Lần đầu tiên tại Việt Nam, nhóm nghiên cứu gồm 8 giảng viên, kỹ sư, cựu sinh viên đến từ Trường Đại học (ĐH) Bách khoa (ĐH Đà Nẵng) và ĐH Quốc gia Hà Nội đã nghiên cứu, phát triển thành công loại bê-tông xuyên sáng có khả năng ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực xây dựng, góp phần tiết kiệm năng lượng.
 |
| Vật liệu bê-tông xuyên sáng được nhóm nghiên cứu gồm 8 giảng viên, kỹ sư, cựu sinh viên đến từ Trường Đại học Bách khoa (Đại học Đà Nẵng), Đại học Quốc gia Hà Nội nghiên cứu, phát triển thành công tại Việt Nam. Ảnh: N.Q |
Công trình khoa học trên đã được công bố trong bài báo “Experimental study on 80 MPa grade light transmitting concrete with high content of optical fibers and eco-friendly raw materials” đăng trên tạp chí uy tín quốc tế “Case Studies in Construction Materials”, thuộc danh mục SCIE nhóm Q1.
Vật liệu mới giúp ánh sáng xuyên qua lớp bê-tông
Tác giả chính, Tiến sĩ Nguyễn Minh Hải (SN 1987, giảng viên Khoa Xây dựng cầu đường, Trường ĐH Bách khoa Đà Nẵng) cho biết, bê-tông xuyên sáng hay còn gọi là bê-tông truyền sáng (light transmitting concrete) là vật liệu sử dụng sợi quang đóng vai trò truyền ánh sáng được đúc trong bê-tông. Vật liệu này được nghiên cứu, phát triển nhằm ứng dụng thiết kế kiến trúc và nội thất, đồng thời, giúp sáng truyền qua vật liệu bê-tông của tòa nhà để cải thiện hiệu ứng ánh sáng bên trong. Qua đó, góp phần giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng ánh sáng, lượng phát thải carbon, thúc đẩy xây dựng công trình xanh.
Theo Tiến sĩ Nguyễn Minh Hải, trên thế giới, bê-tông truyền sáng được bắt đầu nghiên cứu từ đầu những năm 2000, thí điểm ở một số công trình nhưng chưa thể ứng dụng rộng rãi như kỳ vọng. Một trong những nguyên nhân lớn do kỹ thuật hiện nay chưa tối ưu hóa được cấp phối bê-tông nền để cân bằng 2 công năng cơ bản là khả năng truyền sáng và cường độ cơ học khi loại vật liệu này sản xuất ở dạng tấm mỏng. Cụ thể, để tăng khả năng truyền sáng sẽ bố trí sợi quang càng nhiều nhưng khi bố trí sợi quang càng nhiều thì cường độ cơ học của bê-tông càng giảm. Do đó, chưa thể sản xuất loại vật liệu này dưới dạng tấm mỏng với mật độ sợi quang cao. Các nghiên cứu về loại vật liệu này hiện nay dừng ở mức chịu được cường độ 40 - 65 Mpa và mật độ sợi quang bên trong tối đa là 5%.
Với cách đặt vấn đề như vậy, nhóm đã dành nhiều thời gian tập trung thử nghiệm nhằm tối ưu hóa cấp phối của bê-tông nền với mục tiêu phát triển bê-tông xuyên sáng có cường độ cao mà vẫn bảo đảm khả năng truyền sáng. Trong đó, nhóm nghiên cứu đã tìm cách tối ưu công thức chế tạo bê-tông từ các nguyên liệu gồm cát mịn, xi-măng portland, xỉ hạt lò cao nghiền, tro bay và phụ gia siêu dẻo. Trải qua hàng chục lần thử nghiệm, nhóm đã phát triển được loại bê-tông vừa có độ dẻo rất cao, vừa bảo đảm được cấu trúc đặc, chắc sau khi đóng rắn và bám dính cao với các sợi quang. Loại bê-tông mới bảo đảm độ bền cơ học trên 80 Mpa với mật độ bố trí sợi quang cao hơn 7%. Đây là tiền đề quan trọng để sản xuất các tấm bê-tông xuyên sáng mỏng hơn và sáng hơn sau này.
Tiếp tục cải tiến để ứng dụng vào thực tế
Bê-tông xuyên sáng được nghiên cứu, phát triển được ứng dụng trong xây dựng góp phần lấy ánh sáng trực tiếp từ tự nhiên, nhân tạo từ bên ngoài, sau đó, xuyên qua các sợi quang học chuyền vào bên trong căn phòng. Trong đó, ánh sáng được truyền vào phòng ở mức gần 8% so với ánh sáng trực tiếp từ bên ngoài. Loại bê-tông này có khả năng cách điện, an toàn trong quá trình sử dụng. Sau khi thử nghiệm và đạt kết quả như hiện tại, nhóm nghiên cứu tiếp tục thí nghiệm tính chống thấm, chịu nhiệt, độ bền theo thời gian.
“Thời gian tới, chúng tôi sẽ cải tiến làm mỏng lại tấm bê-tông và tăng thêm mật độ sợi quang lên 20% diện tích bề mặt nhằm tăng mức ánh sáng truyền vào phòng đạt 20%. Sau đó sẽ sản xuất thử nghiệm và áp dụng trong công trình thực tế”, Tiến sĩ Hải chia sẻ.
Theo PGS.TS Đặng Công Thuật, Phó trưởng khoa Xây dựng dân dụng và công nghiệp, Trường ĐH Bách khoa (ĐH Đà Nẵng), bê-tông xuyên sáng là loại vật liệu hoàn toàn mới được đưa vào ngành xây dựng trong thời gian gần đây. Nhóm nghiên cứu TS. Huỳnh Phương Nam, TS. Nguyễn Minh Hải và các cộng sự đã nghiên cứu, phát triển thành công vật liệu “Bê-tông xuyên sáng” tại Việt Nam. Đây là kết quả cần thiết để hoàn thiện cơ sở khoa học và thực tiễn trong việc ứng dụng loại vật liệu này. Thời gian đến, nhóm nghiên cứu cần phân tích ảnh hưởng của thể tích sợi, khả năng cách âm, cách nhiệt trước khi đưa vào sử dụng an toàn trong ngành xây dựng.
“Với những cơ sở khoa học vững chắc đã chứng minh, ở trong nước, chúng ta hoàn toàn có thể chế tạo, sản xuất ra các cấu kiện xây dựng như tấm tường, sàn không cốt thép từ vật liệu bê-tông xuyên sáng và sử dụng trong các tòa nhà nhằm tăng tính thẩm mỹ, tạo ra các công trình kiến trúc đẹp và hiện đại. Bên cạnh đó, vật liệu bê-tông truyền sáng có nhiều tiềm năng ứng dụng trong các lĩnh vực xây dựng dân dụng, công trình giao thông”, PGS.TS Đặng Công Thuật chia sẻ.
NGỌC QUỐC
