Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong sản xuất nông nghiệp, rơm rạ là nguồn phụ phẩm sinh khối dồi dào phát sinh sau thu hoạch lúa nước, chiếm khoảng 50% tổng sản lượng sinh khối của cây ngũ cốc. Tại Việt Nam nói riêng và khu vực châu Á nói chung, sự gia tăng sản lượng lương thực đi kèm khối lượng rơm rạ dư thừa vượt quá nhu cầu sử dụng truyền thống như đun nấu hoặc làm thức ăn gia súc. Việc đốt rơm rạ lộ thiên trên đồng ruộng (open field burning) đã trở thành tập quán phổ biến nhằm nhanh chóng giải phóng mặt bằng cho vụ mùa tiếp theo. Theo thống kê tại châu Á, hàng năm có khoảng 730 Tg sinh khối bị đốt ngoài trời (trong đó 250 Tg bắt nguồn từ nông nghiệp), phát thải lượng lớn các khí gây hiệu ứng nhà kính và ô nhiễm không khí nghiêm trọng như CO₂ (1100 Tg tổng số, 379 Tg từ nông nghiệp), CO (67 Tg tổng số, 23 Tg từ nông nghiệp), CH₄ (3,1 Tg tổng số, 0,68 Tg từ nông nghiệp), NOₓ (2,8 Tg tổng số, 0,96 Tg từ nông nghiệp), SO₂ (0,37 Tg tổng số, 0,10 Tg từ nông nghiệp), cùng các hợp chất độc hại như hydrocacbon thơm đa vòng (PAHs), dioxin (PCDDs) và furan (PCDFs). Mặt khác, việc cày vùi rơm rạ không kiểm soát có thể gây hiện tượng phân hủy kỵ khí sinh khí metan, làm mất cân bằng nitơ ngắn hạn và lây lan mầm bệnh trong đất.

Nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và chuyển hóa nguồn phế phẩm này thành nguyên liệu có giá trị kinh tế, việc nghiên cứu ứng dụng rơm rạ làm chất độn sinh học chế tạo bê tông nhẹ là một hướng tiếp cận kỹ thuật tiềm năng. Bê tông nhẹ sử dụng rơm giúp giảm khối lượng thể tích kết cấu, thuận tiện trong vận chuyển, thi công và tăng cường tính năng cách âm, cách nhiệt cho công trình. Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu về bê tông rơm tại Việt Nam còn rất hạn chế và chưa có tính hệ thống. Do đó, đề tài "Thiết kế và thử nghiệm tính năng của bê tông nhẹ sử dụng rơm" được thực hiện nhằm giải quyết các nhiệm vụ khoa học và thực tiễn sau:

  1. Nghiên cứu tổng quan: Hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về bê tông, tính chất của phụ phẩm rơm rạ và tổng quan các công trình nghiên cứu sử dụng rơm trong vật liệu xây dựng trong và ngoài nước.
  2. Lựa chọn vật liệu thành phần: Khảo sát và xác định các chỉ tiêu cơ lý của xi măng, cốt liệu cát, cốt liệu đá, nước và quy cách xử lý sợi rơm phục vụ chế tạo mẫu.
  3. Thiết kế cấp phối cơ bản: Lựa chọn phương pháp tính toán lý thuyết và xác định thành phần cấp phối bê tông nền kết hợp thực nghiệm thay thế cốt liệu bằng rơm.
  4. Nghiên cứu thực nghiệm và hiệu chỉnh: Tiến hành thử nghiệm trong phòng để đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng sợi rơm đến tính công tác (độ sụt), khối lượng thể tích và cường độ chịu nén của bê tông ở tuổi 28 ngày, từ đó phân tích quy luật tương quan giữa các thông số.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hỗn hợp bê tông tươi và bê tông đóng rắn sử dụng chất độn rơm lúa nước không sử dụng phụ gia hóa học.
  • Phạm vi không gian: Thực nghiệm được tiến hành tại Phòng thí nghiệm Vật liệu xây dựng – Trung tâm Thí nghiệm thực hành Khoa Cơ điện và Công trình, Trường Đại học Lâm nghiệp (Xuân Mai, Chương Mỹ, Hà Nội). Nguồn vật liệu khảo sát gồm xi măng Pooclăng hỗn hợp PCB-40 Nam Sơn, cát vàng Sông Hồng (khai thác tại Sơn Tây – Hà Nội), đá dăm mỏ Hòa Thạch (Quốc Oai – Hà Nội) và rơm rạ thu hoạch tại địa phương.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài hoàn thành và bảo vệ vào tháng 10 năm 2018.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết và mô hình tính toán

