Xem mẫu

  1. LUẬN CHỨNG CƠ SỞ KHOA HỌC LỰA CHỌN VẬT LIỆU XÂY DỰNG THÂN THIỆN MÔI TRƯỜNG. VÍ DỤ CHO DỰ ÁN XÂY DỰNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TẠI HÒA LẠC HOÀNG MINH ĐỨC*, TRẦN MẠNH LIỂU**, NGUYỄN NGỌC TRỰC, NGUYỄN QUANG HUY, TRƢƠNG VĂN THỊNH, HOÀNG ĐÌNH THIỆN, NGUYỄN VĂN THƢƠNG Scientific-Based Demonstration for the Choice of Environmentlly- Friendly Construction Materials: An Example of Project of Vietnam National University, Hanoi, in Hoa Lac Abstracts: Environmentally-friendly construction materials has exceptional features to those of traditional construction materials in insulation stability, reduces heat radiation, low-carbon and efficiency in economy, technology. The paper has scientific-based demonstration for the Choice of environmentally-friendly construction materials, such as materials for load- bearing structures, materials for cover, separating, finishing materials, waterproof materials and applying recommendations to construction project of Vietnam National University, Hanoi in Hoa Lac. 1. GIỚI THIỆU * trường, yếu tố kinh tế - kỹ thuật đóng vai trò Khái niệm “vật liệu thân thiện với môi to lớn quyết định khả năng sử dụng và phổ trường” ngày nay không còn xa lạ. Sử dụng biến loại vật liệu này. Nhiều chính sách đã vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường được Chính phủ ban hành nhằm đẩy mạnh sử đang trở thành xu hướng của ngành công dụng vật liệu xây dựng thân thiện với môi nghiệp xây dựng trên thế giới. Thị trường vật trường ở nước ta. liệu xây dựng ngày càng xuất hiện nhiều loại 2. NGUYÊN TẮC SỬ DỤNG VẬT LIỆU vật liệu thân thiện với môi trường. Chúng có TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH những tính năng vượt trội so với những loại Tiết kiệm sử dụng VLXD, sử dụng vật liệu vật liệu xây dựng truyền thống. Việc luận tái chế, vật liệu dễ chế tạo, vật liệu được tạo chứng cơ sở khoa học và thực tiễn trong lựa thành tiêu tốn ít năng lượng, vật liệu có nguồn chọn các vật liệu xây dựng phù hợp với điều gốc tự nhiên. Tỷ lệ mặt tiền công trình sử dụng kiện khí hậu, môi trường, kinh tế và xã hội là cửa kính phải được tính toán hợp lý phục vụ điều cần thiết và là trọng tâm nghiên cứu của việc lấy ánh sáng, thông thoáng tự nhiên. Không bài báo. Bên cạnh những lợi ích về mặt môi lạm dụng kính nhiều vì sẽ gây hiệu ứng nhà kính làm không khí nóng lên dưới ánh nắng mặt * Viện KHCN Xây dựng, Bộ Xây dựng trời và sẽ tốn rất nhiều năng lượng điện để làm 81 Trần Cung, Cầu Giấy, Hà Nội mát. Cấu tạo lớp vỏ bọc công trình phải được ** Email: hmduc@yahoo.com tính toán thiết kế nhằm mục đích tiết kiệm năng Đại học Quốc gia Hà Nội lượng điện trong điều hòa, thông thoáng, chiếu Email: heutm@vnn.edu.vn ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 27
  2. sáng, tăng cường sử dụng hiệu quả thông công trình nhà cao tầng, nhà thi đấu. Bê tông thoáng, chiếu sáng tự nhiên. Các mảng tường nhẹ cách nhiệt nên sử dụng cho các kết cấu bao chắn cần được xây dựng bằng vật liệu cách tường bao che và tường ngăn cho cả nhà cao nhiệt như gạch rỗng, bê thông xốp, tường 2 lớp tầng và các công trình thấp tầng. cách nhiệt. Đối với các kết cấu có mật độ cốt thép cao, Trong nghiên cứu này, VLXD được xem xét hình dạng phức tạp đó là việc sử dụng bê tông theo các nhóm: vật liệu cho kết cấu chịu lực, vật tự đầm nhằm đảm bảo chất lượng và tiết kiệm liệu bao che và ngăn cách, vật liệu hoàn thiện và chi phí nhân công, máy. Bê tông tự đầm phù các vật liệu khác. hợp cho các kết cấu có hàm lượng thép cao như 3. ĐỊNH HƢỚNG SỬ DỤNG CÁC LOẠI các cột, dầm nhà cao tầng, các kết cấu có yêu VẬT LIỆU THÂN THIỆN MÔI TRƢỜNG cầu về chống thấm như tường, sàn tầng hầm các TRONG CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG XANH công trình. 