Loại bê tông chịu nước biển của người La Mã gần như không dùng cát. Còn người châu Âu hiện đại đang dùng bê tông tái chế. Ngoài ra, rất nhiều chất liệu khác được dùng để thay thế cát trong quá trình trộn bê tông.

Theo Hiệp hội sản xuất khoáng sản Anh, 28% vật liệu sử dụng tại nước này trong năm 2014 đã được tái chế. EU dự kiến đến năm 2025, 75% thủy tinh phải được tái chế.

Châu Âu dùng bê tông tái chế thay thế cát

Cách đây nhiều thập kỷ, châu Âu đã phải dùng cát biển - thay vì cát sông - để xây dựng. Nay họ đang chuyển qua dùng bê tông tái chế.

Hằng năm châu Âu có khoảng 380 triệu tấn xà bần. Nếu xà bần này bị đổ đi, nó sẽ là nguồn gây ô nhiễm.

Với công nghệ mới, những phần gạch, đá, bê tông trong xà bần này được phân loại và nghiền nát để tạo thành vật liệu mới gọi là bê tông tái chế. Chất kết dính tái chế từ xà bần cũng đang được dùng để thay thế cát.

Chương trình hành động phát kiến sinh thái của EU chú trọng việc sử dụng vật liệu, bê tông tái chế để xây dựng công trình mới.

Trong năm 2013, chương trình này đã thử nghiệm dùng xà bân từ một tòa nhà xây dựng trong những năm 1970 tại Bilbao, Tây Ban Nha để tạo ra bê tông tái chế và vật liệu kết dính dùng trong bê tông.

Mục tiêu của chương trình là dùng vật liệu cũ và bê tông tái chế để xây mới hoàn toàn một tòa nhà tại thủ đô Madrid, Tây Ban Nha cũng như một cảng tại Antwerp, Bỉ.

Công trình giúp Angelika Mettke và Walter Feese đoạt giải môi trường do Tổng thống Đức trao tặng, bê tông tái chế có tính chất tương đương bê tông mới. Và điều này cũng đã được chứng minh trong thực tế.

Thí dụ, phòng thí nghiệm của bệnh viện nổi tiếng Charite tại Berlin được xây dựng hoàn toàn bằng bê tông tái chế. Cho tới thời điểm này, đã có 30 công trình nhà ở công cộng, khu phức hợp thể thao… được xây bằng bê tông tái chế.

Thời điểm năm 2016, tờ Deutsche Welle cho biết Quốc hội Berlin cũng quyết định rằng trong tương lai các tòa nhà chọc trời tại đây cũng được xây bằng bê tông tái chế.

Quay trở lại với bê tông của người La Mã?

Bê tông hiện đại được hình thành từ cát, xi măng… và một số vật liệu khác. Trong khi đó, theo kỹ thuật xây dựng cổ đại, bê tông của người La Mã không cần cát mà thay vào đó, vật liệu chủ chốt là tro núi lửa. Hỗn hợp bê tông này bao gồm thạch cao, đá vôi nghiền, tro núi lửa trong đó chất kết dính là đá núi lửa.

Mới đây, các nhà khoa học phát hiện ra rằng loại bê tông này càng để lâu dưới biển càng chắc hơn. Lý do là vì trong đá núi lửa có một loại khoáng chất silic có tên phillipsite bao gồm nhiều phân tử nhôm trong đó. Khi được ngâm trong nước biển, xảy ra phản ứng kiềm trong hợp chất này khiến khối bê tông chắc và tăng khả năng chịu lực.

Tạp chí Nature dẫn lời Nele De Belie, kỹ sư vật liệu tại Đại học Ghent, Bỉ rằng những người làm bê tông hiện đại hãy học tập từ công nghệ cách đây 2.000 năm của người La Mã.

Bà Belie và các cộng sự đã dùng một số chất liệu như tro bụi sản sinh trong quá trình đốt than đá, để giúp bê tông tăng khả năng chịu lực. Tro bụi được cho là tương đồng với tro núi lửa có trong bê tông của người La Mã.