Bê tông xi măng là vật liệu đá nhân tạo hình thành từ quá trình đóng rắn của hỗn hợp gồm chất kết dính (xi măng), nước, cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ và lỗ rỗng mao quản. Về mặt phân loại theo khối lượng thể tích ($\gamma$):

  • Bê tông đặc biệt nặng: $\gamma > 3,0 \div 5,0\text{ T/m}^3$
  • Bê tông nặng (Heavyweight concrete): $\gamma = 2,0 \div 2,5\text{ T/m}^3$
  • Bê tông nhẹ (Lightweight concrete): $\gamma = 0,9 \div 1,9\text{ T/m}^3$
  • Bê tông siêu nhẹ: $\gamma \le 0,5\text{ T/m}^3$

Về cơ chế thành phần của rơm rạ, phụ phẩm này chứa lignoxenluloza (37,4%), hemicellulose (44,9%), linhin (4,9%), hàm lượng tro silica cao (9–14%), hàm lượng tro tổng trên 22% và nhiệt trị khoảng 6533 kJ/kg. Do cấu trúc sợi xốp và độ hút nước cao, rơm đóng vai trò là chất độn rỗng làm giảm tỷ trọng thể tích của bê tông.

Tính toán thành phần cấp phối bê tông nền được xây dựng trên công thức Bolomey – Skramtaev xác định quan hệ giữa cường độ bê tông ($R_{bt}$), cường độ thực tế của xi măng ($R_x$) và tỷ lệ Xi măng/Nước ($X/N$):

  • Khi $X/N \le 2,5$: $R_{bt} = A \cdot R_x \left(\frac{X}{N} - 0,5\right)$
  • Khi $X/N > 2,5$: $R_{bt} = A_1 \cdot R_x \left(\frac{X}{N} + 0,5\right)$

Trong đó, các hệ số chất lượng cốt liệu $A$ và $A_1$ được xác định theo chất lượng cốt liệu (Cốt liệu chất lượng cao: $A = 0,65; A_1 = 0,43$; Cốt liệu chất lượng trung bình: $A = 0,60; A_1 = 0,40$; Cốt liệu chất lượng thấp: $A = 0,55; A_1 = 0,37$). Lượng xi măng tối thiểu ($X_{min}$) được kiểm tra đối chiếu theo tiêu chuẩn TCVN, Tiêu chuẩn Pháp ($X_{min} = (250 + R_b)/D^{1/3}$) và Tiêu chuẩn ASTM ($X_{min} = 300\text{ kg/m}^3$).

Phương pháp nghiên cứu

Khóa luận kết hợp đồng bộ 4 phương pháp nghiên cứu chuyên ngành:

  1. Phương pháp kế thừa: Thu thập, phân tích tài liệu, tiêu chuẩn xây dựng hiện hành và các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước về vật liệu sinh học gia cường cho bê tông.
  2. Phương pháp phân tích khoa học: Đánh giá đặc tính cơ lý, phản ứng hydrat hóa của xi măng và tương tác cơ học giữa ma trận vữa xi măng với sợi sinh học.
  3. Phương pháp lý thuyết: Tính toán giải tích thành phần cấp phối bê tông nền (lượng nước nhào trộn $N$, lượng xi măng $X$, lượng cát $C$, lượng đá $Đ$) theo phương pháp thể tích tuyệt đối.
  4. Phương pháp thực nghiệm khoa học: Chế tạo mẫu thử trong phòng thí nghiệm, đo đạc tính công tác của hỗn hợp bê tông tươi và thử phá hoại cơ học trên máy nén thủy lực ở tuổi 28 ngày.

Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng

  • Xi măng: TCVN 6260:2009 (Xi măng poóc lăng hỗn hợp), TCVN 6016:1995 (Xác định độ bền nén), TCVN 6017:1995 (Xác định thời gian đông kết và độ dẻo tiêu chuẩn).
  • Cốt liệu: TCVN 7570:2006 (Cốt liệu cho bê tông và vữa – Yêu cầu kỹ thuật), TCVN 7572-2:2006 (Xác định thành phần hạt), TCVN 7572-4:2006 & TCVN 7572-5:2006 (Xác định khối lượng riêng, khối lượng thể tích, độ hút nước của cát và đá), TCVN 7572-6:2006 (Xác định khối lượng thể tích xốp và độ hổng của đá dăm), TCVN 7572-8:2006 (Xác định hàm lượng bùn, bụi, sét), TCVN 7572-10:2006 đến TCVN 7572-13:2006 (Xác định cường độ đá gốc, độ nén dập, độ hao mòn va đập Los Angeles, hàm lượng thoi dẹt).
  • Nước trộn: TCVN 4506:2012 (Nước trộn bê tông và vữa – Yêu cầu kỹ thuật).
  • Phương pháp thử bê tông: TCVN 3105:1993 (Lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử), TCVN 3106:1993 (Xác định độ sụt), TCVN 3115:1993 (Xác định khối lượng thể tích), TCVN 3118:1993 (Xác định cường độ chịu nén), TCVN 3116:1993 (Xác định độ chống thấm nước).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan, nội dung và phương án nghiên cứu

Chương 1 trình bày tổng quan lý thuyết về vật liệu bê tông xi măng, cấu trúc ba phần (cốt liệu, đá xi măng, hệ lỗ rỗng), các tính chất công nghệ then chốt (tính công tác, tính lâu bền, chống mài mòn, chịu nước, cường độ, tính thấm nước theo các mác chống thấm B2–B12, biến dạng co nở thể tích và khả năng chịu nhiệt). Tác giả phân tích chi tiết tình trạng đốt rơm rạ ngoài trời tại châu Á và Việt Nam, chỉ ra các tác nhân khí thải độc hại ($CO_2, CO, CH_4, NO_x, SO_2, PAHs, PCDD/PCDF$) và các phương thức tận dụng truyền thống như lợp nhà, làm thức ăn gia súc, sản xuất năng lượng sinh khối (nhiệt trị $6533\text{ kJ/kg}$) và trồng nấm sò (hiệu suất chuyển hóa 10%, 1 tấn rơm cho khoảng 1000 kg nấm tươi).

Chương này cũng tổng hợp các nghiên cứu quốc tế tiêu biểu về việc sử dụng rơm trong xây dựng:

  • Larisa Brojan, Alja Petric, Peggi L. Clouston (2013, 2014): Nghiên cứu so sánh hệ thống tường rơm với tường gạch, chứng minh tường rơm có khả năng cách âm, chống cháy tốt và thân thiện môi trường.
  • Muhammad Usman Farooqi & Majid Ali (2016): Khảo sát tiềm năng sử dụng sợi rơm trong bê tông mặt đường giao thông.
  • Jun Liu, Honghong Zhou, Bing Zhang (2012): Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ rơm từ 0% đến 15% trong bê tông khối rỗng có phụ gia, ghi nhận cường độ nén, uốn và độ ổn định nước giảm dần nhưng vẫn thỏa mãn tiêu chuẩn bê tông rỗng.
  • Andrew Alcorn & Michael Donn (2010), Min Hall (2012), Behzad Sodagar et al. (2011): Chứng minh khả năng cô lập và giảm phát thải khí nhà kính của vật liệu rơm (hơn 15 tấn $CO_2$ lưu trữ trong vật liệu sinh học của mỗi ngôi nhà, trong đó rơm hấp thụ khoảng 6 tấn, giúp giảm 61% phát thải $CO_2$ trong vòng 60 năm).

Từ 4 vấn đề tồn tại trong thực tiễn (nghiên cứu còn nhỏ lẻ, chế tạo phức tạp, chưa có công trình tại Việt Nam về bê tông nhẹ độn rơm không dùng phụ gia), tác giả xác định mục tiêu và 4 nội dung nghiên cứu chính của đề tài.

