Bê tông thủy tinh là gì? Các nghiên cứu về Bê tông thủy tinh

Bê tông thủy tinh là loại bê tông sử dụng mảnh thủy tinh tái chế làm cốt liệu thay thế một phần hoặc toàn bộ cốt liệu tự nhiên như cát, sỏi, đá. Vật liệu này vừa giữ tính chất cơ học của bê tông thông thường, vừa mang tính thẩm mỹ cao và góp phần tái sử dụng chất thải trong xây dựng bền vững.

Bê tông thủy tinh là gì?

Bê tông thủy tinh (glass concrete hoặc glass aggregate concrete) là loại bê tông sử dụng mảnh thủy tinh tái chế làm cốt liệu thay thế một phần hoặc toàn bộ cốt liệu tự nhiên như cát, sỏi hoặc đá dăm. Đây là một hướng phát triển vật liệu xây dựng bền vững nhằm tận dụng nguồn rác thải thủy tinh đang gia tăng, đồng thời tạo ra các sản phẩm bê tông có tính thẩm mỹ cao và hiệu suất sử dụng hợp lý. Bê tông thủy tinh có thể được sử dụng trong cả kết cấu chịu lực nhẹ và các ứng dụng không kết cấu như bề mặt trang trí, kiến trúc nội thất, sản phẩm mỹ thuật hoặc vật liệu lát ngoài trời.

Về cơ bản, bê tông thủy tinh giữ nguyên nguyên lý hoạt động của bê tông truyền thống: hỗn hợp giữa chất kết dính (xi măng), cốt liệu và nước tạo thành khối rắn chắc sau khi thủy hóa. Điểm khác biệt chính là cốt liệu từ thủy tinh có đặc điểm bề mặt trơn nhẵn, màu sắc đa dạng và khả năng phản xạ ánh sáng tốt, mang lại hiệu ứng thị giác độc đáo. Việc tái sử dụng thủy tinh phế thải cũng giúp giảm nhu cầu khai thác tài nguyên thiên nhiên và giảm thiểu lượng chất thải rắn chôn lấp. Tham khảo nghiên cứu về bê tông thủy tinh tại ScienceDirect.

Thành phần và cấp phối của bê tông thủy tinh

Bê tông thủy tinh bao gồm các thành phần tương tự bê tông thông thường nhưng có sự điều chỉnh về cốt liệu:

  • Xi măng Portland: Chất kết dính phổ biến nhất, đóng vai trò gắn kết các hạt cốt liệu sau quá trình thủy hóa.
  • Nước: Yếu tố cần thiết cho phản ứng thủy hóa và tạo độ dẻo cho hỗn hợp bê tông.
  • Cốt liệu thủy tinh: Thường là mảnh thủy tinh tái chế có kích thước từ 1–20 mm. Có thể sử dụng kính màu, kính gương, kính trong suốt, thậm chí kính phế thải công nghiệp.
  • Cốt liệu tự nhiên (có thể giữ lại một phần): Khi muốn điều chỉnh tính chất cơ học hoặc giảm chi phí.
  • Phụ gia: Bao gồm phụ gia giảm nước, chống ăn mòn kiềm-silica, tăng kết dính hoặc màu trang trí.

Tùy theo mục đích sử dụng, tỷ lệ thay thế thủy tinh có thể từ 10% đến 100% so với cốt liệu truyền thống. Trong ứng dụng phi kết cấu hoặc trang trí, thủy tinh có thể chiếm phần lớn, trong khi với các kết cấu chịu lực, cần tối ưu để đảm bảo độ bền cơ học.

Ưu điểm nổi bật của bê tông thủy tinh

  • Thẩm mỹ cao: Các mảnh thủy tinh tạo hiệu ứng ánh sáng, màu sắc sinh động, nhất là khi đánh bóng bề mặt hoặc kết hợp với đèn chiếu sáng.
  • Thân thiện môi trường: Tận dụng thủy tinh phế thải góp phần giảm phát thải rắn và khai thác khoáng sản tự nhiên, thúc đẩy mô hình kinh tế tuần hoàn.
  • Chống ăn mòn và hóa chất: Bê tông sử dụng cốt liệu thủy tinh có khả năng kháng hóa chất nhất định, đặc biệt trong môi trường đô thị ô nhiễm nhẹ.
  • Cách nhiệt tốt: Thủy tinh có hệ số dẫn nhiệt thấp hơn nhiều loại đá tự nhiên, giúp tăng khả năng cách nhiệt của kết cấu.
  • Giảm chi phí vật liệu: Trong điều kiện sẵn có thủy tinh phế thải, chi phí cốt liệu có thể giảm đáng kể.

