Trong quá trình phát triển kinh tế sẽ kéo theo nhu cầu phát triển cơ sở hạ tầng, thay thế các công trình mới cho các công trình cũ, hệ thống giao thông cũ được thay thế và cải tạo mở rộng. Hiện nay, nước ta có rất nhiều các khu chung cư đã được xây dựng từ những thập niên 70-80 ngày càng xuống cấp trầm trọng, riêng tại hai thành phố lớn là Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh có khoảng 2.200 lô chung cư cũ (≈6 triệu m² sàn xây dựng), với ước tính trên 90% lô chung cư cũ thuộc loại trầm trọng cần được xây dựng lại. Theo nghị quyết số 34/2007/NQ-CP ngày 3/7/2007 của thủ tướng chính phủ ban hành về “Một số giải pháp để thực hiện việc cải tạo, xây dựng lại các chung cư cũ bị hư hỏng, xuống cấp tại các đô thị lớn nước ta”, phấn đấu đến 2015 hoàn thành việc cải tạo, xây dựng lại các chung cư cũ bị hỏng, xuống cấp hoặc đã hết niên hạn sử dụng tại các đô thị trên cả nước. Tuy nhiên cho tới nay số lượng chung cư cũ được cải tạo, xây dựng lại mới chỉ đạt khoảng 2-5%.

Như vậy trong những năm tới việc phá dỡ các khu chung cư cũ sẽ tạo ra lượng rất lớn phế thải xây dựng (PTXD) ở các thành phố, đô thị trong cả nước. Trong khi đó, PTXD có thành phần chính bao gồm các mảnh vỡ là đá nhân tạo trong quá trình phá dỡ công trình như: bê tông, vữa, tường xây gạch… và các vật liệu thải trong quá trình thi công công trình. PTXD ở các đô thị nước ta hiện nay chưa được tái chế mà phần lớn là đổ lẫn trong các bãi chứa rác thải sinh hoạt hoặc đổ bừa bãi ra ven đường, sông, kênh, chỉ có một lượng nhỏ được sử dụng để san lấp. Điều này khiến cho các thành phố lớn đang phải đối mặt với thực trạng thiếu trầm trọng diện tích nơi tập kết, trung chuyển PTXD; gây ô nhiễm môi trường; đồng thời gây lãng phí nguồn vật liệu mà đáng lẽ ra có thể tái chế sử dụng thay thế cho nguồn vật liệu tự nhiên đang ngày càng khan hiếm. Cho nên, việc nghiên cứu tái sử dụng và tái chế PTXD đang là một vấn đề cấp bách được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm, nó vừa đem lại lợi ích to lớn cả về vấn đề kinh tế- kỹ thuật, xã hội và môi trường.

Nhằm tận dụng phế thải xây dựng làm cốt liệu thay thế cốt liệu tự nhiên để chế tạo bê tông xi măng chịu lực (có cấp bền lớn hơn hoặc bằng B20 hay mác M25) và bê tông cốt thép đúc sẵn (BTCT), nhóm thực hiện đề tài thuộc Tổng hội xây dựng Việt Nam - Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam do TS. Tống Tôn Kiên làm chủ nhiệm đã đề xuất thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sử dụng phế thải xây dựng để chế tạo bê tông và bê tông cốt thép đúc sẵn”.

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đạt được, đề tài đưa ra một số kết luận như sau:

1) Lượng dùng nước của hỗn hợp bê tông sử dụng cốt liệu tái chế tăng, mức tăng lượng dùng nước thể hiện tính quy luật: Khi bê tông sử dụng 100% cốt liệu lớn tái chế hoặc cốt liệu nhỏ tái chế thì cứ mỗi 25% cốt liệu bê tông tái chế được thay thế cần bổ sung thêm 8-9 lít nước/1m³ bê tông; Nếu sử dụng cốt liệu bê tông tái chế thay thế hoàn toàn cốt liệu tự nhiên thì lượng nước cần dùng tăng nhiều hơn, tới khoảng 65 lít/1m³ bê tông.

2) So với hỗn hợp bê tông sử dụng cốt liệu tự nhiên, khi sử dụng cốt liệu bê tông tái chế thay thế cốt liệu lớn hoặc thay thế cốt liệu nhỏ thì khối lượng thể tích của bê tông sử dụng cốt liệu BTTC giảm nhẹ 2,0-7,7%. Nếu sử dụng 100% cốt liệu bê tông tái chế thì khối lượng thể tích của bê tông giảm khoảng 9,3%.

3) Tốc độ tổn thất độ sụt tăng khi tăng hàm lượng sử dụng cốt liệu tái chế, độ dốc của đường cong tổn thất độ sụt với thời gian là rất lớn trong khoảng 60 phút đầu sau khi trộn; nhưng sau 60 phút đầu thì độ dốc của đường cong nhỏ hơn.

4) Cường độ nén, cường độ uốn của bê tông sử dụng cốt liệu bê tông tái chế giảm tỉ lệ thuận với mức độ tăng lượng dùng cốt liệu bê tông tái chế thay thế cốt liệu lớn tự nhiên hoặc cốt liệu nhỏ tự nhiên. Mẫu bê tông sử dụng 100% cốt liệu bê tông tái chế có cường độ nén giảm tới khoảng 23,1% và cường độ uốn giảm tới 22,2% so với mẫu đối chứng. Ngoài ra mô đun đàn hồi của bê tông sử dụng cốt liệu nhỏ bê tông tái chế cũng giảm khoảng 24%.

5) Sự làm việc của cọc bê tông cốt thép sử dụng 100% cốt liệu nhỏ bê tông tái chế dưới tác dụng của tải trọng nén tương tự như cọc sử dụng bê tông thường. Tuy nhiên, sự sai lệch giữa sức chịu tải tới hạn theo tính toán lý thuyết và thực nghiệm của bê tông cát tái chế khoảng 1,8%, cao hơn so với bê tông sử dụng cát tự nhiên. Sự phá hủy của BTCLTC xuất hiện khá sớm và số lượng vết nứt nhiều hơn so với bê tông CLTN. Vì vậy trong tính toán thiết kế cần xem xét trạng thái giới hạn thứ hai.

6) Khi sử dụng cốt liệu tái chế thay thế cốt liệu tự nhiên sẽ làm giảm lượng phát sinh khí CO₂ từ 3-9%; giảm tổng mức tiêu thụ năng lượng từ 4-17% trong quá trình sản xuất hỗn hợp bê tông. Mức độ hiệu quả môi trường tùy thuộc vào loại và hàm lượng cốt liệu tái chế sử dụng.

Nhóm đề tài kiến nghị cần tiếp tục nghiên cứu cơ chế rắn chắc và độ bền của bê tông sử dụng cốt liệu bê tông tái chế trong các môi trường xâm thực; ứng xử cơ học của các kết cấu chịu lực khác như: 109 dầm, sàn, vách… nhằm khẳng định khả năng ứng dụng các loại kết cấu bê tông sử dụng cốt liệu tái chế trong công trình xây dựng thực tế. Cơ quan quản lý nhà nước cần ban hành các chính sách thích hợp về vấn đề thu gom, tái chế phế thải xây dựng để nâng cao ý thức tận dụng nguồn vật liệu phế thải xây dựng. Bộ Xây dựng cần đưa ra các hướng dẫn kỹ thuật và tiêu chuẩn về việc sử dụng cốt liệu bê tông tái chế trong sản xuất các loại cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép; đề xuất các cơ chế chính sách nhằm khuyến khích, thúc đẩy việc ứng dụng sản phẩm bê tông tái chế vào thực tế thi công các công trình xây dựng.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 18490/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)