Bê tông nhẹ sử dụng hạt polystyrene phồng nở (Expanded Polystyrene - EPS) bắt đầu nghiên cứu từ những năm 90 của thế kỉ XX và cho đến nay đã được ứng dụng rộng rãi tại nhiều nước trên thế giới. Bài báo này trình bày nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng của cốt liệu polystyrene (hạt xốp) phồng nở tái chế (REPS) đến tính công tác, cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo khi uốn và khối lượng thể tích của bê tông.
Bê tông sử dụng hạt polystyrene phồng nở có cường độ chịu nén lên đến khoảng 10 - 15 Mpa
Bê tông nhẹ sử dụng hạt polystyrene phồng nở (Expanded Polystyrene - EPS) bắt đầu nghiên cứu từ những năm 90 của thế kỉ XX và cho đến nay đã được ứng dụng rộng rãi tại nhiều nước trên thế giới. Loại bê tông này có thể được ứng dụng cho cả hai loại cấu kiện là chịu lực và không chịu lực với nhiều ưu điểm so với bê tông truyền thống như khối lượng thể tích thấp, khả năng cách âm, cách nhiệt tốt.
Trước đây, loại bê tông này chủ yếu được sử dụng trong xây dựng dân dụng với vai trò là các cấu kiện không chịu lực, cách nhiệt, cách âm như tường bao che. Loại bê tông nhẹ này có khối lượng thể tích từ 500 - 800 kg/m3 và có cường độ chịu nén từ 3,5 đến 7,5 MPa.
Đối với các cấu kiện chịu lực, bê tông sử dụng hạt EPS thường được chế tạo với khối lượng thể tích từ 1000 - 1500 kg/ m3 và có cường độ chịu nén lên đến khoảng 10 - 15 Mpa [1]-[4]. Bên cạnh những ứng dụng trong xây dựng dân dụng, bê tông nhẹ cũng bắt đầu được nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực xây dựng công trình giao thông.
Trên thực tế, quá trình xây dựng cơ sở hạ tầng giao thông gặp nhiều vấn đề về nền đất yếu. Biện pháp sử dụng bê tông nhẹ để xử lý ổn định nền đường đắp cao sau mố cầu trên nền đất yếu đã được đề xuất trong những năm gần đây [5].
Hiện nay, lĩnh vực logistics ngày càng phát triển kéo theo nhu cầu đóng gói để vận chuyển, bảo quản hàng hoá ngày một tăng. Quá trình này sử dụng phổ biến vật liệu EPS. Sau khi sử dụng chỉ một phần nhỏ EPS được tái chế, còn phần lớn trở thành phế thải nhựa và đang tác động rất lớn đến môi trường sinh thái.
Để giảm thiểu lượng chất thải đó, một số nghiên cứu đã đề xuất việc tái chế vật liệu EPS bằng cách nghiền các thùng xốp EPS phế thải thành cốt liệu (REPS) để chế tạo bê tông nhẹ [6]-[10]. Nghiên cứu của Villa và cộng sự [6] đã cho thấy bê tông sử dụng hạt EPS tái chế (REPSC) thay thế một phần cốt liệu nhỏ vẫn duy trì đầy đủ các đặc tính cơ lý, đồng thời, cải thiện tính kinh tế và môi trường.
Kết quả chỉ ra rằng, khi thay thế hoàn toàn cốt liệu nhỏ bằng REPS, tính công tác, khối lượng thể tích và cường độ chịu nén của bê tông có thể giảm tới 50% so với bê tông đối chứng. Mặt khác, khả năng truyền nhiệt của loại bê tông này cũng giảm đi đáng kể so với bê tông thông thường. Hơn nữa, nó giúp giảm 15% lượng khí thải CO2 và tiết kiệm 16% mức tiêu thụ năng lượng, giá thành giảm trên 7% so với bê tông đối chứng.
Một nghiên cứu khác của Gamal và cộng sự [7] cũng chỉ ra hiệu quả kỹ thuật mang lại khi sử dụng REPS để chế tạo bê tông. REPS được sử dụng thay thế một phần cho cốt liệu để chế tạo bê tông nhẹ có đặc tính cách nhiệt tốt. Tỷ lệ thay thế là 50%, 55% và 60% theo thể tích hỗn hợp. Kết quả cho thấy rằng, việc sử dụng REPS làm giảm đáng kể khối lượng thể tích, độ dẫn nhiệt của bê tông.
So với bê tông đối chứng, mức giảm khối lượng thể tích dao động trong khoảng từ 37% đến 60%, độ dẫn nhiệt giảm khoảng 63% đến 85%. Cường độ chịu nén của loại bê tông này đạt 5,1 - 7,2 MPa. Điều này làm cho chúng phù hợp với các ứng dụng không chịu lực đòi hỏi khả năng cách nhiệt tốt.
Đối với Việt Nam, chủ đề về bê tông sử dụng REPS còn tương đối mới và chưa nhận được nhiều quan tâm nghiên cứu. Gần đây, Thắng và cộng sự [11] đã nghiên cứu chế tạo bê tông nhẹ sử dụng REPS với các vật liệu sẵn có tại Việt Nam. Hạt REPS được sử dụng với hàm lượng 25 - 50% thể tích bê tông. Khối lượng thể tích, độ hút nước mao quản và cường độ chịu nén của REPSC là các đối tượng được quan tâm trong nghiên cứu này, tuy nhiên, chưa đề cập đến tính công tác của REPS.
Xuất phát từ các phân tích kể trên, bài báo này tập trung nghiên cứu về bê tông nhẹ sử dụng hạt REPS và góp phần cung cấp thêm các thông tin hữu ích về loại bê tông này. Hàm lượng REPS được sử dụng lên đến 60% thể tích bê tông.
Thông qua nghiên cứu thực nghiệm, ảnh hưởng của hạt REPS và một số yếu tố về thành phần vật liệu tới các tính chất của bê tông như tính công tác, khối lượng thể tích, cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo khi uốn được xem xét và phân tích.
Xem chi tiết Bài nghiên cứu TẠI ĐÂY:
Build.Data
