Phát minh làm rung chuyển ngành xây dựng: Tạo ra bê tông từ thứ tưởng không thể dùng, bước ngoặt cho vật liệu phổ biến thứ 2 thế giới

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy (NTNU) và Đại học Tokyo đã phát triển một mẫu vật liệu xây dựng mới, lần đầu tiên cho phép sử dụng cát sa mạc để sản xuất bê tông .

Vật liệu này có tên là “bê tông cát thực vật”. Chúng kết hợp cát sa mạc hạt mịn với các "phụ gia" có nguồn gốc thực vật và các hạt gỗ nhỏ. Quá trình chế tạo sử dụng nhiệt và áp suất.

Bê tông hiện là vật liệu xây dựng được sử dụng nhiều thứ hai trên thế giới, chỉ sau nước. Mỗi năm, hơn 4 tỷ tấn xi măng được sản xuất.

Hoạt động sản xuất bê tông tạo ra khoảng 8% tổng lượng khí CO2 toàn cầu. Ngành xây dựng hiện phụ thuộc lớn vào cát sông và đá nghiền. Các nguồn tài nguyên này ngày càng khan hiếm. Việc khai thác cũng gây tổn hại nghiêm trọng đến môi trường.

Cát sa mạc dù rất dồi dào nhưng lâu nay hầu như không thể sử dụng trong xây dựng. Hạt cát sa mạc quá mịn, không thể liên kết hiệu quả trong bê tông truyền thống. Kết quả là kết cấu tạo ra không đủ độ bền. Hạn chế này buộc các nhà xây dựng phải tiếp tục khai thác cát sông và mỏ đá. Điều đó làm gia tăng xói mòn và mất môi trường sống tự nhiên của các sinh vật.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm khả năng tái sử dụng cát sa mạc bằng một phương pháp chế tạo thay thế. Phương pháp này không dựa vào cơ chế liên kết xi măng truyền thống. Kết quả cho thấy cát sa mạc có thể đạt độ bền kết cấu khi được kết hợp với vật liệu hữu cơ và xử lý trong điều kiện kiểm soát chặt chẽ.

Để khắc phục hạn chế, nhóm nghiên cứu đã ép cát sa mạc cùng với phụ gia thực vật và bột gỗ dưới tác động của nhiệt. Bằng cách điều chỉnh nhiệt độ, áp suất, tỷ lệ trộn và thời gian ép, họ tạo ra vật liệu đặc, rắn chắc mà không cần quy trình sử dụng nhiều xi măng.

Toàn bộ thí nghiệm được tiến hành trong phòng thí nghiệm tại Đại học Tokyo. Nhóm nghiên cứu so sánh cát sa mạc với các loại cốt liệu mịn khác. Họ đánh giá tác động của từng yếu tố đến độ bền và mật độ của vật liệu.

Kết quả cho thấy vật liệu này đủ bền cho các ứng dụng không chịu lực, ví dụ như gạch lát và lối đi bộ. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu lưu ý bê tông cát thực vật hiện chưa phù hợp cho các công trình quy mô lớn hoặc môi trường ngoài trời khắc nghiệt.

Vật liệu mới cần thêm các thử nghiệm để đánh giá độ bền lâu dài và khả năng chịu lạnh. Các nhà nghiên cứu cũng nhấn mạnh cát sa mạc nên được sử dụng tại chỗ. Mục tiêu là tránh phát thải phát sinh từ việc vận chuyển vật liệu nặng trên quãng đường dài.

Nếu tiếp tục được hoàn thiện, bê tông cát thực vật có thể giúp giảm nhu cầu khai thác cát sông và đá núi. Vật liệu này cũng mở ra khả năng tận dụng nguồn cát dồi dào tại các khu vực sa mạc.

Theo IE