Nghiên Cứu Thực Nghiệm Đánh Giá Khả Năng Chịu Nén Cột Bê Tông Cốt Thép Có Sử Dụng Cốt Liệu Từ Bê Tông Cũ

Bê tông tái chế có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ xây dựng đường xá đến nhà ở. Việc sử dụng cốt liệu tái chế giúp giảm lượng chất thải xây dựng chôn lấp và tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên. Theo nghiên cứu của Ngô Thế Phong (2001), việc sử dụng các loại vật liệu vữa vôi cũng được sử dụng từ rất lâu. Tuy nhiên, cần phải đảm bảo chất lượng của bê tông tái chế đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật để đảm bảo an toàn và độ bền cho công trình.

Việc sử dụng bê tông tái chế mang lại nhiều lợi ích kinh tế và môi trường. Giảm chi phí sản xuất bê tông, giảm lượng khí thải CO2 từ quá trình sản xuất xi măng và giảm áp lực lên các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Nghiên cứu của Đại học Lạc Hồng (2023) cũng chỉ ra tiềm năng lớn của việc tái chế bê tông cũ trong ngành xây dựng Việt Nam, góp phần vào mục tiêu phát triển bền vững của quốc gia. Các quốc gia như Mỹ, Singapore, Pháp, Đức đã áp dụng việc tái chế bê tông cũ một cách hiệu quả.

Khai thác cốt liệu tự nhiên gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường, bao gồm phá hủy cảnh quan, ô nhiễm không khí và nước, và ảnh hưởng đến hệ sinh thái. Việc này làm mất đi sự cân bằng sinh thái, đe dọa sự sống của các loài động, thực vật. Do đó, việc tìm kiếm các nguồn cốt liệu thay thế là vô cùng cần thiết để bảo vệ môi trường bền vững.

Chất lượng và tính chất của cốt liệu từ bê tông cũ có thể khác biệt so với cốt liệu tự nhiên, phụ thuộc vào nguồn gốc và quá trình xử lý. Cần phải kiểm tra các chỉ tiêu kỹ thuật của cốt liệu tái chế như độ bền, độ hút nước, và thành phần hóa học để đảm bảo chất lượng của bê tông sản xuất từ cốt liệu này. Việc đánh giá chất lượng bê tông cũ là bước quan trọng để đảm bảo hiệu quả tái chế.

Quy trình chế tạo mẫu cột bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu tái chế bao gồm các bước: thu thập bê tông cũ, xử lý và nghiền thành cốt liệu, phối trộn bê tông, đúc mẫu, bảo dưỡng và kiểm tra chất lượng. Quá trình xử lý cốt liệu cần đảm bảo loại bỏ các tạp chất và đạt được kích thước phù hợp. Các thông số về cấp phối bê tông, tỷ lệ nước/xi măng được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo tính đồng nhất của mẫu.

Thí nghiệm nén trục được thực hiện trên máy nén thủy lực có tải trọng phù hợp. Các cảm biến được gắn trên mẫu cột để đo biến dạng dọc và ngang, từ đó xác định được đường cong ứng suất - biến dạng. Dữ liệu thí nghiệm được thu thập và xử lý bằng phần mềm chuyên dụng để phân tích các đặc trưng cơ học của mẫu cột. Hình ảnh mẫu sau phá hoại cũng được ghi lại để đánh giá hình thức phá hoại.

So sánh cường độ chịu nén của các mẫu cột cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các tỷ lệ thay thế cốt liệu. Các mẫu có tỷ lệ thay thế cốt liệu tái chế 35% có cường độ chịu nén thấp hơn đáng kể so với mẫu đối chứng. Tuy nhiên, cần xem xét đến các yếu tố khác như độ bền và khả năng làm việc lâu dài của bê tông để đánh giá toàn diện hiệu quả sử dụng cốt liệu tái chế.

Biến dạng và độ dẻo của cột bê tông là các chỉ tiêu quan trọng để đánh giá khả năng chịu lực và khả năng làm việc của công trình. Sử dụng cốt liệu tái chế có thể ảnh hưởng đến biến dạng và độ dẻo của bê tông. Cần phải nghiên cứu sâu hơn về sự ảnh hưởng này để đưa ra các khuyến nghị về thiết kế và thi công bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu tái chế.

Nhiều dự án xây dựng trên thế giới đã sử dụng thành công bê tông tái chế, chứng minh tính khả thi và hiệu quả của giải pháp này. Cầu Circunvalación in Quito, Ecuador, hay Tháp bơm nước Blanes in Catalonia, Tây Ban Nha là những ví dụ điển hình về việc ứng dụng bê tông cốt liệu cũ để xây dựng các công trình bền vững. Các dự án này cho thấy tiềm năng lớn của bê tông tái chế trong việc giảm thiểu tác động môi trường.

Để đảm bảo chất lượng và an toàn cho các công trình sử dụng bê tông tái chế, cần phải có các khuyến nghị và tiêu chuẩn kỹ thuật rõ ràng. Các tiêu chuẩn này cần quy định về chất lượng của cốt liệu tái chế, tỷ lệ pha trộn, quy trình thi công và kiểm tra chất lượng. Việc xây dựng các tiêu chuẩn này cần dựa trên các kết quả nghiên cứu khoa học và kinh nghiệm thực tế.

Nghiên cứu đã chỉ ra tiềm năng sử dụng cốt liệu tái chế từ bê tông cũ trong sản xuất bê tông cốt thép. Tuy nhiên, cần phải kiểm soát chặt chẽ chất lượng của cốt liệu tái chế và điều chỉnh tỷ lệ pha trộn để đảm bảo cường độ và độ bền của bê tông. Nghiên cứu cũng cho thấy việc sử dụng bê tông tái chế có thể góp phần vào mục tiêu phát triển bền vững của ngành xây dựng.

Các hướng nghiên cứu tiếp theo về bê tông tái chế nên tập trung vào việc cải thiện chất lượng của cốt liệu tái chế, phát triển các phụ gia giúp tăng cường cường độ và độ bền của bê tông tái chế, và nghiên cứu về khả năng chống chịu các tác động môi trường của bê tông tái chế. Ngoài ra, cần có các nghiên cứu về chi phí và hiệu quả kinh tế của việc sử dụng bê tông tái chế để thúc đẩy việc ứng dụng rộng rãi trong thực tế.