Chương 2: Vật liệu và phương pháp thí nghiệm

Chương 2 tập trung kiểm định các chỉ tiêu kỹ thuật của hệ vật liệu đầu vào và chi tiết hóa các quy trình thí nghiệm:

  • Xi măng: Sử dụng xi măng pooclăng hỗn hợp PCB-40 Nam Sơn. Các chỉ tiêu kỹ thuật thực nghiệm: Giới hạn bền nén sau 3 ngày $\ge 21\text{ N/mm}^2$, sau 28 ngày $\ge 40\text{ N/mm}^2$; thời gian bắt đầu đông kết $\ge 45\text{ phút}$, kết thúc $\le 375\text{ phút}$; độ mịn qua sàng 0,09 mm $\le 10%$, bề mặt riêng Blaine $\ge 2800\text{ cm}^2/\text{g}$.
  • Cốt liệu nhỏ (Cát): Cát vàng Sông Hồng (Sơn Tây), cỡ hạt $0,14 \div 5\text{ mm}$, thành phần hạt và mô đun độ lớn đáp ứng TCVN 7570:2006, hàm lượng bùn sét $\le 3,0%$.
  • Cốt liệu lớn (Đá dăm): Đá dăm mỏ Hòa Thạch (Quốc Oai), cỡ hạt $5 \div 20\text{ mm}$, hàm lượng bùn bụi sét $\le 2,0%$, hàm lượng hạt thoi dẹt $\le 35%$, độ hao mòn va đập Los Angeles $\le 50%$, độ nén dập trong xi lanh đáp ứng quy chuẩn đá trầm tích/macma.
  • Nước: Nước sinh hoạt đạt TCVN 4506:2012 ($pH = 4 \div 12,5$, tạp chất hữu cơ $\le 15\text{ mg/l}$, muối hòa tan $\le 2000 \div 5000\text{ mg/l}$, cặn không tan $\le 200\text{ mg/l}$).
  • Chất độn rơm: Rơm khô thu hoạch mới, băm cắt đoạn ngắn $3 \div 5\text{ cm}$. Xử lý trước khi trộn bằng cách ngâm nước sạch $20 \div 30\text{ phút}$ rồi vớt ra để ráo nhằm hạn chế hiện tượng hút nước của xi măng trong quá trình nhào trộn.
  • Phương pháp thí nghiệm kiểm tra:
    • Xác định độ sụt $S$ bằng côn nón cụt Abrams N0-1 (đáy trên $100\text{ mm}$, đáy dưới $200\text{ mm}$, chiều cao $300\text{ mm}$), đầm 3 lớp (mỗi lớp 25 lần). Đo độ sụt ban đầu sau 1 phút ($S_1$) và độ sụt sau 30 phút ($S_{30}$).
    • Xác định cường độ chịu nén 28 ngày ($R_b$) trên mẫu lập phương kích thước chuẩn $150 \times 150 \times 150\text{ mm}$ (dưỡng hộ ở $T = 27 \pm 2^\circ\text{C}$, độ ẩm $W_{kk} = 90 \div 100%$), gia tải phá hoại trên máy nén thủy lực theo TCVN 3118:1993.
    • Xác định khối lượng thể tích của bê tông theo TCVN 3115:1993.
Vật liệu thành phần Nguồn gốc / Quy cách Tiêu chuẩn áp dụng Yêu cầu kỹ thuật chính
Xi măng PCB-40 Nam Sơn TCVN 6260:2009, TCVN 6016:1995 Nén 28 ngày $\ge 40\text{ MPa}$, bắt đầu đông kết $\ge 45\text{ phút}$
Cốt liệu nhỏ (Cát) Cát vàng Sông Hồng (Sơn Tây) TCVN 7570:2006, TCVN 7572-2:2006 Cỡ hạt $0,14 \div 5\text{ mm}$, bùn sét $\le 3,0%$
Cốt liệu lớn (Đá dăm) Mỏ đá Hòa Thạch (Quốc Oai) TCVN 7570:2006, TCVN 7572-5:2006 Cỡ hạt $5 \div 20\text{ mm}$, hạt thoi dẹt $\le 35%$, hao mòn $\le 50%$
Nước trộn Nước sạch sinh hoạt TCVN 4506:2012 $pH = 4 \div 12,5$, tạp chất hữu cơ $\le 15\text{ mg/l}$
Sợi rơm Rơm lúa nước phơi khô Cắt dài $3 \div 5\text{ cm}$ Ngâm nước $20 \div 30\text{ phút}$, vớt để ráo trước khi trộn

