Công nghệ cứng hóa đất bùn giải bài toán thiếu cát

Bùn đất nạo vét có thể biến thành vật liệu san lấp nền đạt chuẩn. Ảnh minh họa: ITN

Tìm ra công thức

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”, do TS Ngô Anh Quân - Viện Thủy công, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam làm chủ nhiệm đã được thực hiện thành công sau 3 năm nghiên cứu.

Với hơn 28 nghìn km sông và hệ thống tưới tiêu nói chung, hằng năm khối lượng đất bùn nạo vét ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long rất lớn. Làm thế nào để xử lý lượng đất bùn, đảm bảo về mặt môi trường sau khi nạo vét là một bài toán nan giải và tốn kém.

Theo một nghiên cứu của Trung tâm Công nghệ và quản lý môi trường vào năm 2020, khối lượng bùn phát sinh từ các dự án nạo vét sông, kênh rạch của TPHCM ước tính vào khoảng 2 - 3 triệu m3/năm.

Trong đó, khoảng 20 - 30% được xử lý, tái chế tại Công ty TNHH Sài Gòn Xanh, khoảng 22% (phát sinh từ cảng nội địa) được xử lý đổ thải ngay tại khu vực cảng; khoảng 48 - 58% lượng bùn nạo vét còn lại được đem đi thải bỏ ở những khu vực khác nằm ngoài địa điểm được quy hoạch xử lý.

TS Ngô Anh Quân cho biết, 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).

Tiềm năng rất lớn

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.

Theo TS Ngô Anh Quân, 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 trọng điểm.

Bao gồm dự án cao tốc Bắc - Nam phía Đông đoạn Cần Thơ - Cà Mau; dự án cao tốc Châu Đốc - Cần Thơ - Sóc Trăng; dự án cao tốc Cao Lãnh - An Hữu và cao tốc Mỹ An - Cao Lãnh với tổng mức đầu tư gần 83 nghìn tỷ đồng. 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 hay, 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.

“Việc sử dụng các chất kết dính vô cơ sẽ phù hợp với định hướng của đề tài là không gây ảnh hưởng tới môi trường, đảm bảo tính kinh tế, phù hợp áp dụng trong thực tiễn, bởi vật liệu kết dính vô cơ có giá thành rẻ hơn nhiều so với chất kết dính hữu cơ”, PGS.TS Ngô Anh Quân giải thích và cho biết, các nguồn vật liệu mà nhóm nghiên cứu đều có thể dễ dàng tìm kiếm ở Đồng bằng sông Cửu Long.

Mai Nhật