Hỗn hợp vữa cải tiến sử dụng nhựa tái chế để tăng cường cách nhiệt và cắt giảm chất thải
của Đại học Newcastle
Hỗn hợp vữa xi măng đã tách khuôn và sấy khô có hình lăng trụ (40x40x160 mm). Nguồn: Xây dựng và Vật liệu Xây dựng (2025). DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2025.140320
Các nhà nghiên cứu của Đại học Newcastle đã phát triển một loại vữa làm từ nhựa tái chế và khí gel silica giúp cải thiện khả năng cách nhiệt và giảm chất thải nhựa. Nhóm nghiên cứu hy vọng vật liệu xây dựng mới này có thể giảm hóa đơn tiền sưởi ấm và làm mát trong khi vẫn thân thiện với môi trường.
Công trình này được công bố trên tạp chí Xây dựng và Vật liệu Xây dựng.
Nhóm nghiên cứu đã phát triển hỗn hợp vữa xi măng bằng cách thay thế cát bằng khí gel silica và nhựa PET tái chế, sau đó chúng cho thấy khả năng cách nhiệt được cải thiện và nhẹ hơn. Khí gel được biết đến với đặc tính cách nhiệt cao và ngày càng được sử dụng nhiều để cách nhiệt, đặc biệt là trong lĩnh vực xây dựng và hàng không vũ trụ.
Trong nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng hỗn hợp vữa mới giúp giảm thất thoát nhiệt tới 55% so với vữa thông thường, đồng thời vẫn duy trì được cường độ cần thiết cho kết cấu xây dựng bằng khối xây. Nó cũng đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế (BS-EN 413-1:2011, ASTM C270-10, AS 1012/AS 3700), đưa ra một giải pháp thay thế thân thiện với môi trường cho công trình xây dựng tiết kiệm năng lượng và bền vững.
Điều này có thể cải thiện các hoạt động xây dựng bền vững đồng thời giảm thất thoát nhiệt trong các tòa nhà, tại những khu vực xảy ra hiện tượng cầu nhiệt, ví dụ như qua các khoảng hở giữa các viên gạch trong tường được lấp đầy bằng vữa.
Giáo sư Lidija Šiller, Giáo sư Khoa học Nano tại Khoa Kỹ thuật của Đại học Newcastle và là một trong những tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: "Nghiên cứu này chứng minh rằng công thức tái chế chất thải nhựa PET của chúng tôi có thể được sử dụng để sản xuất vữa xi măng và đây là một cách hiệu quả để giảm tác động của chúng đến môi trường. Sẽ thật tuyệt vời nếu chúng ta có thể giảm hóa đơn tiền sưởi ấm trong tất cả các công trình xây dựng mới của mình và đồng thời giảm đáng kể chất thải nhựa trên thế giới phải không?''
Hỗn hợp vữa mới
Bảy công thức khác nhau đã được thử nghiệm cùng với vữa truyền thống, trong đó hỗn hợp vữa mới hiệu quả nhất được chứng minh là 7% khí gel silica chưa qua xử lý thay thế cát tự nhiên kết hợp với 3% nhựa PET (polyethene terephthalate) tái chế.
Các hạt nhựa PET được sử dụng trong nghiên cứu này có nguồn gốc từ chất thải chai nhựa vụn và thô, có hình dạng không đều và có kích thước từ 2,5-3,5 mm. Các nhà khoa học đã rửa sạch các mảnh nhựa bằng nước sau khi cắt nhỏ và để khô ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ.
Nhóm nghiên cứu đã phân tích các đặc tính chính, chẳng hạn như thời gian đông kết, khả năng chảy (một biện pháp để xác định khả năng thi công của vữa xi măng), mật độ, cường độ và độ dẫn nhiệt. Công thức mới giúp giảm độ dẫn nhiệt của vữa tới 55% so với các mẫu vữa tiêu chuẩn.
Tác giả chính của nghiên cứu, Tiến sĩ Kaniaw Marof, một nhà nghiên cứu tại Khoa Kỹ thuật, cho biết thêm, "Cải thiện hiệu suất nhiệt của các tòa nhà xây bằng cách giảm năng lượng cần thiết để sưởi ấm và làm mát trong các tòa nhà để đáp ứng sự thoải mái của người sử dụng là một trong những chủ đề chính được xem xét trong lĩnh vực xây dựng hiện đại. Trong công trình của chúng tôi, việc sửa đổi bề mặt của các hạt silica aerogel là một bước quan trọng hướng tới việc triển khai thành công các hạt silica aerogel trong chất kết dính xi măng và nhựa PET".
Các nhà khoa học đang hướng tới mục tiêu thử nghiệm hỗn hợp mới trong bối cảnh thực tế quy mô lớn.
Giáo sư Šiller giải thích, "Bây giờ có thể đạt được tất cả các tiêu chuẩn của Anh đối với vữa nhiệt giảm mới này bằng nhựa và khí gel. Đối với bước tiếp theo, chúng tôi muốn tìm những cộng tác viên như một công ty xây dựng để xin tài trợ và xây dựng ngôi nhà bằng 'công thức' vữa của chúng tôi. Điều này sẽ cho phép chúng tôi cung cấp bằng chứng trực tiếp về khả năng tiết kiệm năng lượng và đánh giá tính kinh tế của các ứng dụng xây dựng bằng đá."
