông kết được kiểm soát cho phép thấm sâu vào đất trong khi vẫn đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn về môi trường. Những đặc tính này làm cho vữa CSRGF đặc biệt có giá trị ở các khu vực dễ xảy ra động đất, nơi mà việc ổn định đất đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa hư hỏng kết cấu trong các sự kiện động đất.
Đáng chú ý, các ứng dụng của vữa CSRGF vượt xa khả năng bảo vệ động đất. Các đặc tính chống thấm nước vượt trội của nó khiến nó trở nên lý tưởng cho các dự án xây dựng ngầm, bao gồm đường hầm, tàu điện ngầm và tầng hầm, nơi nước thấm đe dọa tính toàn vẹn của kết cấu. Ngoài ra, ở các khu vực ven biển và dễ bị lũ lụt, vữa CSRGF có thể gia cố đất để chống xói mòn và giảm thiểu rủi ro liên quan đến mực nước biển dâng cao.
Sự phát triển của vữa CSRGF đánh dấu một cột mốc quan trọng trong hành trình hướng tới mục tiêu trung hòa carbon của ngành xây dựng. Bằng cách tái sử dụng các sản phẩm phụ công nghiệp và giảm thiểu chất thải, sáng kiến này chứng minh các nguyên tắc kinh tế tuần hoàn có thể thúc đẩy các hoạt động xây dựng bền vững hơn.
Hơn nữa, sản xuất hiệu quả về mặt chi phí và có thể mở rộng quy mô giúp giảm lượng khí thải CO2 trong xây dựng. Việc áp dụng sản phẩm này phù hợp với các sáng kiến bền vững quốc tế, thiết lập các tiêu chuẩn mới của ngành về ổn định đất có trách nhiệm với môi trường.
Inazumi cho biết: "Bằng cách thay thế vữa gốc silica truyền thống bằng giải pháp thay thế bền vững của chúng tôi, ngành xây dựng có thể tiến tới phát triển cơ sở hạ tầng xanh hơn, hỗ trợ các nỗ lực toàn cầu nhằm đạt được mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2050".
Các bước tiếp theo của nhóm nghiên cứu bao gồm mở rộng quy mô sản xuất và tiến hành thử nghiệm thực địa để xác nhận thêm hiệu suất của vật liệu trong điều kiện thực tế. Khi ngành xây dựng nỗ lực cân bằng tính bền vững với hiệu suất cao, sáng kiến này thể hiện sức mạnh của tư duy sáng tạo trong việc giải quyết các thách thức về kỹ thuật một cách bền vững.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
