68 HỌC VIỆN CÁN BỘ QUẢN LÝ XÂY DỰNG VÀ ĐÔ THỊ

KINH NGHIỆM QUẢN LÝ

TÁI SỬ DỤNG PHẾ THẢI XÂY DỰNG Ở VIỆT NAMTHỰC TRẠNG PHẾ THẢI

XÂY DỰNG VÀ ĐỊNH HƯỚNG

*Khoa Quản lý Xây dựng, Học viện AMC

Những năm gần đây, tốc độ công nghiệp hóa nước ta diễn ra nhanh chóng. Trung bình hàng năm, mỗi đô thị lại có hàng ngàn nhà ở của các hộ dân và hàng trăm công trình công cộng được xây dựng. Tương ứng với đó, mỗi năm có hàng vạn m3 rác thải xây dựng cần được xử lý. Tuy nhiên, do công tác quản lý còn nhiều bất cập và ý thức của người dân chưa cao nên tình trạng đổ trộm phế thải xây dựng trên các tuyến phố vẫn diễn ra thường xuyên. Hoạt động này không chỉ xuất hiện trên các trục đường giao thông ven đô, tại những vị trí xa

trung tâm, xa khu dân cư và ít người qua lại, mà ngay trên các tuyến phố chính trong thành phố.

Hiện nay, trên thế giới có nhiều nước quan tâm tới tái sử dụng phế thải bê tông làm cốt liệu sản xuất bê tông xi măng. Kết cấu gạch mới là thành phần lớn nhất trong chất thải xây dựng. Nghiên cứu khả năng tái chế loại chất thải này đang là mối quan tâm của nhiều nhà khoa học. Đây cũng là phương pháp tận dụng được các nguồn vật liệu phế thải vô cơ, hữu cơ; tiết kiệm nguồn tài nguyên thiên nhiên, biến vật liệu

thải thành nguồn nguyên liệu có giá trị; tiết kiệm chi phí xử lý chất thải và bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, tại Việt Nam phương pháp này đang còn khá mới mẻ. Khi sử dụng phế thải làm nguyên liệu thay đất sét đòi hỏi phải có sự thay đổi về quy trình và thông số công nghệ, trong khi đó nguồn nhân lực nghiên cứu về các vấn đề này cũng còn đang thiếu.

Vì vậy, cần định hướng nghiên cứu về công nghệ sản xuất cốt liệu nhẹ cho bê tông từ việc tái sử dụng các chất thải xây dựng và đánh giá đặc tính kỹ thuật của bê tông nhẹ; từ

Rác thải xây dựng làm xấu cảnh quan và tàn phá môi trường đô thị

Ths. Lê Ngọc Lan*

69Số 53.2017 XÂY DỰNG & ĐÔ THỊ

đó đưa ra đề xuất cần thiết để có thể áp dụng các loại vật liệu này trong xây dựng công trình ở Việt Nam. Trong bài viết, tác giả muốn giới thiệu một cách khái quát về “Thực trạng phế thải xây dựng và định hướng tái sử dụng phế thải xây dựng ở Việt Nam” để có cái nhìn mới mẻ và sự cần thiết nghiên cứu phương pháp trên.

THỰC TRẠNG PHẾ THẢI XÂY DỰNG VÀ ĐỊNH HƯỚNG TÁI SỬ DỤNG PHẾ THẢI XÂY DỰNG TRÊN THẾ GIỚI

Việc tái chế và sử dụng phế thải xây dựng đã được nghiên cứu và ứng dụng từ vài thập kỷ trở lại đây ở nhiều nước trên thế giới đặc biệt ở các nước phát triển [1]. Tuy nhiên, vấn đề tái sử dụng phế thải xây dựng không dễ giải quyết bởi vì rác thải xây dựng rất phong phú và đa dạng về chủng loại, chất lượng không ổn định. Do vậy, nghiên cứu tái sử dụng phế thải xây dựng vẫn đang tiếp tục là đề tài được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu nhằm làm tăng khả năng tái sử dụng chúng.

Mỹ là nước có lượng phế thải xây dựng thải ra hàng năm, khoảng 123 triệu tấn (số liệu năm 2004, Cục đường bộ Mỹ-FHWA[4]). Việc tái sử dụng phế thải xây dựng đã được áp dụng rộng rãi ở hầu hết các bang ở Mỹ, đặc biệt là ở những vùng xa nguồn cung cấp vật liệu tự nhiên cho sản xuất cốt liệu đối với các công trình xây dựng hay giao thông. Theo thống kê của Cục đường bộ Mỹ thì riêng trong lĩnh vực giao thông đã có 41/50 bang của Mỹ sử dụng cốt liệu tái chế từ bê tông.