3.1. Yêu cầu chung Việc tối ưu hóa các tính chất của bê tông được Yêu cầu đối với vật liệu sử dụng trong công thực hiện thông qua việc lựa chọn vật liệu đầu nghệ xây dựng xanh bên cạnh các yêu cầu về vào và tối ưu hóa cấp phối bê tông. Trong các vật chức năng như VLXD thông thường còn là thân liệu thành phần của bê tông thì xi măng có chỉ số thiện với môi trường, đáp ứng các yêu cầu đặc phát thải cacbon lớn nhất. Do đó, giảm lượng biệt về ổn định và cách nhiệt, giảm bức xạ nhiệt dùng xi măng là hướng ưu tiên hàng đầu trong và có hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao. mục tiêu pháp triển xanh, bền vững của bê tông. 3.2 Vật liệu cho kết cấu chịu lực Giảm lượng dùng xi măng trong khi vẫn giữ Vật liệu cho kết cấu chịu lực bao gồm bê tông nguyên và cải thiện các tính chất của bê tông có nặng, bê tông nhẹ kết cấu, thép cốt và kết cấu thể được thực hiện bằng các biện pháp sau: (1) sử kim loại. Ngày nay, việc nâng cao hiệu quả của dụng phụ gia giảm nước để giảm lượng dùng xi bê tông gắn liền với việc phát triển các loại bê măng trong khi vẫn giữ nguyên được tỷ lệ nước tông đặc biệt (bê tông chất lượng cao, bê tông trên xi măng, hay giữ nguyên được cường độ bê cường độ cao, bê tông tự đầm, ...) và nâng cao tông; (2) sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính thay mức độ thân thiện môi trường của bê tông như sử thế một phần xi măng; (3) chỉ định tuổi thiết kế dụng phế thải hoặc sử dụng vật liệu địa phương. sau 28 ngày. Việc chỉ định tuổi thiết kế hợp lý sẽ Sản phẩm bê tông đòi hỏi nâng cao một hoặc giúp tiết kiệm được xi măng trong khi vẫn đảm một vài tính chất của bê tông phục vụ cho các bảo được chất lượng công trình. ứng dụng cụ thể. Đối với các kết cấu bê tông cốt Bên cạnh đó, để nâng cao hiệu quả bê tông thép chịu lực, đó là sử dụng bê tông cường độ cần ưu tiên sử dụng nguồn vật liệu địa phương. cao kết hợp với các loại thép cường độ cao, thép Giảm nhu cầu vận chuyển vật liệu giúp giảm chi dự ứng lực thiết kế các kết cấu bê tông cốt thép phí và năng lượng tiêu hao cho công tác này. vượt nhịp, giảm thiết diện kết cấu. Bê tông cường Nhờ đó, lượng phát thải cacbon cũng sẽ được độ cao nên được cân nhắc sử dụng cho các kết giảm thiểu. cấu chịu lực như cột hoặc dầm, trong các công Các dạng vật liệu như phế thải phá dỡ công trình nhà cao tầng, nhà thi đấu, sân vận động. trình xây dựng, phế thải của các nhà máy nhiệt Đối với kết cấu bao che, đó là giảm khối điện, nhà máy luyện kim, ... sau khi sơ chế hợp lượng thể tích, giảm hệ số dẫn nhiệt nhằm tiết lý đều có thể sử dụng có hiệu quả trong bê tông. kiệm năng lượng, nâng cao khả năng chống Đây biện pháp có tác dụng tích cực, chủ động thấm. Bê tông nhẹ kết cấu nên được sử dụng giải quyết vấn đề môi trường không những của cho các kết cấu mái, kết cấu vượt nhịp trong ngành xây dựng mà còn của toàn xã hội. Chỉ số 28 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016
