Bê tông cao su (Rubber concrete) – Vật liều được chế tạo bằng cách tái chế lốp xe phế liệu

Bê tông “cao su” (Rubber concrete), một vật liệu được chế tạo bằng cách tái chế số lượng lốp xe phế liệu khổng lồ và chúng có khả năng ứng dụng lớn nhờ vào tính chất vật lý cứng cáp như bê tông nhưng cũng dẻo dai, linh hoạt như cao su.

1. Đặc tính và cách thức chế tạo bê tông cao su:

Thực tế, trong nhiều năm nay, các nhà nghiên cứu vật liệu đã cố gắng biến bê tông thành vật liệu dẻo. Tuy nhiên, có vẻ như do tính chất dễ vỡ của bê tông nên cách tiếp cận trực tiếp và hiệu quả nhất trong việc tạo ra các cấu trúc bê tông chịu áp lực sẽ là tăng độ bền kéo bên trong vào bê tông. Nếu bê tông hoạt động giống như thép trong ứng suất (dễ uốn cao), trong khi vẫn giữ được tất cả các lợi thế khác (độ chịu nén cao), các kết cấu bê tông sẽ có nhiều ứng dụng tiện lợi hơn trong đời sống.

Xuất phát từ điều này, các nhà khoa học thuộc Trung tâm Nghiên cứu Quân sự tại Trường Đại học Far Eastern Federal (Nga) đã phát triển một loại bê tông “cao su” mới, có khả năng chống nứt cao hơn nhiều so với các loại thông thường.

Loại bê tông này không chỉ sử dụng xi măng nguyên chất mà còn cho vào chất kết dính được tạo thành từ than vỏ trấu, đá vôi nghiền và cát silica, thay thế cho khoảng 40% lượng xi măng thông thường.

Hiệu suất động của bê tông cao su có tầm quan trọng lớn nhờ tính đàn hồi cao, vì các hạt cao su được bao gồm trong bê tông có tác động tích cực đến hiệu suất động. Các kết luận rút ra từ những nghiên cứu cho thấy chúng có nhiều ứng dụng tiềm năng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Mặc dù hỗn hợp bê tông cao su thường có cường độ nén giảm và có thể bị hạn chế sử dụng trong một số ứng dụng kết cấu nhất định, nhưng nó có một số tính chất mong muốn, như mật độ thấp hơn, độ bền cao hơn và khả năng chịu va đập cao hơn so với bê tông thông thường. Sự thay thế này giúp cho tấm bê tông có đặc tính giống với cao su – đàn hồi khi chịu lực tác động mà không bị nứt ra. Trên thực tế, vật liệu này có khả năng chống nứt cao gấp từ 6 đến 9 lần so với bê tông thường. Ngoài ra, các vết nứt có thể tự liền khi bị ngấm nước, vậy nên loại bê tông này phù hợp cho việc xây dựng các cấu trúc ngầm như căn cứ quân sự dưới lòng đất.

Cao su bột (Powdered rubber) là một thuật ngữ chung được đưa ra cho cao su tái chế được tạo ra từ lốp xe phế liệu. Việc sản xuất cao su bột bao gồm loại bỏ thép và lông tơ, sau đó sử dụng máy tạo hạt hoặc máy nghiền, với sự trợ giúp của các chất làm lạnh để giảm kích thước của các hạt lốp.

