Đột phá vật liệu xây dựng: Nga biến phế thải thành bê tông siêu cường, chống thấm W20, chịu lạnh F800

MTXD- Trong bối cảnh ngành xây dựng toàn cầu đang chạy đua tìm kiếm các loại vật liệu vừa nhẹ, vừa bền, vừa thân thiện môi trường, một nhóm nhà khoa học Nga vừa công bố thành công công nghệ bê tông nhẹ siêu cường (VPBL), được xem là bước đột phá có thể làm thay đổi hoàn toàn tư duy thiết kế kết cấu

MTXD- Trong bối cảnh ngành xây dựng toàn cầu đang chạy đua tìm kiếm các loại vật liệu vừa nhẹ, vừa bền, vừa thân thiện môi trường, một nhóm nhà khoa học Nga vừa công bố thành công công nghệ bê tông nhẹ siêu cường (VPBL), được xem là bước đột phá có thể làm thay đổi hoàn toàn tư duy thiết kế kết cấu hiện đại.

Phát minh này do nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Xây dựng Quốc gia Moscow (MGSU), đứng đầu là Phó Giáo sư, Tiến sĩ A.S. Inozemtcev cùng Giáo sư, Tiến sĩ E.V. Korolev phát triển và đã được cấp bằng sáng chế độc quyền số RU 2515450. Điểm nổi bật của công nghệ là khả năng giảm hơn 40% trọng lượng kết cấu nhưng vẫn duy trì cường độ chịu nén ở mức 400–450kg/cm², tương đương bê tông mác cao hiện nay.

Theo các công bố khoa học trên tạp chí Materials và hệ thống lưu trữ Vestnik MGSU, bí quyết của công nghệ này nằm ở việc sử dụng vi cầu rỗng aluminosilicate (cenospheres) – loại hạt siêu nhẹ được tách từ tro xỉ nhiệt điện đốt than. Đây vốn là chất thải công nghiệp nhưng qua quá trình tuyển chọn vật lý nghiêm ngặt đã trở thành vật liệu phụ gia có giá trị rất cao.

Khác với bê tông truyền thống sử dụng cốt liệu nặng như đá dăm hay cát thạch anh, công nghệ VPBL thay thế hoàn toàn bằng các vi cầu rỗng có cấu trúc hình cầu gần như hoàn hảo. Nhờ hình học tối ưu, các hạt này giúp phân tán lực đồng đều khi chịu nén, hạn chế tối đa hiện tượng tập trung ứng suất – nguyên nhân chính gây nứt gãy.

Kết quả thử nghiệm cho thấy loại bê tông mới có khối lượng thể tích chỉ từ 1.300–1.500kg/m³, thấp hơn rất nhiều so với bê tông tiêu chuẩn khoảng 2.400kg/m³. Điều này giúp giảm đáng kể tải trọng bản thân công trình, kéo theo hàng loạt lợi ích về thiết kế móng, vận chuyển và thi công.

Không chỉ nhẹ, bê tông VPBL còn đạt cấp độ bền nén từ B30 đến B35, tương đương mác 400–450kg/cm². Đặc biệt, vật liệu đạt chuẩn siêu chống thấm W20, cho phép ngăn nước xâm nhập ở áp suất cao, đồng thời đạt cấp chịu băng giá F800, tức có thể chịu được 800 chu kỳ đóng băng – tan băng liên tục mà không phá hủy cấu trúc.

Theo phân tích kỹ thuật, hệ thống lỗ rỗng bên trong vi cầu là lỗ kín hoàn toàn, giúp cắt đứt các mao dẫn nước nội bộ. Chính điều này tạo nên khả năng chống thấm và chịu lạnh vượt trội – yếu tố cực kỳ quan trọng đối với các công trình ở vùng khí hậu khắc nghiệt như Siberia hay Bắc Cực.

Về mặt kinh tế, dù chi phí sản xuất vật liệu đầu vào cao hơn bê tông truyền thống, nhưng xét tổng thể dự án, công nghệ VPBL có thể giúp tiết kiệm từ 15–20% tổng chi phí xây dựng. Riêng phần móng công trình có thể giảm từ 25–35% chi phí, nhờ tải trọng kết cấu nhẹ hơn. Trong khâu logistics, chi phí vận chuyển được ghi nhận có thể giảm tới 50% vì xe tải có thể chuyên chở khối lượng cấu kiện lớn hơn trên mỗi chuyến.

Không dừng ở hiệu quả kinh tế, sáng chế này còn mang giá trị môi trường rất lớn. Việc tái sử dụng hàng nghìn tấn tro xỉ nhiệt điện – vốn là gánh nặng chất thải rắn công nghiệp – giúp giảm đáng kể áp lực chôn lấp và ô nhiễm đất, nước.

