- Công nghệ xây dựng chống động đất độc đáo ở Nhật Bản
- Phát triển những ứng dụng công nghệ xây dựng nền nông nghiệp thông minh
Nghĩ về tính bền vững
Hàng ngày, chúng ta đều sống bên trong hàng triệu viên gạch, song hầu hết đều không mấy khi nghĩ về chúng. Trong hàng nghìn năm qua, viên gạch được nung từ đất sét đã không thay đổi. Những tòa nhà ở các đô thị hiện đại vẫn quen dùng loại gạch vốn được xây dựng thành phố Babylon cổ đại, Vạn Lý Trường Thành (Trung Quốc) hay Nhà thờ Saint Basil của Moscow (Nga).
Song loại gạch quen thuộc này gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng bởi hầu hết sử dụng nguyên liệu thô là đất sét, sau đó nung lên, phát thải khí carbon. Và nguyên liệu từ thiên nhiên này cũng không phải là tài nguyên vô tận. Điều đó khiến Gabriela Medero - giáo sư về Kỹ thuật Địa chất và Môi trường tại Đại học Heriot-Watt của Scotland - quyết định sáng tạo ra loại gạch mới.
 |
| Loại gạch mới K-Briq có thể có rất nhiều màu sắc. Ảnh: CNN. |
Xuất thân từ Brazil, nữ giáo sư bị ngành kỹ thuật dân dụng thu hút. Và cô nhận thức được các vấn đề trong tính bền vững của ngành xây dựng nên bắt đầu tìm kiếm giải pháp. Với sự hỗ trợ của Trường Heriot-Watt, Medero cùng với kỹ sư đồng nghiệp Sam Chapman thành lập Công ty Kenoteq vào năm 2009.
Sản phẩm đăng ký của công ty là K-Briq. Được làm từ hơn 90% chất thải xây dựng, K-Briq không cần phải nung trong lò nên tạo ra ít hơn 1/10 lượng khí thải carbon so với gạch thông thường, theo Medero. Với việc thử nghiệm máy móc mới để tăng quy mô sản xuất, Medero hy vọng loại gạch này sẽ giúp xây dựng một thế giới bền vững hơn.
Gạch nung gây ô nhiễm môi trường
Mặc dù được làm từ vật liệu tự nhiên, song có nhiều vấn đề với mỗi bước sản xuất ra những viên gạch. Gạch làm được từ đất sét - loại đất có khắp nơi trên thế giới. Nhưng việc khai thác lớp đất sét dưới lớp đất mặt màu mỡ kìm hãm sự phát triển của thực vật.
 |
| Không gian trưng bày Serpentine Pavilion 2020/2021 sẽ sử dụng gạch K-Briq. Ảnh: Counterspace/ CNN. |
Trong sản xuất gạch thông thường, đất sét được tạo hình và đốt trong lò nung ở nhiệt độ lên tới 1.250 độ C. Phần lớn các lò gạch sử dụng nhiên liệu hóa thạch để đốt nên cũng là một trong những nguyên nhân tác động vào sự biến đổi khí hậu. Sau quá trình sản xuất, gạch được vận chuyển đến các công trường xây dựng, lại tiếp tục tạo ra nhiều khí thải carbon hơn.
Trên toàn cầu, hiện có 1.500 tỉ viên gạch được sản xuất mỗi năm. Dấu ấn môi trường của mỗi viên gạch khác nhau phản ánh nhiều yếu tố bao gồm loại lò nung, nhiên liệu và cách thức vận chuyển. Nhưng với rất nhiều cách thức sản xuất, tác động của chúng càng tăng thêm, Medero cho biết.
K-Briq có thể tùy chỉnh
Với K-Briq, nguyên liệu để sản xuất ra nó bao gồm phế liệu xây dựng và "xà bần" bao gồm gạch, sỏi, cát và thạch cao được nghiền nát, trộn với nước, chất kết dính. Sau đó, tất cả được ép vào khuôn. Do đó, chúng có thể có bất cứ màu sắc nào, tùy thuộc vào sắc tố trong tái chế.
 |
| Gabriela Medero và Sam Chapman, đồng sáng lập Công ty Kenoteq, cho hay họ đã tạo ra loại gạch thay thế cho loại gạch truyền thống tạo ra từ đất sét nung. Ảnh: Kenoteq/ CNN. |
Đầu năm nay, Công ty Kenoteq đã có hợp đồng cung cấp gạch đầu tiên cho không gian trưng bày Serpentine Pavilion 2020 tại Công viên Hyde của London, Anh. (Sau đó, dự án triển lãm này bị hoãn đến mùa hè năm 2021 do COVID-19). Tòa nhà do studio kiến trúc Nam Phi Counterspace thiết kế sẽ sử dụng kết hợp các loại gạch màu xám, đen và 12 sắc hồng của gạch K-Briq. Sumayya Vally - Kiến trúc sư trưởng của Pavilion - nói rằng, sản phẩm gạch tái chế K-Briq đã thu hút sự chú ý của cô.
