Phế thải từ các công trình xây dựng và phá dỡ có thể được xử lý để tạo thành cốt liệu tái chế, sau đó đưa trở lại công trường làm vật liệu đắp và lớp móng dưới. Quá trình này gồm những công đoạn nào, và làm thế nào để kiểm soát thành phần, kích thước hạt cũng như chất lượng sản phẩm?

Trong bài này, technologyMAG chia sẻ nội dung từ video của kênh Ashville, giới thiệu quy trình tiếp nhận, nghiền và kiểm nghiệm phế thải xây dựng để sản xuất cốt liệu tái chế.

Thu gom và tái sử dụng vật liệu xây dựng
Ashville là nhóm công ty hoạt động trong lĩnh vực xây dựng và đường sắt, có trụ sở tại London, gần sân bay Heathrow. Tại cơ sở kết nối với đường sắt, doanh nghiệp tiếp nhận cốt liệu nguyên khai như cát, sỏi và vật liệu Type 1 (1), đồng thời vận chuyển chất thải không nguy hại ra khỏi cơ sở bằng tàu hỏa. Vật liệu cũng được đưa đến bằng đường bộ. Những loại không thể xử lý tại đây sẽ được chất lên tàu để vận chuyển đi; còn bê tông, vật liệu phá dỡ dạng rắn, vật liệu lát nền và gạch có thể xử lý sẽ được tập kết, sau đó tái chế thành nhiều loại cốt liệu.
(1) Vật liệu Type 1: là một loại cốt liệu có cấp phối dùng làm lớp móng dưới cho đường, bãi đỗ xe hoặc các bề mặt lát. Vật liệu gồm nhiều cỡ hạt, từ hạt lớn đến hạt mịn, để có thể đầm chặt thành lớp nền ổn định. Trong quy cách công trình đường bộ của Anh, Type 1 có thể được sản xuất từ đá nghiền, bê tông nghiền hoặc cốt liệu tái chế, miễn là đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Vì vậy, “Type 1” là tên loại vật liệu theo quy cách, không có nghĩa là “vật liệu loại tốt nhất”.

Việc tái chế giúp giảm tốc độ lấp đầy không gian chôn lấp có hạn. Đồng thời, cốt liệu tái chế là một giải pháp có chi phí hợp lý hơn so với cốt liệu nguyên khai. Thay vì thải bỏ, vật liệu từ công trình phá dỡ được đưa đến cơ sở xử lý, chuyển thành sản phẩm và vận chuyển trở lại công trường để dùng làm vật liệu đắp. Đây là nguyên tắc tuần hoàn cơ bản của quy trình.

Các phương pháp xử lý cốt liệu
Vật liệu xây dựng có thể được xử lý bằng sàng, rửa hoặc nghiền. Sàng là quá trình phân tách các hạt theo kích thước. Vật liệu được nạp vào máy sàng, rung và đi qua các thanh sàng cùng nhiều lớp lưới có kích thước lỗ khác nhau. Các lớp lưới được xếp theo tầng, với lỗ lớn nhất ở phía trên. Hạt lớn được giữ lại ở tầng trên, còn hạt nhỏ hơn rơi xuống các tầng bên dưới để tiếp tục phân loại. Sau đó, băng tải chuyển từng cỡ hạt đến bãi tập kết riêng.

Rửa dùng các tia nước áp lực cao để loại bỏ bụi, bùn và những tạp chất khác. Nghiền là quá trình phá vỡ vật liệu thành các kích thước nhỏ hơn nhằm đáp ứng một quy cách cụ thể. Nhiều cơ sở tái chế kết hợp cả ba phương pháp, còn quy trình được trình bày trong bài này chỉ sử dụng phương pháp nghiền.

Chuẩn bị vật liệu trước khi nghiền
Trước khi nghiền, thành phần của toàn bộ vật liệu tiếp nhận được phân tích và yêu cầu kiểm nghiệm để xác định mức độ phù hợp. Vật liệu đạt yêu cầu tiếp tục được xử lý sơ bộ. Hoạt động nghiền tại cơ sở được thực hiện theo mùa và hiện chỉ tạo ra một loại sản phẩm đầu ra.

Một lô bê tông từ công trình phá dỡ tấm sàn gần cơ sở là ví dụ về bước chuẩn bị này. Các khối bê tông ban đầu quá lớn để đưa trực tiếp vào máy nghiền, nên được phá thành những phần có kích thước phù hợp. Thép cốt bê tông lộ ra bên ngoài được cắt bỏ tối đa, dù bên trong nhiều khối vẫn còn thép. Khi bê tông vỡ trong máy nghiền, nam châm tách phần kim loại lộ ra và băng tải chuyển kim loại đến thùng chứa phế liệu dung tích 20 yard khối (khoảng 15,3 m³).