Ở các nước Châu Âu ước tính lượng phế thải xây dựng hàng năm thải ra hơn 450 triệu (Theo báo cáo của European commission năm 1999 [5]). Khối lượng phế thải xây dựng ước tính khoảng 180 triệu tấn một năm với dân số Châu Âu khoảng 370 triệu người thì lượng phế thải xây dựng là khoảng 500kg/người một năm. Ủy ban các vấn đề Châu Âu (European Commission 1999) ước tính trung bình 28% lượng phế thải xây dựng đã được tái chế trong cuối những năm 1990. Hầu hết các nước thành viên của EU đã thành lập chương trình tái chế đối với phế thải xây dựng với mức độ trong khoảng 50-90% lượng phế thải xây dựng bình quân hàng năm của các nước đó, để thay thế một phần các loại vật liệu như: Sắt, thép, gỗ, cốt liệu tự nhiên, vật liệu tái chế từ phế thải xây dựng có giá thành rẻ hơn vật liệu tự nhiên, thậm chí ở một số nước như Đức, Hà Lan và Đan Mạch giá thành của chúng còn thấp hơn chi phí cho việc chôn lấp.

Rất nhiều nước khác cũng có thể kể đến như là những nước tiên phong trong việc nghiên cứu và triển khai việc

tái chế phế thải xây dựng như Nhật, Austraylia, Hồng Kông... Những nước này cũng là những nước có nhiều công trình nghiên cứu về tái chế phế thải xây dựng.

Viện Nghiên cứu ứng dụng ngành Xây dựng Weimar (IAB) (Cộng hòa Liên bang Đức) là cơ quan có rất nhiều kinh nghiệm trong việc chế tạo hạt nhẹ từ phế thải công nghiệp. Theo các nghiên cứu, các vật liệu từ nguồn phế thải công nghiệp có thể sử dụng làm nguồn nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm vật liệu nhẹ dạng hạt. Cấp phối thành phần để chế tạo các sản phẩm này được tính toán thay đổi dựa vào các yêu cầu của sản phẩm như cường độ hạt, khối lượng thể tích, độ rỗng và tính dẫn nhiệt. Cấu trúc hạt sau khi nung có độ xốp rỗng cao, vì vậy sản phẩm này có độ dẫn nhiệt thấp cũng như tính cách nhiệt nhiều.

THỰC TRẠNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG HẠT CỐT LIỆU NHẸ ĐƯỢC SỬ DỤNG TỪ PHẾ THẢI XÂY DỰNG TRÊN THẾ GIỚI

Theo các nghiên cứu [2], các vật liệu từ nguồn phế thải công nghiệp có thể sử dụng làm nguồn nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm vật liệu nhẹ dạng hạt. Các vật liệu từ phế thải xây dựng như: Tường xây, mảnh vỡ bê tông... kết hợp với một số loại phế thải công nghiệp đóng vai trò phụ gia như: Bột đá, tro bay... có thể sử dụng làm nguồn nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm vật liệu nhẹ dạng hạt cho bê tông. Quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm hạt nhẹ từ các chất phế thải được thực hiện thông qua các bước sau: Nghiền mịn hỗn hợp các chất phế thải đến độ mịn xác định; trộn hỗn hợp chất thải đã được nghiền mịn với các phụ gia khác và phụ gia nở; vê viên tạo hạt hỗn hợp phối liệu; nung chảy và gây nở hạt ở nhiệt độ cao; phân loại theo kích thước hạt; đóng gói sản phẩm.

Việc tái chế và sử dụng phế thải xây dựng đã được nghiên cứu và ứng dụng từ vài thập kỷ trở lại đây ở nhiều nước trên thế giới

70 HỌC VIỆN CÁN BỘ QUẢN LÝ XÂY DỰNG VÀ ĐÔ THỊ

KINH NGHIỆM QUẢN LÝ

Cấp phối thành phần để chế tạo các sản phẩm này được tính toán thay đổi dựa vào các yêu cầu của sản phẩm như cường độ hạt, khối lượng thể tích, độ rỗng và tính dẫn nhiệt. Sản phẩm hạt nhẹ được chế tạo từ các thí nghiệm sơ bộ như hình 1.2

Cấu trúc hạt sau khi nung có độ xốp rỗng cao, (Hình 1.3) vì vậy sản phẩm này có độ dẫn nhiệt thấp cũng như tính cách nhiệt cao. Do nguyên vật liệu sử dụng, các sản phẩm hạt nhẹ này có độ bền ăn mòn kiềm – silic cao, đặc tính này không thể có được trong các sản phẩm hạt thủy tinh phồng nở.

