Tác động của các yếu tố xây dựng đến tổng hàm lượng CO2
Ngành công nghiệp, các kiến trúc sư và kỹ sư hiện đang kết hợp các sản phẩm cacbon thấp và các giải pháp bền vững vào các dự án của họ và có thể làm nhiều điều hơn nữa để đạt được hiệu quả đó;
Để hạn chế mức tăng nhiệt độ toàn cầu lên 1.5°C so với trước công nghiệp hóa như đã thỏa thuận trong Thỏa thuận chung Paris, Hiệp ước Khí hậu Glasgow (COP26) đặt mục tiêu giảm 45% lượng khí thải cacbon dioxit toàn cầu vào năm 2030 so với năm 2010 và không làm tăng lượng khí thải vào giữa thế kỷ này so với năm 2010 và không làm tăng lượng khí thải vào giữa thế kỷ này. Mặc dù vậy, thế giới có thể sẽ chứng kiến mức tăng 2.4°C vào năm 2100.
Với sự đóng góp 8%, ngành công nghiệp xi măng toàn cầu là nguồn phát thải CO2 lớn thứ hai và đó cũng là một trong những mục tiêu chính của Hiệp ước COP26. Nhận thức được điều này, Canada, Đức, Ấn Độ, UAE và Vương quốc Anh đã cam kết không tăng phát thải trong việc sử dụng bê tông và thép trong “công trình công cộng lớn” vào năm 2050. Để đạt được những mục tiêu này, 40 nhà sản xuất bê tông và xi măng toàn cầu thuộc GCCA hiện cam kết cắt giảm một nửa lượng khí thải CO2 vào năm 2030 trên con đường đạt được mức 0 vào năm 2050.
Vì kết cấu bê tông cung cấp tỷ lệ cacbon lớn nhất (khoảng 66%) trong một tòa nhà, nên bê tông là vấn đề cấp bách cần giải quyết. Do lượng khí thải cacbon của nước và cốt liệu là không đáng kể, nên lượng khí thải cacbon của bê tông được xác định gần như hoàn toàn là do xi măng (0.93kg CO2/kg), khiến nó trở thành vật liệu phát thải lượng cacbon lớn nhất trong môi trường xây dựng. Ngoài ra, sản xuất xi măng cũng tạo ra lượng khí thải oxit nitơ (NOx) và oxit lưu huỳnh (SOx) cao, góp phần gây ra mưa axit, làm suy giảm sức khỏe cộng đồng và biến đổi khí hậu toàn cầu.
Một thách thức đa lĩnh vực để đạt được lượng cacbon bằng 0 vào năm 2050. Phù hợp với :
PENETRON ADMIX là phụ gia tinh thể bền vững giúp giảm độ thấm bê tông. Bằng cách cung cấp khả năng bảo vệ toàn diện chống lại sự hư hỏng bê tông do các tác nhân hóa học, ăn mòn và chu trình đóng-tan băng, PENETRON ADMIX kéo dài tuổi thọ của kết cấu bê tông. Dễ dàng trộn trong bê tông và không bị ảnh hưởng bởi điều kiện khí hậu, giúp giảm tổng lượng khí thải cacbon của hỗn hợp bê tông và các dự án xây dựng.
Bê tông rỗng, bao gồm các vết nứt siêu nhỏ, lỗ rỗng và các mao mạch, thường có bề rộng từ 0.1-0.5mm.
Nước và các hóa chất có trong nước xâm nhập vào bê tông thông qua hệ nền có mao dẫn.
Khi PENETRON ADMIX được thêm vào bê tông, các thành phần hoạt tính phản ứng tạo ra một mạng lưới tinh thể không hòa tan.
Mạng lưới này bịt kín các lỗ rỗng và vết nứt nhỏ chống lại sự xâm nhập của nước, ngay cả khi chịu áp suất thủy tĩnh cao.
Nước không thể đi qua các tinh thể và bê tông lúc này đã không thấm.
