» Nghiên cứu khoa học mới công bố cho thấy sợi sisal là một loại sợi tự nhiên tách từ lá cây thùa sisal sau khi được xử lý phù hợp có thể giúp bê tông tăng cường độ, hạn chế nứt và cải thiện đáng kể độ bền trong môi trường xâm thực, mở ra hướng tiếp cận mới cho vật liệu xây dựng bền vững.
Trước yêu cầu ngày càng cao về giảm phát thải carbon và nâng cao tuổi thọ công trình, ngành xi măng và bê tông đang đẩy mạnh tìm kiếm các giải pháp vật liệu vừa đảm bảo tính năng kỹ thuật, vừa thân thiện với môi trường. Trong bối cảnh đó, việc sử dụng sợi tự nhiên làm cốt gia cường cho bê tông đang được quan tâm, và sợi sisal được xem là một trong những hướng tiếp cận đáng chú ý.
Theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Scientific Reports, sợi sisal là loại sợi tự nhiên tách từ lá cây thùa sisal (Agave sisalana), còn được gọi là cây sisal hoặc cây gai sisal cho thấy tiềm năng rõ rệt khi được sử dụng làm cốt gia cường cho bê tông. Đây là loại cây nhiệt đới được trồng phổ biến để lấy sợi, vốn được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất dây thừng, bao bì và vật liệu thủ công nhờ cường độ kéo cao và độ bền tốt.
Đánh giá khả năng chịu lực và độ bền của bê tông cốt sợi sisal sử dụng vật liệu thân thiện môi trường.
Nghiên cứu tập trung đánh giá bê tông cốt sợi sisal (Sisal Fiber Reinforced Concrete – SFRC), tức bê tông có bổ sung sợi sisal vào cấp phối. Trước khi sử dụng, sợi sisal được xử lý bằng dung dịch natri cacbonat (Na₂CO₃) nhằm cải thiện khả năng bám dính với nền xi măng và hạn chế suy giảm tính chất trong môi trường kiềm.
Các mẫu bê tông thí nghiệm được chế tạo với hàm lượng sợi sisal dao động từ 0,5% đến 1,5% so với khối lượng xi măng. Mục tiêu là xác định tỷ lệ sợi tối ưu nhằm nâng cao cường độ cơ học và độ bền lâu của bê tông. Đáng chú ý, nghiên cứu không sử dụng thêm các phụ gia khoáng như tro bay hay silica fume, qua đó làm rõ vai trò độc lập của sợi sisal trong cấu trúc bê tông.
Chương trình thí nghiệm bao gồm các chỉ tiêu cơ học như cường độ chịu nén, cường độ uốn và cường độ kéo, đồng thời đánh giá khả năng hút nước và độ bền trong môi trường xâm thực chứa sunfat và clorua. Bên cạnh đó, cấu trúc vi mô của bê tông cốt sợi sisal được phân tích bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) để làm rõ cơ chế tương tác giữa sợi và hồ xi măng.
Kết quả cho thấy các mẫu bê tông cốt sợi sisal với hàm lượng khoảng 1,25% đạt mức tăng cường độ chịu nén lên tới 20% so với bê tông thường. Cường độ uốn cũng được cải thiện đáng kể, cho thấy sợi sisal giúp phân tán ứng suất tốt hơn và nâng cao tính toàn khối của vật liệu.
Về độ bền, các mẫu SFRC thể hiện mức suy giảm cường độ thấp hơn khi làm việc trong môi trường chứa sunfat và clorua. Điều này cho thấy cấu trúc bê tông đặc chắc hơn, độ thấm giảm và khả năng kháng xâm thực hóa học được cải thiện. Việc xử lý sợi sisal bằng Na₂CO₃ đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường liên kết giữa sợi và nền xi măng, hạn chế hiện tượng bong tách tại vùng tiếp giáp.
Phân tích ảnh SEM cho thấy sợi sisal phân bố trong khối bê tông và đóng vai trò “bắc cầu” qua các vi nứt, từ đó làm chậm quá trình phát triển vết nứt và tăng độ dai cho vật liệu. Đây là đặc tính quan trọng đối với bê tông làm việc trong điều kiện môi trường khắc nghiệt hoặc chịu tải lặp.
Từ góc độ ứng dụng, bê tông cốt sợi sisal có thể được xem xét sử dụng cho mặt đường, nhà ở, cấu kiện bê tông đúc sẵn và các công trình tại khu vực ven biển hoặc vùng dễ ngập lụt. Sự kết hợp giữa cường độ cơ học cải thiện và khả năng kháng môi trường giúp vật liệu này phù hợp cho cả kết cấu chịu lực và các hạng mục không chịu lực.
Bên cạnh lợi ích kỹ thuật, sợi sisal còn mang lại giá trị kinh tế và môi trường. Là vật liệu tự nhiên có nguồn gốc nông nghiệp và chi phí thấp, sợi sisal giúp giảm sự phụ thuộc vào sợi tổng hợp và các vật liệu có hàm lượng carbon cao. Việc kéo dài tuổi thọ bê tông cũng góp phần giảm nhu cầu sửa chữa, tiết kiệm tài nguyên và hạn chế phát thải trong suốt vòng đời công trình.
Nhìn tổng thể, nghiên cứu cho thấy việc sử dụng sợi sisal xử lý trong bê tông là một hướng đi khả thi trong lĩnh vực sản xuất bê tông, giúp cân bằng giữa yêu cầu nâng cao tính năng kỹ thuật và mục tiêu phát triển bền vững. Trong thời gian tới, các nghiên cứu sâu hơn về tối ưu hàm lượng sợi, kết hợp với các hệ vật liệu khác và đánh giá độ bền dài hạn trong điều kiện thực tế sẽ là cơ sở để mở rộng ứng dụng của sợi sisal trong sản xuất bê tông.
Cem.Info