Mặc dù công nghệ sản xuất cốt liệu nhẹ bằng cách nung nguyên liệu tự nhiên đã được thực hiện từ rất lâu ở Đức, nhưng quá trình chế tạo vẫn chưa được hiểu một cách chi tiết. Các yêu cầu đối với nguyên liệu sử dụng, thành phần cấp phối phối liệu, và cơ chế của quá trình gây phồng nở của phụ gia

và chế độ nung vẫn chưa thể khái quát hóa được. Hầu hết các tài liệu nói về vấn đề này đều là những kiến thức trong giai đoạn từ năm 1950 đến năm 1980. Một nghiên cứu mới nhất trong việc sử dụng chất thải làm nguyên liệu để sản xuất hạt nhẹ là của Kraus là sản xuất cốt liệu nhẹ từ bùn thải sinh hoạt dựa trên các thí nghiệm “thử-sai”.

Các đặc tính của quá trình chế tạo các hạt phối liệu vẫn chưa được nghiên cứu một cách chi tiết. Hiện nay, Viện nghiên cứu ứng dụng xây dựng Weimar đang tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện công nghệ sản xuất hạt nhẹ từ nguyên liệu đầu vào là các phế thải xây dựng là các loại mảnh gạch vụn, vữa xây và đã đạt được nhiều kết quả tốt.

TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG PHẾ THẢI XÂY DỰNG SẢN XUẤT CỐT LIỆU NHẸ CHO BÊ TÔNG TẠI VIỆT NAM

Ở Việt Nam, chỉ trong vòng vài thập niên gần đây ô nhiễm môi trường sống ngày càng nghiêm trọng, sức khỏe con người bị ảnh hưởng. Nguyên nhân lại chính là do con người tạo ra. Với tốc độ phát triển của đất nước, ngành Xây dựng cũng đang trải qua các bước phát triển không ngừng. Việc xây mới các công trình xây dựng, cũng như việc phá dỡ các công trình đã xuống cấp, không đảm bảo yêu cầu sử dụng làm cho khối lượng phế thải xây dựng gia tăng một cách nhanh chóng, chiếm khoảng 10 – 15% chất thải rắn đô thị, nhất là ở các thành phố lớn. Theo báo cáo khảo sát của Hiệp hội môi trường đô thị và khu công nghiệp Việt Nam, năm 2009 [3], mỗi ngày có khoảng 1000 tấn chất thải xây dựng ở Hà Nội và 2000 tấn chất thải xây dựng tại thành phố Hồ Chí Minh. Dự báo trong những năm tới, lượng chất thải xây dựng còn tăng mạnh hơn do kế hoạch phá dỡ, cải tạo các khu chung cư cũ nát tại các đô thị lớn. Mặc dù

Hình 1. 1. Quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm hạt nhẹ từ các chất phế thải

Hình 1. 2. Sản phẩm hạt cốt liệu nhẹ chế tạo từ PTXD (bên trái là PTXD khi chưa nung, bên phải là

sản phẩm hạt cốt liệu nhẹ sau khi nung)

Hình 1. 3. Cấu trúc rỗng xốp của hạt cốt liệu nhẹ từ PTXD [A. Mueller, 2008]

71Số 53.2017 XÂY DỰNG & ĐÔ THỊ

khối lượng chất thải xây dựng là một vấn đề lớn đối với môi trường và đặc biệt tại các đô thị, tuy nhiên hiện nay vấn đề xử lý chất thải còn khá hạn chế.

Theo thông tin từ Bộ Xây dựng, tỷ lệ thu gom chất thải rắn khu vực đô thị đạt khoảng 83,5%, trong khi khu vực nông thôn tỷ lệ thu gom khoảng 50 – 60% tại thị trấn, thị tứ và 20 – 30% tại các thôn, xã. Ở nhiều nơi, đặc biệt là các đô thị lớn như Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh, vẫn thường xảy ra hiện tượng đổ chất thải xây dựng ra vỉa hè, lòng đường, nhất là tại các khu thưa dân cư. Các bãi phế thải xây dựng gây ảnh hưởng tới chất lượng không khí, gây ô nhiêm môi trường nước, làm xấu cảnh quan và tán phá môi trường đô thị.

