Sử dụng các vật liệu xây dựng nhẹ đang là một trong những lựa chọn mới của các chủ đầu tư hiện nay, với mục đích chính là giúp giảm tải trọng cho công trình.
Vậy các vật liệu xây dựng nhẹ có những đặc điểm gì? Và những thách thức của nó với ngành xây dựng trong tương lai là gì? Liệu chúng có giúp thay thế các vật liệu truyền thống và tiết kiệm nguồn nguyên liệu cần dùng cho quá trình xây dựng không? Cùng tìm hiểu thêm trong bài viết dưới đây nhé!
Các loại vật liệu xây dựng nhẹ có nguồn gốc từ đâu?
Cùng với sự phát triển của các khu đô thị hiện đại, việc sử dụng những vật liệu tiêu tốn ít năng lượng và giúp tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên đang là hướng phát triển của ngành xây dựng tương lai. Trong đó, nổi bật lên là xu hướng xanh trong xây dựng, sử dụng các vật liệu xây dựng nhẹ nhưng vẫn đảm bảo được khả năng chịu lực, độ bền theo thời gian và đáp ứng được yêu cầu thân thiện với môi trường.
Bởi vậy, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm nhiều vật liệu xây dựng nhẹ bao gồm cát, xi măng và thậm chí cả chất thải từ nông nghiệp như xơ dừa non,… để tìm cách tạo ra các nguyên liệu có độ bền lớn.
Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng những vật liệu xây dựng nhẹ này tốt cho việc xây dựng các bức tường và mái nhà, từ đó giúp tiết kiệm năng lượng. Đồng thời cũng là cách để giải quyết lượng chất thải lớn từ việc sản xuất và chế biến thực phẩm từ trái cây.
Để có thể tạo ra những sản phẩm đáp ứng được tiêu chuẩn xây dựng, các chuyên gia đã ứng dụng công nghệ 3D nhằm cung cấp cho các kỹ sư một số tùy chọn mới với các vật liệu xây dựng nhẹ.
Theo đó, nhóm chuyên gia nghiên cứu tại Viện Công nghệ Karlsruhe ở Đức đã sử dụng kỹ thuật in khắc laser và tia laser 3D để làm cứng các cấu trúc vi mô trong máy quang học. Vật liệu được thiết kế theo cách này mang đến sự hứa hẹn trong việc tạo ra vật liệu cách nhiệt cho xây dựng công trình.
Vậy làm thế nào mà các kỹ sư lại nghĩ ra cách sản xuất nguyên vật liệu xây dựng nhẹ cho những dự án xây dựng? Hay nói cách khác, nguồn gốc của những vật liệu xây dựng nhẹ đến từ đâu? Các kỹ sư thường được truyền cảm hứng từ thiên nhiên, y học và cuộc sống hàng ngày khi phát triển những ý tưởng và sáng tạo mới cho ngành xây dựng.
Các nhà nghiên cứu của Viện Công nghệ Karlsruhe cho biết, họ đã phát triển những vật liệu xây dựng nhẹ này sau khi được lấy cảm hứng từ xương và ong. Xương người có cấu trúc khung và tổ ong của ong có cấu trúc vỏ bền, nhưng đủ nhẹ để thuận tiện cho việc di chuyển.
Khi được ứng dụng trong một số công trình thử nghiệm, những vật liệu xây dựng nhẹ này được đánh giá là có mật độ thấp hơn nước. Tuy nhiên, nếu xét về tỷ lệ cường độ trên trọng lượng thì chúng cao hơn vật liệu làm từ nhôm hoặc thép.
Lý giải cho điều này, các chuyên gia giải thích rằng: Với cấu trúc tạo ra các khoảng không gian rỗng bên trong tương tự như tổ ong, nhưng vẫn đảm bảo được độ bền và khả năng chịu lực, thì vật liệu xây dựng nhẹ đã được chứng minh hiệu quả trong việc mang tải không lớn.
Bởi vậy, không quá khó hiểu khi hầu hết những vật liệu xây dựng nhẹ mới lạ có cấu trúc giống như khung của một ngôi nhà nửa gỗ với các thanh ngang, dọc và chéo.
Những thách thức lớn hơn với vật liệu xây dựng nhẹ trong tương lai
Mặc dù đã được nghiên cứu và chứng minh khả năng chịu trọng tải lớn, có độ bền cao nhưng vật liệu xây dựng nhẹ vẫn phải đối mặt với rất nhiều thách thức lớn khác. Một trong những điều đó là khả năng chống cháy trong quá trình sử dụng.
Những lo ngại này gần đây đã được nhiều chuyên gia đề cập đến. Nguyên do là vì ở phía bắc New Jersey, một đám cháy đã phá hủy một khu chung cư lớn được xây dựng bằng gỗ nhẹ. Các chuyên gia tại hiện trường nói rằng đám cháy đã trở nên tồi tệ hơn vì mái nhà kiểu giàn mở và gỗ được thiết kế để có trọng lượng nhẹ.
