Bê tông Polyme: giải pháp tối ưu cho các vấn đề môi trường

Trần Thị Ánh Dương

Bê tông là vật liệu không thể thiếu trong xây dựng. Thế nhưng ít ai biết rằng quy trình sản xuất bê tông chính là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường bởi lượng lớn khí CO2 thải ra. Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học đã nghiên cứu và cho ra một loại vật liệu mới, có tên gọi bê tông polyme.

Tìm hiểu bê tông polyme là gì?

Bê tông polyme là loại bê tông tổng hợp, sử dụng chất kết dính được tận dụng từ “tro bay” thay vì các chất kết dính xi măng poóc lăng thông thường như  các loại bê tông khác. 

“Tro bay” này chính là phế thải mịn thu được từ việc đốt cháy than cám ở các nhà máy nhiệt điện. Thành phần của nó gồm có các oxit của silic, nhôm, sắt, canxi, magie và lưu huỳnh. Ngoài ra, “tro bay” còn sở hữu một lượng than chưa cháy, tuy nhiên khối lượng của nó không vượt quá 6% khối lượng tổng.

Không thể phủ nhận rằng đây chính là một phụ phẩm công nghiệp vô cùng dồi dào, lại rất an toàn, thân thiện với môi trường, mang lại cho bê tông những đặc tính ưu việt, như: khả năng bám dính, khả năng kháng khuẩn, kháng đông, tăng cường độ bền,...

be-tong-polyme-1-1651068878.jpg

Bê tông polyme được tạo nên từ “tro bay”

Bê tông polyme được cấu tạo nên từ những thành phần nào?

Ngoài “tro bay” thì polyme nhiệt dẻo là một thành phần rất hay được sử dụng để tạo nên bê tông polyme. Nó có khả năng linh hoạt trong thiết kế và có khả năng tái sử dụng được nhiều. 

Tuy nhiên tính chất cơ học của polyme nhiệt dẻo không cao khi so sánh với nhựa nhiệt rắn. Đó cũng là lý do mà nhựa nhiệt rắn được sử dụng nhiều hơn để sản xuất bê tông polyme. Nhựa nhiệt rắn ăn đứt polyme nhiệt dẻo ở tính ổn định nhiệt và khả năng chống lại nhiều hoá chất. 

Ngoài hai thành phần đã kể trên thì bê tông polyme còn được tạo nên từ các vật liệu như silica, thạch anh, đá granit, đá vôi và các vật liệu chất lượng cao khác. Các thành phần này sẽ tạo thành cốt liệu. Tuy nhiên, để đáp ứng được độ bền cho sản phẩm, các cốt liệu này cần phải có chất lượng tốt, không chứa bụi, các mảnh vụn khác và khô.

be-tong-polyme-2-1651068878.jpg

Nhựa nhiệt rắn là thành phần được dùng nhiều trong bê tông polyme

Phân loại bê tông polyme

Hiện nay có ba loại bê tông polyme đang được sử dụng phổ biến, đó là: Polymer Resin Concrete (PC), Polymer Cement Concrete (PCC) và  Polymer Impregnated Concrete (PIC).

  • Polymer Resin Concrete (PC): Là loại bê tông ít được sử dụng nhất trong ba loại.

  • Polymer Cement Concrete (PCC): còn được gọi là bê tông xi măng polyme, là loại được ưa chuộng nhất trong ba loại trên. Đơn giản là vì loại bê tông này sở hữu nhiều đặc tính ưu việt, như là không thấm nước, độ bền cao và khả năng chống chịu với điều kiện thời tiết tốt.

  • Polymer Impregnated Concrete (PIC): Là loại bê tông polyme ngâm tẩm. Vì được ngâm tẩm với nhiều chất đặc biệt mà nó cũng mang trong mình nhiều tính năng “siêu việt”, như là tăng cường cường độ, khả năng chống sương, chống mài mòn. Tuy nhiên vì giá thành khá cao nên số người sử dụng sản phẩm cũng dần giảm sút.

be-tong-polyme-3-1651068878.jpg

Bê tông xi măng polyme được ưa chuộng nhất trong ba loại 

Vì sao bê tông polyme lại được xem là bê tông "xanh"?

Có rất nhiều lý do để giải thích về việc gọi bê tông polyme là bê tông xanh. Đầu tiên là vì quá trình sản xuất bê tông này không gây hại với môi trường, đáp ứng các tiêu chí thân thiện với môi trường.

Như đã nói ở phần trên thì bê tông polyme được tạo nên từ “tro bay” - phế thải mịn thu được từ việc đốt cháy than cám. Việc tận dụng nguyên liệu này vừa giảm thiểu sự phân tán ra môi trường, vừa hạn chế được lượng khí thải CO2 và tạo ra một cơ sở hạ tầng tốt với thời gian sử dụng lên đến hàng trăm năm.

Ngoài ra, việc sử dụng “tro bay” sẽ không cần đến quá nhiều diện tích đất để làm kho chứa, từ đó giúp giải phóng diện tích đất, bảo vệ nguồn nước khỏi bị ô nhiễm.

