Các nhà khoa học Nga đã tìm ra công thức chế tạo bê tông bền chắc từ chất thải
© Sputnik / Vitaly Timkiv
/ Đăng ký
Một chương trình mới được phát triển tại Đại học Liên bang phía Nam sẽ cho phép tạo ra "công thức" bê tông thân thiện với môi trường cho các công trình in 3D. Thuật toán lựa chọn ra thành phần vật liệu xây dựng chứa lượng chất thải lớn nhất đồng thời vẫn đảm bảo độ bền cao. Kết quả được công bố trên Journal of Materials in Civil Engineering.
Mục tiêu chính của nghiên cứu là tạo ra một thuật toán cân bằng giữa tính thân thiện với môi trường và độ bền của bê tông, theo Đại học Liên bang phía Nam. Các yêu cầu bổ sung đối với bê tông làm từ chất thải được đặt ra vì nó được thiết kế đặc biệt cho các công trình in 3D, chứ không phải cho các phương pháp xây dựng truyền thống.
"Hỗn hợp cho các công trình in 3D phải dễ bơm và chảy đều qua vòi phun, nhưng ngay sau khi đổ, nó phải giữ được hình dạng và chịu được trọng lượng của các lớp tiếp theo. Do đó, khi lựa chọn thành phần vật liệu, điều quan trọng là không chỉ xem xét độ bền tổng thể của bê tông mà còn cả tính phù hợp của nó cho việc in ấn liên tục và ổn định”, - Ekaterina Kravchenko - nhà nghiên cứu hàng đầu tại Đại học Liên bang phía Nam và là một trong những tác giả của chương trình mới - giải thích.
Chuyên gia này nhấn mạnh rằng khi đánh giá độ bền của bê tông in 3D, cần phải xem xét cấu trúc lớp, chất lượng liên kết giữa các lớp và sự phụ thuộc của các tính chất cơ học vào hướng tác dụng tải trọng.
Các nhà khoa học của Đại học Liên bang phía Nam đã tạo ra một chương trình cho phép sử dụng ít tài nguyên thiên nhiên hơn cho việc in 3D trong xây dựng – tức là, thay thế phần nào đó của một số thành phần, mà việc khai thác chúng đòi hỏi thêm công sức, bằng chất thải xây dựng.
Theo các nhà nghiên cứu, thuật toán này sẽ đẩy nhanh đáng kể việc tạo ra các hỗn hợp mới cho việc in 3D trong xây dựng, giảm tiêu thụ nguyên liệu thô, giảm số lượng thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và thời gian cần thiết để lựa chọn hỗn hợp. Trường đại học cho biết thêm rằng những vật liệu này có thể được sử dụng để in các vách ngăn nội thất, các phần của mặt tiền, các hình thức kiến trúc nhỏ (như bồn hoa hoặc ghế dài) và các thành phần phi kết cấu riêng lẻ của các tòa nhà thấp tầng.
"Một mặt, hỗn hợp cần chứa lượng tối đa các thành phần tái chế. Chúng tôi đang sử dụng nguyên liệu thô tái chế thu được từ chất thải xây dựng để giảm tiêu thụ cát tự nhiên và đưa chất thải trở lại chu trình sản xuất. Mặt khác, việc tăng tỷ lệ các thành phần tái chế không được dẫn đến sự suy giảm lớn về độ bền của bê tông. Kết quả là thuật toán giúp chúng tôi tìm ra hỗn hợp tối ưu như vậy", - bà Tatyana Minkina, Trưởng khoa thổ nhưỡng và đánh giá tài nguyên đất tại Đại học Liên bang phía Nam và là một trong những tác giả của nghiên cứu, giải thích.
Trong tương lai, các nhà khoa học dự định tiếp tục phát triển các vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường để in 3D cho cơ sở hạ tầng đô thị, bao gồm cả các dự án phủ xanh theo chiều đứng.
"Chúng tôi nỗ lực làm cho các thành phố “xanh” theo hai nghĩa: bằng cách tăng diện tích cây xanh theo chiều đứng và bằng cách sử dụng các vật liệu thân thiện với môi trường và công nghệ carbon thấp trong việc xây dựng các công trình", - bà Minkina nói thêm.