  3. phát thải cacbon của bê tông khi áp dụng kết hợp lý vật liệu xây sẽ giúp cắt giảm đáng kể hợp nhiều biện pháp công nghệ vật liệu có thể lượng phát thải cacbon. giảm xuống dưới 0,15 kg CO2/kg. 3.4 Vật liệu hoàn thiện 3.3 Vật liệu cho kết cấu bao che và ngăn cách Vật liệu hoàn thiện gồm vật liệu ốp lát và Vật liệu cho kết cấu bao che và ngăn cách sơn. Công tác hoàn thiện có vai trò quan trọng bao gồm khối xây, vách ngăn, kính - kết cấu có tính quyết định đến công năng sử dụng và vẻ kính và mái che. Nâng cao hiệu quả của kết cấu đẹp thẩm mỹ của công trình và chiếm tỷ trọng bao che trên góc độ sử dụng năng lượng hiệu lớn trong các công trình xây dựng. Các phương quả gắn liền với việc giảm tổng giá trị truyền án hoàn thiện rất đa dạng hơn và được đánh giá, nhiệt qua kết cấu bao che. Truyền nhiệt qua kết lựa chọn theo nhiều tiêu chí, góc độ, trong đó cấu bao che liên quan đến tác động gia tăng yếu tố thẩm mỹ và các ý kiến chủ quan có ảnh nhiệt độ của bức xạ mặt trời và truyền nhiệt của hưởng đáng kể. bản thân vật liệu. 3.5 Vật liệu chống thấm Để hạn chế tác động của bức xạ mặt trời, cần Một số vật liệu chống thấm chính được sử bố trí các kết cấu che nắng, giảm bớt tỷ lệ kính dụng trong xây dựng bao gồm bê tông chống trên tổng diện tích bao che, sử dụng vật liệu có thấm, vữa chống thấm, sơn chống thấm, tấm hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời thấp. Để giảm chống thấm, băng cản nước và các loại vật truyền nhiệt qua kết cấu tường đăc cần ưu tiên liệu khác. sử dụng các vật liệu nhẹ. Cần tiến hành thẩm Chống thấm là một công tác có tính đặc thù định hiệu quả của kết cấu bao che trên góc độ sử cao, trong đó, bên cạnh việc lựa chọn vật liệu, dụng năng lượng hiệu quả. Kết quả thẩm định là việc xác định chính xác các nguy cơ thấm, lựa căn cứ để chấp thuận phương án thiết kế và vật chọn các giải pháp hợp lý, thiết kế các chi tiết liệu sử dụng. chống thấm phù hợp và đảm bảo chất lượng Với công trình nhà cao tầng, nhà thi đấu có trong thi công có vai trò quyết định đến chất sử dụng tỷ lệ lớn kết cấu mặt dựng bằng kính, lượng chống thấm. cửa sổ kính cần chú ý các biện pháp che nắng 4. ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG MỘT SỐ LOẠI bằng các kết cấu đua ra. Ngoài ra cần lựa chọn VẬT THÂN THIỆN MÔI TRƢỜNG CHO sử dụng các loại kính tiết kiệm năng lượng, có ĐÔ THỊ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI hệ số truyền nhiệt thấp, kính nhiều lớp, phản TẠI HÒA LẠC quang, ...kết hợp với hệ thanh định hình có hệ 4.1. Tổng quan dự án Đại học Quốc gia Hà số dẫn nhiệt thấp. Với công trình thấp tầng, biện Nội tại Hòa Lạc pháp hiệu quả là sử dụng các kết cấu che nắng, mái hiên, mái đua. Đối với cửa sổ nên bố trí hệ cửa chớp bên ngoài của kính để vừa đảm bảo lấy sáng vừa hạn chế bức xạ nhiệt lên cửa kính. Kết cấu bao che cho nhà cao tầng nên sử dụng khối xây gạch bê tông nhẹ vừa giúp cách nhiệt cho công trình, vừa giảm tải trọng lên kết cấu móng. Còn đối với các công trình thấp tầng, có thể cân nhắc sử dụng các sản phẩm gạch bê tông đá mạt, nhất là các loại gạch bê tông có sử dụng phế thải công nghiệp. Kết cấu tường xây Hình1. Vị trí xây dựng Đại học Quốc gia trong công trình chiếm tỷ trọng khá lớn, sử dụng Hà Nội tại Hòa Lạc [1] ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 29
  4. Khu vực quy hoạch xây dựng đô thị Đại học Kết cấu bê tông cốt thép chịu lực của công quốc gia Hà Nội (ĐHGQHN) tại Hòa lạc, huyện trình có thể được thi công tại chỗ hoặc được đúc Thạch Thất, thành phố Hà Nội, được giới hạn ở sẵn tại nhà máy. Trong đó, thi công tại chỗ cho phía Đông là quốc lộ 21, phía Bắc cách đường phép chế tạo các kết cấu với khả năng tùy biến băng sân bay Hòa Lạc khoảng 1000m, phía Nam cao, với các hình dạng, kích thước và tính chất giáp đường Láng Hòa Lạc, phía Tây giáp núi Thằn bất kỳ theo yêu cầu của thiết kế. Ngược lại, việc Lằn. Tổng diện tích quy hoạch là 1000 ha, thiết kế sử dụng các kết cấu đúc sẵn, mặc dù đặt ra yêu cho quy mô đào tạo 60 