Nhóm nghiên cứu của Đại học Michigan đã phát triển một loại bê tông siêu nhẹ, không chất thải và có khả năng tự nhiên trung hòa CO2. Loại bê tông mới này được gọi là “bê tông tếch mơ” (giống như “tech” và “dream” – giấc mơ công nghệ).
Bê tông siêu nhẹ không chất thải
Sự ra đời của vật liệu dạng tự do của Giáo sư Tiến sĩ Mania Aghaei Meibodi, Giám đốc Phòng thí nghiệm DART tại Đại học Michigan, cùng với hai nhà nghiên cứu Alireza Bayramvand và Yuxin Lin tại Phòng thí nghiệm DART, được coi là một loại bê tông “không chất thải”.
Theo các nhà nghiên cứu, Shell Wall được tối ưu vật liệu bằng cách đặt nó tại các vị trí cần thiết phù hợp với mục đích cấu trúc.
Để tạo ra vật liệu này, các nhà nghiên cứu đã sáng tạo nên một mô hình điện toán kết hợp với vật liệu không phẳng cũng như biến đổi dựa trên hình dạng cũng như đặc điểm hình khối của các bộ phận được tối ưu hóa theo cấu trúc liên kết.
Bê tông siêu nhẹ được làm từ các chất liệu tự nhiên như cát, đất sét, cellulose, và các chất phụ gia thân thiện với môi trường. Quan trọng nhất, quá trình sản xuất bê tông này không phát thải khí thải CO2, mà thậm chí còn có khả năng trung hòa CO2, giúp giảm thiểu tác động đến môi trường.
Nhóm nghiên cứu giải thích: “Một trong những tính năng nâng cao của mô hình này là khả năng tái tạo các hình thức để phù hợp với sự tối ưu hóa ban đầu, trong khi xem xét mọi hạn chế về vật liệu và chế tạo. Mô hình tự động tạo ra dữ liệu để in 3D. Shell Wall là bức tường bê tông dạng tự do có trọng lượng nhẹ, được gia cố bằng phương pháp in 3D”.
Hệ thống Shell Wall cải tiến này dựa trên hình học, được tối ưu hóa để giảm nhẹ tải trọng của nó, với vật liệu được phân phối trong một lưới phân cấp gồm các đường gân cong, có đường kính từ 65 đến 150mm.
Nhóm nghiên cứu khẳng định rằng các vị trí không chịu lực giữa các đường gân này chỉ sâu từ 6.5 đến 8 cm, giữ lớp cách nhiệt giữa hai lớp vỏ bê tông dày 2.5mm.
Đề xuất cho bạn:
Những dấu ấn và xu hướng của ngành xi măng Việt Nam năm 2023
Bê tông siêu nhẹ có khả năng tự trọng thấp
Bê tông siêu nhẹ có khả năng tự trọng thấp, nhẹ hơn khoảng 90% so với bê tông thông thường, và có độ bền cao. Thậm chí còn nhẹ hơn các sản phẩm Thạch Cao Vĩnh Tường. Điều này có nghĩa là nó có thể được sử dụng trong các ứng dụng xây dựng nhẹ nhàng hơn và không gây tác động đến môi trường như bê tông thông thường.
Khu vực bê tông giữa các sườn được tạo hình vòm để tăng tính ổn định và giảm thiểu nguyên liệu. Shell Wall chỉ nặng 160kg, giảm 72% so với trọng lượng vật liệu bê tông thông thường.
Thông qua phương pháp in 3D sáng tạo này, bê tông siêu nhẹ sẽ không bị lãng phí và vật liệu được sử dụng một cách hiệu quả, bởi chúng được đặt ở vị trí chính xác.
Các nhà nghiên cứu cũng nói thêm, “phương pháp in 3D tạo điều kiện thuận lợi cho in bê tông 3D bằng cách sử dụng bê tông thông thường có sẵn thay vì dựa vào các vật liệu hỗn hợp chuyên dụng”.
Hệ thống in bê tông 3D của DART (Dynamic Automation and Robotics Technologies) đã được sử dụng để sản xuất tường vỏ bê tông cho các công trình xây dựng, đặc biệt là các công trình tương đối lớn.
Hệ thống in bê tông 3D của DART sử dụng máy in 3D để tạo ra các mảng bê tông nhẹ và khả năng sản xuất hàng loạt với chi phí thấp hơn so với các phương pháp truyền thống. Điều này giúp tăng tính tiết kiệm và giảm chi phí sản xuất bê tông siêu nhẹ trong xây dựng.
Một ứng dụng cụ thể của hệ thống in bê tông 3D của DART là sản xuất tường vỏ bê tông siêu nhẹ và có tính thẩm mỹ cao cho các tòa nhà. Tường vỏ bê tông được in 3D có thể được thiết kế theo nhiều hình dạng và kiểu dáng khác nhau, từ đơn giản đến phức tạp, giúp tạo ra các kiến trúc độc đáo và tiết kiệm chi phí.
Sản phẩm bê tông in 3D cũng có khả năng tương thích với các phương pháp xây dựng truyền thống, điều này cho phép hệ thống in 3D của DART được sử dụng để tạo ra các mảng bê tông siêu nhẹ cho các công trình xây dựng lớn hơn, ví dụ như cầu, hầm mỏ hoặc các công trình xây dựng dân dụng.
Ngoài ra, các kỹ sư hóa học tại MIT đã tạo ra một vật liệu mới cứng hơn thép, nhẹ như nhựa theo quy trình mới.
Đây là một đột phá lớn trong ngành xây dựng và bảo vệ môi trường, và hy vọng sẽ được sử dụng rộng rãi trong tương lai.
Pingback: Nhà thờ Đức Bà Paris đang được phục hồi lại sau hỏa hoạn - GTA Việt Nam