Làm chủ công nghệ sản xuất xi măng bền sunfat “Made in Việt Nam”

(Xây dựng) - “Phát triển đa dạng các chủng loại xi măng có tính năng chịu được trong môi trường khí hậu biển phục vụ cho các công trình xây dựng ven biển và hải đảo như xi măng bền sun phát (sunfat), xi măng xỉ, phụ gia cho xi măng chịu nước biển...”. Đây là một trong những mục tiêu được đặt ra tại Đề án phát triển vật liệu xây dựng phục vụ các công trình ven biển và hải đảo đến năm 2025. Đáng mừng là hiện nay, các nhà khoa học, doanh nghiệp ở Việt Nam đã nghiên cứu, chế tạo và sản xuất thành công xi măng bền/kiềm sunfat có tính năng chịu mặn, phục vụ cho xây dựng các công trình khu vực biển, đảo.

Xi măng Xuân Thành đã nghiên cứu và sản xuất thành công xi măng bền sunfat.

Từ thành công trong nghiên cứu khoa học

Xi măng là thành phần quan trọng nhất của bê tông, là yếu tố quyết định trực tiếp đến chất lượng của bê tông và độ bền của công trình. Trong nước biển và cả nước ngầm, dưới đất sâu hay những nơi bị nhiễm phèn thường có chất hóa học sunfat. Sau một thời gian xây dựng, sunfat trong đất, nước sẽ phản ứng với các chất hydroxit và hydro aluminat canxi trong bê tông, gây ăn mòn bê tông, giảm tuổi thọ của công trình. Bởi vậy những công trình xây dựng ở vùng biển đảo hay bị rỗ bề mặt, có tuổi thọ ngắn, chỉ sau vài năm đã phải sửa sang, gia cố, tốn nhiều thời gian và công sức. Khắc phục tình trạng này, các nhà khoa học đã nghiên cứu ra loại xi măng bền (hay còn gọi kiềm) sunfat, giúp các chất trong bê tông không tác dụng với sunfat.

Xi măng bền sunfat có nhiều ưu điểm vượt trội như giảm sự ăn mòn của sunfat, clo cho bê tông trong điều kiện nước biển, nước nhiễm mặn, nhiễm phèn, nước ngầm; tăng cường tính chống nước cho bê tông; đảm bảo cho sự an toàn của kết cấu thép, giúp công trình giữ được thiết kế ban đầu, tính chất của bê tông luôn được ổn định, tăng độ bền cho bê tông, tăng tuổi thọ của công trình.

PGS.TS Lương Đức Long - nguyên Viện trưởng Viện Vật liệu xây dựng (Bộ Xây dựng) cho biết: Trước đó, trên thị trường có nhiều loại xi măng bền sunfat nhập khẩu từ nước ngoài. Tuy nhiên, các loại xi măng này chưa thực sự phù hợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam. So với các quốc gia khác, môi trường biển Việt Nam có khí hậu nóng ẩm, mưa bão nhiều nên kết cấu bê tông dễ bị ăn mòn hơn.

Trước thực trạng này, PGS.TS Lương Đức Long cùng các cộng sự ở Viện Vật liệu xây dựng đã nghiên cứu chế tạo thành công xi măng có khả năng chống chịu sunfat cao trong điều kiện nước biển, nước nhiễm mặn, nhiễm phèn…

PGS.TS Long cho biết, để sản xuất xi măng chịu sunfat, người ta thường trộn clinke xi măng thông thường với các phụ gia xi măng như xỉ lò cao, đá vôi, tro bay... Mặc dù phương pháp này đã phổ biến song việc ứng dụng để tạo ra xi măng có khả năng chịu sunfat cao trong thực tế không dễ dàng bởi yếu tố mấu chốt vẫn nằm ở cách phối trộn các thành phần.

Sau một quá trình dài mày mò, kết hợp với hơn 20 năm kinh nghiệm nghiên cứu về vật liệu xây dựng, PGS.TS Lương Đức Long và các cộng sự đã tìm ra công thức tối ưu để tạo ra xi măng chịu sunfat cao.

Theo đó, xi măng chịu sunfat được tạo ra bằng cách trộn clinke xi măng thông thường hoặc các dạng tương tự với tỷ lệ nhỏ hơn 60% tổng khối lượng (tối ưu nhất là từ 22 - 40%). Tỷ lệ các chất phụ gia còn lại sẽ được tính dựa trên thành phần hóa học của chúng, sao cho tỷ lệ SiO2/Al2O3 nằm trong khoảng từ 2-3, tỷ lệ CaO/SiO2 trong khoảng từ 1-2,2 và tổng lượng SO3 nằm trong khoảng từ 1,5-6%.

Kết quả thử nghiệm trong vòng 1 năm về độ bền sunfat, thử nghiệm phản ứng hydrat hóa (phản ứng tỏa nhiệt xảy ra khi nước và xi măng, nếu nhiệt quá cao có thể gây nứt vỡ bê tông) và độ nén cho thấy xi măng sản xuất theo phương pháp này có khả năng chịu sunfat ưu việt, nhiệt hydrat hóa thấp và độ bền cao.