Nó là "hiện thân" của quá khứ thông qua việc sử dụng các nguyên vật liệu cũ nhưng có thể tùy chỉnh, cho phép "nhà thiết kế là một phần của quá trình làm nên vật liệu", tạo ra những cơ hội độc đáo trong kiến trúc.
Tại sao loại gạch cũ không tái sử dụng được?
Ở Anh, khoảng 2,5 tỉ viên gạch mới được sử dụng trong xây dựng mỗi năm và số lượng gạch tương đương bị phá hủy.
Một giải pháp nghe có vẻ đơn giản cho vấn đề sản xuất gạch là sẽ sử dụng lại gạch cũ. Tuy nhiên, chuyện lại không đơn giản như vậy. Bob Geldermans - một nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Delft ở Hà Lan - cho rằng, việc thu hồi gạch là một quá trình tốn công tốn của.
Theo Hiệp hội Phát triển Gạch của Vương quốc Anh, việc tháo dỡ các công trình cũ cần cẩn thận và các viên gạch cũ cần được làm sạch vữa bằng búa, đục. Loại gạch cũ này thường được sử dụng để trùng tu các tòa nhà lịch sử hoặc cho các dự án chuyên ngành khác, còn để xây dựng hàng loạt thì quá trình để có thể tái sử dụng quá tốn kém.
Một vấn đề nữa là không có tiêu chuẩn nào để kiểm tra khả năng chịu lực, độ an toàn hoặc độ bền của gạch đã qua sử dụng này.
Nhưng Medero cho rằng, K-Briq có thể giải quyết được cả hai vấn đề trên. Theo Medero, K-Briq sẽ có giá tương đương với gạch thông thường. Ngoài ra, là một sản phẩm mới, K-Briq đã được đánh giá nghiêm ngặt tại phòng thử nghiệm vật liệu tại Đại học Heriot-Watt và được Cơ quan cấp chứng nhận xây dựng Anh (BBA) chứng nhận. Medero tuyên bố rằng, K-Briq chắc hơn và bền hơn gạch từ đất sét nung, đồng thời cách nhiệt tốt hơn.
Tạo ra một cuộc cách mạng trong xây dựng?
Công ty Kenoteq đang điều hành một xưởng sản xuất ở Edinburgh, có thể sản xuất 3 triệu viên gạch K-Briq mỗi năm. Medero đang xem xét nhân rộng quy mô, song thật khó để tạo ra một cuộc cách mạng trong xây dựng.
Geldermans nói rằng, ngành công nghiệp này nổi tiếng là chậm thay đổi, chưa kể luật thường đi sau, vì vậy, các công ty xây dựng không được khuyến khích áp dụng các nguyên vật liệu và phương pháp bền vững.
 |
| Giáo sư Gabriela Medero đã hình thành ý tưởng về K-Briq từ hơn một thập niên trước. Ảnh: Zero Waste Scotland/ CNN. |
Stephen Boyle làm quản lý chương trình xây dựng tại Zero Waste Scotland - tổ chức phi lợi nhuận đồng hành cùng các tổ chức khác gồm Scottish Enterprise và Hiệp hội Hoàng gia Kỹ sư Anh (The Royal Academy of Engineering) - đã cung cấp tài trợ cho Công ty Kenoteq. Ông cho rằng, sự bảo thủ của ngành công nghiệp này là tình huống "con gà và quả trứng". Các công ty khởi nghiệp sáng tạo cần những hợp đồng lớn để cho phép họ mở rộng quy mô.
Song bất chấp những thách thức, Công ty Kenoteq không phải là công ty duy nhất cố gắng khiến cho việc xây dựng trở nên bền vững hơn. Các nhà sáng kiến khác, bao gồm Qube - một công ty khởi nghiệp có trụ sở ở Ấn Độ tạo ra gạch từ chất thải nhựa, loại bỏ việc sử dụng xi măng thông qua xếp chồng mô-đun (giống Lego).
Nay, đang có nhiều dấu hiệu của sự thay đổi. Tại Scotland, chính phủ đang xem xét một dự luật kinh tế tuần hoàn nhằm khuyến khích các doanh nghiệp suy nghĩ sáng tạo và tiết kiệm trong cách sử dụng, tái chế các vật liệu. Ông Boyle cho rằng, sẽ có "các nhà thầu xây dựng sử dụng (K-Briqs) trong nay mai" nếu chúng được sản xuất trên quy mô lớn.
