I. Giới thiệu
Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng đất sét nung có hoạt tính pozzolanic để thay thế một phần clinker trong sản xuất xi măng, nhằm mục đích giảm phát thải CO2. Ngành công nghiệp xi măng hiện đang đối mặt với áp lực lớn về việc giảm lượng khí thải carbon, với ước tính rằng phát thải CO2 từ ngành này chiếm khoảng 27% tổng phát thải toàn cầu. Việc thay thế clinker bằng các vật liệu bổ sung như đất sét nung không chỉ giúp giảm lượng khí thải mà còn có thể giảm chi phí sản xuất. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng đất sét nung có hàm lượng kaolinite thấp vẫn có thể đạt được hoạt tính pozzolanic tốt, từ đó mở ra cơ hội cho việc ứng dụng trong sản xuất xi măng bền vững.
II. Tình hình nghiên cứu ứng dụng đất sét nung trên thế giới
Trên thế giới, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra tiềm năng của đất sét nung trong việc thay thế clinker. Việc sử dụng đất sét nung có kaolinite >40% đã được áp dụng thành công trong sản xuất xi măng LC3 (Limestone Calcined Clay Cement). Tuy nhiên, nghiên cứu gần đây cũng đã chỉ ra rằng đất sét nung có kaolinite <40% vẫn có thể có hoạt tính pozzolanic và khả năng kết dính tốt. Điều này mở rộng khả năng ứng dụng cho các nguồn nguyên liệu sẵn có, giảm sự phụ thuộc vào các vật liệu truyền thống như tro bay và xỉ hạt lò cao. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng đất sét nung không chỉ giúp giảm phát thải CO2 mà còn cải thiện hiệu quả kinh tế trong sản xuất xi măng.
III. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu được thực hiện thông qua việc chuẩn bị mẫu đất sét nung tại các nhiệt độ khác nhau (600, 700, 800 và 900 độ C). Các mẫu sau khi nung sẽ được phân tích bằng các phương pháp hiện đại như nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét (SEM), và phân tích nhiệt vi sai (DTA) để đánh giá cấu trúc và hoạt tính pozzolanic. Sau đó, các mẫu đất sét nung sẽ được trộn với xi măng OPC theo tỷ lệ 20:80 để xác định cường độ nén và chỉ số hoạt tính cường độ ở các thời điểm 1, 3, 7 và 28 ngày. Phương pháp Frattini cũng được sử dụng để xác định hoạt tính pozzolanic của các mẫu đất sét nung.
IV. Kết quả và thảo luận
Kết quả phân tích cho thấy rằng đất sét nung ở nhiệt độ 900 độ C có hoạt tính pozzolanic cao nhất, đạt khoảng 96% so với xi măng OPC sau 28 ngày. Điều này chứng tỏ rằng đất sét nung có thể trở thành một lựa chọn khả thi cho việc thay thế clinker trong sản xuất xi măng, không chỉ giúp giảm phát thải CO2 mà còn cải thiện tính năng cơ học của sản phẩm cuối cùng. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc sử dụng đất sét nung còn giúp giảm chi phí sản xuất xi măng, đặc biệt trong bối cảnh nguồn cung các vật liệu truyền thống đang ngày càng khan hiếm.
V. Kết luận và khuyến nghị
Nghiên cứu đã chứng minh rằng việc sử dụng đất sét nung có hoạt tính pozzolanic để thay thế một phần clinker trong sản xuất xi măng là một giải pháp hiệu quả để giảm phát thải CO2. Điều này không chỉ mang lại lợi ích về môi trường mà còn có tiềm năng lớn trong việc giảm chi phí sản xuất. Các nhà máy xi măng nên xem xét việc áp dụng công nghệ này trong quá trình sản xuất, đồng thời tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa tỷ lệ thay thế và cải thiện chất lượng sản phẩm.