PENETRON ADMIX cung cấp khả năng tự hàn gắn các vết nứt mới hình thành trong suốt vòng đời của bê tông, được bịt kín ngay khi có nước xâm nhập vào.
PENETRON ADMIX cung cấp khả năng giảm thấm tới 100%. Điều này duy trì môi trường kiềm thích hợp cần thiết để giữ cho cốt thép luôn được làm chậm và ngăn ngừa ăn mòn.
Với việc nước là nguyên nhân chính gây hư hỏng bê tông, khả năng bảo vệ chống thấm vĩnh viễn của PENETRON giúp loại bỏ phần lớn nhu cầu bảo trì kết cấu bê tông trong suốt thời gian sử dụng và lượng khí thải cacbon đi kèm.
Tương tự, bằng cách cho phép tự hàn gắn các vết nứt lên đến 0.5mm trong suốt thời gian sử dụng của bê tông, ngăn ngừa sự xâm nhập và ăn mòn của nước, nên phần lớn nhu cầu bảo trì kết cấu bê tông được giảm thiểu.
Trước
Sau
Bảng trên cho thấy cách PENETRON ADMIX - đã qua xử lý trong bê tông được thiết kế cho tuổi thọ 50 hoặc 100 năm, yêu cầu ít hoặc không cần bảo trì - và cho phép giảm lớp phủ bê tông - mặc dù tiếp xúc với môi trường ăn mòn bởi clorua hoặc cacbonat.
Do đó, ít chu kỳ bảo trì hơn so với bê tông thông thường làm giảm CFP bảo trì của tòa nhà xuống tối thiểu 40% (3 trong 5 chu kỳ).
Nền kinh tế tuần hoàn bền vững tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên và năng lượng để giảm thiểu CO2. Bê tông thông thường, sản phẩm được tiêu thụ nhiều thứ hai trên thế giới, gồm các vật liệu tự nhiên nhưng dễ hỏng khi tiếp xúc với môi trường khắc nghiệt, dẫn đến việc sửa chữa hoặc thay thế thường xuyên và tốn kém. Điều này làm tăng việc sử dụng và chế biến nguyên liệu thô và năng lượng, làm tăng lượng khí thải CO2.
Tổng lượng khí thải carbon (CFP) của một tòa nhà bao gồm:
Bằng cách sử dụng hỗn hợp bê tông bền có đặc tính tự phục hồi, tuổi thọ của kết cấu - được định nghĩa là số năm mà xác suất ăn mòn vẫn ở mức ≤10% - có thể kéo dài thêm 60 năm và hơn thế nữa. Khi kết thúc thời hạn sử dụng dự kiến, một tòa nhà có thể vẫn hoạt động như cũ, hoặc nhận bề ngoài mới, nâng cấp cơ điện để phục vụ cho mục đích tương tự. Kết quả là, (A), (B), (C) và (D) đều bị giảm đáng kể hoặc bị loại bỏ hoàn toàn, cung cấp hiệu quả hai cấu trúc với CFP của một cấu trúc đơn lẻ.
Ngành công nghiệp xi măng và bê tông toàn cầu cam kết thực hiện Net Zero Carbon (giảm cacbon về 0) vào năm 2050 và xi măng đang là nguyên nhân sinh cacbon chính, mục tiêu rõ ràng phía trước là giảm tiêu thụ xi măng bằng cách sử dụng các vật liệu kết dính bổ sung (SCMs) như tro bay, xỉ lò cao, silica fume, tro núi lửa, v.v… Vì các SCMs này là sản phẩm phụ của ngành công nghiệp than và thép, không bổ sung vào CFP của các dự án xây dựng và còn tăng thêm giá trị ngoài khả năng sử dụng của chúng. SCMs ngày càng được ngành công nghiệp đón nhận và nguồn cung cấp ngắn hạn ngày càng tăng.
PENETRON ADMIX hoàn toàn tương thích với việc sử dụng SCMs. Nó hoạt động tốt tương tự như với hỗn hợp OPC và SCM/OPC, cho phép giảm đáng kể lượng cacbon trong cấu trúc.
