Sự ăn mòn phá hoại xi măng Portland trong môi trường nước thải

Thứ năm, 02/11/2006 00:00

Xi măng Portland chỉ bền vững vĩnh cửu trong môi trường không khí bình thường và trong môi trường nước mềm, có nồng độ sulfat không đáng kể. Xi măng Portland là vật liệu kết dính phổ biến trong xây dựng, khi thi công người ta thường quên đo nó bị xâm thực, phá hoại trong nhiều môi trường, trong đó có môi trường nước thải bề phốt, nhà vệ sinh, nhà tắm, nước thải thành phố, khu công nghiệp.

1. Xi măng Portland bị xâm thực, phá hoại khi sử dụng xây dựng bể phốt, hố xí, phòng tắm của nhà chung cư nhiều tầng trước đây

Ở miền Bắc, thời kỳ 1960 - 1980, thực hiện chương trình xây dựng nhà ở, các thành phố, thị xã, khu công nghiệp đã xây dựng nhiều khu chung cư nhiều tầng, phần lớn 3-5 tầng. Sau 30 năm sử dụng, nhiều ngôi nhà trong số đó đã bị xuống cấp nghiêm trọng, lún, nứt nẻ, đe doạ sự án toàn cư dân đang sinh sống ở đó. Có nhiều nguyên nhân làm các ngôi nhà này bị xuống cấp. Trong số đó, có một số ngôi nhà do sử dụng xi măng Portland thi công công trình phụ như bể phốt, hố xí, nhà tắm, nhà bếp.
Ví dụ như các khu phụ của các nhà chung cư tại Hải Phòng Khu tập thể An Dương, thị xã Hoà Bình khu chuyên gia, Hà Nội khu tập thể Nguyễn Công Trứ , khu Kim Liên, Vinh Khu tập thể của thị xã trước đây. Các khu phụ đã bị dột nát, bong vữa, tường mốc rêu xanh, nước chảy lênh láng do xi măng Portland bị ăn mòn.

2. Nguyên nhân xi măng Portland bị xâm thực, phá hoại trong môi trường nước thải

Trước đây, nhiều nước trên thế giới cho rằng, xi măng Portland bị phá hoại trong môi trường nước thải có lẽ giống như sự phá hoại xi măng Portland trong môi trường nước biển, mà ngành hàng hải thế giới đã bị thiệt hại khá lớn do bến cảng, cầu tầu, âu đà, trụ đèn hải đăng, đập chắn sóng được xây dựng bằng xi măng Portland đã bị phá hoại, theo cách lập luận này đã sử dụng xi măng Pouzzolan để đúc ống cống xây dựng đường ống dẫn nước thải thành phố, khu công nghiệp. Hậu quả là xi măng pouzzolan cũng như xi măng Portland đều bị nước thải gậm mòn như nhau. Như vậy, nguyên nhân phá hoại xi măng Portland trong nước biến khác với sự phá hoại xi măng trong môi trường nước thải.
Thế kỷ trước, nhiều nước như Ai Cập, Nam Phi, Áo, Mỹ, Anh đã đăng ký bản quyền trí tuệ về giả thuyết nguyên nhân phá hoại xi măng Portland trong môi trường nước thải. Trong nước thải có nhiều abumin do xác súc vật chết, thối rữa, thức ăn thừa, nhiều hợp chất hữu cơ, vô cơ có chứa lưu huỳnh, một loại vi sinh yếm khí phân huỷ chung, chỉ sau một đêm biến thành Hydro Sulfua H2S, sau vài giờ, nó có thể bốc lên không khí. H2S là khí có khả năng ôxy hoá rất mạnh. Trong đường ống chứa nước thải được chế tạo bằng xi măng Portland, trong khoảng trống của đường ống không chứa nước thải, khí H2S bốc lên và ngưng tụ vào bê tông, bê tông là môi trường bị khí H2S ô xy hoá biến thành acid H2SO4 . Acid làm mủn bê tông, rơi xuống thành bùn.
Theo số liệu của thế giới, với nồng độ H2SO4 từ 80 - 300 phần triệu, sau 7 năm, bê tông xi măng Portland bị phá huỷ 5 cm.
Khi lớp xâm thực tiến đến lớp cốt thép phía trong bê tông, lớp cốt theo nhanh chóng bị phá huỷ, và ống công bị sập, đổ, vỡ.

3. Biện pháp chống lại sự phá hoại xi măng Portland trong môi trường nước thải

Để chống lại sự phá hoại bê tông chế tạo từ xi măng Portland sử dụng trong môi trường nước thải cần phải dựa vào 3 cảnh báo sau đây:
- Cảnh báo sinh ra khí H2S
- Cảnh báo về sự ngưng tụ khí H2S;
- Cảnh báo về sự ô xy hoá khí H2S thành H2SO4.