Thách thức và giới hạn

Mặc dù có nhiều ưu điểm, bê tông thủy tinh cũng tồn tại một số thách thức cần xử lý kỹ thuật:

  • Phản ứng kiềm–silica (ASR): Thành phần silica hoạt tính trong thủy tinh có thể phản ứng với kiềm trong xi măng, tạo sản phẩm trương nở gây nứt bề mặt. Để ngăn chặn ASR, cần sử dụng phụ gia khoáng như tro bay hoặc xỉ lò cao – xem thêm tại Portland Cement Association.
  • Độ bám dính thấp: Bề mặt thủy tinh trơn bóng khó liên kết tốt với hồ xi măng, dẫn đến nguy cơ bong tróc nếu không xử lý đúng cách.
  • Giòn, dễ nứt cục bộ: Do thủy tinh là vật liệu giòn, cần kiểm soát kích thước hạt và không sử dụng trong kết cấu chịu lực lớn.
  • Không đồng nhất về màu sắc hoặc kích thước: Cần sàng lọc kỹ để tránh mất thẩm mỹ hoặc ảnh hưởng đến tính công tác của hỗn hợp.

Tính chất cơ học và thử nghiệm

Bê tông thủy tinh có cường độ cơ học thay đổi tùy vào tỷ lệ thay thế thủy tinh, chất lượng thủy tinh và cấp phối. Một số thử nghiệm cho thấy rằng thay thế cát bằng kính nghiền mịn với tỷ lệ 10–30% có thể giữ nguyên hoặc tăng nhẹ cường độ nén của bê tông. Tuy nhiên, khi vượt quá 40%, cường độ thường giảm do ảnh hưởng của ASR hoặc bề mặt thủy tinh không bám tốt.

Ví dụ, với tỷ lệ kính nghiền 20% so với cát:

fcglassfccontrol±5% f_{c}^{glass} \approx f_{c}^{control} \pm 5\%

Trong đó:

  • fcglassf_{c}^{glass}: Cường độ nén của bê tông sử dụng kính
  • fccontrolf_{c}^{control}: Cường độ nén của bê tông thông thường
Thử nghiệm độ sụt, độ hút nước và mô đun đàn hồi cũng cần thực hiện để đánh giá đầy đủ tính chất hỗn hợp.

Ứng dụng thực tế của bê tông thủy tinh

  • Nội thất kiến trúc: Dùng làm mặt bàn, mặt lavabo, mặt quầy bar, gạch trang trí tường. Bê tông được mài bóng để lộ hạt kính, tạo hiệu ứng lấp lánh khi có ánh sáng chiếu vào.
  • Lát sàn và cảnh quan: Làm gạch lát sân vườn, đường đi bộ, gạch lát vỉa hè trong các công trình công cộng.
  • Công trình nghệ thuật: Tạo hình điêu khắc, bồn hoa, ghế ngồi ngoài trời hoặc các tấm trang trí dạng mosaic.
  • Vật liệu cách nhiệt: Sử dụng kết hợp kính bọt hoặc thủy tinh nghiền siêu mịn trong bê tông nhẹ, chống nóng cho mái nhà và vách tường.

Tiêu chuẩn và hướng dẫn kỹ thuật

Hiện chưa có tiêu chuẩn riêng biệt cho bê tông thủy tinh tại Việt Nam, tuy nhiên có thể áp dụng các hướng dẫn kỹ thuật quốc tế liên quan đến sử dụng vật liệu tái chế và kiểm soát ASR:

  • ASTM C618 – Hướng dẫn sử dụng tro bay và vật liệu pozzolan để kiểm soát phản ứng kiềm–silica.
  • ACI 555R – Hướng dẫn tái sử dụng vật liệu phế thải trong bê tông.
  • EN 12620 – Tiêu chuẩn Châu Âu về cốt liệu cho bê tông, bao gồm vật liệu tái chế.

Xu hướng nghiên cứu và phát triển

  • Tăng độ tương thích giữa kính và xi măng: Nghiên cứu sử dụng phụ gia tăng bám dính hoặc xử lý bề mặt kính bằng phương pháp hóa học.
  • Ứng dụng kính siêu mịn: Kính nghiền mịn có thể đóng vai trò như phụ gia khoáng hoạt tính thay cho tro bay, giúp tăng cường độ và chống ASR.
  • Phát triển bê tông in 3D: Bê tông thủy tinh đang được thử nghiệm trong in 3D kiến trúc để tạo ra các chi tiết trang trí có hình dáng phức tạp.
  • Bê tông quang học (light-transmitting concrete): Một số biến thể kết hợp sợi quang và hạt kính để truyền ánh sáng xuyên vật liệu, mở rộng khả năng ứng dụng trong kiến trúc hiện đại.