PENETRON ADMIX cho phép sử dụng bê tông có mac thấp hơn trong khi vẫn đạt được độ bền tương đương hoặc tốt hơn. Điều này cho phép sử dụng bê tông nhẹ hơn, linh hoạt hơn và đương nhiên là rẻ hơn để đáp ứng các thông số kỹ thuật tương tự.
Các bài kiểm tra độ bền của bê tông dưới sự xâm nhập của clorua và cacbonat đã được thực hiện, với giá trị CFP tối đa cho PENETRON ADMIX là 4.9kgeqCO2/m³.¹
CFP của hỗn hợp bê tông đã được thông qua từ nghiên cứu được thực hiện bởi Hiệp hội Thông tin và Nghiên cứu Dịch vụ Xây dựng (BSRIA) và Đại học Bath¹, cả hai đều ở Vương quốc Anh. Nghiên cứu cung cấp một lượng cơ sở dữ liệu CFP lớn cho các vật liệu xây dựng phổ biến nhất, bao gồm bê tông (có và không có vật liệu kết dính bổ sung) với một loạt các kết quả thử nghiệm cường độ nén trong 28 ngày².
¹ Báo cáo kỹ thuật RAA0036A-01 | ² https://ghgprotocol.org/Third-Party-Databases/Bath-ICE
Độ bền bê tông có thể được xác định như là một hàm của hệ số di chuyển clorua và lớp phủ bê tông (Định luật khuếch tán 2 của Fick).
Nghiên cứu được trích dẫn ở đây cho thấy PENETRON ADMIX trộn với bê tông cấp thấp cung cấp khả năng bảo vệ chống lại sự di chuyển clorua tốt hơn so với hỗn hợp tuân theo tiêu chuẩn BS 8500-1 với các vật liệu kết dính hơn 40kg, được thiết kế cho tuổi thọ 50 năm.
Hơn nữa, lớp phủ bê tông có thể bị giảm đáng kể mà không làm giảm tuổi thọ của kết cấu do sự ăn mòn gây ra bởi clorua đối với hỗn hợp bê tông cấp thấp có chứa PENETRON ADMIX.
Kết quả của các mô phỏng so sánh hỗn hợp theo quy định của BS 8500-1 (hỗn hợp đối chứng, hỗn hợp theo quy định) và hỗn hợp chứa PENETRON ADMIX được báo cáo trong các biểu đồ sau, với độ dày lớp phủ thay đổi so với độ dày lớp phủ mục tiêu trong 100 năm (65 mm) đến độ dày lớp phủ mục tiêu trong 50 năm (50 mm) theo BS 8500 khi tiếp xúc với nước biển. Hàm lượng clorua ban đầu tương ứng với cấu trúc cảng biển điển hình chịu sương muối.
Đối với mỗi giá trị được ấn định của lớp phủ bê tông, giới hạn tuổi thọ sử dụng do ăn mòn gây ra bởi sự xâm nhập clorua của hỗn hợp bê tông cấp thấp có chứa PENETRON ADMIX lớn hơn so với bê tông cấp cao tương ứng được quy định bởi BS 8500-1.¹
Các kết quả thử nghiệm này cho thấy hàm lượng xi măng có thể giảm 10%, dẫn đến bê tông nhẹ hơn, linh hoạt hơn và rẻ hơn.²
¹ Báo cáo kỹ thuật RAA0036A-01 | ² Báo cáo kỹ thuật RAA0036A-01 | ³ Hỗn hợp A - CFP = 369 kg eq-CO2/m² | Hỗn hợp B - CFP = 325 + (3.80 ÷ 4.00)*4.9 = 330 kg eq-CO2/m²
Vai trò của PENETRON ADMIX trong việc kéo dài tuổi thọ của bê tông cốt thép tiếp xúc với quá trình cacbonat hóa được đo bằng cách so sánh hỗn hợp bê tông cấp thấp có chứa PENETRON ADMIX với hỗn hợp bê tông được chỉ định (cấp XC3/XC4) theo yêu cầu của BS 8500-1. Loại thứ hai là hỗn hợp bê tông bền với lớp phủ bê tông dày 30 mm cho tuổi thọ sử dụng là 50 năm và chứa thêm 35 kg vật liệu kết dính.