000 sinh viên (2020) và cầu thiết bị cẩu lắp và xử lý các mối nối ghép 100 000 sinh viên (năm 2050), thời gian thực hiện nhưng việc chế tạo kết cấu trong nhà máy cho 2003 - 2020, bao gồm 21 dự án thành phần: 01: Dự phép quản lý chất lượng tốt hơn, tiết kiệm chi án đền bù GPMB; 02: Dự án hệ thống hạ tầng kỹ phí, hạn chế ảnh hưởng tới môi trường và rút thuật; 03: Dự án khu trung tâm ĐHQGHN; 04: Dự ngắn thời gian thi công. án Trung tâm Quốc phòng an ninh; 05: Dự án ký Chỉ số phát thải cacbon của bê tông được túc xá sinh viên; 06: Dự án khu công vụ; 07: Dự án tính toán bao gồm phát thải cacbon từ các vật Trường ĐH Khoa học tự nhiên; 08: Dự án Trường liệu thành phần, phát thải cacbon trong quá trình ĐH công nghệ; 09: Dự án Trường ĐH Khoa học xã sản xuất, vận chuyển, phá dỡ,... Trong đó, chỉ số hội và nhân văn; 0 10: Dự án Trường ĐH Ngoại phát thải cacbon từ vật liệu thành phần phụ ngữ; 11: Dự án Trường ĐH Kinh tế; 12: Dự án các thuộc rất nhiều vào cấp phối bê tông. Chỉ số viện, trung tâm nghiên cứu khoa học; 13: Dự án phát thải cacbon của bê tông có thể biến động từ Trường ĐH Quốc tế; 14: Dự ÁN Trương ĐH Giáo 0,12 - 0,25 kgCO2/kg. Công trình xây dựng dục; 15: Dự án Trường ĐH Luật; 16: Dự án Khoa ĐHQGHN được đề nghị giảm chỉ số này xuống sau đại học liên ngành; 17: Dự án Trung tâm thể dưới 0,15 kg CO2/kg. dục thể thao; 18: Dự án Khoa Y - Dược và Bệnh b) Bê tông nhẹ kết cấu viện ĐHQGHN; 19: Dự án Khoa văn hóa nghệ Theo TCVN 5574:2012 bê tông cốt liệu nhẹ thuật; 20: Dự án Khoa Đô thị học; 21: Dự án Khoa được phân thành các mác theo khối lượng thể chính Sách công. Năm 2014 bổ sung thêm dự án tích từ D800 đến D2000 với cấp theo cường độ Trường ĐH Việt - Nhật. chịu nén từ B2,5 đến B40. Trong đó, các loại bê 4.2. Vật liệu cho kết cấu chịu lực dự án tông nhẹ có cường độ từ cấp B15 trở lên có thể ĐHQGHN tại Hòa Lạc sử dụng cho các kết cấu chịu lực. Bê tông nhẹ a) Bê tông nặng chịu lực ở Việt Nam hiện nay chủ yếu được sản Bê tông tính năng cao là bê tông có một hoặc xuất với cốt liệu nhẹ keramzit (đất sét phồng nở). một vài tính năng được cải thiện đáp ứng các Sử dụng bê tông nhẹ kết cấu cho phép giảm yêu cầu cụ thể của công trình. Các tính chất đó đáng kể tải trọng của bản thân kết cấu, làm giảm có thể là cường độ chịu nén, cường độ chịu nén tải trọng toàn bộ công trình, nhờ đó giúp giảm ở tuổi sớm, tính công tác (bê tông tự đầm), hạn chi phí cho các kết cấu móng, cọc. Bê tông nhẹ chế co ngót, bền vững, thân thiện môi trường, ... có hệ số dẫn nhiệt nhiệt thấp hơn bê tông nặng Mặc dù chưa được đề cập đến trong các tiêu thông thường do đó khi sử dụng trong các kết chuẩn Việt Nam nhưng hiện nay bê tông tính cấu bao che sẽ giúp nâng cao khả năng cách năng cao đang dần được sử dụng trong nhiều nhiệt, nhờ đó giúp giảm năng lượng dùng trong công trình xây dựng. Chúng không những góp điều hòa môi trường bên trong. Hệ số dẫn nhiệt phần nâng cao chất lượng công trình mà còn của bê tông nhẹ phụ thuộc vào khối lượng thể đem lại hiệu quả cao về cả kinh tế - kỹ thuật lẫn tích của vật liệu và bản chất của cốt liệu nhẹ sử xã hội - môi trường. dụng chế tạo bê tông (bảng 1, 2). 30 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016
