Доцент доктор Хюинь Чонг Фуок (Университет Кантхо) принял участие в исследовании бетоноподобных материалов из осадка сточных вод и летучей золы, применяемых для выравнивания.
Доцент Хюинь Чонг Фуок (35 лет) только что был награжден премией «Золотой глобус» 2023 года за выдающиеся достижения в области научных исследований и обучения, одним из выдающихся проектов которого является создание материалов из шлама.
Доцент Фуок рассказал, что исследование было проведено, когда он работал над докторской диссертацией в Национальном тайваньском университете науки и технологий 7 лет назад. В то время компания по очистке сточных вод в Тайбэе заказала исследование по использованию имеющегося на заводе шлама в качестве материала для внутреннего захоронения на территории кампуса.
Доктор Фуок и его исследовательская группа разработали формулу смешивания шлама с летучей золой и небольшим количеством цемента и других добавок для создания контролируемого материала низкой прочности (CLSM). Добавленный цемент и добавки создадут благоприятную среду для участия летучей золы и осадка в химических реакциях, образуя материал CLSM с несущей способностью.
Доцент доктор Хюинь Чонг Фуок (2-й слева) во время учебы и исследований на Тайване. Фото: NVCC
Он сообщил, что в шламе на очистных сооружениях содержится довольно большое количество диоксида кремния (SiO2) и оксида алюминия (Al2O3), что аналогично составу летучей золы на угольных тепловых электростанциях. Плотность и состав частиц этих двух материалов не сильно отличаются, поэтому они отлично подходят для смешивания с целью получения материалов CLSM. «В зависимости от конкретных потребностей подразделения-заказчика содержание каждого материального компонента может быть скорректировано для получения продукта, отвечающего требованиям использования», — сказал он.
Исследовательская группа разработала процесс создания материалов CLSM с использованием шлама и золы, которые берутся непосредственно из источников выбросов в лаборатории и используются напрямую без дополнительной обработки.
Доцент Фуок сказал, что в зависимости от конкретных условий его можно смешивать непосредственно с влагой или смешивать в сухом виде (перед использованием материалы необходимо высушить). Для материалов CLSM, используемых для захоронения на свалках, группа выбрала метод мокрого смешивания, чтобы сэкономить на затратах на переработку.
Этап сбора шлама на заводе для исследовательских целей. Фото: NVCC
После многочисленных лабораторных испытаний, оценок и корректировок команда оптимизировала формулу, чтобы продукт соответствовал требованиям к использованию. Это также самый сложный и трудоемкий этап, требующий проектных расчетов и смешивания. Команде приходилось тестировать его снова и снова, поскольку каждый раз, когда они изменяли небольшое количество ингредиента, свойства продукта резко менялись. Кроме того, на результаты исследований большое влияние оказывают метод и процесс смешивания, а также тип используемого оборудования.
Доцент Фуок сказал, что по сравнению с традиционными песчаными заполняющими материалами это два совершенно разных метода. При заполнении обычным песком используется энергия прокатки для уплотнения материала до проектной плотности, а затем его прием. CLSM — это контролируемый материал низкой прочности, подобный бетону, свойства которого разработаны для различных целей, что означает, что его можно полностью адаптировать в соответствии с требованиями к использованию. Чем выше требования к качеству, тем выше будут производственные затраты.
Материал имеет большой потенциал для практического применения на свалках, однако, по словам доцента Фуока, для того, чтобы можно было массово использовать его в качестве обычного материала для свалок, необходимо проанализировать фактические производственные затраты и оценить долгосрочное воздействие на окружающую среду. «Необходимы конкретные стандарты и правила по техническим требованиям к строительству и отдельной приемке», — сказал он. Кроме того, источник материалов шлама и летучей золы должен иметь стабильный источник сбора с точки зрения качества, обеспечивая большие запасы для промышленного производства в масштабах, чтобы иметь основу для практического применения.
Изображение, полученное исследовательской группой с помощью микроскопа CLSM. Фото: NVCC
Исследования группы получили высокую оценку, и на территории водоочистного сооружения в Тайбэе был организован пробный полигон. Предварительные оценки сразу после внедрения продемонстрировали высокую применимость разработанной материальной формы. Исследовательская группа периодически проводит мониторинг и отбор проб для отслеживания долгосрочных характеристик этого материала с целью оптимизации методов проектирования и строительства материалов CLSM.
В стране проводились некоторые исследования по применению летучей золы и шлама в качестве наполнителей, но лишь немногие из них были опубликованы в научных работах. Для применения во Вьетнаме необходимо разработать набор технических стандартов в качестве основы для расчета норм материалов, которые будут включены в проекты строительства мостов и дорог с использованием государственного бюджета.
Кроме того, источник сырья должен обеспечивать стабильность и непрерывность для реализации крупномасштабных проектов. Летучая зола может удовлетворить спрос, но, по словам доцента Фуока, удовлетворить спрос на шлам сложно, поскольку системы очистки воды требуют дноуглубления всего один раз в 1-2 года. Он сказал, что эту проблему можно решить, исследуя возможность использования других ресурсов для замены шлама или изменяя формулу, увеличивая или уменьшая долю сырья, при этом сохраняя соответствие требованиям. «В настоящее время некоторые компании, занимающиеся строительством транспортных систем, предлагают провести небольшие пилотные проекты, а затем установить технические стандарты, оценки воздействия на окружающую среду и другие процедуры для массового внедрения», — сказал доцент Фуок.
vnexpress.net
Комментарий (0)