Một nguồn vật liệu khác là hỗn hợp hạt chứa nhiều cát và đá nhỏ. Dù bề ngoài không đồng đều, hỗn hợp này vẫn có các thành phần có thể sử dụng. Khi được nghiền cùng bê tông, nó giúp tạo ra sản phẩm có thành phần và độ đồng đều phù hợp. Vào mùa đông, lượng đất nhỏ trong hỗn hợp có thể vón cục khi bị ướt, khiến vật liệu kém phù hợp hơn. Khi các hạt đá không dính vào nhau, đó là dấu hiệu cho thấy cát chiếm phần lớn hỗn hợp.

Thiết bị và quá trình nghiền
Thiết bị sử dụng là máy nghiền Powerscreen R400X, có buồng nghiền hình chữ V và hai tấm nghiền gọi là hàm nghiền. Khoảng cách giữa hai hàm được điều chỉnh theo kích thước sản phẩm mong muốn. Một hàm cố định, còn hàm kia chuyển động qua lại để ép vật liệu đi xuống và nghiền vật liệu vào hàm cố định. Theo thông số được nêu trong nội dung gốc, máy có lực nghiền lên tới 390 tấn lực, sản lượng tới 400 tấn mỗi giờ và sử dụng động cơ Scania năm xi-lanh, dung tích 9 lít, công suất 275 mã lực phanh.

Trong quá trình vận hành, thành phần vật liệu đầu vào cần được theo dõi liên tục. Không có một phép tính hay trình tự cố định có thể áp dụng cho mọi lô vật liệu. Người vận hành phải đánh giá thành phần hiện có, ước lượng lượng nạp vào máy và điều chỉnh tỷ lệ để đạt sản phẩm mong muốn. Từ sàn quan sát, họ theo dõi vật liệu đi vào khu vực nghiền nhằm phát hiện vật không phù hợp hoặc các vấn đề khác. Các nút dừng khẩn cấp được bố trí để dừng máy khi cần thiết.

Vật liệu rời băng tải được kiểm tra bằng mắt. Sau khi tập kết thành đống, vật liệu được xem xét kỹ hơn để nhặt bỏ những tạp chất nhỏ, chẳng hạn mảnh màng còn sót lại từ tấm sàn bị phá dỡ hoặc lẫn trong cát chuyển đến từ công trình khác. Một số mảnh có thể được phát hiện từ sàn quan sát, nhưng việc quan sát tại đó chủ yếu nhằm nhận biết vấn đề ngay trong lúc nghiền.

Thời tiết cũng ảnh hưởng đến tốc độ xử lý. Khi điều kiện thuận lợi, hoạt động nghiền diễn ra nhanh hơn. Lúc vận hành hết công suất, thùng chứa phế liệu 20 yard khối (khoảng 15,3 m³) được thay khoảng hai ngày một lần và thường chứa từ bốn đến sáu tấn kim loại.

Duy trì cấp phối đồng đều
Khi vật liệu được chất thành đống, các hạt lớn có xu hướng lăn xuống và tích tụ quanh chân đống. Vì vậy, trước và trong quá trình bốc vật liệu lên xe tải, đống vật liệu cần được đảo trộn định kỳ để duy trì thành phần đồng đều. Một xe vật liệu có quá nhiều đá lớn hoặc chỉ chứa toàn hạt mịn đều không phù hợp với nhu cầu tại công trường. Tỷ lệ phối trộn hợp lý giúp vật liệu đầm chặt tốt.

Sản phẩm được tạo ra là vật liệu 6F5 tái chế. Kích thước hạt của loại vật liệu này thường nằm trong khoảng từ 120 mm xuống đến cỡ bụi; mục tiêu sản xuất tại cơ sở là từ 75 mm xuống đến cỡ bụi. Sự phân bố kích thước hạt được gọi là cấp phối hạt. Cấp phối ảnh hưởng đến độ bền, khả năng đầm chặt và cường độ của vật liệu.

Kiểm soát tạp chất và thành phần gạch
Do nguyên liệu đầu vào trước đó được phân loại là chất thải, một lượng tạp chất nhất định là khó tránh khỏi. Tỷ lệ các thành phần trong vật liệu cũng có thể thay đổi giữa các lô. Theo nội dung gốc, mức dung sai đối với tạp chất khó loại bỏ như gỗ và nhựa là 1%, còn gạch không có mức cho phép chính xác. Dù vậy, tỷ lệ gạch trên toàn bộ đống vật liệu được giữ ở mức tương đối thấp để hạn chế ảnh hưởng đến tính năng sản phẩm.

Sau khi nghiền, gạch có thể vẫn giữ các cạnh sắc và có đặc tính khác bê tông. Nếu tỷ lệ gạch quá cao, hỗn hợp có thể khó đầm chặt, để lại khoảng rỗng và ảnh hưởng đến bề mặt phía trên. Gạch cũng có thể phân rã dần dưới tác động của tải trọng giao thông và độ ẩm. Do có nhiều lỗ rỗng, gạch dễ hút nước. Ở nơi có khí hậu lạnh, nước ngấm trong gạch có thể đóng băng khi nhiệt độ xuống thấp rồi tan ra khi trời ấm lên. Quá trình này lặp lại có thể khiến gạch nứt, vụn dần, làm lớp móng dưới dịch chuyển hoặc lún và có khả năng gây hư hại cho kết cấu phía trên.

