Le Thanh Phieu * , Vu Anh Phap , Hong Minh Hoang and Huynh Trong Phuoc

* Corresponding author (ltphieu@ctu.edu.vn)

Abstract

The study aims to investigate the feasibility of producing concrete and concrete paving blocks using fly ash and bottom ash sourced from thermal power plants in the Mekong Delta. Field applications were conducted on a rural road and a primary school yard in Hau Giang Province (currently Can Tho City), with performance evaluated after one year of service. The findings show that the products met Vietnamese construction standards (TCVN 7744:2013 and QCVN 07:2009/BTNMT). Production costs were lower by about 34% for paving bricks and 25% for concrete compared with conventional materials, while social acceptance was positive, with local users recognizing the quality and supporting future use. Environmentally, the products demonstrated no pollutant or heavy-metal release and contributed to reduced greenhouse gas emissions.

Keywords: Bottom ash, circular economy, concrete, fly ash, paving bricks

Tóm tắt

Nghiên cứu này nhằm mục tiêu đánh giá các khía cạnh khác nhau về mặt kỹ thuật - kinh tế - xã hội - môi trường của sản phẩm bê tông và gạch lát bê tông từ nguồn nguyên liệu tro bay và xỉ đáy từ hoạt động của nhà máy nhiệt điện than tại đồng bằng sông Cửu Long thông qua việc đánh giá hiệu quả sử dụng thực tế sau 1 năm sử dụng. Kết quả đánh giá cho thấy, về mặt kỹ thuật, hai sản phẩm nêu trên đều đáp ứng tiêu chuẩn xây dựng theo TCVN 7744:2013 và QCVN 07:2009/BTNMT. Về mặt kinh tế, chi phí sản xuất gạch lát bê tông sử dụng tro bay và xỉ đáy thấp hơn khoảng 34%, và chi phí sản xuất bê tông thấp hơn khoảng 25% so với sản phẩm thông thường. Về mặt xã hội, người dân được trực tiếp sử dụng, nhìn nhận và đánh giá sản phẩm đạt chất lượng và chấp nhận sử dụng trong tương lai. Về mặt môi trường, đảm bảo chất lượng không phát tán các chất ô nhiễm và kim loại nặng gây ô nhiễm môi trường và đặc biệt là giảm phát thải khí nhà kính so với việc sản xuất gạch lát bê tông và bê tông như hiện tại.

Từ khóa: Bê tông, gạch lát bê tông, kinh tế tuần hoàn, tro bay, xỉ đáy

Article Details

References

Harwalkar, A. B., & Awanti, S. S. (2014). Laboratory and field investigations on high-volume fly ash concrete for rigid pavement. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 2441, 121–127.

https://doi.org/10.3141/2441-16

Kumar, B., Tik, G. K., & Nanda, P. K. (2007). Evaluation of properties of high-volume fly-ash concrete. Journal of Materials in Civil Engineering, 19, 906–911.

https://doi.org/10.1061/(ASCE)0899-1561(2007)19:10(906)

Estakhri, C. K., & Saylak, D. (2005). Reducing greenhouse gas emissions in Texas with high-volume fly ash concrete. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 1941, 167–174.

https://doi.org/10.1177/0361198105194100122

Kaplan, G., Bayraktar, O. Y., Li, Z., Bodur, B., Yılmazoglu, M. U., & Alcan, B. A. (2023). Improving the eco-efficiency of fiber reinforced composite by ultra-low cement content/high FA-GBFS addition for structural applications: Minimization of cost, CO2 emissions and embodied energy. Journal of Building Engineering, 76, 107280.

https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.107280

Koksal, F., Gencel, O., Sahin, Y., & Okur, O. (2021). Recycling bottom ash in production of eco-friendly interlocking concrete paving blocks. Journal of Material Cycles and Waste Management 23, 985–1001.

