Tổng quan luận án

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Trong giai đoạn 2015 – 2020, ngành xây dựng tại Việt Nam duy trì tốc độ tăng trưởng ổn định trong khoảng 6 – 10%/năm, kéo theo sự phát sinh khối lượng lớn chất thải rắn xây dựng (CTRXD). Thống kê năm 2009 cho thấy lượng CTRXD phát sinh tại các đô thị lớn đạt khoảng 1,46 – 1,92 triệu tấn/năm, nhưng tỷ lệ tái chế chỉ đạt mức 1 – 2%. Đến năm 2020, tổng lượng CTRXD ước tính đạt 6,3 triệu tấn và dự kiến tăng lên 11 triệu tấn vào năm 2025. Đồng thời, nhu cầu tiêu thụ tài nguyên khoáng sản tự nhiên cho xây dựng năm 2020 lên tới 170 – 190 triệu m³ đá và 130 – 150 triệu m³ cát, gây áp lực nặng nề lên môi trường và nguồn tài nguyên thiên nhiên.

Nhằm định hướng quản lý và xử lý chất thải, các văn bản quy phạm pháp luật đã được ban hành:

  • Quyết định số 1266/QĐ-TTg ngày 18/08/2020 của Thủ tướng Chính phủ quy định việc hạn chế tối đa sử dụng tài nguyên thiên nhiên, yêu cầu tái chế cho đá xây dựng và sử dụng cát tái chế từ 60% trở lên.
  • Chỉ thị số 41/CT-TTg ngày 01/12/2020 của Thủ tướng Chính phủ quy định các thành phố trực thuộc trung ương (Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Cần Thơ, Hải Phòng) giảm tỷ lệ chôn lấp chất thải rắn xuống dưới 20%, các tỉnh còn lại giảm xuống dưới 25% tính đến năm 2025.
  • Quyết định số 491/QĐ-TTg ngày 07/05/2018 và Thông tư số 08/2017/TT-BXD quy định về quản lý chất thải rắn xây dựng.

Mặc dù tiêu chuẩn TCVN 11969:2018 về cốt liệu lớn tái chế cho bê tông đã được ban hành, văn bản này chủ yếu dừng lại ở việc đánh giá tiêu chí chất lượng đầu vào của vật liệu. Tại Việt Nam, các nghiên cứu thực nghiệm đầy đủ về tính chất cơ lý dài hạn (sự phát triển cường độ chịu nén, mô đun đàn hồi theo thời gian, biến dạng co ngót, từ biến) và ứng xử chịu lực của cấu kiện kết cấu thực tế như cột bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu lớn tái chế còn thiếu hụt. Đây chính là khoảng trống nghiên cứu mà luận án tập trung giải quyết.

Mục tiêu nghiên cứu

  1. Nghiên cứu sự phát triển một số tính chất cơ lý của bê tông sử dụng cốt liệu bê tông tái chế với các hàm lượng thay thế khác nhau.
  2. Nghiên cứu ứng xử nén của cột bê tông cốt thép chế tạo bằng bê tông sử dụng cốt liệu tái chế; so sánh ứng xử cơ học của cột bê tông cốt liệu tái chế với cột bê tông cốt liệu tự nhiên thông thường.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Cốt liệu lớn tái chế (CLLTC/CLBTTC) được gia công từ bê tông phế thải của công trình phá dỡ trên địa bàn thành phố Hà Nội thông qua hệ thống máy nghiền lắp ráp tại Việt Nam; hỗn hợp bê tông tái chế; cấu kiện cột bê tông cốt thép.
  • Phạm vi nghiên cứu:
    • Cốt liệu lớn tái chế có đường kính hạt danh định từ 5 đến 20 mm, đường kính hạt lớn nhất $D_{max} = 20\text{ mm}$.
    • Cấp độ bền bê tông thiết kế: B30.
    • Tỷ lệ thay thế cốt liệu lớn tự nhiên bằng cốt liệu lớn tái chế theo khối lượng: $r = 0%$ (CP0 - đối chứng), $r = 50%$ (CP50), và $r = 100%$ (CP100).
    • Tuổi thí nghiệm cơ lý của bê tông: 3, 7, 14, 28, 60, 90, 120, 150, 180 và 360 ngày.
    • Cấu kiện cột bê tông cốt thép có kích thước tiết diện $200 \times 200\text{ mm}$, chiều cao $880\text{ mm}$, được thí nghiệm chịu tải trọng nén đúng tâm.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trước trong và ngoài nước