Một thực tế phổ biến là lốp xe có thể được chia thành hai nhóm chính: lốp ô tô và lốp xe tải, và chúng khác nhau. Mô tả về nguồn cao su là rất quan trọng và phải luôn được xác định chính xác trong tài liệu vì nó có ảnh hưởng đến kết cấu và hình dạng trong việc tái chế, và do đó, về các đặc tính của bê tông được điều chỉnh bằng cách thêm tỷ lệ phần trăm quy định của cao su. Điều quan trọng nữa là chỉ ra rằng lốp ô tô và lốp xe tải không chỉ khác nhau về hình dạng, trọng lượng và kích thước, mà trên hết, về tỷ lệ của các thành phần của hỗn hợp cơ sở. Các nhà nghiên cứu đã xem xét ba loại rộng của thiết kế hỗn hợp bê tông lốp xe bị loại bỏ: – Cao su bị sứt mẻ: Loại cao su này có kích thước khoảng 25 che30 mm và được sử dụng để thay thế các cốt liệu thô trong bê tông. – Cao su vụn: Các hạt cao su rất không đều, dao động trong khoảng 3 Lần10 mm và được sử dụng để thay thế các cốt liệu mịn. – Cao su bột: Các hạt của cao su nhỏ hơn 1 mm và bao gồm bột được hình thành trong quá trình giòn, rơi ra từ máy móc của nhà máy đang xử lý cao su thải. Loại cao su này có thể được sử dụng làm chất độn trong bê tông do kích thước của nó.

2. Ý nghĩa của loại vật liệu mới:

Điều đáng chú ý nhất về loại vật liệu mới này đó chính là nguồn nguyên liệu được sử dụng để chế tạo chúng. Hiện nay nhiều quốc gia và thành phố đang phải đối mặt với các vấn đề gia tăng lớn các vật liệu tái chế và chúng ta không đủ khả năng để tái chế hết được. Chẳng hạn như cao su, thủy tinh và nhựa trong nhiều năm qua, tiêu thụ cao su của thế giới đã đạt gần 24,9 triệu tấn trong năm 2010. Chỉ riêng tại Mỹ, khoảng 3,9 triệu tấn lốp xe phế liệu được sản xuất hàng năm, trong đó 1,36 triệu tấn được tái chế và 2,54 triệu tấn được đốt hoặc lấp xuống mặt đất. Theo quan điểm của thị trường rộng lớn và rộng lớn đối với lốp xe phế liệu, khoảng một phần tư trong số tất cả các lốp xe phế liệu cuối cùng có khoảng 27 triệu lốp hoặc khoảng 6 triệu tấn hàng năm, chiếm hơn 12% tổng lượng chất thải rắn.

Việc xử lý các vật liệu lốp xe phế liệu trở nên rất tốn kém một khi chúng được gửi đến các bãi chôn lấp; không đề cập đến không gian rộng mà họ sử dụng trong các bãi chôn lấp để xử lý và mối nguy hiểm mà chúng gây ra cho môi trường. Dựa trên thông tin này, việc sử dụng cao su trong vật liệu bê tông và mặt đường cung cấp một phương pháp bền vững với môi trường để xử lý hàng triệu lốp xe được tạo ra hàng năm.

Người ta ước tính rằng nếu mô hình này được áp dụng tại Mỹ, mỗi người sẽ loại bỏ một lốp xe hơi mỗi năm tại đất nước cờ hoa này. Với dân số hơn 300 triệu người, điều đó cho thấy rằng mỗi năm, có tổng số 300 triệu lốp xe cần được xử lý. Đã có nhiều cách thức được đưa ra để cải tiến khả năng sử dụng những lốp xe này tuy nhiên, không phải tất cả các lốp xe đều được tiêu thụ theo những cách có lợi và thậm chí tồi tệ hơn, lốp xe phế liệu lại còn được xử lý bằng những cách hợp pháp hoặc bất hợp pháp (xử lý lốp xe trong khu vực không được phép) khi không thể tái chế. Toàn bộ việc xử lý lốp xe rất khó để chôn lấp vì lốp xe có xu hướng nổi trở lại lên mặt đất theo thời gian. Dự trữ lốp xe phế liệu còn có thể dẫn đến các tác động xấu về sức khỏe cộng đồng, môi trường và thẩm mỹ và thậm chí còn có nguy cơ cháy nổ.

Nguồn: Bài viết được thực hiện bởi đội ngũ Science Realm.

Các tài liệu tham khảo thêm của bài viết: TrithucVN, Sciencedirect và Wikipedia.