Phương pháp này không chỉ giải quyết vấn đề tích tụ rác thải thủy tinh mà còn nội địa hóa việc sản xuất vật liệu xây dựng, đồng thời giảm chi phí. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Scientific Reports.
Xi măng chứa đất sét và đá vôi, giúp điều chỉnh độ dẻo của hỗn hợp xây dựng, cũng như các chất phụ gia giúp tăng cường độ, giảm thời gian đông cứng và ảnh hưởng đến các đặc tính khác. Xi măng có khoảng 20% silic oxit (SiO2) - cùng loại chất được sử dụng làm nền cho kính gia dụng và kính công nghiệp, theo các chuyên gia từ Đại học Kỹ thuật Quốc gia sông Don (DSTU).
Dân số toàn cầu tăng nhanh đang dẫn đến nhu cầu xây dựng ngày càng tăng để đáp ứng các nhu cầu thiết yếu như nhà ở, cơ sở hạ tầng, thương mại và công nghiệp. Kể từ những năm 1990, sản lượng xi măng đã tăng trưởng hàng năm. Theo số liệu năm 2023, Trung Quốc, Ấn Độ và Việt Nam là những nhà sản xuất xi măng hàng đầu thế giới, với sản lượng lần lượt là 2,1 tỷ tấn, 410 triệu tấn và 110 triệu tấn. Trong khi đó, sản lượng thủy tinh toàn cầu ước tính đạt khoảng 10 triệu tấn mỗi năm, trong đó chỉ khoảng 20% lượng thủy tinh được tái chế.
Thủy tinh không phân hủy sinh học, mà bị tác động vật lý như va đập, phong hóa làm vỡ vụn thành các mảnh nhỏ dần theo hàng nghìn năm.
Các nhà khoa học Nga từ Đại học Kỹ thuật Quốc gia sông Don, cùng với các đồng nghiệp từ Azerbaijan, Ả Rập Xê Út, Somalia và Thổ Nhĩ Kỳ, đã chứng minh rằng, việc thêm chất thải thủy tinh với một lượng hợp lý vào hỗn hợp xây dựng, thay cho một lượng xi măng nhất định, không làm suy giảm các đặc tính cơ học của bê tông và các công trình được làm từ nó.
"Các mẫu được tạo ra từ hỗn hợp có tới 10% xi măng được thay thế bằng chất thải thủy tinh cho thấy các đặc tính cường độ tương đương với các mẫu gốc xi măng. Lượng chất thay thế quá mức có nguy cơ làm suy giảm các đặc tính công nghệ của hỗn hợp xây dựng và có thể làm hỏng các vùng tiếp xúc trong vật liệu đã đông cứng", - nhà khoa học Sergei Stelmakh, Trưởng khoa Xây dựng Công trình và Kết cấu Độc đáo tại Đại học DSTU, giải thích.
Việc bổ sung bột thủy tinh vào hỗn hợp xây dựng thay vì các chất phụ gia chuyên dụng có thể giảm đáng kể chi phí xây dựng và đơn giản hóa khâu hậu cần. Điều này cũng giúp giải quyết vấn đề tích tụ chất thải thủy tinh, nhà khoa học Stelmakh nhấn mạnh.
"Ưu điểm của cuộc nghiên cứu này nằm ở việc tích hợp hai phương pháp tiếp cận – phương pháp khoa học và phương pháp thực tiễn - để đánh giá kết quả sử dụng bột thủy tinh như chất thay thế một phần xi măng trong bê tông và các sản phẩm bê tông cốt thép. Chúng tôi đã thực hiện các tính toán thực nghiệm và lý thuyết, sau đó đề xuất một mô hình cho phép dự đoán chính xác cường độ nén bê tông với một lượng bột thủy tinh nhất định trong thành phần của nó", - chuyên gia Sergey Stelmakh cho biết.