I. Bê tông không xi măng và ứng dụng trong xây dựng
Bê tông không xi măng, cụ thể là bê tông geopolymer, đang được nghiên cứu như một giải pháp thay thế bền vững cho bê tông truyền thống. Loại vật liệu này sử dụng tro bay từ nhà máy nhiệt điện làm chất kết dính, giúp giảm lượng khí CO2 thải ra môi trường. Nghiên cứu tập trung vào việc gia cường sợi thấp (dưới 0.5%) để cải thiện tính chất cơ học của bê tông. Kết quả thực nghiệm cho thấy, bê tông geopolymer có cường độ chịu nén tăng 6.5% và chịu uốn tăng từ 13.5% đến 17% khi sử dụng sợi thép và sợi polypropylene. Điều này mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong công trình giao thông, đặc biệt là mặt đường giao thông tại miền Nam Việt Nam.
1.1. Vật liệu thay thế xi măng
Bê tông geopolymer sử dụng tro bay và dung dịch kiềm hoạt hóa thay thế xi măng, giúp giảm thiểu tác động môi trường. Tro bay là phế thải từ nhà máy nhiệt điện, khi được tận dụng, không chỉ giải quyết vấn đề ô nhiễm mà còn tạo ra vật liệu xây dựng bền vững. Nghiên cứu chỉ ra rằng, tỷ lệ dung dịch kiềm/ tro bay tối ưu là 0.35%, mang lại hiệu quả cao nhất về cường độ và độ bền.
1.2. Gia cường sợi thấp
Việc gia cường sợi thấp (dưới 0.5%) trong bê tông geopolymer giúp cải thiện đáng kể tính chất cơ học. Sợi thép và sợi polypropylene được sử dụng với hàm lượng tối ưu lần lượt là 0.10% và 0.25%. Kết quả thí nghiệm cho thấy, sợi thép mang lại hiệu quả cao hơn về cường độ chịu uốn, trong khi sợi polypropylene có khả năng chống nứt tốt hơn. Điều này phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của kết cấu mặt đường.
II. Ứng dụng bê tông geopolymer trong giao thông miền Nam
Miền Nam Việt Nam với khí hậu nhiệt đới gió mùa, lượng mưa lớn và nhiệt độ cao, đòi hỏi vật liệu xây dựng có độ bền cao và khả năng chống chịu tốt. Bê tông geopolymer với ưu điểm chịu nhiệt, chống nứt và bền vững trở thành lựa chọn lý tưởng cho mặt đường giao thông. Nghiên cứu chỉ ra rằng, bê tông geopolymer có thể giảm chiều dày tối thiểu của mặt đường so với bê tông truyền thống, đồng thời tăng tuổi thọ công trình lên đến 30-40 năm.
2.1. Đặc điểm khí hậu miền Nam
Miền Nam Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa, với hai mùa mưa và khô rõ rệt. Nhiệt độ trung bình năm là 27°C, có thể lên tới 40°C vào mùa hè. Lượng mưa trung bình đạt 1.949 mm/năm, tập trung chủ yếu từ tháng 5 đến tháng 11. Điều kiện khí hậu này đòi hỏi vật liệu xây dựng phải có khả năng chống chịu tốt với nhiệt độ cao và độ ẩm lớn.
2.2. Ưu điểm của bê tông geopolymer
Bê tông geopolymer có khả năng chịu nhiệt tốt, không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao lên đến 60-70°C. Đồng thời, loại bê tông này có độ bền nước cao, phù hợp với các khu vực thường xuyên bị ngập lụt như miền Tây Nam Bộ. Ngoài ra, bê tông geopolymer có thể thi công thủ công, giúp tiết kiệm chi phí và thời gian thi công.
III. Kết quả nghiên cứu và hướng phát triển
Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của bê tông geopolymer gia cường sợi thấp trong việc cải thiện cường độ chịu nén và chịu uốn. Kết quả thí nghiệm cho thấy, hàm lượng sợi tối ưu là 0.35%, giúp tăng cường độ chịu nén lên 6.5% và chịu uốn lên 17%. Đồng thời, nghiên cứu cũng đề xuất hướng phát triển trong tương lai, bao gồm việc tối ưu hóa tỷ lệ thành phần và ứng dụng rộng rãi trong các công trình giao thông tại miền Nam Việt Nam.
3.1. Kết quả thực nghiệm
Kết quả thí nghiệm cho thấy, bê tông geopolymer gia cường sợi thép và sợi polypropylene có cường độ chịu nén và chịu uốn cao hơn so với bê tông truyền thống. Hàm lượng sợi tối ưu là 0.35%, giúp tăng cường độ chịu nén lên 6.5% và chịu uốn lên 17%. Điều này khẳng định tiềm năng ứng dụng của bê tông geopolymer trong kết cấu mặt đường.
3.2. Hướng phát triển
Nghiên cứu đề xuất hướng phát triển trong tương lai, bao gồm việc tối ưu hóa tỷ lệ thành phần và ứng dụng rộng rãi trong các công trình giao thông tại miền Nam Việt Nam. Đồng thời, cần tiếp tục nghiên cứu để cải thiện tính chất cơ học và độ bền của bê tông geopolymer, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật ngày càng cao của ngành xây dựng.