Nhờ tính mới và khả năng ứng dụng cao trong thực tế, giải pháp kỹ thuật “Xi măng composit có độ bền chịu sunfat và chịu nước biển” được đăng ký bởi Viện Vật liệu xây dựng của PGS.TS Lương Đức Long và các cộng sự đã được Cục Sở hữu trí tuệ (Bộ Khoa học và Công nghệ) cấp Bằng độc quyền giải pháp hữu ích số 2 – 0001976 công bố ngày 25/2/2019. Bằng độc quyền sáng chế số 1- 0020299 công bố ngày 25/01/2020 cho giải pháp “Vật liệu đóng rắn trên cơ sở xi măng” cũng đã được Cục Sở hữu trí tuệ cấp cho Viện Vật liệu xây dựng và nhóm tác giả.

Đến thành công trong sản xuất và ứng dụng sản phẩm vào công trình

Không riêng các nhà khoa học của Viện Vật liệu xây dựng mà một số tổ chức, doanh nghiệp trong nước cũng đã nghiên cứu, sản xuất được xi măng kiềm sunfat. Ông Vũ Quang Bắc - Phó Tổng Giám đốc Công ty Cổ phần Xi măng Xuân Thành cho biết: Những năm qua, Xi măng Xuân Thành nghiên cứu thành công xi măng bền/kiềm sunfat trong phòng thí nghiệm và đã làm chủ công nghệ sản xuất dòng xi măng đặc thù này.

Kiểm soát quá trình sản xuất tại nhà máy của Công ty Cổ phần Xi măng Xuân Thành.

Hiện sản phẩm xi măng kiềm sunfat của Xi măng Xuân Thành đã và đang được sử dụng thử nghiệm trong một số dự án thuộc hệ sinh thái Tập đoàn Xuân Thành như cảng chuyên dụng tại Khánh Hòa và đang tiếp tục được nghiên cứu ứng dụng trong xây dựng cảng biển của một nhà máy sản xuất thép ở Nam Định… Một số khách hàng ở khu vực miền Trung và cả đối tác nước ngoài cũng đang liên hệ với Công ty tìm hiểu, xem xét đặt hàng và tìm kiếm cơ hội hợp tác xuất khẩu sản phẩm.

Theo ông Bắc, xi măng bền sunfat là loại sản phẩm đặc thù khác với những loại xi măng thông thường, nên khi sản xuất Công ty phải tính toán điều chỉnh phối nguyên liệu đầu vào, quy trình sản xuất phù hợp, xi măng thành phẩm được chứa ở silo riêng… Song các yếu tố trên không làm khó được xi măng Xuân Thành bởi đơn vị này có nhiều lợi thế như nguồn nguyên liệu dồi dào, chất lượng tốt; hệ thống dây chuyền sản xuất lớn; con người đã làm chủ công nghệ; nguồn lực mạnh nên đủ tự tin là đáp ứng được nhu cầu thị trường.

Lý giải vì sao Xuân Thành tiên phong nghiên cứu, sản xuất xi măng kiềm sunfat, ông Vũ Quang Bắc cho biết: Việt Nam có bờ biển dài, dọc từ Bắc vào Nam và nhiều đảo nên việc phát triển kinh tế biển đảo là tất yếu. Hơn nữa, thực hiện Chiến lược phát triển bền vững kinh tế biển, Chính phủ và các Bộ, ngành, địa phương cũng đang triển khai nhiều chương trình, đề án, dự án nhằm phát triển kinh tế khu vực ven biển, hải đảo một cách mạnh mẽ.

Với xu hướng trên, Xi măng Xuân Thành xác định nhu cầu xi măng kiềm sunfat phục vụ các công trình biển, đảo sẽ gia tăng trong thời gian tới. Do vậy, doanh nghiệp chủ động nghiên cứu và làm chủ quy trình sản xuất, công nghệ, chuẩn bị nguồn lực, sẵn sàng sản xuất đáp ứng nhu cầu đặt hàng của thị trường.

Tương tự, Công ty Cổ phần Xi măng Thành Công cũng đã công bố ứng dụng công nghệ hiện đại 4.0 của Mỹ sản xuất xi măng pooclang hỗn hợp bền sunfat PCP40 và PCB 40- HS đạt chất lượng đạt chuẩn quốc tế... Sản phẩm có cường độ nén cao, cường độ uốn, độ bền hóa học cao, thích hợp cho các công trình lớn, công trình ngầm, xây dựng ven biển như sân bay, bến cảng, cầu biển, đập biển, các khu nhà ở ven biển, đập nước, công trình xử lý nước, đường dẫn nước…

Một số doanh nghiệp khác như Công ty Cổ phần Xi măng X18 (thuộc Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng) cũng đã sản xuất xi măng sunfat và ứng dụng sản phẩm vào một số công trình quốc phòng. Các tín hiệu trên cho thấy các doanh nghiệp Việt Nam đã năng động, thay đổi tư duy, tầm nhìn, chủ động nghiên cứu, ứng dụng sản xuất xi măng bền sunfat, đón đầu nhu cầu thị trường trong tương lai.

Tuy nhiên hiện tại, việc phát triển thị trường cho xi măng bền sunfat vẫn gặp những khó khăn nhất định. Nội dung này sẽ được Báo điện tử Xây dựng đề cập trong bài viết tiếp theo.