Tiếp theo, trong bê tông polyme còn có một thành phần với tên gọi là Geopolymer. Đây là loại chất kết dính có thể sử dụng thay cho xi măng trong bê tông. Thành phần này đang được nghiên cứu rộng rãi vì có chức năng giảm hiệu ứng nhà kính. 

Với những lý do trên, cũng không quá khó hiểu khi bê tông polyme được mệnh danh là vật liệu giải pháp tối ưu cho các vấn đề môi trường.

be-tong-polyme-4-1651068878.jpg

Bê tông polyme thân thiện với môi trường

Ưu điểm, nhược điểm của bê tông polyme

Ưu điểm 

Bê tông polyme là một phát minh mới nhưng vẫn được rất nhiều ưa chuộng. Vì sao lại như vậy? Câu trả lời nằm ở những ưu điểm sản phẩm mang lại:

Một ưu điểm lớn không thể bỏ qua mỗi khi nhắc đến bê tông polyme chính là thân thiện với môi trường. Bê tông “xanh” này không chỉ giảm thiểu lượng khí CO2 thải ra môi trường, giúp tiết kiệm đất, bảo vệ nguồn nước mà còn giảm hiệu ứng nhà kính lên đến 90%.

Kích thước mỏng, mảnh mai chính là ưu điểm lớn thứ hai. Sản phẩm có bề mặt nhẵn và phẳng, có công dụng chống thấm, ngăn không cho nước và bụi bẩn xâm nhập. 

So với các loại bê tông thông thường khác, bê tông polyme nhẹ hơn từ 3 - 5 lần, nhưng lại bền gấp 3 lần, 10 lần. Các phần tử cấu tạo nên bê tông có kích thước còn mảnh mai hơn nhờ vào việc gia cố bằng sợi thủy tinh, lưới kim loại hoặc sợi carbon. Từ đó giúp sản phẩm có bề mặt trông gọn nhẹ hơn.

Đồng thời, bề mặt của bê tông polyme được xử lý để trông đẹp hơn. Ví dụ đánh bóng, loại bỏ các lớp mỏng từ lớp phủ trên cùng bằng các đĩa đánh bóng sàn bê tông tốt. Ngoài ra còn giúp bề ngoài bê tông có góc nhìn sâu hơn bằng cách phun nước hoặc phun cát lên trên bề mặt.

Một ưu điểm khác của bê tông polyme nằm ở phụ gia bổ sung. Vì bê tông polyme có đặc tính là co lại khi đóng rắn nên phải sử dụng thêm các chất phụ gia. 

Nếu như trước kia các chất phụ gia được sử dụng là sỏi, gây ảnh hưởng đến vẻ ngoài của sản phẩm thì hiện tại sử dụng các vật liệu khác nhau như đá, thủy tinh, vỏ sò hoặc các hạt kim loại cũng không ảnh hưởng quá nhiều đến tính thẩm mỹ của bê tông.

Không chỉ vậy, sản phẩm còn có khả năng chống chịu thời tiết và chống cháy tuyệt vời, bỏ xa các loại bê tông khác.

be-tong-polyme-5-1651068877.jpg

Bê tông polyme có khả năng chống chịu thời tiết tốt

Nhược điểm

Mặc dù sở hữu trong mình rất nhiều ưu điểm siêu việt, thế nhưng bê tông polyme cũng có những mặt hạn chế:

Bê tông polyme sẽ có giá thành “nhỉnh” hơn so với các loại bê tông khác, độ đàn hồi visco cũng tương đối cao, dao động từ 20 đến 50 GPa, trong khi đó bê tông xi măng poóc lăng chỉ nằm trong phạm vi từ 20 - 30  GPa. 

Không chỉ vậy, bê tông polyme còn rất khó chế tác tại chỗ. Để thi công theo ý muốn, quá trình thao tác và bảo dưỡng phải diễn ra trong môi trường thích hợp.

Ứng dụng của bê tông polyme

Bê tông polyme được ứng dụng nhiều trong các công trình xây dựng mang tính đặc thù như nhà máy điện hạt nhân, các công trình biển, bể chứa công nghiệp, ngăn chứa hóa chất, hệ thống thoát nước,...

Vì có khả năng kết dính nên bê tông polyme còn có thể sử dụng để sửa chữa cho bê tông xi măng. Đồng thời với khả năng chống ăn mòn và tính thẩm thấu nên sản phẩm còn có thể ứng dụng cho các bể bơi, cấu trúc cống, các cấu trúc có chứa chất lỏng hoặc hóa học ăn mòn.

Bên cạnh đó, nó còn là lựa chọn thích hợp cho xây dựng và cải tạo các hố ga nhờ vào khả năng chịu được khí thải độc hại.

Sở hữu một bề mặt rất nhẵn nên bê tông polyme còn được sử dụng như một lớp chống mài mòn. Do đó, ta cũng hay thấy nó xuất hiện trong các công trình giao thông.

Lời kết

Trên đây chính là tất tần tật những thông tin liên quan đến bê tông polyme. Mặc dù từ trước đến nay vật liệu này không được ứng dụng rộng rãi do chi phí cao và khó khăn trong kỹ thuật. Tuy nhiên trong những năm trở lại đây việc sử dụng polyme đang ngày càng trở nên phổ biến hơn.