Nghiên cứu về quản lý CTRXD và ứng dụng cốt liệu bê tông tái chế đã được triển khai rộng rãi trên thế giới:

  • Tình hình quản lý và tái chế CTRXD quốc tế: Theo thống kê được tác giả tổng hợp, tỷ lệ tái chế CTRXD tại nhiều quốc gia đạt mức cao: Nhật Bản đạt 96% (2012), Hà Lan đạt 83% (2012), Đức đạt 85% (2012), Pháp đạt 93% (2012), Tây Ban Nha đạt 98% (2012), Vương quốc Anh đạt 70% (2012), Hàn Quốc đạt 36% (2009), trong khi Việt Nam năm 2009 chỉ đạt 1 – 2%.
  • Tính chất của cốt liệu tái chế: Các công trình của Hansen (1986, 1992), Neville (1996), Katz (2003), Juan và Gutiérrez (2009) chỉ ra rằng CLBTTC chứa một lượng vữa xi măng cũ bám dính (chiếm tỷ lệ thể tích đáng kể). Lớp vữa này có cấu trúc xốp, nhiều vết nứt vi mô, dẫn đến độ hút nước của CLBTTC cao hơn nhiều so với cốt liệu tự nhiên (CLBTTC từ 3 – 12%, CTRXD hỗn hợp từ 20 – 25%, trong khi cốt liệu tự nhiên chỉ từ 0,5 – 1,2%).
  • Cường độ chịu nén của bê tông tái chế: Các công bố của Nixon (1978), Ravindrarajah và Tam (1985), De Oliveira và Vazquez (1996), Topçu và Sengel (2004), Kou (2006), Xiao (2018) cho thấy khi thay thế 100% cốt liệu lớn tự nhiên bằng cốt liệu lớn tái chế, cường độ chịu nén ở 28 ngày tuổi suy giảm từ 8% đến 33% tùy thuộc nguồn gốc và chất lượng cốt liệu gốc. Tại Việt Nam, tác giả Tống Tôn Kiên (2017) đã nghiên cứu thay thế cốt liệu lớn tái chế từ 25% đến 100% và ghi nhận độ suy giảm cường độ từ 15% đến 25%.
  • Mô đun đàn hồi: Công bố của Nixon (1978), Ajdukiewicz (2005), Etxeberria và cộng sự (2007), Zeger Sierens (2018) ghi nhận mô đun đàn hồi của bê tông sử dụng 100% CLBTTC giảm khoảng 14,5% đến 45% so với bê tông cốt liệu tự nhiên do mô đun đàn hồi bản thân của cốt liệu tái chế thấp hơn đá tự nhiên.
  • Biến dạng dài hạn và ứng xử cấu kiện: Gómez-Soberón (2002, 2003), Domingo-Cabo và cộng sự (2009) đã phân tích biến dạng co ngót và từ biến. Các nghiên cứu về cấu kiện chịu lực của Ajdukiewicz và Kliszczewicz (2002, 2007), Choi và Yun (2012), Qiao-Huan Wang và cộng sự (2021) đã khảo sát sự làm việc của dầm và cột bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu tái chế dưới các dạng tải trọng khác nhau.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Tại Việt Nam, các nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào khảo sát hiện trạng phát thải CTRXD hoặc ứng dụng cốt liệu tái chế vào các sản phẩm có giá trị gia tăng thấp như gạch block, bê tông bó vỉa, lớp móng đường base và sub-base (điển hình như dự án của VIBM và MESC giai đoạn 2010 – 2012). Chưa có nghiên cứu hệ thống nào xác lập đầy đủ dữ liệu thực nghiệm về cơ lý dài hạn (đến 360 ngày), quy luật co ngót, từ biến và kiểm chứng khả năng chịu tải của cấu kiện cột bê tông cốt thép chịu nén đúng tâm sử dụng nguồn CTRXD thực tế tại Hà Nội theo tiêu chuẩn thiết kế hiện hành của Việt Nam (TCVN 5574:2018).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

