Trong bối cảnh tài nguyên khoáng sản ngày càng suy giảm, yêu cầu giảm phát thải khí nhà kính và thúc đẩy kinh tế tuần hoàn trở thành xu hướng tất yếu, việc biến phế thải xây dựng thành vật liệu mới đang được xem là giải pháp mang lại nhiều lợi ích về kinh tế và môi trường. Một trong những hướng nghiên cứu nổi bật là bê tông rỗng thấm nước sử dụng cốt liệu tái chế từ phế thải xây dựng – loại vật liệu vừa góp phần giảm lượng rác thải, vừa đáp ứng yêu cầu phát triển hạ tầng xanh cho các đô thị hiện đại.
TP Hà Nội đang trong giai đoạn đẩy mạnh đầu tư hạ tầng với hơn 1.400 dự án giải phóng mặt bằng, bao gồm nhiều công trình giao thông quy mô lớn như các cầu vượt sông Hồng, hoàn thiện hệ thống đường vành đai, mở rộng quốc lộ 1, quốc lộ 6 cùng nhiều dự án chỉnh trang đô thị. Song song với tốc độ phát triển này là lượng chất thải xây dựng gia tăng nhanh chóng, tạo áp lực lớn lên công tác thu gom, vận chuyển và xử lý.
Bêtông rỗng tái chế được ứng dung phủ gốc cây tại Long Biên, Hà Nội. Ảnh: Nhóm dự án Waso
Hàng nghìn tấn phế thải xây dựng mỗi ngày
Theo Sở Nông nghiệp và Môi trường Hà Nội, khối lượng chất thải xây dựng phát sinh trung bình khoảng 2.100 tấn mỗi ngày. Tuy nhiên, khi nhiều dự án hạ tầng trọng điểm được triển khai đồng loạt, con số này có thể tăng lên tới khoảng 10.000 tấn/ngày. Trong khi đó, tổng công suất xử lý hiện mới đạt khoảng 1.670 tấn/ngày, khiến một lượng lớn phế thải phải lưu giữ tạm thời hoặc chôn lấp, tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm môi trường, chiếm dụng quỹ đất và gây lãng phí nguồn tài nguyên có thể tái sử dụng.
Phần lớn chất thải xây dựng hiện nay gồm bê tông, gạch, vữa, ngói, đá và các vật liệu khoáng có giá trị tái chế cao. Tuy nhiên, tỷ lệ tái chế vẫn còn thấp do thiếu công nghệ, hệ thống thu gom, phân loại đồng bộ cũng như thị trường tiêu thụ sản phẩm tái chế chưa phát triển mạnh. Điều này khiến nhiều vật liệu vẫn bị xử lý theo phương thức chôn lấp, trong khi hoàn toàn có thể được tái sử dụng làm cốt liệu cho các công trình mới.
Trong bối cảnh đó, tái chế chất thải xây dựng thành vật liệu mới được xem là một trong những giải pháp quan trọng nhằm thúc đẩy kinh tế tuần hoàn, giảm khai thác tài nguyên thiên nhiên và hạn chế lượng rác thải phải xử lý. Tại Diễn đàn Phát triển bền vững ngành xây dựng Việt Nam vừa qua, GS.TS. Nguyễn Hoàng Giang, Phó Hiệu trưởng Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, cùng nhóm nghiên cứu đã giới thiệu sản phẩm bê tông rỗng thấm nước được chế tạo từ cốt liệu tái chế thu hồi từ phế thải xây dựng.
Tái sinh phế thải thành vật liệu xây dựng
Bê tông rỗng tái chế từ phế thải xây dựng là loại bê tông sử dụng cốt liệu tái chế (thu được từ phế thải xây dựng và phá dỡ như bê tông cũ, gạch, ngói) để thay thế một phần hoặc toàn bộ cốt liệu tự nhiên, đồng thời có cấu trúc nhiều lỗ rỗng nhằm giảm khối lượng và tăng khả năng thấm nước.
Theo quy trình nghiên cứu, bê tông, gạch, vữa sau khi phá dỡ được thu gom, phân loại, loại bỏ tạp chất như kim loại, gỗ, nhựa và các vật liệu không phù hợp trước khi trải qua công đoạn nghiền, sàng để tạo thành cốt liệu tái chế có kích thước đạt tiêu chuẩn.
Các cốt liệu này tiếp tục được phối trộn với xi măng, nước và một số phụ gia nhằm tạo nên hỗn hợp bê tông có cấu trúc lỗ rỗng liên thông. Khác với bê tông truyền thống sử dụng nhiều cát mịn để tạo kết cấu đặc chắc, bê tông rỗng giảm hoặc loại bỏ thành phần cát, giúp hình thành hệ thống lỗ rỗng cho phép nước mưa thấm qua bề mặt.