  5. Bảng 1. Tƣơng quan hệ số dẫn nhiệt của bê tông xỉ với khối lƣợng thể tích Khối lƣợng thể tích, kg/m3 1000 1200 1500 1800 Hệ số dẫn nhiệt, W/m.°K 0,41 0,52 0,70 0,87 Bảng 2. Tƣơng quan hệ số dẫn nhiệt của bê tông keramzit với khối lƣợng thể tích Khối lƣợng thể tích, kg/m3 1400 1600 1800 Sử dụng cát nặng 0,49 0,62 0,73 Hệ số dẫn nhiệt, W/m.°K Sử dụng cát nhẹ 0,47 0,58 0,66 Về khía cạnh thân thiện môi trường, hệ số phát Các kết cấu kim loại cũng được sử dụng phổ thải cacbon của bê tông nhẹ tính trên khối lượng biến trong một số hạng mục công trình nhất là vật liệu có thể cao hơn so với bê tông nặng thông các kết cấu có nhịp lớn như mái sân vận động, thường có cùng cường độ. Nhưng nhờ vào khối mái bể bơi. Kết cấu thép được tổ hợp từ các lượng thể tích nhỏ hơn nên tổng lượng phát thải thanh thành phần và được liên kết với nhau khi sử dụng bê tông nhẹ có thể lại thấp hơn. bằng hàn, bắt bulông hoặc sử dụng các loại nút c) Thép cốt và kết cấu kim loại cầu hoặc nút trụ. Sử dụng kết cấu thép trong Thép xây dựng có khối lượng riêng 7850 công trình nhà cao tầng cũng đem lại những lợi kg/m3 , hệ số dẫn nhiệt: 58 W/m.°K, và chỉ số ích so với kết cấu bê tông cốt thép. Việc sử phát thải cacbon khoảng 3,0 - 4,1 kgCO2/kg. Thép dụng vật liệu với khả năng chịu lực cao giúp cốt là thành phần không thể thiếu của kết cấu bê tăng khẩu độ, giảm thiết diện và tổng khối tông cốt thép. Cốt thép dùng trong kết cấu BTCT lượng các kết cấu chính. Tiến độ thi công kết bao gồm cốt thép chịu lực được xác định theo tính cấu thép có thể được rút ngắn hơn và vật liệu toán và cốt thép cấu tạo được đặt theo yêu cầu cấu thép có thể dễ dàng tái chế. Tuy nhiên khi sử tạo mà không tính toán. Thép cốt trong bê tông dụng kết cấu thép cần chú ý tới vấn đề chống ăn bao gồm thép thanh tròn trơn (TCVN 1651- mòn và nâng cao giới hạn chịu lửa của kết cấu. 1:2008) với đường kinh danh nghĩa từ 6 mm đến 4.3. Vật liệu cho kết cấu bao che và ngăn 40 mm, thép thanh vằn (TCVN 1651-2:2008) với cách dự án ĐHQGHN tại Hòa Lạc đường kinh danh nghĩa từ 6 mm đến 50 mm và a) Khối xây lưới thép hàn (TCVN 1651-3:2008). Khối xây là dạng kết cấu bao che và ngăn Hiệu quả sử dụng của kết cấu bê tông cốt thép cách chủ yếu trong các công trình xây dựng. cần được đánh giá trong bài toán tổng thể của kết Khối xây được cấu tạo từ viên xây gắn kết bằng cấu. Trong đó, việc sử dụng cốt thép cường độ cao, vữa. Khả năng chịu lực của khối xây phụ thuộc cốt thép dự ứng lực cho phép tiết kiệm được đáng vào cường độ của viên xây, cường độ của vữa kể khối lượng vật liệu sử dụng. Cốt thép dự ứng lực và độ bám dính giữa vữa và viên xây. Vữa xây có thể ở dạng thanh (chiều dài dưới 12 m) hoặc chủ yếu hiện nay là các loại vữa xi măng cát có dạng sợi, cáp (chiều dài kết cấu trên 12 m). Cốt mác M7,5, M10 và vữa mạch mỏng. thép dự ứng lực có thể được kéo căng trước hoặc Gạch đất sét nung là vật liệu xây truyền thống, sau khi đổ bê tông và có thể bám dính hoặc không được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, công đoạn bám dính. Dự ứng lực cốt thép giúp tiết kiệm đáng nung gạch đất sét sử dụng nhiều năng lượng và là kể khối lượng thép sử dụng, nhất là trong các kết nguồn gây ô nhiễm. Một trong những vật liệu thay cấu có nhịp lớn, sử dụng nhiều cốt thép chịu kéo. thế gạch đất sét nung là gạch bê tông. Các sản Hiệu quả của công nghệ dự ứng lực sẽ thấp hơn đối phẩm này được sản xuất theo tiêu chuẩn TCVN với các kết cấu nhịp không lớn, cho các công trình 6477:2011 trên nền chất kết dính xi măng. Cốt nhà dân dụng thấp tầng thông thường. liệu được sử dụng chủ yếu là đá mạt, có thể có ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 31