  • Cơ sở lý thuyết: Quá trình hình thành vi cấu trúc vùng chuyển tiếp giao diện (ITZ - Interfacial Transition Zone) giữa vữa mới, vữa cũ và cốt liệu gốc; cơ chế hút nước và nội bảo dưỡng của cốt liệu tái chế xốp; lý thuyết biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo, co ngót và từ biến của bê tông nặng theo thời gian; lý thuyết tính toán khả năng chịu nén đúng tâm của cấu kiện bê tông cốt thép.
  • Hệ thống tiêu chuẩn viện dẫn:
    • Tiêu chuẩn phân loại và chất lượng cốt liệu: TCVN 6705:2000, TCVN 7570:2006, TCVN 7572:2006, TCVN 11969:2018.
    • Tiêu chuẩn thí nghiệm cơ lý: TCVN 3118:1993 (cường độ nén), tiêu chuẩn RILEM CPC8 (mô đun đàn hồi), ACI 209R-92 (dự báo co ngót, từ biến).
    • Tiêu chuẩn tính toán kết cấu: TCVN 5574:2018 "Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép".

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

  • Phương pháp sản xuất cốt liệu: Bê tông phế thải từ công trình xây dựng phá dỡ tại Hà Nội được phân loại, loại bỏ tạp chất thủ công tại nguồn, sau đó đưa vào dây chuyền máy nghiền và hệ thống sàng để tạo ra cỡ hạt 5 – 20 mm.
  • Quy trình trộn bê tông: Áp dụng phương pháp trộn hai giai đoạn (Two-Stage Mixing Approach) nhằm cải thiện chất lượng vùng chuyển tiếp ITZ và tối ưu hóa lượng nước nhào trộn.
  • Thí nghiệm xác định tính chất cơ lý của vật liệu:
    • Đúc các tổ mẫu lập phương và mẫu trụ theo từng cấp phối (CP0, CP50, CP100).
    • Xác định cường độ chịu nén tại các mốc thời gian: 3, 7, 14, 28, 60, 90, 120, 150, 180 và 360 ngày.
    • Đo mô đun đàn hồi tức thời và thiết lập đường cong quan hệ ứng suất – biến dạng ($\sigma - \varepsilon$).
    • Đo biến dạng co ngót và từ biến dài hạn trong phòng thí nghiệm có kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm thông qua hệ thống khung gia tải chuyên dụng và thiết bị cảm biến độ võng/biến dạng (LVDT).
  • Thí nghiệm cấu kiện cột bê tông cốt thép:
    • Chế tạo các mẫu cột có kích thước $200 \times 200 \times 880\text{ mm}$, sử dụng cốt thép dọc CB300V đường kính $\varnothing 8$ và cốt thép đai $\varnothing 6$ (hàm lượng cốt thép dọc đạt 1,4%).
    • Lắp đặt đầu đo biến dạng điện trở (strain gauge) gắn trên cốt thép và bề mặt bê tông, kết nối hệ thống thu nhận dữ liệu tự động.
    • Gia tải nén đúng tâm bằng kích thủy lực đến khi phá hoại, ghi nhận tải trọng nứt, tải trọng giới hạn, biến dạng nén dọc trục và dạng phá hoại của mẫu cột.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Nghiên cứu tổng quan về chất thải rắn xây dựng và các đặc tính cơ học của bê tông sử dụng cốt liệu bê tông tái chế

Chương này tổng thuật chi tiết cơ sở khoa học, cơ sở pháp lý và các công trình nghiên cứu về CTRXD trong nước và quốc tế.