Chương 3: Thiết kế thành phần cơ bản của bê tông rơm

Chương 3 trình bày các bước tính toán giải tích cấp phối bê tông nền theo phương pháp thể tích tuyệt đối:

  1. Xác định lượng nước nhào trộn ($N$) dựa trên yêu cầu độ sụt thiết kế và kích thước cốt liệu lớn nhất ($D_{max}$).
  2. Tính toán tỷ lệ $X/N$ theo công thức Bolomey – Skramtaev và xác định lượng xi măng ($X$), sau đó đối chiếu với lượng xi măng tối thiểu ($X_{min}$).
  3. Tính toán lượng cốt liệu lớn ($Đ$) theo hệ số dư vữa và lượng cốt liệu nhỏ ($C$) theo phương trình cân bằng thể tích tuyệt đối.
  4. Lập kế hoạch thực nghiệm thay thế: Sử dụng phương pháp thử dần trong phòng thí nghiệm để xác định các tỷ lệ thể tích cốt liệu được thay thế bằng sợi rơm đã bão hòa nước ráo mặt, thiết lập các nhóm mẫu so sánh nhằm khảo sát sự biến thiên của hỗn hợp bê tông.

Chương 4: Thực nghiệm và hiệu chỉnh thành phần bê tông

Chương 4 thực hiện chế tạo các nhóm mẫu thử thực tế để đánh giá sự biến đổi tính chất cơ lý khi thay đổi tỷ lệ sợi rơm:

  • Ảnh hưởng đến độ sụt ($S_1, S_{30}$): Khi tăng hàm lượng sợi rơm, độ sụt ban đầu ($S_1$) và độ sụt sau 30 phút ($S_{30}$) của hỗn hợp bê tông tươi có xu hướng giảm nhanh do ma sát giữa các sợi rơm và khả năng cản trở dòng chảy của chất độn dạng sợi, đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ quá trình đầm lèn.
  • Ảnh hưởng đến khối lượng thể tích ($\gamma$): Việc gia tăng hàm lượng sợi rơm làm giảm khối lượng thể tích của mẫu bê tông đóng cứng một cách rõ rệt. Khối lượng thể tích chuyển dần từ mức bê tông nặng ($> 2,0\text{ T/m}^3$) xuống dải bê tông nhẹ ($0,9 \div 1,9\text{ T/m}^3$) do rơm có trọng lượng riêng rất nhỏ và tạo ra nhiều vi lỗ rỗng trong cấu trúc đóng rắn.
  • Ảnh hưởng đến cường độ chịu nén 28 ngày ($R_b$): Cường độ chịu nén của bê tông giảm khi tỷ lệ sợi rơm tăng lên, nguyên nhân do sự suy giảm diện tích tiếp xúc đá xi măng – cốt liệu đặc và cường độ chịu nén bản thân của sợi rơm thấp hơn nhiều so với đá dăm và cát.
  • Quan hệ giữa khối lượng thể tích và cường độ chịu nén: Tác giả xây dựng đồ thị tương quan thực nghiệm, chỉ ra rằng cường độ chịu nén tỷ lệ thuận với khối lượng thể tích; việc hiệu chỉnh thành phần cấp phối cho phép lựa chọn điểm cân bằng tối ưu giữa việc giảm tỷ trọng và duy trì cường độ chịu tải cần thiết cho các dạng kết cấu nhẹ.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

