Trong xu hướng xây dựng hiện đại, việc giảm tải trọng công trình nhưng vẫn đảm bảo khả năng chịu lực là một bài toán hóc búa. Thông thường, để bê tông nhẹ hơn, người ta phải tạo ra các lỗ xốp, nhưng điều này lại làm suy giảm cường độ chịu nén.
Để giải quyết mâu thuẫn cốt lõi này, các nhà khoa học tại Đại học Xây dựng Quốc gia Moscow (MGSU), dẫn đầu là PGS.TS. A.S. Inozemtcev và GS.TS. E.V. Korolev, đã phát minh ra công nghệ bê tông nhẹ siêu cường (VPBL) thông qua bằng sáng chế độc quyền mang số hiệu RU 2515450.
Bí mật của sáng chế này nằm ở việc ứng dụng một loại vật liệu đặc biệt là vi cầu rỗng aluminosilicate. Đây thực chất là một loại phế thải mịn, nhẹ, có dạng hình cầu được lây từ tro xỉ của các nhà máy nhiệt điện đốt than tại Nga.
Nhóm nghiên cứu đã tìm ra công thức tối ưu để phân bố các hạt vi cầu này vào trong cấu trúc đá xi măng, thay thế hoàn toàn cho các loại cốt liệu thô nặng truyền thống như đá dăm hay cát thạch anh thông thường.
Theo các số liệu thực nghiệm được công bố chính thống trên tạp chí khoa học uy tín Materials và hệ thống lưu trữ Vestnik MGSU, loại bê tông mới này đạt được những thông số kỹ thuật vô cùng kinh ngạc. Khối lượng thể tích của vật liệu chỉ dao động từ 1.300 – 1.500 kg/m3. So với bê tông tiêu chuẩn vốn nặng khoảng 2.400 kg/m3, phát minh của các nhà khoa học Nga đã giúp cắt giảm đến hơn 40% trọng lượng của kết cấu.
Điểm độc đáo là dù nhẹ như vậy, loại vật liệu này không hề yếu. Do các vi cầu rỗng có độ bền vỏ bề mặt rất cao và hình dáng hình học tối ưu, chúng giúp phân tán lực đều khắp bề mặt vật liệu. Kết quả kiểm tra cho thấy bê tông đạt cấp độ bền từ B30 - B35 (tương đương mác bê tông 400-450 kg/cm2).
Bên cạnh đó, cấu trúc lỗ xốp kín của vi cầu ngăn chặn sự xâm nhập của nước, giúp vật liệu đạt cấp chống thấm W20 và khả năng chịu băng giá vượt trội lên tới cấp F800 (chịu được 800 chu kỳ đóng băng và rã băng liên tục).
Sáng chế của các nhà khoa học Nga không chỉ có ý nghĩa to lớn về mặt kỹ thuật mà còn mang giá trị sinh thái sâu sắc. Việc tiêu thụ hàng nghìn tấn tro xỉ nhiệt điện làm nguyên liệu đầu vào giúp giảm áp lực chôn lấp chất thải rắn tại các khu công nghiệp của Nga.
Đồng thời, việc giảm 40% trọng lượng cấu kiện giúp các đơn vị thầu tiết kiệm một nửa chi phí vận chuyển, giảm kích thước móng bệ và hạ giá thành xây dựng đáng kể. Vật liệu này hiện đang được định hướng ứng dụng rộng rãi trong việc chế tạo các cấu kiện đúc sẵn cho nhà cao tầng và các tổ hợp công trình kiên cố tại vùng khí hậu khắc nghiệt Bắc Cực.
Tổng hợp