Địa phương Khối lượng CTRXD phát sinh (tấn/ngày) Tỷ lệ thu gom (%)
Hà Nội 1000 – 1500 70
TP. Hồ Chí Minh 2000 – 2500 75
Hải Phòng 400 – 450 40 – 45
Đà Nẵng 500 – 600 60
Các đô thị khác 100 – 200 20 – 30

Bảng 1: Khối lượng phát sinh và tỷ lệ thu gom CTRXD tại một số địa phương ở Việt Nam theo Báo cáo môi trường quốc gia 2011.

Tác giả phân tích các hạn chế của CLBTTC như: tỷ trọng thấp hơn, độ rỗng và độ hút nước cao hơn cốt liệu tự nhiên do lớp vữa cũ bám dính. Luận án điểm lại các giải pháp kỹ thuật nâng cao chất lượng cốt liệu (xử lý cơ học, nhiệt học, hóa học bằng axit loãng, bọc phủ puzơlan) và lựa chọn phương pháp phân loại tại nguồn kết hợp công nghệ nghiền sàng cơ học và phương pháp trộn hai giai đoạn để phù hợp với điều kiện kinh tế – kỹ thuật tại Việt Nam.

Chương 2: Phương pháp thí nghiệm tính chất cơ lý của vật liệu bê tông sử dụng cốt liệu bê tông tái chế

Chương 2 trình bày toàn bộ quy trình chế bị mẫu và phương pháp thí nghiệm trong phòng:

  1. Đặc tính cốt liệu tái chế: Cốt liệu sau nghiền được kiểm tra độ hao mòn va đập Los Angeles, độ nén dập trong xi lanh, khối lượng thể tích và thành phần cấp phối hạt, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật loại IIIA – IB theo TCVN 11969:2018 và TCVN 7570:2006.
  2. Thiết kế cấp phối: Thiết kế hỗn hợp bê tông cấp độ bền B30 cho 3 nhóm mẫu: CP0 (0% CLBTTC), CP50 (50% CLBTTC), và CP100 (100% CLBTTC). Bê tông sử dụng xi măng Pooc lăng, cát tự nhiên, nước tiêu chuẩn và phụ gia điều chỉnh độ sụt.
  3. Quy trình thí nghiệm: Thiết lập hệ thống thiết bị đo cường độ nén, mô đun đàn hồi, đồ gá đo co ngót và hệ khung chất tải lò xo để xác định biến dạng từ biến dài hạn theo thời gian.

Chương 3: Kết quả thực nghiệm xác định tính chất cơ lý của bê tông sử dụng cốt liệu bê tông tái chế

Chương này công bố chi tiết các số liệu thực nghiệm đo đạc từ 3 đến 360 ngày tuổi:

  • Cường độ chịu nén: Ở tuổi sớm (7 – 14 ngày), tốc độ phát triển cường độ của BTTC tương đối nhanh do hiện tượng hút nước và nội bảo dưỡng. Tại 28 ngày tuổi, cường độ chịu nén trung bình của mẫu CP50 và CP100 giảm lần lượt từ 10,5% đến 16,0% so với mẫu đối chứng CP0, nhưng vẫn đạt trên 40 MPa (đáp ứng yêu cầu cấp độ bền thiết kế B30).
  • Mô đun đàn hồi ($E_t$): Mô đun đàn hồi của bê tông giảm rõ rệt khi tăng tỷ lệ cốt liệu tái chế. Tại 28 ngày tuổi, giá trị $E_{28}$ của CP50 và CP100 giảm từ 12,8% đến 24,2% so với CP0.
  • Biến dạng co ngót và từ biến: Bê tông sử dụng CLBTTC có độ co ngót khô và hệ số từ biến cao hơn so với bê tông cốt liệu tự nhiên do độ rỗng của vữa bám dính lớn hơn và mô đun đàn hồi của cốt liệu thấp hơn. Dữ liệu thực nghiệm được tác giả xử lý để thiết lập phương trình tương quan toán học mô tả sự phát triển cường độ, mô đun đàn hồi và biến dạng từ biến theo thời gian.

Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm ứng xử nén của cột bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu bê tông tái chế

Chương 4 kiểm chứng sự làm việc của cấu kiện cột chịu nén đúng tâm:

  • Thông số vật liệu đầu vào: Thép dọc $\varnothing 8$ có giới hạn chảy trung bình $R_{sc} = 335,97\text{ MPa}$, giới hạn bền $R_s = 489,0 - 497,0\text{ MPa}$; cốt đai $\varnothing 6$ có giới hạn chảy $R_{sc} = 283,1 - 297,2\text{ MPa}$.
  • Cường độ tính toán của bê tông: $R_b = 47,9\text{ MPa}$ (CP0), $R_b = 40,2\text{ MPa}$ (CP50), $R_b = 43,3\text{ MPa}$ (CP100).
  • Tính toán khả năng chịu lực theo TCVN 5574:2018: Khả năng chịu nén giới hạn được tính theo công thức: $$P_{ult}^{TCVN} = \varphi \cdot (R_b \cdot A + R_{sc} \cdot A_s)$$ Trong đó hệ số uốn dọc $\varphi = 0,9$; $A$ là diện tích tiết diện cột ($200 \times 200\text{ mm}$); $A_s$ là diện tích cốt thép dọc.
Mẫu cột Sức chịu tải tính toán theo TCVN 5574:2018 (kN) Sức chịu tải thực nghiệm (kN) Chênh lệch giữa lý thuyết và thực nghiệm (%)
CP0 1856,0 1708,0 7,97
CP50 1568,4 1600,0 0,02
CP100 1680,4 1577,0 6,15

Bảng 2: So sánh sức chịu tải của cột bê tông cốt thép giữa tính toán lý thuyết và thực nghiệm nén đúng tâm.

  • Ứng xử kết cấu: Khi tăng tỷ lệ thay thế cốt liệu tái chế từ 50% lên 100%, sức chịu tải cực hạn của cột chỉ giảm 4,3%. Dạng phá hoại của các cột CP50 và CP100 hoàn toàn tương đồng với cột CP0: nứt dọc và nứt ngang xuất hiện ở vùng thân cột, hai đầu cột giữ nguyên vẹn. Biến dạng của cốt thép dọc và bê tông phản ánh sự làm việc đồng thời, bảo đảm điều kiện an toàn chịu lực theo tiêu chuẩn hiện hành.

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới về mặt khoa học và thực tiễn

  1. Chứng minh tính khả thi kỹ thuật: Luận án đã chứng minh khả năng chế tạo thành công bê tông có cường độ nén mẫu trụ đạt tới 40 MPa trong điều kiện thực tế tại Việt Nam khi sử dụng 100% cốt liệu lớn tái chế từ nguồn CTRXD phá dỡ công trình tại Hà Nội.
  2. Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu thực nghiệm toàn diện: Cung cấp hệ thống dữ liệu thực nghiệm đầy đủ về các đặc trưng cơ lý cơ bản và dài hạn của bê tông CLLTC (tỷ lệ thay thế 0%, 50%, 100%) từ 3 đến 360 ngày tuổi, bao gồm: cường độ chịu nén, mô đun đàn hồi, đường cong ứng suất – biến dạng, biến dạng co ngót và từ biến.
  3. Đề xuất mô hình toán học: Thiết lập các công thức tương quan thực nghiệm mô tả sự phát triển cường độ, mô đun đàn hồi và dự báo co ngót, từ biến cho bê tông cốt liệu tái chế theo thời gian.
  4. Kiểm chứng ứng xử kết cấu cột BTCT: Thực hiện thành công thí nghiệm nén đúng tâm trên cột bê tông cốt thép kích thước thực tế sử dụng bê tông tái chế, chứng minh mức độ sai lệch giữa tính toán lý thuyết theo TCVN 5574:2018 và thực nghiệm là dưới 8%, khẳng định khả năng ứng dụng an toàn trong kết cấu chịu lực công trình xây dựng.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

