Thông tin chuyên ngành Vật liệu xây dựng Việt Nam

NGHIÊN CỨU - ỨNG DỤNG

Tìm kiếm giải pháp bê tông không cát

(25/02/2017 5:43:31 PM) Thế giới rồi sẽ không còn cát, nguồn nguyên liệu cốt yếu của bêtông. Giới khoa học hiểu rõ nguy cơ này và đã bắt đầu tìm kiếm giải pháp bêtông không cần cát, xanh hóa bêtông, hay thậm chí tìm vật liệu xây dựng mới, xanh hơn, bền vững hơn.

Để chinh phục thử thách “xây lâu đài không cần cát”, các nhà khoa học đang theo đuổi những ý tưởng khó tin, song các thử nghiệm ban đầu cho kết quả rất khả quan.

Thế giới sẽ không còn cát

Các sa mạc bạt ngàn dễ khiến chúng ta nghĩ cát là nguồn tài nguyên vô tận. Rất ít người nhận ra vạn vật trên đời này thực chất được làm từ cát, và loài người đang thực sự đứng trước nguy cơ... thiếu cát.

“Nếu biết rằng cát có thể tạo ra những gì - bê tông, thủy tinh và cả silicon - bạn sẽ nhận ra chúng ta đang sống trong thế giới làm từ cát, vốn sẽ cực kỳ khác biệt nếu không còn cát nữa” - nhà báo Vince Beiser viết trên trang web của Trung tâm Pulitzer.

Beiser cho rằng tài nguyên cát đang dần cạn kiệt là một thực tế khó chối bỏ. Cát ở sa mạc không thích hợp để làm bê tông vì không có tính kết dính, và chúng ta đang phải nạo vét cát từ các lòng sông và ven biển để có nguồn cát xây dựng.

“Quá trình đô thị hóa nhanh chóng khắp thế giới đang đẩy nhu cầu bê tông lên cao chưa từng thấy, và việc khai thác cát từ sông lại càng được gia tăng, làm ảnh hưởng hệ sinh thái” - Beiser, hiện đang viết sách về “cuộc chiến tranh cát chết chóc” giữa các nhóm “cát tặc” trên thế giới, cảnh báo.

Theo trang The Next Future, Trung Quốc và các quốc gia đang phát triển sẽ cần hàng tỉ tấn cát để làm bê tông trong những năm tới nhằm đáp ứng nhu cầu đô thị hóa và tăng trưởng kinh tế.

The Next Future cũng cảnh báo trữ lượng cát trong tự nhiên ngày càng cạn kiệt và nhu cầu cát sẽ chóng vượt cung. Theo Cục Khảo sát địa chất Hoa Kỳ, chỉ trong năm 2013 đã có 4 tỉ tấn bê tông được sản xuất.

Trước tình thế đó, nhiều phương án tìm kiếm cốt liệu mới thay thế cát đã được cân nhắc nhưng bài toán không hề đơn giản chút nào. Vậy cái gì có thể thay thế cát?


Bê tông thay thế nào?

Trộn bê tông bằng rác thải nhựa

Tháng 11/2014, Đại học Bath (Anh) cùng các nhà nghiên cứu Ấn Độ khởi động dự án táo bạo: thay thế một phần cát trong hỗn hợp bê tông bằng rác thải nhựa.

Theo Đại học Bath, dự án kéo dài hai năm được thực hiện ở Ấn Độ sẽ là “một mũi tên trúng hai đích”, bởi quốc gia này đang đau đầu với nạn khai thác cát trái phép và có lượng rác thải nhựa khổng lồ. Mục tiêu của dự án là chế tạo bê tông trong đó khoảng 10% cát sẽ được thay thế bằng rác thải nhựa đã nghiền vụn.

“Nghiên cứu nhằm xem xét việc thay thế một phần cát bằng nhựa trong bê tông sẽ ảnh hưởng thế nào đến các yếu tố độ chắc, bền, kháng lửa của vật liệu” - thông cáo của Đại học Bath viết.


Bê tông đất sét

Theo tiến sĩ Orr, sau nhiều lần thử nghiệm, dự án cho thấy việc thay thế 10% cát trong hỗn hợp bê tông bằng rác thải nhựa là hoàn toàn khả thi, “miễn là chỗ nhựa đó được nghiền đúng kích cỡ”.