Buồng điều hòa khí hậu với các lăng kính gia tốc cacbonat hóa (tiêu chuẩn SIA 262/1-X Thụy Sĩ)
Giá trị hệ số cacbonat hóa (K) thu được cho hai hỗn hợp sau 90 ngày chỉ ra rằng bê tông cấp thấp có PENETRON ADMIX cung cấp khả năng bảo vệ vượt trội chống lại quá trình cacbonat hóa;
Kết quả nghiên cứu¹ cho thấy đối với mỗi giá trị nhất định của lớp phủ bê tông trung bình, thời gian đạt đến giới hạn tuổi thọ sử dụng do ăn mòn gây ra bởi quá trình cacbonat hóa đối với hỗn hợp bê tông cấp thấp có chứa PENETRON ADMIX lớn hơn nhiều lần so với cấp phối bê tông cấp cao tương ứng được quy định theo BS 8500-1. Hơn nữa, kết quả này cho phép giảm đáng kể lớp phủ bê tông.²
¹ Báo cáo kỹ thuật RAA0036A-01 | ² Lưu ý: Nghiên cứu này được thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm. Các kỹ sư dự án nên tính toán hỗn hợp và lớp phủ bê tông dựa trên các yêu cầu về tính năng bê tông của dự án. | ³ Tính toán CFP của hỗn hợp A là C40/50 và của hỗn hợp B là C32/40; Hỗn hợp A – CẤP CAO - CFP = 369 kg eq-CO2/m³ | Hỗn hợp B - CẤP THẤP - CFP = 329 + (3.15 ÷ 4.00)*4.9 = 330 kg eq-CO2/m³
Các giải pháp chống thấm thông thường cho kết cấu bê tông mác thấp bao gồm một trong các phương án xử lý bề mặt được lưu ý dưới đây, với lượng phát thải cacbon (CFP) tương ứng.¹
CFP của PENETRON ADMIX ở đây được giả định là CFP của clinke² và CFP của vật liệu độc quyền³. Xem xét liều lượng tối đa dự kiến cho sản cho PENETRON ADMIX là 4.9 kgeqCO2/m³.
Các bảng bên phải so sánh CFP của các hỗn hợp bê tông khác nhau với PENETRON ADMIX trên cơ sở m² cho độ dày tường trung bình từ 0.25 đến 0.35 m đối với các hỗn hợp tương tự với các phương pháp xử lý bề mặt thông thường được đề cập ở trên.⁵
Tóm lại, việc loại bỏ các giải pháp chống thấm gốc polyme, không bền vững cho các kết cấu cấp thấp và thay thế bằng công nghệ tinh thể (kết hợp với xi măng pozzolan được sử dụng với xi măng pooclăng) làm giảm lượng khí thải cacbon trên mỗi mét vuông của bê tông chống thấm thông thường so với bê tông tự phục hồi trung bình từ 20% đến 27%⁵.
¹ Giá trị CPF được thông qua từ tác động của vòng đời môi trường so sánh của các giải pháp chống thấm cho mái bằng. Ứng dụng các giải pháp đã nghiên cứu trong việc cải tạo cơ sở hạ tầng quân sự (Miriana Gonçalves - MSc’s Thesis - Tecnico Lisboa, 2015) | ² 0.93 kgeqCO2/kg | ³1.514 kgeqCO2/kg | ⁴1% của 400 kg/m3 chất kết dính | ⁵ Báo cáo kỹ thuật RAA0036A-01
Nhiều lợi ích thu được từ việc tránh áp dụng các giải pháp xử lý chống thấm tại chỗ, đặc biệt là cho các tầng hầm. Dấu vết đào nhỏ hơn, loại bỏ yêu cầu nhà thầu chống thấm áp dụng các loại màng và không phải chờ đợi điều kiện khí hậu lý tưởng để lắp đặt, v.v… Những yếu tố này góp phần vào việc tối ưu hóa tiến độ thi công và giảm CFP của kết cấu.