  • Xác lập được quy trình sơ chế và chuẩn bị cốt liệu sinh học từ rơm rạ: cắt ngắn đoạn $3 \div 5\text{ cm}$, ngâm nước sạch $20 \div 30\text{ phút}$ và để ráo trước khi trộn, giúp khắc phục hiện tượng rơm hút mất nước nhào trộn của xi măng.
  • Tính toán thành công cấp phối bê tông nền bằng công thức Bolomey – Skramtaev trên cơ sở vật liệu địa phương (xi măng PCB-40 Nam Sơn, cát Sông Hồng, đá mỏ Hòa Thạch).
  • Đánh giá định lượng tính công tác của hỗn hợp bê tông rơm qua thí nghiệm côn Abrams (đo $S_1$ và $S_{30}$), chứng minh sợi rơm làm suy giảm độ linh động của hỗn hợp.
  • Thực nghiệm chứng minh việc bổ sung chất độn rơm giúp hạ khối lượng thể tích của bê tông xuống thang đo bê tông nhẹ ($0,9 \div 1,9\text{ T/m}^3$), đồng thời xác lập đường tương quan giữa hàm lượng rơm, khối lượng thể tích và cường độ nén 28 ngày trên máy nén thủy lực.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

  • Ứng dụng bê tông nhẹ sử dụng rơm vào các kết cấu không chịu lực lớn hoặc kết cấu bao che, tường ngăn, tấm panel cách âm cách nhiệt, tấm lát sân bãi nông thôn nhằm tận dụng nguồn phế thải tại chỗ và hạ giá thành xây dựng.
  • Trong quá trình thi công, cần thực hiện đầm nén kỹ càng và kiểm soát độ ẩm ban đầu của sợi rơm để đảm bảo độ đồng nhất của hỗn hợp.
  • Đề xuất các nghiên cứu tiếp theo cần thử nghiệm phối hợp thêm các loại phụ gia hóa dẻo giảm nước nhằm cải thiện độ sụt mà không phải tăng tỷ lệ nước/xi măng.

Đóng góp của đề tài

  • Bước đầu cung cấp các số liệu thực nghiệm khoa học tại Việt Nam về tính năng cơ lý của bê tông nhẹ độn rơm trong điều kiện không sử dụng phụ gia.
  • Đóng góp giải pháp tái chế phế phẩm nông nghiệp lúa nước theo hướng phát triển vật liệu xây dựng sinh thái, giảm thiểu phát thải khí nhà kính từ hoạt động đốt rơm rạ lộ thiên.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

  • Nghiên cứu mới dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm với các mẻ trộn thể tích nhỏ, chưa triển khai đúc thử nghiệm cấu kiện kích thước thực tế ngoài hiện trường.
  • Đề tài chỉ tập trung khảo sát các chỉ tiêu cơ lý cơ bản (độ sụt $S_1, S_{30}$, khối lượng thể tích, cường độ chịu nén 28 ngày), chưa khảo sát các chỉ tiêu độ bền lâu dài như: độ co ngót theo thời gian, độ hút nước mao quản, khả năng chống thấm dưới áp lực thủy tĩnh ($B2 \div B12$), độ bền sương giá và khả năng chống cháy.
  • Chưa khảo sát độ bền sinh học và độ bền hóa học của sợi rơm trong môi trường kiềm cao của đá xi măng (nguy cơ suy giảm liên kết sợi lignoxenluloza theo thời gian).
  • Chưa khảo sát ảnh hưởng khi kết hợp các loại phụ gia khoáng và phụ gia hóa học (phụ gia siêu dẻo, phụ gia kỵ nước).

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Thử nghiệm các phương pháp xử lý hóa học hoặc cơ nhiệt bề mặt sợi rơm (dung dịch kiềm nhẹ hoặc ngâm khoáng) nhằm tăng cường độ bám dính với ma trận đá xi măng và ngăn ngừa phân hủy sinh học.
  • Nghiên cứu bổ sung phụ gia hóa dẻo/siêu dẻo và phụ gia cuốn khí để tối ưu hóa độ sụt, cải thiện tính công tác và tăng cường độ chịu lực.
  • Mở rộng đánh giá các chỉ tiêu nhiệt học (hệ số dẫn nhiệt), cách âm, độ co ngót và thử nghiệm chế tạo tấm tường panel nhẹ phục vụ công trình nông thôn.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng hưởng lợi: Sinh viên, học viên cao học, giảng viên và kỹ sư thuộc các ngành Kỹ thuật Xây dựng, Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Công nghệ Vật liệu Xây dựng, Kỹ thuật Hạ tầng Nông thôn và Quản lý Môi trường.
  • Nội dung tham khảo giá trị:
    • Phương pháp luận và trình tự tính toán cấp phối bê tông nền theo công thức Bolomey – Skramtaev kết hợp hệ thống tiêu chuẩn TCVN hiện hành (TCVN 7570, TCVN 6260, TCVN 3106, TCVN 3118).
    • Quy trình xử lý sơ chế sợi rơm rạ nông nghiệp phục vụ làm chất độn cho vật liệu xây dựng.
    • Các bảng biểu và đồ thị thực nghiệm về sự biến thiên độ sụt, khối lượng thể tích và cường độ nén khi thay thế cốt liệu bằng sợi sinh học.