  • Đưa quy trình phân loại và công nghệ nghiền sàng CTRXD đề xuất trong luận án vào ứng dụng thực tế tại các trạm tái chế chất thải xây dựng đô thị.
  • Bổ sung hệ số điều chỉnh $\alpha$ có xét đến tỷ lệ thay thế cốt liệu tái chế ($r$) vào công thức tính toán cấu kiện cột chịu nén theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2018.
  • Áp dụng các công thức toán học thực nghiệm của luận án để dự báo biến dạng dài hạn (co ngót, từ biến) trong thiết kế kết cấu bê tông cốt liệu tái chế.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu

  • Nghiên cứu chỉ tập trung vào cốt liệu lớn tái chế (kích thước 5 – 20 mm) có nguồn gốc từ bê tông phế thải của một số công trình phá dỡ cụ thể tại Hà Nội; chưa mở rộng khảo sát đối với cốt liệu nhỏ tái chế hoặc nguồn CTRXD chứa hàm lượng tạp chất cao (gạch ngói, thạch cao).
  • Cấp độ bền bê tông nghiên cứu cố định ở mức B30; chưa khảo sát các cấp độ bền bê tông cao hơn hoặc bê tông cường độ rất cao.
  • Thí nghiệm cấu kiện kết cấu mới chỉ dừng lại ở cột chịu nén đúng tâm ngắn; chưa thực hiện đối với cột chịu nén lệch tâm phẳng, nén lệch tâm xiên, cấu kiện dầm chịu uốn - cắt hoặc kết cấu chịu tải trọng động đất, tải trọng lặp.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

  • Tiếp tục khai thác bộ dữ liệu thực nghiệm để hiệu chỉnh các mô hình dự báo cường độ và mô đun đàn hồi theo các tiêu chuẩn quốc tế như Eurocode 2 (EN 1992-1-1) và ACI 209R.
  • Nghiên cứu ứng xử của kết cấu bê tông cốt liệu tái chế dưới tác dụng của tải trọng uốn, nén lệch tâm và tải trọng đổi chiều chu kỳ.
  • Hoàn thiện chỉ dẫn kỹ thuật và quy trình kiểm soát chất lượng từ khâu phá dỡ, nghiền sàng đến khâu phối trộn tại trạm trộn bê tông thương phẩm.

Giá trị tham khảo

  • Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên ngành Kỹ thuật xây dựng: Luận án cung cấp bộ số liệu thực nghiệm gốc có giá trị cao về các chỉ tiêu cơ lý dài hạn (đến 360 ngày), quy trình đo đạc từ biến và phương pháp thiết kế cấp phối bê tông tái chế hai giai đoạn.
  • Đối với kỹ sư thiết kế và tư vấn giám sát: Là tài liệu đối chiếu trực tiếp khi tính toán khả năng chịu lực của cột bê tông cốt thép sử dụng cốt liệu lớn tái chế theo TCVN 5574:2018, giúp xác định mức độ suy giảm cường độ và mô đun đàn hồi để đưa ra giải pháp thiết kế an toàn.
  • Đối với cơ quan quản lý nhà nước và nhà hoạch định chính sách (Bộ Xây dựng, Bộ Tài nguyên và Môi trường, Sở Xây dựng các địa phương): Cung cấp cơ sở khoa học thực chứng để xây dựng, ban hành các tiêu chuẩn kỹ thuật, định mức kinh tế – kỹ thuật và quy trình quản lý, tái chế CTRXD theo định hướng kinh tế tuần hoàn.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi của bê tông sử dụng cốt liệu tái chế lại suy giảm so với bê tông cốt liệu tự nhiên?

