Bê Tông Bọt: Vật Liệu Xây Dựng Tiên Tiến Cho Công Trình Hiện Đại

Bê tông bọt (Foam concrete), còn được gọi là bê tông nhẹ (Lightweight Cellular Concrete - LCC) và bê tông có tỷ trọng thấp (Low Density Cellular Concrete - LDCC), là một loại vữa xi măng với ít nhất 20% bọt khí cơ học được đưa vào trong hỗn hợp vữa. Không sử dụng cốt liệu thô trong sản xuất bê tông bọt, do đó thuật ngữ chính xác nên được gọi là "vữa" thay vì "bê tông". Độ đặc của bê tông bọt thường dao động từ 400 kg/m³ đến 1600 kg/m³, và được điều chỉnh bằng cách thay thế toàn bộ hoặc một phần cốt liệu mịn bằng bọt khí.

Bê tông bọt có nhiều tên gọi khác như bê tông bọt khí, bê tông xốp, bê tông khí, bê tông nhẹ và bê tông giảm tỷ trọng.

Lịch sử phát triển của bê tông bọt

Lịch sử của bê tông bọt bắt đầu từ những năm 1920 khi bê tông khí đóng rắn trong nồi hấp (autoclaved aerated concrete) được phát triển và sử dụng chủ yếu như một vật liệu cách nhiệt. Các nghiên cứu chi tiết về thành phần, tính chất vật lý và sản xuất bê tông bọt bắt đầu từ những năm 1950 và 1960. Sau đó, vào cuối những năm 1970 và đầu 1980, bê tông bọt bắt đầu được ứng dụng thương mại trong các dự án xây dựng tại Hà Lan, chủ yếu để lấp đầy các khoảng trống và ổn định đất. Công nghệ sản xuất và chất lượng chất tạo bọt đã được cải tiến đáng kể trong 15 năm gần đây, dẫn đến sự gia tăng sản xuất và mở rộng phạm vi ứng dụng của bê tông bọt.

Bê tông bọt được sản xuất với máy tạo bọt liên tục, trong đó bọt được tạo ra bằng cách khuấy trộn chất tạo bọt với không khí nén để tạo ra "bê tông bọt khí". Loại vật liệu này có khả năng chống cháy, chống thấm nước, cách nhiệt và cách âm tốt. Ngoài ra, nó có thể được cắt, khoan, đục và tạo hình bằng các công cụ làm mộc, giúp nó trở thành một vật liệu xây dựng linh hoạt, được sử dụng để làm nền móng, sàn phụ, khối xây dựng, tường, mái vòm và thậm chí là các kết cấu vòm có thể được gia cố bằng vải xây dựng.

Thành phần và sản xuất bê tông bọt

Bê tông bọt thường bao gồm vữa xi măng hoặc tro bay, cát và nước. Một số nhà cung cấp khuyến nghị chỉ sử dụng xi măng tinh khiết và nước với chất tạo bọt để tạo ra hỗn hợp bê tông nhẹ hơn. Hỗn hợp này sau đó được trộn với bọt khí tổng hợp trong một nhà máy trộn bê tông. Bọt được tạo ra bằng cách trộn chất tạo bọt với nước và không khí từ máy tạo bọt. Chất tạo bọt cần có khả năng tạo ra bọt khí với mức độ ổn định cao, kháng lại các quá trình vật lý và hóa học trong quá trình trộn, đặt và làm cứng.

Hỗn hợp bê tông bọt có thể được đổ hoặc bơm vào khuôn, hoặc trực tiếp vào các phần tử cấu trúc. Bọt khí giúp hỗn hợp chảy tự do nhờ tính chất thixotropic của bọt, cho phép dễ dàng đổ vào khuôn hoặc dạng mong muốn. Vật liệu này cần khoảng 24 giờ để cứng lại (hoặc chỉ cần 2 giờ nếu được làm cứng bằng hơi nước ở nhiệt độ lên đến 70°C). Sau khi đã cứng, sản phẩm có thể được tháo khỏi khuôn.

Ứng dụng của bê tông bọt

Bê tông bọt có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau như:

• Lấp đầy các khoảng trống trong kết cấu cầu
• Lấp đầy các đường ống không sử dụng
• Trám lấp rãnh đào
• Khối bê tông đúc sẵn
• Các yếu tố tường và tấm panel đúc sẵn
• Tường đổ tại chỗ
• Lớp cách nhiệt cho nền và mái nhà
• Lấp đầy các phần chìm
• Tái lập rãnh đường
• Lớp nền phụ cho đường cao tốc
• Lấp đầy các khối rỗng
• Tấm cách nhiệt đúc sẵn

Xu hướng phát triển

Cho đến giữa những năm 1990, bê tông bọt được coi là yếu và không bền, với đặc tính co ngót cao. Điều này là do các bọt khí không ổn định, làm cho bê tông bọt không thích hợp cho các ứng dụng có tỷ trọng rất thấp (dưới 300 kg/m³) cũng như các ứng dụng kết cấu chịu lực. Tuy nhiên, sự phát triển của các chất tạo bọt dựa trên enzyme tổng hợp; chất phụ gia tăng cường sự ổn định của bọt; và thiết bị chuyên dụng đã cải thiện độ ổn định của bê tông bọt, giúp sản xuất bê tông với tỷ trọng thấp tới 75 kg/m³, tức chỉ bằng 7.5% của nước.