Đối với các nhà bảo vệ môi trường
Những thành phố lớn, số lượng dân cư đông, lượng thức ăn thừa thãi, chứa nhiều abumin, nhiều rác thải, đổ vào đường ống nước thải thành phố. Nước ta là nước nóng ẩm, rất thuận lợi để hình thành khí H2S ở nhiệt độ 10o - 38oC. Khí H2S có độ tan rất lớn, một lít nước có thể hoà tan 2,5 lít khí H2S. Sở dĩ nước sông Tô Lịch, Kim Ngưu, các ao hồ ở Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh có màu đen là do bị hoà tan nhiều khí H2S. Ở trong nước khi bão hoà, khí H2S kết tủa cùng với các tạp chất lắng xuống bùn, làm cho bùn có màu đen. Bùn ở các đường ống cống, các đáy hồ, có màu đen là vì thế.
Khi khí trời thay đổi, nhất là khi trời nắng nóng, nhiệt độ cao, làm nóng lớp không khí trên mặt đất, mật độ không khí giảm, tạo điều kiện cho khí H2S trong bùn, trong nước bốc lên, đi vào không khí. Tại thời điểm này, các gia đình sống quanh hồ nước bẩn, bên sông Tô Lịch ở Hà Nội bị hít thở bởi hàm lượng khí H2S cao. Có ba bộ phận cổ họng, mũi và mắt của con người mà tế bào nhạy cảm với khí H2S. Các tế bào ở đây bị khí H2S ngưng tụ và ô xy hoá chúng biến thành H2SO4, acid này lấy ô xy của tế bào làm cho tế bào ở đây bị thương tổn, gây viêm đỏ và sốt cao, đó là dịch viêm họng, viêm mũi, đau mắt đỏ.
Để giải quyết tình trạng này, làm cho môi trường trong sạch, bao vệ sức khoẻ cho người dân thành phố, các nhà môi trường các nước đã sử dụng giải pháp dùng công nghệ cao, clo hoá nguồn nước thải. Đây là phương pháp hiện đại, đòi hỏi đầu tư lớn, kỹ thuật cao. Nội dung phương pháp này là sulfit hoá các lưu huỳnh trong nguồn nước thải, triệt tiêu chúng để lưu huỳnh không có cơ hội biến thành khí H2S. Làm được như vậy sẽ bảo vệ được môi trường và bảo vệ cả bê tông đường ống cống.

Các giải pháp một số nước trên thế giới sử dụng để bảo vệ đường ống cống bằng xi măng Portland
Phương pháp cách ly bê tông xi măng Portland với môi trường khí H2S ngưng tụ bằng một môi trường mà khí H2S không có khả năng ô xy hoá thành H2SO4. Ở Mỹ, người ta đã sử dụng sơn một lớp nhựa đường vào phía trong đường ống dày 1,5mm. Thành phố Quytao đã quét một lớp paraphin, hay một lớp nhựa hữu cơ vào phía bên trong đường ống. Các giải pháp này đã kéo dài thời gian sử dụng đường ống, tuy giá thành rất cao, nhưng cũng là giải pháp tình thế mà thôi.

Bảo vệ đường ống cống dẫn nước thải
Nước ta đang sử dụng hàng triệu tấn xi măng Portland để đúc các đường ống dẫn nước thải ở các thành phố, khu công nghiệp. Nhiều khu khu công nghiệp đã quét một lớp nhựa đường vào phía ngoài các cống trước khi lắp đặt, làm như vậy rất tốn kém và không có lợi ích gì. Nên chuyển quét nhựa đường vào phía trong đường ống thì tốt hơn.
Nước ta đã sử dụng nhựa hữu cơ, quét trong sitec chở nước mắm từ Nam ra Bắc. Thiết nghĩ, loại nhựa này được quét vào ống dẫn nước thải, chắc chắn sẽ kéo dài thời gian sử dụng. Các đường ống cống khu phố Kim Đồng, đường Giải Phóng ở Hà Nội, mới sử dụng được 10 năm, đã phải đào bới mặt đường để thay thế đường ống mới. Nước ta chưa có kinh nghiệm nhiều trong vấn đề này. Trong kế hoạch hợp tác giữa thành phố Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh với nhiều thành phố tiên tiến trên thế giới, nên có nội dung hợp tác về lĩnh vực này, để đi tắt, đón đầu được nhanh hơn.
Hiện nay, chúng ta đang xây dựng các nhà chung cư cao tầng thế hệ mới với số tầng nhiều hơn nhà chung cư thế hệ cũ, vẫn sử dụng xi măng Portland thường và xi măng Portland trắng thi công công trình phụ, chưa có xi măng nào thay thế. Thiết nghĩ, các nhà xây dựng cần cảnh giác với nó trong mục đích này.

Nguyễn Văn Thuỵ
Nguồn tin: T/C Người Xây dựng, số 10/2006