Việc tái sử dụng các phế thải xây dựng và một số phế thải công nghiệp dùng làm phụ gia để tạo nên loại cốt liệu nhẹ chất lượng cao ứng dụng làm bê tông nhẹ, vật liệu cách âm cách nhiệt dùng trong xây dựng vừa giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường của các bãi phế thải xây dựng, đồng thời hạn chế được việc khai thác cạn kiệt các nguồn tài nguyên góp phần quan trọng vào sự phát triển bền vững của ngành Xây dựng nói riêng và của cả nước nói chung, phù hợp định hướng chiến lược phát triển bền vững ở Việt Nam của Thủ tướng Chính phủ (153/2004/QĐ-TTg), quy hoạch tổng thể phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030 (1469/2014/QĐ-TTg), và danh mục công nghệ cao được ưu tiên đầu tư phát triển và Danh mục sản phẩm công nghệ cao được khuyến khích phát triển (Phụ lục 1- Mục 48 và Phụ lục 2- Mục 100 của Quyết định số 66/2014/QĐ-TTg).

Ngoài ra, việc tái sử dụng phế thải xây dựng để tạo nên các sản phẩm hữu ích giúp tạo ra một ý thức hệ trong việc sử dụng rác thải, góp phần nâng cao ý thức về bảo vệ môi trường và phát triển bền vững của cộng đồng, phù hợp với chiến lược phát triển khoa học công nghệ quốc gia giai đoạn 2011-2020 (418/2012/QĐ-TTg).

Ở Việt Nam, công nghệ bê tông nhẹ cũng đã được nghiên cứu từ khá lâu. Cốt liệu dùng để chế tạo bê tông nhẹ ở Việt Nam được gọi là sỏi Keramzit (KRZ). Tuy nhiên, dây chuyền này cũng như các nghiên cứu sản xuất keramzit ở Việt Nam đều sử dụng đất sét là nguồn nguyên liệu chính. Khi sử dụng phế thải chế tạo cốt liệu rỗng đòi hỏi phải có sự thay đổi về quy trình và công nghệ. Bên cạnh đó là những khó khăn liên quan đến vấn đề thu gom, phân loại phế thải xây dựng, vấn đề này có thể khắc phục bằng cách thiết lập các quy trình thu gom, phân loại ngay trong quá trình phá dỡ. Do đó, để áp dụng được phương pháp này vào Việt Nam đòi hỏi cần phải có những dự án nghiên cứu mang tính chuyên sâu.

Có thể thấy lợi ích to lớn cũng như tính khả thi cao của công nghệ sản xuất cốt liệu nhẹ cho bê tông từ phế thải xây dựng. Theo đó, từ phế thải xây dựng có thể tạo ra các hạt cốt liệu nhẹ cho bê tông làm vật liệu cách âm, cách nhiệt để ứng dụng trong ngành công nghiệp xây dựng. Đồng thời phương pháp này giúp tiết kiệm chi phí cho bảo vệ môi trường, giữ gìn cảnh quan đô thị, nâng cao ý thức của người dân và xã hội đối với vấn đề sử dụng phế thải xây dựng, bảo vệ môi trường. Đi đôi với việc nghiên cứu về công nghệ sản xuất phù hợp với nguồn phế thải ở Việt Nam, các nghiên cứu ứng dụng sản phẩm hạt nhẹ cho các lĩnh vực khác nhau cũng cần được triển khai. Để kịp thời đáp ứng yêu cầu như trên, định hướng nghiên cứu về công nghệ sản xuất cốt liệu nhẹ cho bê tông từ việc tái sử dụng các chất thải xây dựng và đánh giá các đặc tính kỹ thuật của bê tông nhẹ là hết sức cần thiết; từ đó đưa ra đề xuất cần thiết để có thể áp dụng loại vật liệu này trong xây dựng công trình tại Việt Nam.

Tài liệu tham khảo

1. Ths. Lê Việt Hùng (2007), Nghiên cứu sử dụng phế thải phá dỡ công trình làm bê tông và vữa xây dựng, Báo cáo tổng kết đề tài – Mã số MT 17-07, Viện Vật liệu Xây dựng, Bộ Xây dựng.

2. PGS. TS. Nguyễn Hùng Phong, (2016), Nghiên cứu chế tạo và ứng dụng hạt cốt liệu nhẹ từ phế thải phá dỡ công trình xây dựng dân dụng ở Việt Nam, Thuyết minh đề cương đề xuất nhiệm vụ Nghị định thư .

3. Báo cáo Môi trường Quốc gia (2011), Chất thải rắn của Bộ Tài nguyên và Môi trường.

4. US Federal Highway Administration (2004), Transportation application of recycled concrete aggregate.

5. European Commission Report, Construction and demolition waste management practices and their economic impacts, (1999)