Từ rác thải đến công trình sửa chữa đường cao tốc quy mô lớn

Cách những chai lọ thủy tinh đang thay đổi diện mạo các dự án kỹ thuật dân dụng và nhu cầu kiểm tra phía sau đó.

Sẽ cần bao nhiêu tấn thủy tinh tái chế để xây dựng một kết cấu hỗ trợ khẩn cấp cho một trong những tuyến đường cao tốc bốn làn xe bận rộn nhất thế giới?
Thật lòng mà nói, tôi cũng không biết — nhưng tôi biết một người có thể trả lời điều đó.

Theresa Andrejack Loux là Giám đốc Kỹ thuật (Chief Technical Officer) của Aero Aggregates, một công ty có trụ sở tại bang Pennsylvania, với nhà máy thứ hai đặt tại Florida và một nhà máy nữa tại California dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào cuối năm nay.

Công ty này thu gom chai lọ thủy tinh đã qua sử dụng từ các nhà máy tái chế và bãi rác, sau đó chuyển đổi chúng thành vật liệu dạng hạt thân thiện với môi trường, dùng trong hàng loạt ứng dụng của ngành kỹ thuật dân dụng.

Vật liệu hạt thủy tinh tạo bọt (Foamed Glass Aggregate – FGA) đã được sử dụng làm vật liệu lấp sau (backfill) trong nhiều dự án, đặc biệt là tại những khu vực có nền đất mềm và dễ lún, không thể chịu được tải trọng lớn — chẳng hạn như khu đỗ máy bay qua đêm tại Sân bay Quốc tế Philadelphia.

Thực tế, vật liệu này hiệu quả đến mức đã được sử dụng để gia cố phần đường bị hư hỏng tại lối ra Cottman Avenue trên tuyến đường cao tốc liên bang I-95, nằm ở ngoại ô Philadelphia, nơi đã bị sập sau vụ cháy xe bồn xảy ra vào tháng 6 năm nay.

Một khối lượng ấn tượng lên tới 215.000 feet khối FGA đã được sử dụng để hỗ trợ tạm thời một đoạn đường cao tốc sáu làn xe, trong khi các nhà thầu tiến hành xây lại cây cầu chính.

“FGA thực sự lý tưởng cho dự án này vì nó chỉ nặng khoảng 1/6 so với đất thông thường nhờ vào cấu trúc chứa đầy bong bóng khí.
Trong trường hợp của I-95, điều này sẽ giúp bảo vệ các đường ống thoát nước cũ kỹ nằm bên dưới công trình, vốn **không thể chịu nổi tải trọng của thêm 20 feet đất thông thường,” Theresa cho biết.

“Đó là một tai nạn khủng khiếp và đã gây ra sự bất tiện nghiêm trọng cho người dân khu vực Philadelphia, vì vậy chúng tôi rất vui khi có thể hỗ trợ và giúp mọi thứ được khôi phục lại nhanh chóng.”

Quy trình sản xuất vật liệu hạt thủy tinh bắt đầu bằng việc làm sạch chai lọ thủy tinh, sau đó nghiền thành bột và trải qua quy trình làm sạch và lọc ba giai đoạn. Tiếp theo, công nhân thêm chất tạo bọt gốc khoáng độc quyền và nung bột thủy tinh trong lò ở nhiệt độ 1.650 độ F (khoảng 900 độ C).

Vật liệu sau khi ra khỏi lò trông giống như một tấm bánh dài màu xám. Khi nguội, tấm này nứt ra thành các mảnh giống như sỏi.

“Chúng tôi đặt mục tiêu mật độ khối (bulk density) của sản phẩm tiêu chuẩn không nặng hơn 15 pound mỗi foot khối, tương đương khoảng 240 kg/m³. Chúng tôi tuân theo tiêu chuẩn ASTM C29 cho phương pháp đo mật độ khối này.”

“Thử nghiệm khác mà chúng tôi thực hiện hàng ngày là thử nghiệm cường độ nén có giới hạn (confined compressive strength test), và đó là lý do chúng tôi sử dụng máy Tinius Olsen 150ST tại các nhà máy ở Philadelphia và Florida, và đang đặt mua thêm một máy cho nhà máy California. Kinh nghiệm và sự hỗ trợ từ Tinius Olsen vô cùng quý giá trong việc phát triển sản phẩm từ những ngày đầu, và việc họ là công ty địa phương đối với chúng tôi là một lợi thế càng lớn hơn.”

“Phương pháp thử dùng cho các bài kiểm tra nén này là EN 1097-11, tuy nhiên chúng tôi cũng đang nỗ lực để đưa ra một tiêu chuẩn tương đương trong ASTM, dù điều này chắc chắn sẽ mất thời gian.”

Vậy toàn bộ số thủy tinh cần thiết được lấy từ đâu?

“Hầu hết các địa phương đều có một hình thức nào đó của chương trình tái chế. Những năm gần đây, một số nơi đã loại thủy tinh khỏi danh sách vật liệu tái chế trong các chương trình phân loại một dòng (single-stream), tuy nhiên nhiều chương trình khác vẫn tiếp tục thu gom thủy tinh.”

“Chúng tôi hợp tác với các đơn vị tái chế địa phương gần các nhà máy của mình để thu mua thủy tinh cần thiết. Chúng tôi thường nhận loại thủy tinh có giá trị thấp hơn – chẳng hạn như thủy tinh màu trộn lẫn, các mảnh nhỏ – không thể dùng cho sản xuất chai lọ hay sợi thủy tinh. Nếu chúng tôi không sử dụng thì loại thủy tinh này thường sẽ bị chôn lấp.”

“Khi nhà máy tại California đi vào hoạt động vào cuối năm nay, chúng tôi sẽ có khả năng ngăn hơn 500 triệu chai lọ mỗi năm bị chôn lấp.”

Đây thực sự là một hành trình ấn tượng đối với Aero Aggregates, và là một ví dụ hoàn hảo cho vai trò quan trọng của kiểm tra vật liệu trong việc phát triển các sản phẩm mới đầy tiềm năng. Điều này đặc biệt đúng với FGA, loại vật liệu có thể tạo ra sự khác biệt lớn trong cuộc sống hàng ngày, và Tinius Olsen sẽ tiếp tục đồng hành phát triển loại vật liệu này trong tương lai.

À, và để xây dựng kết cấu hỗ trợ khẩn cấp cho tuyến I-95, đã sử dụng lượng FGA tương đương với 6,5 triệu chai thủy tinh!