Kết luận

Bê tông thủy tinh là một loại vật liệu xây dựng sáng tạo, kết hợp giữa tính năng cơ học của bê tông và vẻ đẹp thị giác của thủy tinh, đồng thời đóng góp tích cực vào mục tiêu phát triển bền vững thông qua việc tái chế rác thải. Dù còn tồn tại một số thách thức như kiểm soát phản ứng kiềm–silica hay độ bám dính, nhưng với sự hỗ trợ của công nghệ vật liệu và cấp phối thông minh, bê tông thủy tinh đang dần khẳng định vai trò trong các công trình hiện đại, công trình xanh và thiết kế kiến trúc mang tính thẩm mỹ cao. Đây là lựa chọn đầy tiềm năng cho tương lai ngành xây dựng, vừa bền vững vừa sáng tạo.

Các bài báo, nghiên cứu, công bố khoa học về chủ đề bê tông thủy tinh:

Nghiên cứu tận dụng thủy tinh phế thải để sản xuất bê tông mác 350
Với quá trình đô thị hóa ngày càng nhanh thì nhu cầu về xây dựng không thể tách rời, trong đó xi măng bê tông được xem là vật liệu cần thiết. Tuy nhiên, Việc sản xuất xi măng luôn gắn liền với vấn đề ô nhiễm môi trường do khí thải và do khai thác tài nguyên thiên nhiên. Bên cạnh đó, rác thải thủy tinh cũng gây ra vấn đề báo động về môi trường vì chất tha...... hiện toàn bộ
#bê tông #thủy tinh phế thải #xi măng #môi trường #cường độ chịu nén
Nghiên cứu khả năng chịu lực và hệ số dẫn nhiệt của bê tông sử dụng cốt liệu thuỷ tinh y tế
Ngày nay vấn đề ô nhiễm môi trường càng trở thành chủ đề nóng được đặc biệt quan tâm, hậu quả gây ra sự nóng lên của trái đất, làm khí hậu toàn cầu thay đổi rõ rệt. Nghiên cứu sử dụng thủy tinh y tế để sử dụng thay thếvào thành phần cốt liệu của bê tông với mục đích tận dụng nguồn rác thải thủy tinh y tế ngày càng tăng trong các cơ sở y tế để giúp giải quyết phần nào vấn đề rác thải y tế. Đây là...... hiện toàn bộ
#Bê tông thủy tinh #rác thải thủy tinh #ô nhiễm #cường độ chịu nén #hệ số dẫn nhiệt
Thuộc tính của bê tông sử dụng bột thủy tinh thải y tế như cốt liệu mịn – một số kết quả ban đầu
Thủy tinh từ chai lọ thải ngành y tế đang là tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước, không khí, đất…do phương pháp xử lý rác thải chưa triệt để. Với tính chất cơ học và thành phần hóa học, thủy tinh có thể sử dụng như là một phần thay thế cốt liệu thô, cốt liệu mịn và xi măng trong chế tạo bê tông, tạo ra hướng xử lý rác thải bền vững. Ở dạng bột đủ mịn, thủy tinh thể hiện thuộc tính puzzolan và có ...... hiện toàn bộ
#bê tông #thủy tinh thải y tế #bột thủy tinh #cốt liệu #cường độ chịu nén #độ sụt
CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG NHỰA BẰNG CỐT SỢI THỦY TINH
Trong quá trình thiết kế mặt đường, bê tông nhựa (Asphalt Concrete - AC) là lựa chọn phổ biến của các kỹ sư. Loại vật liệu này vẫn thường được sử dụng làm tầng mặt của mặt đường. AC có rất nhiều ưu điểm. Tuy nhiên, khi AC được sử dụng ở Việt Nam đã bộc lộ khá nhiều nhược điểm. AC sử dụng nhựa đường như một loại chất kết dính, vì vậy nó có nhiều thuộc tính giống như của nhựa đường. Chất lượng của A...... hiện toàn bộ
#mặt đường #áo đường mềm #tầng mặt #bê tông nhựa #cốt sợi thủy tinh #cải thiện
Quá trình tổng hợp thủy nhiệt và đặc tính điện hóa của nanobelt α-MoO3 được sử dụng làm vật liệu catot cho pin Li-ion Dịch bởi AI
Applied Physics A Solids and Surfaces - Tập 107 - Trang 249-254 - 2012
