2020 là một năm khó khăn với hầu hết tất cả các ngành nghề. Tuy nhiên không vì thế mà ngành bê tông chịu đứng yên tại chỗ. Là một trong những vật liệu xây dựng được sử dụng sớm nhất từ thời La Mã, sử dụng trong hầu hết các công trình lớn nhỏ, không ngạc nhiên khi ngành bê tông ngày nay có những bước phát triển vượt bậc.
Công nghệ in 3D bê tông trong xây dựng
In 3D bê tông là phương án thi công mới lạ đầy hứa hẹn dành cho các kỹ sư và những công ty xây dựng dân dụng. Một giải pháp giúp đẩy nhanh tiến độ và cắt giảm chi phí xây dựng căn hộ.
Máy in 3D FDM sử dụng vật liệu bê tông thay cho nhựa nhiệt dẻo. Khác với bê tông truyền thống, bê tông in 3D được pha một loại phụ gia đặc biệt tương tự phụ gia siêu dẻo. Chất này ngăn tình trạng vón cục, tăng hiệu quả dòng chảy.
Một trong những phương án thi công in 3D hứa hẹn mang lại nhiều lợi thế là Contour Crafting, có thể hoạt động hiệu quả kể cả trong không gian.
Ưu điểm của in 3D bê tông:
- Chế tạo được các loại cấu kiện có hình dạng phức tạp, phù hợp cho các công trình đòi hỏi kiến trúc cao
- Không sử dụng ván khuôn để tạo hình cấu kiện
- Thời gian thi công nhanh chóng
- Hoàn toàn tự động hóa do sử dụng hệ thống robot
- Kết cấu nhẹ, giảm tải trọng chết của kết cấu
- Chế tạo được bất kỳ sản phẩm có hình dáng phức tạp
Tái sử dụng phát triển bê tông bền vững trong tương lai
Bê tông được sử dụng từ thời La Mã cổ đại cho đến ngày nay nhờ tính ứng dụng cao và khả năng chống chịu, dễ xử lý. Tuy nhiên, việc sản xuất xi măng được xem là một trong những tác nhâu chính gây ô nhiễm bầu khí quyển.
Ngành công nghiệp xi măng thải ra khoảng 8% tổng lượng khí thải carbon dioxide (CO2) toàn cầu. Vì vậy, giải pháp được đưa ra hiện nay là sử dụng bê tông tái chế để sản xuất các bộ phận, kết cấu mới. Sau khi phá dỡ các bộ phận kết cấu của tòa nhà, có thể nghiền bê tông trong các máy đặc biệt để các mảnh vỡ sau đó được phân loại theo kích thước. Các kim loại như thanh cốt thép được phân tách bằng nam châm lớn và cũng được tái chế. Chỉ những loại bê tông có các chất gây ô nhiễm, chẳng hạn như bột màu, canxi sunfat, clorua và dầu mới có thể gây hư hỏng và do đó không được sử dụng làm nguyên liệu thô.
Phương pháp tái chế hiệu quả nhất là nghiền bê tông tại chính công trường xây dựng bất kể khi nào có thể, điều này giúp giảm chi phí xây dựng, giảm ô nhiễm phát sinh khi vận chuyển vật liệu đến và đi từ mỏ đá.
Công nghệ phun bê tông mới ở Nhật Bản
Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Hiệp hội Máy móc và Xây dựng Nhật Bản, Đại học Gifu và các Tập đoàn bao gồm: Tập đoàn Shimizu, Tập đoàn Xi măng Sumitomo Osaka và NIPPO đã phát triển công nghệ phun hỗn hợp bê tông kết hợp phương pháp xử lý nước thải và quy trình ướt. Họ cũng đã chứng minh việc sử dụng thực tế "máy sản xuất tại chỗ", một công nghệ có thể sản xuất trực tiếp tại hiện trường xây dựng. Công nghệ này sẽ giúp cải thiện năng suất khá lớn tại các công trường xây dựng.
Quá trình phun khô là quá trình sử dụng khí nén để chuyển xi măng đến vòi phun, nơi nó được trộn với nước và phun. Trong khi quy trình phun ướt thì các vật liệu như xi măng và nước được trộn lẫn bê tông lỏng được thực hiện bằng khí nén và phun trực tiếp từ vòi phun. Hệ thống phun ướt là kết quả của sáng tạo kết hợp các ưu điểm của hỗn hợp phun khô, phù hợp cho việc bơm đường dài và cho phép điều chỉnh chính xác không khí cần thiết của hệ thống.
Công nghệ biến đất trồng thành vật liệu xây dựng
Nhóm các nhà khoa học tại Đại học Texas A & M đang tìm kiếm giải pháp có thể biến đất trồng thành vật liệu xây dựng thay thế cho bê tông.
Các nhà khoa học cho biết, nhiều loại đất thông thường, đặc biệt là những loại đất có hàm lượng sét cao có thể được xử lý để tạo ra một vật liệu có ứng dụng tương tự như bê tông, được đổ dưới dạng chất lỏng bán cứng. Các vật liệu như vậy có thể được sản xuất tại chỗ bằng cách sử dụng đất địa phương với máy in 3D công suất lớn.
Theo đó, họ đề xuất ý tưởng về một bộ công cụ có thể được sử dụng để sản xuất vật liệu thay thế bê tông từ việc dùng đất địa phương. Một bộ công cụ như vậy có thể phân tích nguồn cung cấp đất địa phương và sau đó tạo ra một phối liệu cho vật liệu có thể được đổ như bê tông và làm cứng tại chỗ.
Nếu được hiện thực hóa, bộ công cụ này sẽ là phương tiện giúp phân tích nguồn đất trồng tại địa phương và tạo ra phối liệu sản xuất vật liệu xây dựng mới, thân thiện với môi trường.
Ngoài 4 phát kiến mới trên, sử dụng công nghệ in 3D trong xây nhà, xây nhà đúc bằng bê tông cốt thép, xử lý tro, xỉ bằng chất kết dính vô cơ cũng là những đổi mới đang được nghiên cứu và phát triển trong ngành xây dựng nói chung.