Việt Nam hiện có 25 nhà máy nhiệt điện đốt than đang hoạt động, thải ra tổng cộng khoảng 19,5 triệu tấn tro xỉ mỗi năm. Riêng tỉnh Quảng Ninh, với 7 nhà máy, lượng tro xỉ thải ra hàng năm lên đến khoảng 7,4 triệu tấn, chiếm gần 40% tổng lượng của cả nước. Đáng chú ý, chỉ có nhà máy nhiệt điện Mạo Khê có phương án xử lý hiệu quả nguồn tro xỉ này, trong khi các nhà máy còn lại đang phải đối mặt với tình trạng tồn đọng khối lượng tro xỉ khổng lồ tại các bãi chứa. Tình trạng này không chỉ gây tốn kém diện tích đất mà còn kéo theo nhiều vấn đề môi trường nghiêm trọng như ô nhiễm bụi và mạch nước ngầm.

Trong bối cảnh đó, Quảng Ninh, với đường bờ biển dài hơn 250 km và hơn 2000 hòn đảo, bao gồm cả hai huyện đảo Vân Đồn và Cô Tô, đang tập trung phát triển kinh tế biển. Điều này đòi hỏi việc xây dựng nhiều công trình dân dụng và công nghiệp tại khu vực ven biển, cũng như các cấu kiện bê tông có độ bền cao để gia cố và bảo vệ đê biển, xây dựng cầu tàu, bến cảng và các công trình trên biển, hải đảo. Nhu cầu về vật liệu bê tông có khả năng chống chịu sự xâm thực của môi trường biển là vô cùng lớn. Hơn nữa, việc sử dụng bê tông và bê tông cốt thép (BTCT) trong các công trình này cần tối ưu hóa việc sử dụng các nguồn nguyên vật liệu và phế thải công nghiệp sẵn có tại địa phương, nhằm giảm chi phí sản xuất, vận chuyển, thi công và đồng thời góp phần tiết kiệm nguồn tài nguyên thiên nhiên đang ngày càng khan hiếm.

Bê tông cường độ cao sử dụng hàm lượng tro bay lớn được xem là một giải pháp tiềm năng để đáp ứng những yêu cầu trên. Việc sử dụng trên 50% tro bay để thay thế xi măng không chỉ cải thiện độ bền của bê tông trong môi trường biển khắc nghiệt mà còn thúc đẩy việc tiêu thụ lượng lớn tro bay thải ra từ các nhà máy nhiệt điện đốt than. Chính vì vậy, TS. Tống Tôn Kiên cùng các cộng sự tại Viện Nghiên cứu và Ứng dụng VLXD nhiệt đới đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu và phát triển ứng dụng bê tông cường độ cao sử dụng hàm lượng tro bay lớn trong các kết cấu công trình ven biển và hải đảo”. Đề tài này nhằm góp phần giải quyết các vấn đề cấp bách về phát sinh và tồn đọng tro xỉ nhiệt điện cho cả Việt Nam và tỉnh Quảng Ninh, đồng thời thúc đẩy việc thực hiện các chủ trương của Chính phủ về việc sử dụng tro xỉ làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng và phát triển vật liệu xây dựng phục vụ các công trình ven biển và hải đảo đến năm 2025.

Nghiên cứu đã thành công trong việc đánh giá hiện trạng thải tro xỉ từ nhà máy nhiệt điện và điều kiện làm việc của bê tông, bê tông cốt thép (BTCT) tại các công trình ven biển và hải đảo ở Quảng Ninh. Điểm nổi bật là việc chế tạo thành công bê tông cường độ cao sử dụng hàm lượng tro bay lớn (≥ 50% thay thế xi măng theo khối lượng) cho các ứng dụng này. Bê tông này đạt cường độ nén ≥ 60 MPa ở tuổi 90 ngày, tương đương với bê tông đối chứng. Đồng thời, nó thể hiện độ bền sunfat cao (HS), mức độ thấm ion clo thấp đến rất thấp, và khả năng bảo vệ cốt thép trong môi trường biển vượt trội, gấp 3-11 lần so với bê tông thông thường. Đáng chú ý, việc sử dụng tro bay hàm lượng cao còn giúp giảm giá thành sản xuất 27-38%, giảm phát thải khí nhà kính CO2 từ 36-47% và giảm tổng mức tiêu thụ năng lượng 21-30% so với bê tông cường độ cao sử dụng 100% xi măng.

Dựa trên kết quả nghiên cứu, đề tài đã xây dựng hướng dẫn lựa chọn thành phần bê tông cường độ cao hàm lượng tro bay lớn và chỉ dẫn kỹ thuật chế tạo cấu kiện BT&BTCT đúc sẵn cho công trình biển tại Quảng Ninh. Hơn nữa, việc chế tạo và thi công thử nghiệm thành công kết cấu bản sàn BTCT sử dụng loại bê tông này đã chứng minh tính khả thi trong thực tế. Phân tích ứng xử cơ học và khả năng chịu lực của kết cấu bản sàn thử nghiệm cho thấy tương đương với kết cấu sử dụng bê tông cường độ cao đối chứng.

Để thúc đẩy ứng dụng rộng rãi loại vật liệu tiên tiến này, đề tài kiến nghị Chính phủ và Bộ Xây dựng tiếp tục đầu tư nghiên cứu, khuyến khích sản xuất và sử dụng bê tông hàm lượng tro bay lớn chất lượng cao cho các công trình biển. Bộ Xây dựng cần ban hành các chỉ dẫn lựa chọn tro bay, định mức thành phần bê tông cường độ cao hàm lượng tro bay lớn, đồng thời đầu tư dự án sản xuất thử nghiệm để hoàn thiện hướng dẫn kỹ thuật sản xuất và thi công cấu kiện đúc sẵn, tạo điều kiện ứng dụng trong các nhà máy và công trình biển trên cả nước. Việc xem xét sửa đổi TCVN 10302:2014 về tro bay chưa tuyển có hàm lượng MKN >6% cũng được đề xuất. Cuối cùng, cần tiếp tục triển khai dự án nghiên cứu hoàn thiện và chuyển giao công nghệ bê tông cường độ cao tro bay lớn cho các đơn vị sản xuất, thi công liên quan, góp phần thực hiện hiệu quả các Đề án của Chính phủ về đẩy mạnh sử dụng tro xỉ và phát triển vật liệu xây dựng cho công trình ven biển và hải đảo.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 20815/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

P.T.T (NASTIS)