Từ nguồn cốt liệu này, nhóm nghiên cứu sản xuất bê tông rỗng có độ rỗng từ 15–25%, tốc độ thấm nước trung bình đạt 4–10 mm/giây, đồng thời vẫn đáp ứng yêu cầu về khả năng chịu lực đối với các hạng mục hạ tầng đô thị có tải trọng vừa và nhẹ như vỉa hè, sân trường, bãi đỗ xe, lối đi bộ và quảng trường.
Bên cạnh khả năng chịu lực và thoát nước, việc sử dụng cốt liệu tái chế còn giúp giảm nhu cầu khai thác đá tự nhiên, tiết kiệm năng lượng trong quá trình khai thác, vận chuyển vật liệu và giảm lượng chất thải phải đưa đi xử lý. Đây là một trong những giải pháp góp phần giảm phát thải carbon trong toàn bộ vòng đời của công trình xây dựng.
Giải pháp cho đô thị chống ngập
Khác với bê tông truyền thống có bề mặt kín khiến nước mưa chảy tràn và tập trung nhanh vào hệ thống thoát nước, bê tông rỗng cho phép nước mưa thấm trực tiếp xuống nền đất, góp phần bổ sung nước ngầm, giảm lưu lượng nước đổ vào cống trong thời gian ngắn và hạn chế tình trạng ngập úng cục bộ sau những trận mưa lớn.
Ngoài tác dụng giảm ngập, lớp bê tông này còn giúp hạn chế hiện tượng nước đọng trên bề mặt, giảm nguy cơ trơn trượt, cải thiện điều kiện đi lại của người dân sau mưa. Nhờ khả năng lưu thông nước và không khí, vật liệu cũng góp phần cải thiện môi trường đất, giảm hiện tượng bề mặt bị bịt kín vốn phổ biến tại các khu vực đô thị hóa cao.
Đây cũng là loại vật liệu phù hợp với định hướng phát triển "đô thị bọt biển" (Sponge City) – mô hình quy hoạch đang được nhiều quốc gia áp dụng nhằm tăng khả năng hấp thụ, lưu giữ và điều tiết nước mưa ngay trong không gian đô thị thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào hệ thống cống thoát nước.
Một lợi ích khác của bê tông rỗng là khả năng góp phần giảm hiệu ứng đảo nhiệt đô thị. Khi nước mưa thấm xuống nền đất và bốc hơi tự nhiên, nhiệt độ bề mặt có thể thấp hơn so với các bề mặt bê tông đặc thông thường, từ đó cải thiện vi khí hậu tại các khu vực công cộng.
Thử nghiệm thực tế tại trường học
Theo GS.TS. Nguyễn Hoàng Giang, nhóm nghiên cứu hiện đang triển khai ứng dụng thử nghiệm loại bê tông này tại Trường THCS Long Biên và dự kiến hoàn thành vào cuối tháng.
Ông gọi đây là loại bê tông "không ướt giày", bởi sau khi mưa, nước nhanh chóng thấm qua bề mặt nên sân trường khô ráo hơn, hạn chế tình trạng đọng nước, trơn trượt và tạo môi trường học tập an toàn cho học sinh.
Nếu kết quả thử nghiệm đáp ứng các yêu cầu về độ bền, khả năng chịu tải và hiệu quả thoát nước trong điều kiện sử dụng thực tế, mô hình có thể được nhân rộng tại các trường học, công viên, khu dân cư và nhiều công trình công cộng khác.
Hướng tới ngành xây dựng tuần hoàn
Ngoài sân trường, bê tông rỗng còn có thể được ứng dụng để lát vỉa hè, quảng trường, bãi đỗ xe, lối đi trong công viên, khu dân cư, khuôn viên bệnh viện và các không gian công cộng khác. Vật liệu này cũng phù hợp để lát quanh gốc cây, vừa đảm bảo tính thẩm mỹ, vừa tạo điều kiện cho nước và không khí lưu thông xuống vùng rễ, góp phần duy trì sự phát triển của cây xanh trong đô thị.
Các chuyên gia cho rằng, để loại vật liệu này được ứng dụng rộng rãi, cần xây dựng hệ thống thu gom và phân loại chất thải xây dựng ngay từ nguồn, ban hành các tiêu chuẩn kỹ thuật đối với cốt liệu tái chế, đồng thời có cơ chế khuyến khích các chủ đầu tư ưu tiên sử dụng vật liệu tái chế trong các dự án hạ tầng công cộng. Việc hoàn thiện hành lang pháp lý sẽ tạo động lực thúc đẩy thị trường vật liệu xây dựng tuần hoàn phát triển.
Các chuyên gia cũng nhận định, nếu được ứng dụng trên quy mô lớn, bê tông rỗng từ phế thải xây dựng không chỉ góp phần giải quyết bài toán xử lý hàng nghìn tấn rác thải xây dựng mỗi ngày mà còn giảm nhu cầu khai thác đá tự nhiên làm cốt liệu, cắt giảm phát thải carbon trong ngành xây dựng và hướng tới mục tiêu phát triển hạ tầng xanh, bền vững.
BuilData