Trong khi đó, Marie Jackson, nhà địa chất học tại Đại học Utah tại thành phố Salt Lake, Mỹ đang cố tái tạo bê tông của người La Mã. Bà cũng là cố vấn cho một công ty xi măng tại Nevada dùng tro núi lửa để tạo ra bê tông.

Bà Jackson nói: "Tôi không dám cam đoan loại bê tông này thích hợp cho tất cả mọi công trình. Nhưng với những công trình như đê chắn biển, chúng ta có thể trộn đá vôi với tro núi lửa tạo thành bê tông như người La Mã đã làm. Có lẽ bằng cách nghiên cứu vì sao tro từ các đợt phun trào núi lửa kết tinh thành đá chịu lực, họ đã làm ra loại bê tông này".

Một số vật liệu thay thế cát

Nếu như bê tông của người La Mã không dùng cát và đang được ‘tái sinh’ để sử dụng trong một số công trình, một số vật liệu khác cũng đã được dùng để thay thế cho cát trong quá trình tạo ra bê tông.

Tạp chí của Tổ chức quốc tế nghiên cứu khoa học (IOSR Journal) cho biết gỉ đồng là một trong những lựa chọn hàng đầu. Hằng năm, thế giới tạo ra 33 triệu tấn gỉ đồng và 50% trong số này có thể thay thế cát, dùng trong sản xuất bê tông. Ngoài ra, gỉ trong các lò luyện kim loại, với sản lượng khoảng 10 triệu tấn mỗi năm, cũng có thể được dùng thay cho cát tự nhiên.

Không thể thay thế hoàn toàn cát tự nhiên như gỉ đồng hay gỉ kim loại, một số loại vật liệu khác có thể phần nào thay thế được cát tự nhiên. Tro đáy than đá, cát làm khuôn đúc kim loại, bụi ở quặng đá, bột kính… là những loại vật liệu này.

Khoảng 25% than đá trong các nhà máy nhiệt điện là tro đáy, phần còn lại là tro bụi. Loại tro đáy này có thể được dùng để thay thế cho 30% cát trong hỗn hợp bê tông. Trong khi đó, cát khuôn đúc có thể thay thế 50% cát tự nhiên. Tỉ lệ này đối với bụi ở quặng đá là từ 55 đến 75% và ở bột kính dao động từ 10% đến 50%.

GS.TS Nguyễn Kỳ Phùng, phó giám đốc Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM, cho biết về ban hành các tiêu chuẩn trong xây dựng, Bộ Xây dựng đã phối hợp với các bộ ngành triển khai nhiều công việc, trong đó xây dựng đề án đẩy mạnh xử lý, sử dụng tro, xỉ, thạch cao của các nhà máy nhiệt điện, nhà máy hóa chất, phân bón làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng.

Trong đó, mục tiêu là sử dụng tro, xỉ nhiệt điện thay cho cát tự nhiên làm vật liệu san lấp mặt bằng công trình, hoàn nguyên mỏ và làm đường giao thông.

Triển khai nghiên cứu xây dựng Tiêu chuẩn Việt Nam về yêu cầu kỹ thuật của tro, xỉ nhiệt điện làm vật liệu san lấp cho công trình dân dụng, công nghiệp;

Chỉ dẫn kỹ thuật sử dụng tro, xỉ nhiệt điện trong san lấp cho công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp; Tiêu chuẩn Việt Nam về kỹ thuật thi công, nghiệm thu tro, xỉ, nhiệt điện làm vật liệu móng đường và đắp nền đường. Thời gian dự kiến ban hành cuối năm 2017.

Bộ Xây dựng đã có quyết định số 430/QĐ-BXD ngày 16-5-2017 về việc ban hành chỉ dẫn kỹ thuật "Xỉ gang và xỉ thép sử dụng làm vật liệu xây dựng".

Đ.K.L. - Tuổi trẻ