  6. hoặc không có cát. Chúng được sản xuất với nhiều MPa. Nhờ khối lượng thể tích được giảm nhẹ loại kích cỡ khác nhau. Sử dụng các blốc xây bê nên khả năng cách nhiệt của vật liệu được cải tông cốt liệu kích thước lớn cho phép đẩy nhanh thiện đáng kể. Ngoài ra, giảm nhẹ khối lượng tiến độ thi công, tiết kiệm chi phí. Mặt khác, nhờ vật liệu xây còn cho phép giảm tổng tải trọng tận dụng được các nguồn phế thải trong sản xuất công trình giúp tiết kiệm chi phí cho móng. nên giá thành khối xây sử dụng gạch bê tông có Việc sử dụng gạch bê tông nhẹ được khuyến cáo thể giảm đáng kể và nhỏ hơn giá thành khối xây trong các quy định của nhà nước cho các công sử dụng gạch đất sét nung. Để đảm bảo tiện lợi trình nhà cao tầng. Xét về mặt sử dụng năng trong việc vận chuyển thủ công, khối lượng viên lượng trong công trình thì đây là một trong gạch không quá 20 kg. những phương án khối xây bao che có hiệu quả Gạch canxi silicat (TCVN 2118:1994) được nhất. Tuy nhiên, do có cấu trúc rỗng nên độ ẩm sản xuất từ hỗn hợp vôi, cát (tro) thông qua chưng cân bằng của vật liệu trong điều kiện vận hành áp cũng là một dạng viên xây thay thế gạch truyền có ảnh hưởng đáng kể đến khối lượng thể tích thống. Gạch canxi silicat có khối lượng thể tích và hệ số dẫn nhiệt của vật liệu. Vì vậy cần có khá lớn (tới 1650 kg/m3), quá trình chưng áp sử các biện pháp cách ẩm, chống thấm cho khối dụng hơi nước đòi hỏi tiêu tốn năng lượng nên xây. Đồng thời với đó, các tính toán về truyền gạch canxi silicát ít phổ biến ở nước ta hiện nay. nhiệt cho lớp bao che cần tính đến cả tác động Trong những năm gần đây, một xu hướng mới của lượng ẩm cân bằng này. trong thi công khối xây được đánh dấu bằng việc Chỉ số phát thải cacbon tính theo khối lượng sử dụng các dạng viên xây nhẹ bê tông tổ ong. Bê của bê tông tổ ong, nhất là bê tông khí chưng áp tông tổ ong không sử dụng cốt liệu lớn và gồm hệ cao hơn so với bê tông nặng và gạch đất sét thống các bọt khí. Bọt khí có thể được hình thành nung. Ngoài ra, nhờ khối lượng thể tích nhỏ nên bằng bọt kỹ thuật (bê tông bọt) hoặc các chất sinh khối lượng vật liệu sử dụng giảm. Do đó, bê khí (bê tông khí). Bê tông tổ ong được sản xuất tông tổ ong được đánh giá là vật liệu thân thiện trên nền chất kết dính xi măng hoặc canxi silicat. với môi trường . Tuy nhiên, do gạch bê tông nhẹ Với chất kết dính canxi silicat, các sản phẩm phải là sản phẩm mới có những đặc thù riêng nên cần trải qua quá trình chưng áp. chú ý tính đến trong thi công để đảm bảo chất Gạch bê tông nhẹ hiện nay bao gồm gạch bê lượng. Khối xây sử dụng gạch nhẹ nên được thi tông bọt, khí không chưng áp (TCVN công bằng các loại vữa mạch mỏng, có khả năng 9029:2011) và gạch bê tông khí chưng áp tạo liên kết, bám dính cao với viên xây. Quy (TCVN 7959:2011). Các sản phẩm gạch bê tông trình thi công khối xây gạch bê tông nhẹ có nhẹ có khối lượng thể tích từ 400 kg/m3 đến những điểm khác biệt, do đó đòi hỏi đơn vị thi 1000 kg/m3, cường độ từ 2 MPa đến trên 10 công phải có trình độ và kinh nghiệm nhất định. Bảng 3. Đặc tính thân thiện với môi trƣờng của một số loại vậy liệu khối xây Khối lƣợng thể Hệ số dẫn Chỉ số phát thải Vật liệu tích, kg/m3 nhiệt, W/m.°K cacbon, kgCO2/kg Gạch đặc đất sét nung 2000 0,93 0,2 - 0,3 Gạch xỉ 1400 0,58 Bê tông tổ ong D1000 (dùng cát) 1000 0,29 Bê tông tổ ong D800 (dùng cát) 800 0,21 0,4 - 0,5 Bê tông tổ ong D600 (dùng cát) 600 0,14 Bê tông tổ ong D1200 (dùng tro) 1200 0,29 Bê tông tổ ong D1000 (dùng tro) 1000 0,23 32 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016
