Xi măng chịu mặn cho các công trình ven biển

Xi măng chịu mặn có vai trò quan trọng trong xây dựng những công trình phòng thủ ven biển và hải đảo.

Trong bối cảnh đó, PGS.TS. Lương Đức Long cùng các cộng sự ở Viện Vật liệu xây dựng (Bộ Xây dựng) đã chế tạo xi măng có khả năng chống chịu sulfat cao, tăng tuổi thọ cho những công trình xây dựng ngoài biển đảo hoặc ở những môi trường đất nhiễm mặn.

Trong nước biển và những nơi bị nhiễm mặn thường chứa nhiều sulfat (một loại muối của axit sulfuric), có khả năng phản ứng với các chất hydroxit và hydro aluminat canxi trong bê tông, gây ăn mòn bê tông. Bởi vậy những công trình xây dựng ở vùng biển đảo hay bị rỗ bề mặt và có tuổi thọ ngắn, chỉ sau vài năm đã phải sửa sang, gia cố, tốn nhiều thời gian và công sức.

Trên thị trường hiện nay có nhiều loại xi măng chịu sulfat nhập khẩu từ nước ngoài. Tuy nhiên, các loại xi măng này chưa thực sự phù hợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam. So với các quốc gia khác, môi trường biển Việt Nam có khí hậu nóng ẩm, mưa bão nhiều nên kết cấu bê tông dễ bị ăn mòn hơn.

Trước thực trạng này, PGS.TS. Lương Đức Long cùng các cộng sự ở Viện Vật liệu xây dựng (Bộ Xây dựng) đã tìm cách chế tạo xi măng có khả năng chống chịu sulfat cao trong điều kiện nước biển, nước nhiễm mặn, nhiễm phèn,... tăng độ bền cho bê tông, tăng tuổi thọ cho công trình và phù hợp với khí hậu Việt Nam.

Quy trình sản xuất xi măng thông thường gồm các bước: tách chiết các nguyên liệu thô như đá vôi, đất sét, quặng sắt, sau đó phối trộn, nghiền theo tỉ lệ nhất định và đưa vào lò nung để tạo thành clinke (xi măng chưa nung, dạng viên rắn nhỏ), sau khi nghiền clinke sẽ thu được xi măng thành phẩm. Để sản xuất xi măng chịu sulfat, người ta thường trộn clinke xi măng thông thường với các phụ gia xi măng như xỉ lò cao, đá vôi, tro bay,...

Mặc dù phương pháp này đã phổ biến song việc ứng dụng để tạo ra xi măng có khả năng chịu sulfat cao trong thực tế không dễ dàng bởi yếu tố mấu chốt vẫn nằm ở cách phối trộn các thành phần này. Sau một quá trình dài mày mò, kết hợp với hơn 20 năm kinh nghiệm nghiên cứu về vật liệu xây dựng, PGS.TS. Lương Đức Long và các cộng sự đã tìm ra công thức tối ưu để tạo ra xi măng chịu sulfat cao.

Theo đó, xi măng chịu sulfat được tạo ra bằng cách trộn clinke xi măng thông thường hoặc các dạng tương tự với tỉ lệ nhỏ hơn 60% tổng khối lượng (tối ưu nhất là từ 22-40%). Tỉ lệ các chất phụ gia còn lại sẽ được tính dựa trên thành phần hóa học của chúng, sao cho tỉ lệ SiO2/Al2O3 nằm trong khoảng từ 2-3, tỉ lệ CaO/SiO2 trong khoảng từ 1-2,2 và tổng lượng SO3 nằm trong khoảng từ 1,5-6%.

Kết quả thử nghiệm trong vòng 1 năm về độ bền sulfat, thử nghiệm phản ứng hydrat hóa (phản ứng tỏa nhiệt xảy ra khi nước và xi măng, nếu nhiệt quá cao có thể gây nứt vỡ bê tông) và độ nén cho thấy xi măng sản xuất theo phương pháp này có khả năng chịu sulfat ưu việt, nhiệt hydrat hóa thấp và độ bền cao.

Nhờ tính mới và khả năng ứng dụng cao trong thực tế, quy trình sản xuất xi măng chịu sulfat của PGS.TS. Lương Đức Long và các cộng sự đã được Cục Sở hữu trí tuệ (Bộ KH&CN) cấp bằng độc quyền giải pháp hữu ích vào năm 2019.