Nhóm nghiên cứu đã sản xuất thành công các mẫu bê tông có nhựa trong thành phần ở cả Ấn Độ và Anh. Tiến sĩ Orr cho biết các chai nhựa PET, túi nilông hoàn toàn có thể là vật liệu thích hợp để thay thế cát, và “dù chỉ thay 10% lượng cát, phương pháp dùng nhựa thay thế có thể tiết kiệm 820 triệu tấn cát mỗi năm”.

Trưởng nhóm nghiên cứu nhấn mạnh 10% là tỉ lệ vừa phải bởi “có nhiều nghiên cứu trước đã thử với tỉ lệ cao đến 50% nhưng không hiệu quả bởi phần xi măng không dính được với các phân tử nhựa, dẫn đến thất bại”. Sau thành công bước đầu, Đại học Bath vẫn đang tiến hành một vài thử nghiệm khác, trong đó có việc nghiên cứu khả năng tăng độ kết dính bằng cách xử lý thêm phần rác thải nhựa trước khi đưa vào trộn bê tông. “Chúng tôi vẫn đang tiếp tục công việc, chủ yếu là ở Anh. Chúng tôi sẽ đầu tư thêm nếu có vốn, nhưng vấn đề này hơi khó khăn một chút” - tiến sĩ Orr chia sẻ.

Đúc bê tông từ CO2 và bùn thải

Nếu trộn bao nilông vào hỗn hợp bê tông nghe đã có vẻ phi thực tế, thì ý tưởng đúc khí cacbonic (CO2) thành bê tông lại còn “hoang đường” bội lần. Ấy vậy mà hồi tháng 4-2016, các nhà khoa học thuộc Đại học California, Los Angeles (UCLA) đã thực sự tạo được bê tông bằng cách ấy, dù sản phẩm chỉ mới dừng lại ở mức một mẫu nhỏ trong phòng thí nghiệm.

Nhóm nghiên cứu UCLA gọi sản phẩm của họ là CO2NCRETE (ghép từ CO2 và concrete-bê tông), được tạo ra bằng phương pháp in 3D với nguyên liệu là khí CO2 từ khói thải ra trong quá trình nung đá vôi.
 

Bê tông nén từ CO2

Nhóm nghiên cứu tin tưởng kết quả này chứng tỏ khái niệm bê tông từ CO2 là hoàn toàn khả thi. “Công nghệ này cho thấy chúng ta hoàn toàn có thể biến CO2 phát ra từ ống khói nhà máy, thứ vốn gây phiền phức, trở nên có giá trị” - giáo sư J.R. DeShazo, giám đốc Trung tâm sáng tạo Luskin thuộc UCLA, giải thích.

Giáo sư DeShazo cho rằng CO2NCRETE có thể là nhân tố mang đến thay đổi quan trọng trong nỗ lực chống biến đổi khí hậu toàn cầu. Trưởng nhóm nghiên cứu, phó giáo sư Gaurav Sant, cũng cho rằng công trình của ông mở ra cơ hội mới khi CO2 trở thành một nguồn tài nguyên có thể được tái sử dụng để tạo ra một loại vật liệu xây dựng mới.

Từ thành công của thí nghiệm trong phòng lab, nhóm nghiên cứu vẫn đang làm việc để có thể thương mại hóa sản phẩm “bê tông cacbonic”.

Trong khi đó, các nhà khoa học thuộc Đại học Universiti Teknologi MARA (Malaysia) lại tin rằng có thể tái chế bùn thải công nghiệp thành bê tông.

Theo trang web khoa học phys.org, nhóm nghiên cứu thu thập bùn từ các nhà máy xử lý nước thải, đốt cháy và sấy khô chúng để khử ẩm, cuối cùng là nghiền nát phần bùn rắn thành một dạng bột gọi là DWSP.

Phần bột này sau đó được trộn với xi măng thông thường theo nhiều tỉ lệ khác nhau (3, 5, 7, 10 và 15%) để tạo nên hỗn hợp bê tông với các cấp độ khác nhau. Khi so sánh bê tông trộn từ DWSP với bê tông thông thường dựa trên các tiêu chí cường độ nén, độ hút/thấm nước, các nhà khoa học nhận thấy lượng DWSP trong hỗn hợp tỉ lệ nghịch với cường độ nén, song lại tỉ lệ thuận với độ hút/thấm nước của bê tông thành phẩm.

Điều này có nghĩa bê tông với tỉ lệ DWSP cao sẽ chống thấm nước tốt hơn bê tông thông thường, chứng tỏ bột bùn thải thực sự có tác dụng lên độ bền của vật liệu.