  7. Khối lƣợng thể Hệ số dẫn Chỉ số phát thải Vật liệu tích, kg/m3 nhiệt, W/m.°K cacbon, kgCO2/kg Bê tông tổ ong D800 (dùng tro) 800 0,17 Gạch đất sét nung xây vữa nặng 1800 0,81 Gạch đất sét nung xây vữa nhẹ 1700 0,76 Gạch rỗng xây vữa nhẹ 1350 0,58 Gạch nhiều lỗ xây vữa nặng 1300 0,52 Gạch silicát xây vữa nặng 1900 0,87 b) Vách ngăn thải sẽ góp phần bảo vệ môi trường, hạn chế Vách ngăn có chức năng phân chia các được chỉ số phát thải cacbon. không gian bên trong nhà có thể được làm bằng c) Kính và kết cấu kính khối xây, tấm panel hoặc các hệ vách có khung. Kính xây dựng có một số chỉ tiêu khối lượng Tùy theo mục đích sử dụng có thể chỉ định các riêng 2500 kg/m3, hệ số dẫn nhiệt 0,78 W/m.°K, dạng vách ngăn khác nhau. Vách ngăn bằng chỉ số phát thải cacbon 1,23 - 2,57 kgCO2/kg. khối xây được dùng cho các khu vực phân chia Đặc điểm cơ bản của kính là khả năng cho phép tương đối lâu dài, tường ngăn giữa các căn hộ, ánh sáng đi qua, nhờ đó, kính được sử dụng trong ngăn khu kỹ thuật, khu vực cầu thang, ... Trong các kết cấu bao che và ngăn cách có yêu cầu lấy khi đó, các loại vách ngăn tường nhẹ, panel và sáng hoặc có yêu cầu mỹ thuật. Kính được sử hệ vách ngăn có khung được dùng ngăn chia các dụng trong cửa sổ, cửa đi, vách bao che, vách khu vực trong phạm vi căn hộ, phòng làm việc. ngăn, mái và các kết cấu khác. Do các giới hạn Do làm việc trong không gian bên trong nhà nên về khả năng chịu lực nên trong các kết cấu trên, yêu cầu về chống thấm, cách nhiệt đặt ra đối với kính không được dùng một cách độc lập mà vách ngăn không khắt khe như đối với kết cấu bao thường được gắn vào hệ kết cấu chịu lực. Kết cấu che. Tuy nhiên, việc giảm nhẹ khối lượng của vách chịu lực này có thể là gỗ, bê tông cốt thép, kim ngăn giúp giảm tổng tải trong công trình sẽ cho loại, nhựa, composit. Việc gắn kết giữa kính và phép tiết kiệm chi phí xây dựng. Sử dụng vách khung có thể được thực hiện bằng các dạng nẹp, ngăn nhẹ dạng panel, tấm 3D hay vách thạch cao gioăng hoặc keo. Do đó, khi đánh giá các kết cấu giúp thiết kế bố trí linh hoạt không gian bên trong này cần đánh giá một cách tổng hợp giải pháp sử với khả năng cải tạo thay đổi một cách dễ dàng. dụng bao gồm tất cả các thành phần trên. Tuy Để nâng cao khả năng cách âm, cách nhiệt của nhiên, hệ thống tiêu chuẩn của ta hiện nay mới vách, có thể bố trí các vật liệu nhẹ trong phần chỉ chủ yếu tập trung vào bản thân tấm kính chứ khung của vách, sử dụng kết hợp nhiều lớp các chưa chưa đề cập được đầy đủ đến hệ khung. tấm thạch cao. Để nâng cao khả năng cách ẩm, Trong khi đó, chính hệ khung làm nên sự khác chịu nước có thể sử dụng các tấm thạch cao có biệt giữa các hệ sản phẩm khác nhau. lớp phủ mặt bằng polimer. Ngoài ra, các hãng Việc sử dụng kính trong công trình xây dựng ở sản xuất cũng khuyến cáo các chi tiết cấu tạo các nước ta với khí hậu nhiệt đới, nóng ẩm, bức xạ mặt dạng vách với giới hạn chịu lửa khác nhau. trời cao, cần được cân nhắc để đảm bảo tiện nghi Một số các sản phẩm dạng tấm khác cũng có cho người dùng và hiệu quả trong việc sử dụng thể được sử dụng thay thế cho tấm thạch cao. năng lượng. Một mặt, sử dụng tỷ lệ cửa sổ, vách Đó là các dạng ván ép gỗ, composit, ván ép xi kính lớp trên kết cấu bao che cho phép tận dụng măng và phế thải sản xuất gỗ, ... Mặc dù các sản ánh sáng tự nhiên giúp tiết kiệm năng lượng chiếu phẩm này chưa được phổ cập trên thị trường sáng cho tòa nhà. Ở đây cũng cần chú ý rằng ánh nhưng việc sử dụng các vật liệu trên cơ sở phế nắng mặt trời gay gắt điều kiện khí hậu nhiệt đới ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 33