Để tạo ra các vi cầu aluminosilicate đạt chuẩn, các nhà máy áp dụng hai quy trình chính là tuyển ướttuyển khô. Trong đó, phương pháp tuyển ướt dựa trên chênh lệch tỷ trọng giữa vi cầu (0,4–0,8g/cm³) và tro bay thông thường (2,1–2,6g/cm³), cho phép tách lớp vật liệu nổi trên bề mặt. Sau đó, vi cầu được rửa sạch, sấy ở nhiệt độ 105–150°C và sàng lọc kích cỡ từ 10 đến 500 micromet.

Trong khi đó, công nghệ tuyển khô hiện đại hơn sử dụng hệ thống phân tách khí động học kết hợp trọng lực biến tính và từ trường để loại bỏ hoàn toàn các hạt chứa oxit sắt, chỉ giữ lại phần vi cầu tinh khiết có hàm lượng SiO₂ và Al₂O₃ trên 70%.

Hiện Nga đang định hướng đưa công nghệ VPBL vào sản xuất hàng loạt cho các cấu kiện đúc sẵn phục vụ nhà cao tầng, hạ tầng công nghiệp và các công trình tại vùng khí hậu cực lạnh. Giới chuyên gia nhận định, nếu thương mại hóa thành công trên quy mô lớn, đây có thể là một trong những vật liệu xây dựng chiến lược của thập kỷ tới.

Từ một loại chất thải công nghiệp tưởng chừng vô giá trị, Nga đã biến tro bay thành vật liệu siêu cường mang tính cách mạng. Trong cuộc đua phát triển vật liệu xanh và thông minh, phát minh này không chỉ giải bài toán kỹ thuật mà còn mở ra một mô hình kinh tế tuần hoàn đầy triển vọng cho ngành xây dựng thế giới./.

Việt Hồng

Các tin khác

Bộ Xây dựng yêu cầu chủ động ứng phó với áp thấp nhiệt đới trên Biển Đông
Bộ Xây dựng yêu cầu chủ động ứng phó với áp thấp nhiệt đới trên Biển Đông

MTXD - Trước diễn biến của áp thấp nhiệt đới (ATNĐ) trên Biển Đông và nguy cơ mưa lớn, lũ lụt tại khu vực miền Trung, Bộ Xây dựng yêu cầu các cơ quan, đơn vị khẩn trương triển khai phương án ứng phó, bảo đảm an toàn về người, tài sản và duy trì giao thông thông suốt.

Bắc Ninh dành hơn 153 tỷ đồng quản lý rừng bền vững Khu bảo tồn Tây Yên Tử
Bắc Ninh dành hơn 153 tỷ đồng quản lý rừng bền vững Khu bảo tồn Tây Yên Tử

MTXD - Mục tiêu bảo vệ gần 13.000 ha rừng, duy trì độ che phủ khoảng 97%, phục hồi hệ sinh thái và bảo tồn đa dạng sinh học tại Khu bảo tồn thiên nhiên Tây Yên Tử được Bắc Ninh xác định là nhiệm vụ trọng tâm trong giai đoạn 2026-2030.

Cảnh báo mưa lớn ở Trung Bộ do ảnh hưởng của áp thấp nhiệt đới
Cảnh báo mưa lớn ở Trung Bộ do ảnh hưởng của áp thấp nhiệt đới

MTXD - Sáng sớm ngày 13/9, Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn quốc gia phát thông tin khẩn về áp thấp nhiệt đới, cảnh báo nguy cơ gió mạnh trên biển, mưa lớn, dông, lốc xoáy, lũ quét và sạt lở đất tại nhiều khu vực.

Phú Thọ tìm lời giải cho bài toán rác thải sau sáp nhập
Phú Thọ tìm lời giải cho bài toán rác thải sau sáp nhập

MTXD - Sau sáp nhập, lượng chất thải rắn sinh hoạt gia tăng trong khi năng lực xử lý chưa theo kịp đang tạo sức ép không nhỏ đối với môi trường tỉnh Phú Thọ. Từ phân loại tại nguồn, tổ chức lại mạng lưới thu gom đến đầu tư công nghệ hiện đại, địa phương đang từng bước chuyển từ “thu gom rác” sang qu

Hà Nội tăng cường kiểm soát an toàn thực phẩm, ngăn ngừa ô nhiễm trong sản xuất nông nghiệp
Hà Nội tăng cường kiểm soát an toàn thực phẩm, ngăn ngừa ô nhiễm trong sản xuất nông nghiệp

Phó Chủ tịch UBND Thành phố Bùi Duy Cường vừa ký ban hành Kế hoạch số 348/KH-UBND ngày 08/9/2026 về tăng cường kiểm tra, giám sát an toàn thực phẩm đối với sản phẩm trồng trọt trên địa bàn thành phố Hà Nội.