“Nhìn chung DWSP vẫn có tiềm năng trở thành vật liệu thay thế một phần xi măng trong hỗn hợp bê tông - các nhà nghiên cứu kết luận trong bài báo đăng trên tạp chí Pertanika Journal of Science and Technology - Song vẫn cần thêm nhiều nghiên cứu chuyên sâu về phương pháp tạo ra loại bột DWSP có chất lượng”.
 

Bê tông xanh

Định nghĩa lại bê tông

Nhu cầu “xanh hóa bê tông” đang được nhiều quốc gia nghiêm túc cân nhắc, bởi vật liệu này là nguyên nhân gây ra đến 5% lượng khí nhà kính thải ra trên toàn cầu.

Ngoài dự án bê tông từ bùn thải, Đại học Universiti Teknologi MARA cũng công bố công trình nghiên cứu liên quan đến “xanh hóa bê tông” - tức tạo bê tông từ các quy trình sản xuất khác nhau mà không gây hại cho môi trường, sử dụng nguyên vật liệu bền vững thay vì tài nguyên không tái tạo được.

Hướng tiếp cận này ngoài việc tạo vật liệu thân thiện môi trường, chi phí thấp còn góp phần giảm tải cho các bãi rác, thêm đầu ra cho vật liệu tái chế.

Trong bài báo công bố tháng 5-2016, các nhà nghiên cứu công bố loại “bê tông xanh” sản xuất bằng cách thay thế một phần các nguyên liệu thông thường với các nguyên liệu mới như tro bay (sản phẩm từ quá trình đốt than của các nhà máy nhiệt điện), cốt liệu bê tông tái chế và sợi nhôm (tướt từ vỏ lon).

Tro bay vốn được xử lý bằng cách chôn lấp ở bãi rác, song nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng loại tro này có tiềm năng thay thế xi măng, vật liệu vốn gây hại cho môi trường do ô nhiễm không khí từ các nhà máy xi măng.

Các nghiên cứu của Đại học Universiti Teknologi MARA cho thấy sử dụng các nguyên liệu thay thế nói trên có thể tăng độ bền của bê tông thành phẩm lên đến 30% so với thông thường.

Nhóm nghiên cứu kết luận “bê tông xanh” của họ có những lợi ích như bền chắc, phù hợp cho công trình nhà cửa, ít để lại dấu chân carbon hơn bê tông thông thường và có tiềm năng thương mại hóa.

Trong khi đó, một nhóm nghiên cứu thuộc khoa kỹ thuật xây dựng dân dụng và môi trường Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) lại theo đuổi mục tiêu “định nghĩa lại bê tông”, theo hướng tìm ra công thức trộn bê tông mới với nguồn cảm hứng lấy từ các vật liệu sinh học như xương, bọt biển và xà cừ.

Các vật liệu này được chọn bởi chúng vốn được tự nhiên cấu tạo với các cấu trúc kết dính vững chắc tương tự hồ xi măng trong hỗn hợp bê tông.

Hướng nghiên cứu của nhóm các nhà khoa học là tìm hiểu cơ chế tạo nên tính vững chắc của các vật liệu tự nhiên nói trên và tìm cách áp dụng các cơ chế đó trong việc tạo ra bê tông thế hệ mới mà không cần dùng xi măng. Nhóm nghiên cứu nói trên cũng xem xét khả năng dùng tro núi lửa để trộn bê tông, một kỹ thuật được cho là có từ thời La Mã cổ đại.
 
Bê tông đất sét

Công ty Argilus (Pháp) đã sản xuất một loại vật liệu đặc biệt, bền chắc như bê tông nhưng thân thiện với môi trường hơn, với nền tảng là đất sét thay vì cát. bê tông đất sét của công ty được tạo ra từ một phản ứng phân tử với các kim loại kiềm, biến bột đất sét thành vật liệu “cứng như đá”.

Theo Argilus, việc sản xuất ra 1 tấn bê tông từ đất sét chỉ thải ra 50-100kg khí CO2, thấp hơn 10-20 lần so với 1 tấn xi măng. Ngoài ra, ưu điểm của loại bê tông đất sét là có thể được tạo ra bằng cách tái chế bất kỳ loại cát nào, kể cả cát từ các công trình đã được phá hủy. Chi phí làm ra nó tương đương, thậm chí rẻ hơn xi măng hiện tại.
 