Trong 18 tháng tới, Gabriela Medero có kế hoạch đưa máy móc sản xuất K-Briq đến các nhà máy tái chế để sản xuất tại chỗ. Điều này sẽ tăng sản lượng, đồng thời giảm lượng khí thải liên quan đến vận tải bởi vì xe tải có thể thu gom luôn K-Briqs khi đổ phế thải xây dựng, Giáo sư Medero cho hay.
"Chúng ta cần có những cách xây dựng bền vững với những vật liệu chất lượng tốt, giá cả phải chăng thì sẽ tồn tại lâu dài" - Giáo sư Medero nói.
Gạch không nung khó đi vào cuộc sống?
Trên thế giới, gạch không nung đã được sử dụng từ thế kỷ 18, 19. Theo một định nghĩa, vật liệu xây dựng chưa cháy, bao gồm cả gạch không nung, được sản xuất với công nghệ riêng biệt dựa trên độ rung mạnh để kết nối các vật liệu như xi măng, bụi đá, tro... để tạo ra một khối rắn chắc và bền. Với công nghệ này, sản xuất gạch không nung thân thiện với môi trường hơn gạch đất nung truyền thống.
Tuy nhiên, thực tế trên thế giới và tại Việt Nam, tỉ lệ các công trình sử dụng loại vật liệu xây không nung, gạch không nung đang còn ở mức khiêm tốn, không như kỳ vọng. Trong suốt lịch sử, các nhà xây dựng đã quen với việc xây dựng gạch đất nung với các thiết bị và kỹ thuật đơn giản.
Để thay đổi thói quen "ăn sâu" vào ý thức, phải mất rất nhiều thời gian. Trong khi đó, với gạch không nung thì chuyên dụng hơn với kỹ thuật trát đòi hỏi nhiều kiến thức và tỉ mỉ, theo một người kinh doanh trong lĩnh vực vật liệu xây dựng.
Chưa kể, nguyên liệu đầu vào, dây chuyền sản xuất và công nghệ, chất lượng mặt hàng đầu ra ở nhiều đơn vị sản xuất, đặc biệt là các cơ sở sản xuất nhỏ không được kiểm soát chặt chẽ dẫn đến việc gạch không nung giảm "uy tín" với người tiêu dùng.
Ví dụ, tại Việt Nam, vào năm 2014, sự cố nứt tường tại nhiều công trình, dự án đang xây dựng ở tỉnh Bến Tre, Quảng Trị (Trụ sở Hội Văn học nghệ thuật tỉnh Quảng Trị, nhiều trường học và cơ sở y tế ở huyện Hải Lăng, huyện Hướng Hoá, TP. Đông Hà...); vết nứt nguy hiểm trong một căn hộ của dự án khu chung cư Anh Đào, quận 9, TP. Hồ Chí Minh...
Năm 2016, Sở Xây dựng tỉnh Quảng Bình tiến hành kiểm tra ngẫu nhiên 17 công trình sử dụng gạch không nung, thì trong đó có đến 16 công trình đều có chung tình trạng là nứt tường. Tương tự, công trường dự án trụ sở Thành ủy Đồng Hới xuất hiện một số vết nứt, có phương thẳng đứng và cả xiên tường, dài vài chục centimet trên một số mảng tường, cột trụ của công trình...
Ông Thái Duy Sâm - Phó Chủ tịch, Tổng Thư ký Hội Vật liệu xây dựng Việt Nam - nói với Báo Xây dựng rằng, sự cố nứt tường ở các công trình sử dụng gạch không nung có thể do một số nguyên nhân sau: Sử dụng gạch không đảm bảo chất lượng (về cường độ chịu lực, độ co, độ ẩm, độ ổn định chất lượng); thiết kế cấu tạo tường không đáp ứng yêu cầu; thi công không đúng theo hướng dẫn kỹ thuật (sử dụng vữa không tương thích; không xử lý chống nứt tại các vị trí tiếp giáp cột, dầm với tường, tại các vị trí chéo góc cửa, các mối liên kết; không bảo quản, bảo dưỡng…).
Ngoài ra, còn có một số nguyên nhân khác như: Khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều, hiện tượng gạch co ngót hoặc giãn nở do thay đổi độ ẩm, nhiệt độ, cấu tạo của viên gạch.... Một số chuyên gia cho hay, gạch không nung có chỉ số giãn nở do nhiệt cao hơn gạch nung, nên dễ bị nứt hơn.
Như vậy, có thể thấy việc áp dụng vật liệu xây không nung, gạch không nung vào các công trình còn nhiều bất cập, nhiều vướng mắc chưa được giải quyết. Để sản phẩm vật liệu xây không nung, gạch không nung đi vào sử dụng trong các công trình cần có những giải pháp đồng bộ.