Các nanobelt α-MoO3 đồng nhất đã được tổng hợp thành công thông qua quá trình thủy nhiệt ở nhiệt độ 180°C trong 20 giờ với các dung dịch axit có giá trị pH khác nhau từ 0–0,75, được điều chỉnh bằng HCl (đặc). Kết quả XRD và SEM cho thấy pH của các dung dịch tiền chất có vai trò quan trọng trong pha, tạp chất và hình thái của sản phẩm. Ở pH=0, các nanobelt α-MoO3 hoàn hảo dài vài chục micromet đã đ...... hiện toàn bộ
#α-MoO3 #nanobelt #tổng hợp thủy nhiệt #đặc tính điện hóa #pin Li-ion
So sánh kết quả tính toán nhiệt thủy hóa trong bê tông khối lớn bằng Midas Civil 2019 và Ciria C660
TẠP CHÍ VẬT LIỆU & XÂY DỰNG - Tập 11 Số 05 - Trang Trang 131 - Trang 134 - 2021
Tính toán nhiệt thủy hóa phát sinh trong bê tông khối lớn đóng vai trò quan trọng trong việc lập biện pháp thi công. Bài báo này so sánh hai phương pháp tính toán nhiệt thủy hóa bê tông, đó là: sử dụng phần mềm Midas Civil 2019 và mô hình tính toán của CIRIA C660, lấy ví dụ áp dụng cho một đài móng công trình.
#Công nghệ xây dựng #Bê tông khối lớn #Phân tích nhiệt thủy hóa
Hiệu suất chịu cắt mỏi của dầm bê tông được gia cường bằng thanh thép và thanh polymer gia cường sợi thủy tinh Dịch bởi AI
Frontiers of Architecture and Civil Engineering in China - Tập 15 - Trang 576-594 - 2021
Các dầm bê tông gia cường bao gồm cả thanh thép và thanh polymer gia cường sợi thủy tinh cho thấy sức mạnh, khả năng phục vụ và độ bền tuyệt vời. Tuy nhiên, hiệu suất chịu cắt mỏi của những dầm này vẫn chưa rõ ràng. Do đó, các dầm với các thanh dọc và kích thước cắt hỗn hợp đã được thiết kế và thực hiện các thử nghiệm chịu cắt mỏi. Đối với các mẫu nghiệm thất bại do chịu cắt mỏi, tất cả các kích t...... hiện toàn bộ
#dầm bê tông #polymer gia cường sợi thủy tinh #chịu cắt mỏi #sức chịu cắt #thí nghiệm mỏi
Nghiên cứu thành phần cấp phối cốt liệu thủy tinh y tế để sản xuất bê tông
Bài báo xem xét sự thay đổi về cường độ chịu nén của bê tông khi sử dụng cốt liệu đá dăm thông thường và cốt liệu thủy tinh y tế. Các cấp phối sử dụng để so sánh với hàm lượng là 50% thủy tinh và 100% thủy tinh thay thế cho cốt liệu đá dăm thông thường theo khối lượng và sử dụng cấp phối đối chứng là cấp bền tương đương B15 và B20. Nghiên cứu cho thấy việc sử dụng kết hợp hoặc thay thế hoàn toàn l...... hiện toàn bộ
#bê tông thủy tinh #rác thải thuỷ tinh #bê tông tái chế #cường độ chịu nén #cấp phối
Khảo sát thực nghiệm độ võng và vết nứt nghiêng của dầm bê tông cốt sợi thủy tinh
Bài báo trình bày việc khảo sát thực nghiệm độ võng và vết nứt nghiêng của dầm bê tông cốt sợi thủy tinh nhằm làm rõ hơn sự làm việc của loại dầm này, từ đó có những nhận xét, kiến nghị với công tác thiết kế dầm bê tông cốt sợi thủy tinh và tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành.
#Dầm bê tông cốt sợi thủy tinh #độ võng #vết nứt nghiêng #khảo sát thực nghiệm
Kết quả nghiên cứu sử dụng tro bay nhiệt điện làm phụ gia khoáng hoạt tính cho bê tông công trình thủy lợi đầu mối hồ chứa nước bản mông tỉnh Nghệ An
Bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu sử dụng tro bay nhiệt điện làm phụ gia khoáng hoạt tính để thiết kế thành phần cấp phối bê tông các loại cho công trình thủy lợi đầu mối Hồ chứa nước Bản Mồng của Phòng Nghiên cứu Vật liệu - Viện Thủy công. Từ khóa: Bê tông khối lớn, nhiệt thủy hóa, ứng suất nhiệt.
Tổng số: 12   
  • 1
  • 2