Theo Tuổi trẻ
 

 

Các tin khác:

Nghiên cứu sản xuất gạch từ giấy phế thải ()

Bê tông uốn cong có khả năng chịu tác động gấp 4 lần bê tông thường ()

Vật liệu mới có thể chuyển hóa các loại năng lượng thành điện năng ()

5 loại VLXD tương lai mà các chuyên gia thiết kế cần biết ()

Công nghệ mới giúp kéo dài thời gian sử dụng của pin lỏng ()

Phát minh ra tấm phim có thể tự làm mát các tòa nhà ()

Phát minh vật liệu có khả năng làm lạnh bề mặt đồ vật ()

Chế tạo thành công thép hợp kim chất lượng cao ()

Công nghệ cho phép thu năng lượng khi thời tiết nóng nực vào mùa hè ()

Phát triển được vật liệu lọc nước vạn năng ()

Chứng khoán:

CK

KL

Giá

+/-

GDNN

BBS

0

9.60

0.00

0

BCC

44800

7.40

-0.20

0

BHT

0

4.00

0.00

0

BT6

41630

5.50

-0.20

0

BTS

2

4.50

0.00

0

CCM

0

24.50

0.00

0

CTI

172540

35.15

-0.45

0

CVT

1060365

50.90

-0.50

3800

CYC

7980

2.40

0.00

0

DC4

1700

10.30

-1.10

0

DHA

0

29.70

0.00

0

DIC

0

6.10

0.00

0

DXV

10

3.82

-0.14

0

GMX

0

25.00

0.00

0

HCC

4400

16.60

0.00

0

HLY

0

15.60

0.00

0

HOM

0

4.10

0.00

0

HPS

0

7.00

0.00

0

HT1

4410

14.75

-0.45

0

HVX

0

4.10

0.00

0

MCC

0

13.80

0.00

0

NAV

10

5.00

0.00

0

NHC

0

36.40

0.00

0

NNC

20040

48.40

-0.30

0

QNC

20000

3.00

0.00

0

SCC

0

1.90

0.00

0

SCJ

3800

3.40

0.10

0

SCL

0

3.00

0.00

0

SDN

0

35.00

0.00

0

SDY

0

7.70

0.00

0

SHN

204400

9.90

-0.10

0

TBX

0

9.00

0.00

0

TCR

6120

3.42

0.22

0

TMX

100

7.60

-0.80

0

TSM

0

2.70

0.00

0

TTC

500

18.40

-0.10

0

TXM

0

9.70

0.00

0

CK

KL

Giá

+/-

GDNN

API

100

28.90

0.00

0

ASM

1098520

10.05

-0.75

0

B82

0

2.40

0.00

0

BCE

9160

5.85

0.03

0

BCI

51340

41.90

0.30

29170

C47

4400

11.60

-0.50

0

C92

0

10.00

0.00

0

CCL

42240

4.60

-0.13

0

CDC

0

17.50

0.00

0

CID

0

4.10

0.00

0

CID

100

2.90

0.70

0

CII

534340

31.35

-0.55

0

CLG

20

3.83

-0.27

0

CNT

6

9,7

-0,3

0

CNT

1800

2.90

-0.50

0

CSC

2200

24.50

0.00

0

CTD

92910

166.00

-3.50

0

CTN

14200

1.30

0.10

0

D11

0

15.70

0.00

0

D2D

3600

73.80

3.80

0

DC2

0

6.50

0.00

0

DIG

809400

27.40

-0.70

0

DIH

0

12.20

0.00

0

DLG

180700

3.20

-0.10

0

DLR

0

9.40

0.00

0

DRH

123220

18.85

-0.75

0

DTA

4500

7.25

-0.05

0

DXG

1223580

37.00

-1.20

0

HAG

1318480

7.00

-0.19

0

HBC

605600

42.40

-1.60

0

HDC

26070

14.40

-0.30

0

HDG

41680

47.00

-1.10

0

HLC

0

7.00

0.00

0

HQC

1951870

2.27

-0.05

0

HTI

1010

15.60

-0.35

0

HU1

20

9.50

0.36

0

HU1

0

0

0

0

HU3

101480

14.10

0.85

0

HUT

590150

8.70

-0.20

600

ICG

0

6.40

0.00

0

IDI

958390

13.00

-0.70

0

IDJ

40400

3.10

0.00

0

IDV

1000

31.80

-0.40

0

IJC

80950

9.20

-0.24

0

ITA

579100

3.01

-0.05

0

ITC

990

14.30

-0.60

0

KAC

0

15.55

0.00

0

KBC

1171890

12.90

-0.55