Câu hỏi thường gặp

1. Đề tài sử dụng những loại vật liệu thành phần cụ thể nào để chế tạo mẫu bê tông?
Khóa luận sử dụng xi măng Pooclăng hỗn hợp PCB-40 (Công ty CP xi măng Nam Sơn), cốt liệu nhỏ là cát vàng Sông Hồng (khai thác tại Sơn Tây – Hà Nội), cốt liệu lớn là đá dăm mỏ Hòa Thạch (Quốc Oai – Hà Nội), nước sạch sinh hoạt và chất độn là rơm lúa nước thu hoạch tại địa phương.

2. Quy trình xử lý sợi rơm trước khi đưa vào nhào trộn bê tông được thực hiện như thế nào?
Rơm mới sau thu hoạch được phơi khô, băm cắt thành các đoạn ngắn có chiều dài khoảng $3 \div 5\text{ cm}$. Ngay trước khi nhào trộn, sợi rơm được ngâm trong nước sạch từ $20 \div 30\text{ phút}$ rồi vớt ra để ráo nước nhằm ngăn sợi rơm hút nước của hỗn hợp xi măng.

3. Công thức lý thuyết nào được tác giả ứng dụng để tính toán tỷ lệ Xi măng/Nước ($X/N$)?
Tác giả sử dụng công thức Bolomey – Skramtaev ($R_{bt} = A \cdot R_x (X/N - 0,5)$ khi $X/N \le 2,5$ và $R_{bt} = A_1 \cdot R_x (X/N + 0,5)$ khi $X/N > 2,5$) kết hợp các hệ số chất lượng cốt liệu $A$ và $A_1$.

4. Tính công tác của hỗn hợp bê tông rơm được đánh giá qua những chỉ tiêu và dụng cụ nào?
Tính công tác được đánh giá qua độ sụt đo bằng côn nón cụt Abrams kích thước tiêu chuẩn N0-1 (đáy trên $100\text{ mm}$, đáy dưới $200\text{ mm}$, cao $300\text{ mm}$) theo TCVN 3106:1993, bao gồm hai chỉ tiêu: độ sụt ban đầu sau 1 phút ($S_1$) và độ sụt sau 30 phút ($S_{30}$).

5. Tại sao đề tài chưa sử dụng phụ gia hóa học trong quá trình chế tạo bê tông rơm?
Mục tiêu của đề tài là bước đầu khảo sát, đánh giá các tính chất cơ bản (độ sụt, khối lượng thể tích, cường độ nén) của bê tông khi có sự tham gia của chất độn rơm ở trạng thái vật liệu mộc, nhằm làm cơ sở so sánh khách quan và đề xuất giải pháp thi công đơn giản, tiết kiệm chi phí cho khu vực nông thôn trước khi nghiên cứu sâu về phụ gia.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Vũ Đức Tâm đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu thiết kế cấp phối lý thuyết và thử nghiệm thực tế các tính năng cơ lý của bê tông nhẹ sử dụng chất độn rơm rạ không phụ gia. Thông qua hệ thống thí nghiệm chuẩn mực theo tiêu chuẩn TCVN, nghiên cứu đã làm rõ tác động của hàm lượng sợi rơm đến sự suy giảm độ sụt, xu hướng giảm khối lượng thể tích về khoảng bê tông nhẹ ($0,9 \div 1,9\text{ T/m}^3$) và quy luật biến thiên cường độ chịu nén ở tuổi 28 ngày. Kết quả đề tài cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm có giá trị khoa học và thực tiễn, mở ra hướng ứng dụng phụ phẩm nông nghiệp trong xây dựng công trình xanh và bảo vệ môi trường nông thôn.