» Một tổng quan nghiên cứu đăng trên npj Materials Sustainability (Springer Nature) cho thấy quá trình carbon hóa có thể nâng cao đáng kể độ bền của bê tông cốt liệu tái chế (RAC), đưa loại vật liệu này tiến gần hơn đến khả năng thay thế bê tông cốt liệu tự nhiên (NAC).
Sản xuất bê tông vốn gắn liền với hai thách thức lớn là lượng phát thải CO₂ cao và khối lượng chất thải xây dựng phá dỡ (CDW) ngày càng tăng. Giải pháp tái chế CDW thành cốt liệu tái sử dụng (RA) thay thế một phần hoặc toàn bộ cốt liệu tự nhiên (NA) đang được nhiều nước áp dụng. Cách làm này góp phần giảm khai thác tài nguyên, hạn chế chôn lấp chất thải và đáp ứng nhu cầu xây dựng. Tuy vậy, bê tông tái chế thường kém bền do cấu trúc rỗng và lớp vữa cũ còn sót lại. Carbon hóa được xem là một hướng nghiên cứu quan trọng để khắc phục hạn chế này.
Carbon hóa và tác động đến cốt liệu tái chế
Quy trình carbon hóa được tiến hành bằng cách cho cốt liệu tái chế (RA) tiếp xúc với môi trường có nồng độ CO₂ cao trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm được kiểm soát. Phản ứng giữa Ca(OH)₂ và CO₂ tạo thành CaCO₃, giúp lấp đầy lỗ rỗng, gia cố vi cấu trúc và giảm độ hút nước của cốt liệu.
Theo các nghiên cứu, điều kiện CO₂ từ 20% - 100% cùng độ ẩm 50% - 80% là phù hợp để đảm bảo khuếch tán khí mà không gây bão hòa lỗ rỗng. Nhiệt độ, áp suất và thời gian tiếp xúc cũng ảnh hưởng đáng kể: môi trường nhiệt độ cao và thời gian dài cho phép khí thấm sâu, nhưng carbon hóa quá mức có thể làm yếu liên kết trong bê tông và khiến cường độ chịu lực giảm. Một số công nghệ mới, như kiểm soát ẩm bằng sương siêu mịn, đang được thử nghiệm để nâng hiệu quả xử lý ở quy mô công nghiệp.
Hiệu quả và triển vọng ứng dụng bê tông carbon hóa
Các thử nghiệm cho thấy khi thay thế hoàn toàn NA bằng cốt liệu tái chế carbon hóa (cRA), độ bền của bê tông vẫn chưa đạt ngang với bê tông cốt liệu tự nhiên. Tuy nhiên, so với bê tông cốt liệu tái chế chưa xử lý, bê tông cốt liệu tái chế đã carbon hóa có độ bền cao hơn từ 13% - 55%, nhờ độ rỗng giảm và cấu trúc đặc chắc hơn.
Cùng với ưu điểm kháng sunfat tốt hơn bê tông cốt liệu tái chế, cRAC hứa hẹn là giải pháp trung gian khả thi giữa bê tông tái chế và bê tông truyền thống. Dù vẫn chịu ảnh hưởng từ chất lượng cốt liệu tái chế đầu vào (tạp chất, vữa cũ, vùng tiếp giáp yếu), bê tông cốt liệu tái chế đã carbon hóa giúp thu hẹp đáng kể khoảng cách về độ bền.
Trong tương lai, việc tối ưu các tham số carbon hóa như độ ẩm, nhiệt độ, thời gian và nồng độ CO₂ sẽ quyết định hiệu quả ứng dụng. Hướng nghiên cứu kết hợp vật liệu nano hoặc sinh học nhằm tăng tốc độ phản ứng cũng được quan tâm, nhưng cần kiểm soát để tránh carbon hóa quá mức.