Sự suy giảm này xuất phát từ đặc tính vi cấu trúc của cốt liệu tái chế: bề mặt hạt luôn tồn tại một lượng vữa xi măng cũ bám dính có độ rỗng cao, nhiều vết nứt vi mô hình thành trong quá trình phá dỡ và nghiền. Lớp vữa này làm tăng độ hút nước, giảm khối lượng thể tích và làm cho mô đun đàn hồi bản thân của hạt cốt liệu thấp hơn đá tự nhiên, từ đó hình thành hai vùng chuyển tiếp giao diện (ITZ cũ và ITZ mới) có độ liên kết yếu hơn trong bê tông.

2. Tỷ lệ thay thế 100% cốt liệu lớn tái chế ảnh hưởng như thế nào đến cường độ nén ở 28 ngày tuổi trong nghiên cứu này?

Ở 28 ngày tuổi, cường độ chịu nén của bê tông thay thế 100% cốt liệu lớn tái chế (CP100) giảm khoảng 10,5% đến 16,0% so với bê tông đối chứng sử dụng 100% đá tự nhiên (CP0). Tuy nhiên, cường độ nén trung bình mẫu trụ của CP100 vẫn đạt trên 40 MPa, hoàn toàn đáp ứng cấp độ bền thiết kế B30.

3. Phương pháp trộn bê tông nào được luận án lựa chọn và lý do?

Luận án lựa chọn phương pháp trộn hai giai đoạn (Two-Stage Mixing Approach). Phương pháp này chia quá trình cấp nước và cốt liệu thành hai bước, giúp hồ xi măng mới thẩm thấu sâu vào các lỗ rỗng hở trên bề mặt cốt liệu tái chế, cải thiện chất lượng vùng chuyển tiếp ITZ và hạn chế hiện tượng mất độ sụt nhanh do cốt liệu hút nước.

4. Kết quả thí nghiệm cột bê tông cốt thép chịu nén đúng tâm cho thấy điều gì về tính khả thi của việc sử dụng bê tông tái chế?

Kết quả thí nghiệm cho thấy khi tăng tỷ lệ cốt liệu tái chế từ 50% lên 100%, sức chịu tải lớn nhất của cột chỉ giảm 4,3%. Độ chênh lệch giữa sức chịu tải thực nghiệm và tính toán theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2018 là rất nhỏ (dưới 8%, trong đó mẫu CP50 chênh lệch chỉ 0,02%). Dạng phá hoại của các cột bê tông tái chế hoàn toàn tương đồng với cột bê tông thường, chứng minh tính khả thi và độ an toàn khi ứng dụng vào kết cấu chịu lực thực tế.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Thanh Quang đã giải quyết thành công bài toán đánh giá thực nghiệm tính chất cơ lý dài hạn của bê tông sử dụng cốt liệu lớn tái chế từ CTRXD tại Hà Nội và ứng xử nén đúng tâm của cột bê tông cốt thép. Kết quả nghiên cứu khẳng định bê tông sử dụng 50% và 100% cốt liệu lớn tái chế đạt cấp độ bền B30 với cường độ nén trên 40 MPa và làm việc an toàn trong cấu kiện cột theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2018. Công trình cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm toàn diện cùng các mô hình toán học dự báo, đóng góp cơ sở khoa học và thực tiễn quan trọng cho việc tái chế chất thải rắn xây dựng và phát triển vật liệu bền vững tại Việt Nam.