https://doi.org/10.1007/s10163-021-01186-8

Koehnken, L., Rintoul, M. S., Goichot, M., Tickner, D., Loftus, A. C., & Acreman, M. C. (2020). Impacts of riverine sand mining on freshwater ecosystems: A review of the scientific evidence and guidance for future research. River Research and Applications, 36, 362–370.

https://doi.org/10.1002/rra.3586

Meraz, M. M., Mim, N. J., Mehedi, Md. T., Farsangi, E. n., Arafin, S. A. K., Shrestha, R. K., & Hussain, Md. S. (2023). On the utilization of rice husk ash in high-performance fiber reinforced concrete (HPFRC) to reduce silica fume content. Construction and Building Materials, 369, 130576.

https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.130576

Nguyen, T. H., Pham, Q. V., Nguyen, T. P. M., Vu, V. T., Do, T. H., Hoang, M. T., Thi, N. T. T., & Minh, T. B. (2023). Distribution characteristics and ecological risks of heavy metals in bottom ash, fly ash, and particulate matter released from municipal solid waste incinerators in northern Vietnam. Environmental Geochemistry and Health, 45, 2579–2590.

https://doi.org/10.1007/s10653-022-01335-4

Nguyen, T. T. T., Hoang, A. Q., Nguyen, V. D., Nguyen, H. T., Vu, T. V., Vuong, X. T., & Tu, M. B. (2021). Concentrations, profiles, emission inventory, and risk assessment of chlorinated benzenes in bottom ash and fly ash of municipal and medical waste incinerators in northern Vietnam. Environmental Science and Pollution Research 28,13340–13351.

https://doi.org/10.1007/s11356-020-11385-9

Naganathan, S., Subramaniam, N., & Mustapha, K. N. P. (2012). Development of brick using thermal power plant bottom ash and fly ash. Asian Journal of Civil Engineering, 13, 275–287.

https://irepository.uniten.edu.my/handle/123456789/29520

Naganathan, S., Mohamed, A. Y. O., & Mustapha, K. N. (2015). Performance of bricks made using fly ash and bottom ash. Construction and Building Materials, 96, 576–580.

      https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.08.068

Bộ Tài nguyên và Môi trường. (2009). Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại (QCVN 07:2009/BTNMT).

      https://www.luatmoitruong.vn/qcvn-07-2009-btnmt

Nassar, R. U. D., Soroushian, P. & Ghebrab, T. (2013). Field investigation of high-volume fly ash pavement concrete. Resources, Conservation and Recycling, 73, 78–85.

      https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2013.01.006

Rentier, E. S., & Cammeraat, L. H. (2022). The environmental impacts of river sand mining. Science of The Total Environment, 838, 155877.

      https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.155877

Tập đoàn Điện lực Việt Nam. (2018). Vẫn cần phát triển nhiệt điện than.

https://evn.com.vn/d/vi-VN/news/Van-can-phat-trien-nhiet-dien-than--60-8-21161

Thi NN, Hong TP, Truong SB. (2019). Utilizing coal bottom ash from thermal power plants in Vietnam as partial replacement of aggregates in concrete pavement. Journal of Engineering, 2019, e3903097.

      https://doi.org/10.1155/2019/3903097

Bộ Khoa học và Công nghệ. (2013). Gạch terazo (TCVN 7744:2013).

      https://storethinghiem.vn/tcvn-7744-2013-gach-terazo-354

Bộ Giao thông Vận tải. (2022). Thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông xi măng trong xây dựng công trình giao thông (TCCS 40:2022/TCĐBVN).

      https://storethinghiem.vn/tccs-40-2022-thi-cong-va-nghiem-thu-mat-duong-be-tong-xi-mang-trong-xay-dung-cong-trinh-giao-thong

Verma, S. K., Ashish, D. K., & Singh, J. (2016). Performance of bricks and brick masonry prism made using coal fly ash and coal bottom ash. Advances in Concrete Construction, 4, 231–242.

https://doi.org/10.12989/acc.2017.4.4.231