0

KDH

19700

35.85

-1.10

0

L10

0

17.90

0.00

0

L18

0

8.60

0.00

0

LCG

20

9.70

-0.45

0

LGL

10260

9.30

-0.01

0

LHC

0

56.00

0.00

0

LHG

43770

21.30

-0.40

0

LIG

6400

3.90

0.00

0

LM8

2050

25.00

0.70

0

LUT

0

2.10

0.00

0

MCG

140

3.39

0.20

0

MDG

0

13.50

0.00

0

NBB

19570

23.75

-1.75

0

NDN

191728

15.70

-0.40

0

NHA

0

12.20

0.00

0

NKG

140960

29.70

-1.20

0

NTB

439

7,7

0,3

0

NTB

81851

0.50

0.00

0

NTL

109860

9.50

-0.30

0

NVT

1534720

7.07

0.46

0

OGC

282600

2.09

-0.06

0

PDR

261560

38.40

-1.00

0

PFL

297505

1.60

0.10

0

PFL

141500

1.50

0.00

0

PHC

71700

17.00

-0.30

0

PHH

5100

6.90

-0.10

0

PHH

21100

7.00

0.00

0

PPI

34160

1.52

-0.01

0

PSG

47600

0.80

0.00

0

PSG

10

6,2

0,2

0

PTC

60

6.11

0.00

0

PTL

500

3.61

-0.09

0

PVA

4

14,7

0,9

7

PVA

28200

1.20

0.00

0

PVL

42600

2.30

0.00

0

PVR

16900

2.80

0.20

0

PVV

800

1.40

0.10

400

PVX

1535849

2.10

-0.10

0

PXA

0

1.10

0.00

0

PXI

6400

2.10

0.00

0

PXL

341300

1.90

0.00

0

PXS

25800

7.68

-0.03

0

PXT

0

3.90

0.00

0

QCG

423450

13.30

-0.50

0

RCL

0

19.00

0.00

0

REE

520000

37.60

-1.10

0

S96

56400

1.00

-0.10

0

S96

2

12,6

0,8

10

S99

675

5.10

0.00

0

SC5

0

24.20

0.00

0

SD2

1

4.70

0.00

0

SD3

6

6,4

0,4

0

SD3

6000

6.60

-0.40

0

SD5

300

9.70

0.00

0

SD6

500

6.60

0.20

0

SD7

0

3.40

0.00

0

SD9

0

8.40

0.00

0

SDH

0

1.90

0.00

0

SDT

0

7.80

0.00

0

SDU

0

11.50

0.00

0

SIC

0

12.90

0.00

0

SJE

0

28.00

0.00

0

SJS

34000

31.50

-0.10

0

STL

5500

3.30

0.00

0

STL

7

12,8

0,8

0

SZL

10

34.45

0.45

0

TDC

70250

9.01

-0.05

0

TDH

140230

15.10

-0.50

0

THG

560

42.90

0.30

0

TIG

190800

3.70

-0.30

0

TIX

0

30.10

0.00

0

TKC

500

26.70

0.00

0

TV1

10

17.85

0.45

0

TV2

15150

111.30

-3.70

0

TV3

0

25.30

0.00

0

TV4

0

15.80

0.00

0

UDC

10010

3.45

-0.10

0

UIC

18370

30.40

0.30

0

V11

5

4,9

0,2

0

V11

0

1.00

0.00

0

V12

0

11.00

0.00

0

V15

31000

1.10

0.00

0

V15

30500

0.90

0.00

0

V21

0

19.40

0.00

0

VC1

0

12.00

0.00

0

VC2

0

14.20

0.00

0

VC3

75400

19.30

-0.30

0

VC5

8800

1.90

0.00

0

VC7

0

17.50

0.00

0

VC9

0

13.00

0.00

0

VCG

587414

23.10

-0.80

13200

VCR

0

3.10

0.00

0

VE1

4100

19.10

0.10

0

VE2

0

11.40

0.00

0

VE3

0

11.00

0.00

0

VE9

25688

7.30

0.50

0

VHH

2

4,5

-0,3

0

VHH

0

1.40

0.00

0

VIC

667400

108.20

0.20

0

VMC

22730

50.80

-1.70

0

VNE

60760

6.76

-0.24

0

VNI

45340

4.40

0.00

0

VNI

0

6.60

0.00

0

VPH

44330

9.27

-0.30

0

VRC

62320

20.20

-0.60

0

VSI

20

19.90

1.30

0

Hà Nội

288°C

Đà Nẵng

28°C

TP.HCM

29°C

Phan Vũ - Nhà cung cấp hàng đầu các giải pháp bê tông đúc sẵn

Xem các video khác

Tỷ giá

Giá vàng

Mã ngoại tệ Tỷ giá