Hiện nay, nhu cầu sử dụng xi măng ngày càng phổ biến và tăng mạnh. Trong quá trình sản xuất xi măng, một lượng lớn khí CO₂ được thải ra gây ô nhiễm môi trường, gia tăng hiệu ứng nhà kính và hiện tượng nóng lên toàn cầu. Chính vì vậy, nhu cầu tìm kiếm vật liệu thay thế cho xi măng nhưng không làm thay đổi tính chất của vật liệu đang là ưu tiên hàng đầu ở trong và ngoài nước.

 

Việt Nam là một trong những nước có sản lượng mía rất lớn, ước đạt khoảng 20 triệu tấn/năm. Trong sản xuất đường, một lượng lớn bã mía được thải ra nhưng nó lại có giá trị sử dụng thấp, thường được dùng để làm chất đốt, sản xuất một lượng nhỏ ancol, lên men làm thức ăn chăn nuôi gia súc hay để phân hủy tự nhiên...

 

Khi nung nóng từ 700-900⁰C, bã mía chuyển thành tro có thành phần gồm: SiO2, Fe2O3, CaO, MgO, K2O, SO3, trong đó thành phần chính là SiO2 chiếm khoảng 75%. Do đặc tính của các thành phần này khá tương đồng với xi măng nên nhóm nghiên Trường đại học Quảng Bình đã nghiên cứu sử dụng tro bã mía làm chất phụ gia trong sản xuất bê tông nhằm đánh giá khả năng thay thế xi măng bằng tro bã mía, đồng thời xác định tỷ lệ tối ưu khi thay thế xi măng bằng tro bã mía trong quá trình sản xuất bê tông.

Bã mía sau khi được thu gom và rửa sạch, băm nhỏ, phơi khô, cho vào lò nung với nhiệt độ 750⁰C trong khoảng thời gian 3h để tạo thành tro. Sau đó, nhóm ngiên cứu đã sử dụng phương pháp huỳnh quang tia X (XRF) tại Viện Địa chất - Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam để tiến hành xác định thành phần các chất trong tro bã mía.

 

So sánh thành phần và hàm lượng các chất trong tro bã mía với các chất trong xi măng, nhóm nghiên cứu thấy thành phần hóa học có trong tro bã mía khá tương đồng với thành phần của xi măng, cụ thể hàm lượng SiO2 chiếm tỷ lệ là 24,4% nằm trong khoảng 19-25% của xi măng và hàm lượng CaO trong tro bã mía cũng chiếm một tỷ lệ khá cao (14,98%). Như vậy là có thể tiến hành thay thế một phần xi măng bằng tro bã mía để sản xuất bê tông.

 

Để tạo các mẫu bê tông, nhóm nghiên cứu tiến hành phối trộn các nguyên liệu gồm xi măng, tro bã mía, cát, sạn và nước với một tỷ lệ nhất định theo thể tích. Cụ thể, tỷ lệ phối trộn để sản xuất bê tông thứ tự là xi măng và tro bã mía: cát : sạn : nước = 1 : 2 : 3 : 0,64. Trong đó, lượng tro bã mía thay thế cho xi măng chiếm các tỷ lệ lần lượt là 0%, 2%, 4,5%, 6,5%, 9%, 11,5% và 13,5%.

 

Hỗn hợp sau khi được trộn đều thì cho vào khuôn đúc, tưới nước trong khoảng thời gian 1 tuần và bảo quản các mẫu bê tông trong bóng mát. Sau đó, ngừng tưới nước và đợi 28 ngày để bê tông đông kết hoàn toàn. Kiểm tra độ nén của bê tông tại Trung tâm Kỹ thuật-Đo lường-Thử nghiệm (thuộc Chi cục Tiêu chuẩn-Đo lường-Chất lượng) thì kết quả cho thấy chất lượng của bê tông tăng lên khi thay thế một phần xi măng bằng tro bã mía.

 

Cụ thể, mẫu bê tông không có tro bã mía thì độ nén chỉ 210kg/cm2 , mẫu bê tông có 2% bã mía thì độ nén của bê tông đạt 460kg/cm2, mẫu bê tông có 4,5% tro bã mía thì độ nén là 740kg/cm2, mẫu bê tông có 6,5% thì độ nén đạt 530kg/cm2, mẫu bê tông có chứa 9% tro bã mía thì độ nén giảm xuống còn 345kg/cm2, tỷ lệ tro bã mía càng cao thì độ nén càng thấp.

 

Ông Nguyễn Đức Minh, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: "Độ nén của bê tông đạt giá trị cao nhất là 740kg/cm2 khi thay thế xi măng bằng tro bã mía là 4,5%. Giá trị độ nén này tăng 3,5 lần so với mẫu không sử dụng tro bã mía để thay thế xi măng. Qua quá trình nghiên cứu, kết luận của chúng tôi là có thể sử dụng tro bã mía để thay thế một phần xi măng trong sản xuất bê tông nhằm nâng cao độ bền cơ học của bê tông cũng như giảm được chi phí đầu vào khi sản xuất bê tông hiện nay."

 

Không chỉ đạt giải nhì Hội thi sáng tạo kỹ thuật cấp tỉnh lần thứ VIII, kết quả nghiên cứu trên của nhóm nghiên cứu có ý nghĩa thực tế rất lớn trong việc nâng cao chất lượng bê tông; đồng thời tận dụng được nguồn phế liệu là bã mía, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và giảm phát thải khí nhà kính do sản xuất xi măng và đốt bã mía. Hy vọng rằng kết quả nghiên cứu sẽ nhanh chóng được phổ biến và triển khai ứng dụng trong thực tế.