Đây là hướng đi được phát triển trong dự án SARCOS, do Đại học Cagliari và Đại học Bách khoa Milan phối hợp thực hiện, với mục tiêu tạo ra một giải pháp xây dựng bền vững hơn từ bê tông tái chế và thép cường độ cao.
Ý tưởng của dự án khá trực diện, lấy phế thải từ những công trình bị phá dỡ, đặc biệt là các tòa nhà xấu xí, gây tác động tiêu cực tới cảnh quan và môi trường, để sản xuất các tấm sàn mới có chất lượng tương đương vật liệu xây dựng thông thường. Hệ thống này kết hợp bê tông tái chế với các tấm thép định hình cường độ cao để tạo thành sàn liên hợp, vừa đảm bảo độ bền, vừa tận dụng được nguồn vật liệu từng bị xem là phế thải.
Theo kết quả thử nghiệm ở quy mô thực, hiệu suất kết cấu của loại sàn này vẫn được duy trì ổn định ngay cả khi tỷ lệ bê tông tái chế tăng từ 30% lên 100%. Cốt liệu tái chế còn làm tăng cường độ chịu cắt dọc của sàn, tức là cải thiện khả năng “làm việc” chung giữa phần bê tông và lớp thép. Đây là chi tiết rất đáng chú ý, vì độ bền thực tế của loại sàn này không chỉ nằm ở cường độ nén của bê tông, mà còn ở khả năng chống trượt và giữ ổn định khi chịu tải lâu dài.
Flavio Stochino, giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Dân dụng, Môi trường và Kiến trúc thuộc Đại học Cagliari, cho biết bê tông làm từ vật liệu tái chế nhìn chung có thể cho hiệu suất thấp hơn bê tông truyền thống, tùy thuộc vào cách sản xuất. Tuy nhiên, với dự án này, nhóm nghiên cứu đã chứng minh bằng các thử nghiệm thực tế rằng trong cấu trúc sàn liên hợp, hiệu suất không những không giảm mà trong một số trường hợp còn tăng lên.
Đây là kết quả đáng chú ý, bởi trong giới kỹ thuật từ lâu tồn tại một định kiến rằng bê tông tái chế là bê tông yếu. Dự án SARCOS đang đặt dấu hỏi lớn với quan niệm đó, đồng thời đưa ra một mô hình kinh tế tuần hoàn áp dụng trực tiếp vào nền móng đô thị là thay thế cốt liệu tự nhiên bằng đống đổ nát từ các công trình bị phá dỡ.
Một trong những vấn đề lớn mà ngành xây dựng toàn cầu đang đối mặt là khủng hoảng cát. Nhiều người vẫn lầm tưởng cát xây dựng có thể lấy từ sa mạc, nhưng thực tế loại cát đó quá mịn và quá trơn, không thể liên kết hiệu quả trong bê tông. Ngành xây dựng chủ yếu phụ thuộc vào cát có hạt sắc và góc cạnh, thường được khai thác từ lòng sông hoặc các mỏ phù sa.
Nhu cầu quá lớn đối với loại cát này đã kéo theo hậu quả môi trường nghiêm trọng. Việc nạo vét sông ngòi để khai thác cát khiến bờ sông mất ổn định, làm tổn hại hệ sinh thái thủy sinh và để lại dấu chân môi trường ngày càng lớn. Trong bối cảnh đó, việc dùng phế thải xây dựng để thay thế cát và đá tự nhiên được xem là một lối thoát đáng chú ý.
Marco Simoncelli, nhà nghiên cứu tại Khoa Kiến trúc, Môi trường xây dựng và Kỹ thuật xây dựng của Đại học Bách khoa Milan, đồng thời là điều phối viên dự án tại trường, cho biết ít người nhận ra rằng cát dùng trong xây dựng không đến từ sa mạc mà chủ yếu từ sông hoặc các mỏ phù sa. Vì vậy, nếu dùng đống đổ nát từ phá dỡ công trình để thay thế, ngành xây dựng có thể tránh được các hoạt động khai thác mới, qua đó góp phần bảo tồn môi trường tự nhiên ban đầu.
Điểm mới của SARCOS không chỉ nằm ở việc tái chế bê tông, bởi loại vật liệu này thực tế đã được sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới. Điều khiến dự án nổi bật là cách kết hợp bê tông tái chế với thép định hình cường độ cao để tạo nên một hệ sàn liên hợp vừa chắc chắn, vừa hướng tới vòng đời tuần hoàn.
Thiết kế của hệ thống còn được tính toán để toàn bộ sản phẩm có thể tiếp tục tái chế sau khi hết vòng đời sử dụng. Phần thép có thể được nấu chảy và tái sử dụng, trong khi bê tông tái chế cũng tiếp tục được đưa trở lại quy trình xây dựng. Điều này tạo nên một vòng lặp bền vững cho các dự án trong tương lai, thay vì mô hình xây dựng rồi phá bỏ như lâu nay.
Theo ông Simoncelli, giải pháp này có thể cho phép thay cát trong xây dựng bằng đống đổ nát từ các “ecomostri”, cách gọi ở Italy dành cho những công trình bị xem là gây tổn hại tới môi trường và cảnh quan. Không chỉ vậy, việc tái sử dụng phế thải ngay tại địa phương cũng giúp giảm lượng khí thải carbon phát sinh từ quá trình vận chuyển cát, sỏi nặng đi xa.
Vu Lam
Theo Interesting Engineering, Science Direct
