Biến cát san hô, nước biển thành bê tông M300: Bước đột phá cho công trình biển đảo

MTXD -Trong bối cảnh nhu cầu đầu tư xây dựng hạ tầng tại các vùng biển đảo ngày càng gia tăng, bài toán về nguồn vật liệu xây dựng luôn là thách thức lớn bởi chi phí vận chuyển từ đất liền ra đảo thường rất cao, phụ thuộc thời tiết và tiềm ẩn nhiều rủi ro. Trước thực tế đó, một hướng nghiên cứu mới đang mở ra giải pháp khả thi và bền vững: sử dụng trực tiếp cát san hô, đá san hô và nước biển để chế tạo bê tông geopolyme ngay tại chỗ.

   Cát san hô và Đá san hô sau khi nghiền.

Đây là kết quả nghiên cứu của nhóm khoa học thuộc Chi nhánh Ven biển - Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga, do Thạc sĩ Lê Hồng Quân làm chủ nhiệm, công bố ngày 13/5/2025. Nghiên cứu tập trung vào việc tận dụng nguồn vật liệu sẵn có tại các đảo xa bờ nhằm giảm phụ thuộc vào nguồn tài nguyên từ đất liền, đồng thời góp phần giảm áp lực khai thác tài nguyên tự nhiên.

Theo nhóm nghiên cứu, cốt liệu chính của loại bê tông này là cát san hô và đá san hô vụn – các vật liệu hình thành từ quá trình phong hóa tự nhiên và xói mòn của các rạn san hô qua thời gian. Khác với việc khai thác trực tiếp từ rạn san hô sống, việc sử dụng các mảnh vụn tích tụ tự nhiên trên bãi biển đảo không gây tác động tiêu cực đến hệ sinh thái biển.

Sản phẩm GEOBINDER và GEOSILICAT do nhóm nghiên cứu phát triển   

Không chỉ dừng lại ở việc tận dụng cốt liệu, nhóm nghiên cứu còn sử dụng nước biển làm thành phần phối trộn, thay thế hoàn toàn nguồn nước ngọt vốn khan hiếm tại các đảo. Đây được xem là giải pháp “3 tại chỗ” gồm vật liệu tại chỗ, nước tại chỗ và sản xuất tại chỗ, giúp cắt giảm đáng kể chi phí logistics – yếu tố chiếm tỷ trọng lớn trong tổng chi phí xây dựng công trình biển đảo.

Chuẩn bị cốt liệu và tiến hành đúc mẫu.

Điểm đột phá của công nghệ này nằm ở việc loại bỏ hoàn toàn xi măng pooclăng truyền thống – loại vật liệu phát thải CO₂ rất lớn trong quá trình sản xuất. Thay vào đó, chất kết dính geopolyme được tổng hợp từ tro bay và xỉ lò cao, kết hợp với hệ dung dịch hoạt hóa đặc biệt gồm GEOBINDER và GEOSILICATE do chính nhóm nghiên cứu phát triển.

Quy trình sản xuất được triển khai bài bản từ khâu nghiền cát san hô, xử lý đá san hô, chuẩn bị chất kết dính, phối trộn, đúc mẫu và bảo dưỡng tại xưởng thực nghiệm. Kết quả cho thấy sản phẩm đạt cường độ nén tương đương bê tông mác M300, đủ tiêu chuẩn cho nhiều hạng mục công trình chịu tải và chống xâm thực trong môi trường biển.

Sản phẩm chế tạo (bê tông mác M300)

Từ kết quả này, nhóm đã chế tạo thành công nhiều cấu kiện thực tế như khối tetrapod chống xói mòn, thường được sử dụng để giảm năng lượng sóng tại khu vực ven bờ, và giá thể reefball, một cấu kiện sinh thái phục vụ phục hồi rạn san hô nhân tạo.

Đáng chú ý, các cấu kiện này không chỉ dừng lại ở phòng thí nghiệm mà đã được triển khai lắp đặt trực tiếp dưới nước biển tại khu vực thực nghiệm. Việc thi công thành công trong điều kiện thực tế cho thấy tính khả thi cao của giải pháp, đặc biệt phù hợp với các đảo xa – nơi nguồn vật liệu truyền thống luôn là rào cản lớn.

Theo đánh giá ban đầu, bê tông geopolyme sử dụng cát san hô, đá san hô và nước biển không chỉ đạt yêu cầu về cường độ cơ học mà còn cho thấy khả năng chống chịu tốt trước tác động khắc nghiệt của môi trường biển như độ mặn cao, ăn mòn ion clo và chu kỳ ẩm – khô liên tục.

  Trụ chắn sóng tetrapod và Giá thể reefball dùng nuôi cấy san hô.

Trong giai đoạn tiếp theo, nhóm nghiên cứu định hướng mở rộng ứng dụng vật liệu này vào các công trình phòng thủ bờ biển, nền móng thiết bị năng lượng ngoài khơi, hệ sinh thái nhân tạo dưới biển và các hạ tầng phục vụ an ninh quốc phòng trên đảo.

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, nước biển dâng và áp lực bảo vệ chủ quyền biển đảo ngày càng lớn, hướng nghiên cứu này không chỉ mang ý nghĩa khoa học mà còn mở ra một chiến lược vật liệu bền vững, giảm phát thải carbon và gia tăng tính tự chủ trong xây dựng hạ tầng biển đảo Việt Nam.

Lê Việt Hồng