Bằng cách kết hợp giữa giai đoạn đổ và chống thấm, chúng ta có thể đẩy nhanh tiến độ thi công một cách đáng kể, tiết kiệm tài nguyên và giảm lượng khí thải cacbon của dự án.
Tùy thuộc vào mức độ cam kết đạt được bê tông không cacbon vào năm 2050, việc giảm lượng khí thải cacbon sau đây có thể đạt được với PENETRON ADMIX:
¹ Giảm 20% đối với kết cấu phụ chiếm 5% trên toàn bộ kết cấu nếu khối lượng bê tông tầng hầm vẫn bằng hoặc lớn hơn 25% khối lượng bê tông toàn bộ kết cấu
PENETRON tuân theo các nguyên tắc môi trường nghiêm ngặt và đã được chứng nhận về tiêu chuẩn môi trường ISO 14001 tại Hoa Kỳ.
Các sản phẩm của Penetron bao gồm PENETRON ADMIX mang lại cho các dự án hiệu quả kinh tế đồng thời đạt được một loạt các tiêu chuẩn được quốc tế công nhận như Singapore Green Label, EPD, CDPH và GreenGuard Gold.
Ít cần đào bới hơn khi sử dụng PENETRON ADMIX vì nhu cầu về không gian để áp dụng vật liệu bề mặt (ví dụ: màng) được loại bỏ. PENETRON ADMIX được thêm trực tiếp vào bê tông.
Sàn mái bê tông được xử lý bằng PENETRON hoặc PENETRON ADMIX đóng vai trò là nền của hệ thống vườn trên mái ngăn nước thấm qua.
Các sản phẩm của PENETRON hỗ trợ phục hồi, chống thấm và bảo vệ các kết cấu hiện hữu, tăng cả độ bền lẫn tuổi thọ cho bê tông.
Các sản phẩm của PENETRON loại bỏ chất thải vì chúng có thể được tái chế cùng với bê tông sau khi phá dỡ trong khi các sản phẩm gốc dầu mỏ không thân thiện với môi trường như màng đi vào bãi chôn lấp hoặc phải được xử lý bằng cách khác. Bao bì Penetron hoàn toàn có thể tái chế.
Hạng mục: Sơn và lớp phủ nội thất thi công tại chỗ;
Các sản phẩm Penetron được chứng nhận là sản phẩm xanh không chứa VOC.
Các sản phẩm PENETRON không chứa VOC do đó sẽ không để công nhân xây dựng tiếp xúc với bất kỳ chất ô nhiễm có mùi, khó chịu và/hoặc có hại nào.
Penetron Admix được chứng minh là làm chậm sự khuếch tán clorua do đó làm chậm quá trình ăn mòn cốt thép như đã được đo và tính toán theo Định luật khuếch tán 2 của Fick. Điều này dẫn đến việc kéo dài tuổi thọ của bê tông lên đến 60 năm trong các môi trường đặc biệt.
Phương án 2: Giảm tổng lượng chất thải;
Các sản phẩm Penetron được tái chế cùng với bê tông sau khi phá dỡ trong khi các sản phẩm gốc dầu mỏ không thân thiện với môi trường như màng được đưa vào bãi chôn lấp hoặc phải được xử lý bằng cách khác.
Hạng mục: Sơn và lớp phủ nội thất thi công tại chỗ;
Sản phẩm Penetron được chứng nhận là sản phẩm xanh không chứa VOC. Do đó, áp dụng Penetron sẽ không ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng không khí của dự án liên quan đến các chất gây ô nhiễm có mùi, khó chịu và/hoặc có hại.
Penetron Admix được chứng minh là làm chậm sự khuếch tán clorua do đó làm chậm quá trình ăn mòn cốt thép như đã được đo và tính toán theo Định luật khuếch tán 2 của Fick. Điều này dẫn đến việc kéo dài tuổi thọ của bê tông lên đến 60 năm trong các môi trường đặc biệt.