Cơ sở này cố gắng loại bỏ hoàn toàn khối xây bê tông cốt liệu nhẹ khỏi vật liệu đầu vào. Do không biết chính xác thành phần của từng khối, họ khó xác định vật liệu sẽ có đặc tính ra sao sau khi nghiền. Nếu lẫn vào cốt liệu tái chế, chúng có thể ảnh hưởng đến cường độ và độ bền của sản phẩm cuối cùng.

Phân loại sản phẩm và kiểm nghiệm
Cốt liệu tái chế có nhiều loại với quy cách và mục đích sử dụng khác nhau. Sỏi tái chế có thể dùng cho thoát nước, cát tái chế dùng làm lớp đệm cho đường ống, còn bê tông nghiền Type 1, 6F2 và 6F5 được sử dụng cho lớp móng dưới. 6F2 và 6F5 về cơ bản là cùng loại cốt liệu tái chế, nhưng được phân biệt theo nơi sản xuất và sử dụng. Vật liệu 6F2 được nghiền và dùng ngay tại công trường, chẳng hạn bê tông từ một tòa nhà bị phá dỡ được nghiền tại chỗ để làm nền thi công cọc. Với 6F5, vật liệu được nghiền ở một địa điểm khác rồi vận chuyển đến công trường để sử dụng.

Vật liệu tái chế cần có chứng nhận để chứng minh sự phù hợp với quy cách kỹ thuật. Kỹ sư tại công trường tiếp nhận có thể yêu cầu hồ sơ xác nhận rằng vật liệu đưa xuống nền đất đáp ứng yêu cầu. Tại cơ sở này, cứ sau ba đến bốn tuần, một đơn vị thứ ba lấy một bao mẫu từ các vị trí được chọn ngẫu nhiên trong đống vật liệu và đưa đến phòng thí nghiệm để kiểm nghiệm.

Toàn bộ quy trình tạo thành một vòng sử dụng vật liệu: công trình được phá dỡ, vật liệu được chuyển đến cơ sở để kiểm tra và xử lý, sau đó cốt liệu tái chế được đưa trở lại các công trường xây dựng.

Tiếp tục khám phá chuyên đề Môi trường và Tái chế trên trang technologyMAG
Bài viết này là một phần trong chuỗi nội dung chuyên sâu về môi trường, xử lý chất thải, tái chế và kinh tế tuần hoàn do technologyMAG thực hiện nhằm cập nhật những công nghệ, giải pháp và dự án mới nhất tại Việt Nam cũng như trên thế giới. Trong bối cảnh các yêu cầu về phát triển bền vững, giảm phát thải và sử dụng hiệu quả tài nguyên ngày càng được quan tâm, ngành môi trường và tái chế đang trở thành một trong những lĩnh vực quan trọng của nền kinh tế hiện đại.

Để giúp độc giả thuận tiện theo dõi toàn bộ nội dung liên quan, Ban biên tập technologyMAG đã xây dựng trang tổng hợp chuyên đề Môi trường và Tái chế, bao gồm các nhóm bài viết về xử lý chất thải, tái chế nhựa, giấy, kim loại, thủy tinh, dệt may, rác thải điện tử, xử lý nước, kinh tế tuần hoàn, công nghệ môi trường và các dự án tiêu biểu tại Việt Nam và quốc tế.

Tìm hiểu thêm về chuyên đề Môi trường và Tái chế tại:
https://www.technologymag.net/technologymag-gioi-thieu-loat-tin-bai-chu-de-moi-truong-tai-che/

Để xem các tin bài khác về “Phế thải xây dựng”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Ashville

Lưu ý:
Để xem và khai thác hiệu quả nội dung của video clip nói trên (từ YouTube/ một dịch vụ của Google), Quý vị có thể thực hiện các bước sau:
1. Nếu tốc độ internet nhanh, có thể mở chế độ xem toàn màn hình bằng cách nhấn vào khung [ ] tại góc phải (phía dưới góc phải của video)
2. Chọn chế độ hình ảnh tốt nhất của đoạn video, hãy click vào hình bánh xe răng cưa và chọn chất lượng cao hơn (hoặc HD) theo ý muốn
3. Để hiển thị nội dung phụ đề, nhấn vào nút biểu tượng phụ đề [cc]. Một số video không có chức năng này sẽ không có biểu tượng phụ đề.
4. Quý vị có thể nghe hiểu tiếng Anh và có nhu cầu chia sẻ thông tin đến cộng đồng, hãy hỗ trợ techMAG biên dịch nội dung video và gửi cho chúng tôi để có cơ hội đăng thông tin lên technologyMag.net