Trước thực trạng đó, dễ thấy được rằng việc cần làm là khắc phục điểm yếu này của vật liệu xây dựng nhẹ. Và một giải pháp xây dựng mới có thể được áp dụng là gia tăng thêm hệ thống phun nước trong thiết kế. Đây là điều thực sự cần thiết nhằm đảm bảo an toàn cho mọi công trình dùng vật liệu xây dựng nhẹ.
Bên cạnh đó, có một rắc rối khác cũng được đề cập đến. Đó là bản thân chủ đầu tư và người thực thi công trình cần phải hiểu rằng: Xây dựng trọng lượng nhẹ, trực tiếp là một thuật ngữ được định nghĩa lỏng lẻo và thậm chí không được định nghĩa chính thức bởi Bộ luật xây dựng quốc tế.
Có nhiều cách khác nhau để thiết kế vật liệu xây dựng nhẹ, và một số rủi ro hơn những cách khác. Các nhà khoa học có thể đang đi đúng hướng với thử nghiệm mô hình 3D. Nhưng rõ ràng cần nhiều nghiên cứu hơn để làm cho các tòa nhà nhẹ an toàn và hiệu quả hơn so với các tòa nhà được xây dựng bằng vật liệu truyền thống.
Người ta có thể đạt được điều này bằng cách tích hợp các loại thiết kế và vật liệu xây dựng nhẹ. Tất cả phụ thuộc vào các yếu tố ảnh hưởng khác sẽ ảnh hưởng đến sản phẩm dự định cuối cùng.
Có những loại vật liệu xây dựng nhẹ nào đang được sử dụng?
Dưới đây là một số kiểu thiết kế có thể sử dụng vật liệu xây dựng nhẹ, bao gồm:
- Sử dụng cấu trúc mái nhôm thay vì cấu trúc mái gỗ sẽ làm giảm trọng lượng chung của tòa nhà.
- Sử dụng các tấm polystyrene (EPS) mở rộng thay cho các vách ngăn bằng bê tông hoặc tường cũng sẽ giúp công trình tối ưu hóa các cấu trúc trọng lượng nhẹ. Tuy nhiên, sử dụng các tấm EPS đòi hỏi phải rút ngắn cả hai mặt, hoạt động này làm cho EPS có giá thành đắt hơn.
- Sợi carbon tương đối cũng là một vật liệu xây dựng mới đang được kỳ vọng về mức độ hiệu quả và khả năng linh hoạt của nó khi dùng trong thời gian dài.
- Tấm lợp bằng sắt hoặc tấm lợp Decra cũng có hiệu quả trong việc đạt được cấu trúc trọng lượng nhẹ so với ván lợp và ngói lợp đất sét. Chúng cũng hiệu quả hơn về giá thành (chi phí bảo trì tương đối rẻ) và bền.
- Cầu treo có dây cáp căng sẽ nhẹ hơn cầu giàn với các thanh hàn lần lượt, nhẹ hơn cầu dầm hộp làm bằng bê tông.
- Khung cửa và cửa sổ từ vật liệu aluminium có trọng lượng nhẹ so với khung thép.
- In 3D là một khái niệm mới trong ngành công nghiệp xây dựng. In 3D có thể sử dụng các loại nguyên liệu thô khác nhau để in trong đó một số vật liệu này sẽ dẫn đến cấu trúc trọng lượng nhẹ. Mặc dù tương đối mới, nhưng khả năng của việc in 3D là gần như vô hạn. Đây là một lĩnh vực được dự đoán sẽ giúp vật liệu xây dựng nhẹ phát triển nhiều hơn.
- Nhựa có thể được thu gom, phân loại và tái chế để dùng sản xuất vật liệu xây dựng nhẹ. Có thể nhắc đến sàn nhẹ Ubot làm từ nhựa polypropylene. Với cấu trúc hộp rỗng, liên kết các hộp Ubot với nhau tạo thành lớp sàn nhẹ không dầm giữa 2 lớp sàn bê tông. Đây là cách giúp giảm trọng lượng rất tốt, mà vẫn đảm bảo được độ bền, khả năng chịu lực cao và còn mang lại tính thẩm mỹ cho công trình.
Ngoài ra, vật liệu xây dựng nhẹ cũng có thể được làm từ gỗ, tre, nứa, xơ dừa, vỏ quả sầu riêng,… Dù làm từ nguồn nguyên liệu nào, thì các vật liệu này cũng đều được nghiên cứu kỹ về mọi mặt trước khi đưa vào sử dụng.
Hơn nữa, vật liệu xây dựng nhẹ cũng giúp tạo nên sự thân thiện cho nhiều công trình, góp phần vào việc bảo vệ môi trường, hạn chế rác thải công nghiệp và giúp giảm thiểu tối đa những tác động đến từ biến đổi khí hậu toàn cầu.
Nguồn: https://lpc.vn
