Công nghệ cứng hóa đất bùn - giải pháp bền vững cho hoạt động san lấp

TMO - Các nhà nghiên cứu tại Viện Thủy công (thuộc Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam) đã nghiên cứu thành công phụ gia để cứng hóa đất bùn nạo vét, mở ra tiềm năng lớn trong giải quyết việc thiếu cát, góp phần giảm gánh nặng môi trường về đất bùn nạo vét.

Vùng Đồng bằng sông Cửu Long hàng năm phải nạo vét một lượng lớn đất bùn từ các con sông và kênh rạch để đảm bảo cấp nước và giao thông thủy. Tuy nhiên, việc xử lý khối lượng đất bùn khổng lồ này là một bài toán nan giải. Tìm bãi đổ thải an toàn và hiệu quả môi trường là vấn đề phức tạp và tốn kém. Ngay cả TP.HCM cũng gặp khó khăn với khối lượng bùn nạo vét ước tính từ 2-3 triệu m³/năm. 

Tuy nhiên, lượng bùn nạo vét nếu được tái chế đúng cách có thể trở thành vật liệu san lấp thay thế nguyên liệu cát đang khan hiếm hiện nay. Trước thực tế trên, nhóm nghiên cứu do TS Ngô Anh Quân - Viện Thủy công, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam làm chủ nhiệm đã thực hiện Đề tài cấp quốc gia “Nghiên cứu công nghệ cứng hóa đất bùn nạo vét để sử dụng trong san lấp mặt bằng thay thế cát”. Sau 3 năm triển khai nghiên cứu đã đạt kết quả thành công.

Theo thông tin từ chủ nhiệm đề tài, mục tiêu của nhóm nghiên cứu là làm chủ công nghệ về vật liệu, thiết bị cứng hóa đất bùn nạo vét kênh mương để san lấp mặt bằng, đắp đê bao, bờ bao thay thế cát xây dựng và được áp dụng vào sản xuất; triển khai thí điểm ứng dụng kết quả vào thực tế cho đê bao và san lấp mặt bằng ở Cà Mau hoặc vùng Đồng bằng sông Cửu Long với giá thành sản phẩm cạnh tranh được với cát san nền tại cùng một thời điểm.

Sau 3 năm thực hiện, đề tài đã đề xuất và áp dụng thành công giải pháp công nghệ vật liệu dùng để cứng hóa đất bùn nạo vét từ sông, kênh bằng các chất kết dính vô cơ như xi măng, tro bay, xỉ lò cao và thạch cao để làm vật liệu san lấp mặt bằng và đắp nền đê bao bờ bao thay thế cát. Chất lượng của hỗn hợp bùn sau cứng hóa đạt yêu cầu tiêu chuẩn tương đương với đất trạng thái dẻo cứng, có thể sử dụng thay thế nền đất yếu tại đường giao thông với chiều sâu cần xử lý < 2m, tải trọng giao thông cấp 3, 4.

Ở quy mô nghiên cứu của đề tài đã chế tạo lắp đặt thành công thiết bị trộn chất kết dính từ việc cải tiến gàu máy xúc có dung tích 0,7m3. Từ đó đã xây dựng được hai mô hình thực tế tại Khu công nghiệp Khánh An, xã Khánh An (U Minh, Cà Mau).

Hàng năm, lượng bùn nạo vét ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long rất lớn. (Ảnh minh hoạ).

Thông tin từ Cục Quản lý hoạt động xây dựng, Bộ Xây dựng, tại Đồng bằng sông Cửu Long đang triển khai các dự án đường cao tốc với tổng cộng 463 km đường chạy qua 10 tỉnh, cần khoảng 54 triệu m3 cát san lấp. Tuy nhiên, trữ lượng cát hiện tại chỉ đáp ứng khoảng 70% nhu cầu. Trước thực trạng này, các Bộ, ngành địa phương đang tìm kiếm nguyên vật liệu thay thế, như nhập khẩu cát hoặc khai thác cát từ biển với trữ lượng dồi dào. 

Do đó, tiềm năng của đất bùn nạo vét càng thể hiện rõ trong bối cảnh khan hiếm cát xây dựng như hiện nay, đặc biệt là ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long - nơi đang triển khai bốn dự án cao tốc trọng điểm. Tuy nhiên, hầu hết các dự án đều chậm tiến độ do thiếu vật liệu cát đắp nền. 

Từ thành công bước đầu ở Cà Mau, nhóm nghiên cứu cho biết việc mở rộng áp dụng ở các địa phương khác có điều kiện tương tự về vật liệu và hạ tầng tổ chức thi công là hoàn toàn khả thi. Tuy nhiên, cần tiến hành các nghiên cứu thiết kế các cấp phối phù hợp với các chỉ tiêu cơ lý, khoáng hóa... của nguồn vật liệu đầu vào. Nghiên cứu này nếu được áp dụng ngay có thể giải được bài toán nan giải thiếu cát san lấp mặt bằng đang khiến nhiều công trình đình trệ.

Tuy nhiên đây mới chỉ là thành công bước đầu, để đưa giải pháp triển khai trên thực tế vẫn cần đến một quá trình dài chuyển giao. TS Ngô Anh Quân cho biết, để triển khai rộng rãi, nhóm sẽ phải nhân rộng sản phẩm chế tạo cho các vùng đất bùn khác nhau của Việt Nam, sử dụng nhiều nguồn vật liệu kết dính vô cơ khác nhau, kết hợp nghiên cứu thiết kế cấp phối phù hợp để cứng hóa đất bùn ở các nơi khác nhau và so sánh, đánh giá trên các công trình thực tế. 

Ngoài ra, cần nghiên cứu hoàn thiện các dây chuyền sản xuất tập trung với khối lượng đất bùn nạo vét cần xử lý lớn, các thiết bị cần được đồng bộ và thi công trên diện rộng. Có hướng dẫn chi tiết về lắp đặt các dây chuyền sản xuất, đóng gói hỗn hợp chất kết dính và phụ gia để cứng hóa đất bùn nạo vét nhằm sớm đưa vào thương mại hóa sản phẩm của đề tài.

Công nghệ cứng hóa đất bùn không chỉ giúp giải quyết vấn đề môi trường mà còn tạo ra một nguồn vật liệu xây dựng mới, bền vững. Nhóm nghiên cứu hy vọng rằng, với sự hỗ trợ của các cơ quan chức năng, giải pháp này sẽ sớm được áp dụng rộng rãi, mang lại lợi ích lớn cho các dự án xây dựng và môi trường tại Việt Nam.

Với kết quả đã đạt được từ Đề tài cấp quốc gia “Nghiên cứu công nghệ cứng hóa đất bùn nạo vét để sử dụng trong san lấp mặt bằng thay thế cát”, Hội đồng tự đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ Khoa học và Công nghệ cấp quốc gia nhất trí đánh giá nghiệm thu, xếp loại Đạt. Việc cứng hóa đất bùn nạo vét để sử dụng trong san lấp mặt bằng là một giải pháp sáng tạo, giúp thay thế cát xây dựng khan hiếm và giảm thiểu tác động môi trường. Đề tài nghiên cứu của Viện Thủy công đã mở ra một hướng đi mới, tận dụng nguồn tài nguyên sẵn có và đóng góp tích cực vào phát triển bền vững.

Thanh Tùng