  8. nếu không được khống chế tốt lại làm tăng quá tấm tôn thông thường nhìn chung không đáp ứng mức độ rọi, ảnh hưởng đến tiện nghi của người được yêu cầu. Để cách nhiệt cho mái dốc cần sử dụng dùng. Mặt khác, bề mặt kính lớn làm tăng tác động các vật liệu cách nhiệt hiệu quả cao (tôn lạnh, ...), bổ của bức xạ mặt trời tới không gian bên trong, làm sung các lớp cách nhiệt chuyên biệt hoặc bố trí sàn tăng nhiệt độ không gian bên trong, gia tăng chi phí phụ hoặc trần treo. Mái dốc là kết cấu mái truyền năng lượng cho điều hòa không khí. thống phù hợp cho các công trình thấp tầng. Để giải quyết vất đề trên, có thể hạn chế bố Mái bằng có cấu tạo gồm kết cấu bản bê tông trí các cửa sổ, mặt kính, sử dụng các loại kính cốt thép vừa thực hiện đồng thời nhiều chức năng có hệ số hấp thụ nhiệt (SHGC) hoặc hệ số che (chịu lực, bao che, cách nhiệt, chống thấm, ... ) và nắng (SC) nhỏ, sử dụng các kết cấu che nắng các lớp bổ sung bên trên nhằm nâng cao tính năng cho kính. Một điều cần chú ý rằng, tuy không của mái. Các lớp bổ sung có thể là lớp chống được đề cập đến trong QCVN 09:2013/BXD, thấm, lớp cách nhiệt, lớp hoàn thiện bề mặt, ... nhưng nhiều nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng Khả năng cách nhiệt của mái phụ thuộc vào bản của hệ khung của kết cấu cửa sổ, vách kính có chất của vật liệu sử dụng. Theo các tính toán về ảnh hưởng đáng kể tổng nhiệt trở của kết cấu. truyền nhiệt, chỉ kết cấu bê tông cốt thép mái Do đó, việc sử dụng các loại kính có hiệu quả không thể đáp ứng được yêu cầu về nhiệt trở tối cao cần đi kèm với các loại thanh, đố phù hợp. thiểu. Do đó, cần bổ sung các lớp vật liệu cách d) Mái nhiệt như bê tông nhẹ, gạch rỗng, tấm polystyrol, Mái là kết cấu bao che bên trên công trình. ... Chi tiết về bố trí cấu tạo và tính toán cách nhiệt Kết cấu mái rất đa dạng và thực hiện đồng thời cho mái bằng có thể tham khảo theo tài liệu. nhiều chức năng bao gồm chịu lực, bao che, Một phương án cấu tạo mái bằng được đánh cách nhiệt, chống thấm. Trong đó một dạng kết giá có độ thân thiện cao với môi trường là mái cấu hoặc vật liệu có thể đảm nhiệm một hoặc vườn. Trong đó, bên trên kết cấu bê tông cốt nhiều chức năng. Sơ bộ có thể phân loại kết cấu thép bố trí lớp vật liệu thoát nước, lớp màng mái làm ba nhóm bao gồm: mái dốc, mái bằng ngăn, lớp đất và trên cùng là lớp thực vật, cây và mái giàn không gian. trồng. Kết cấu mái dạng này có khả năng cách Mái dốc hình thành một góc nghiêng với nhiệt cao, tạo điều kiện cảnh quan môi trường phương nằm ngang nên mặt trên của mái chỉ thực tốt nhưng đòi hỏi chăm sóc thường xuyên. hiện nhiệm vụ bao che mà không được dùng cho Mái giàn không gian mái sử dụng các phần các mục đích sử dụng khác. Về cấu tạo mái dốc tử thanh giàn liên kết tại đầu mút với nhau hình gồm các vật liệu lợp được định vị trên hệ kết cấu thành hệ kết cấu không gian. Sử dụng giàn đỡ mái. Kết cấu chịu lực của mái dốc có thể là hệ không gian cho phép chế tạo các kết cấu mái có dầm, xà gồ, lanh tô bằng tre, gỗ, kim loại, ... Vật chiều dài vượt nhịp lớn, cấu tạo phức tạp. Phụ liệu lợp cho mái dốc là các loại ngói hoặc tấm lợp thuộc vào phương pháp liên kết các thanh giàn như ngói đất sét nung (TCVN 1452:2004), ngói xi ta có giàn không gian liên kết bằng nút cầu, liên măng cát (TCVN 1453:1986), ngói tráng men kết bằng nút trụ hoặc hàn. Mái giàn không gian (TCVN 7195:2002), ngói gốm tráng men (TCVN sử dụng các tấm lợp kích thước lớn. Các tấm 9133:2011), tấm sóng amiăng (TCVN 4434:2000), lợp có thể bằng kim loại, chất dẻo hoặc thủy tấm lợp bitum dạng sóng (TCVN 8052-1:2009), tinh mang lại khả năng tùy biến cao trong thiết tấm tôn hoặc các dạng tấm lợp khác. Ngói và tấm kế kiến trúc đáp ứng yêu cầu thẩm mỹ của công lợp được cài hoặc bắt vít vào hệ vì kèo. trình. Mái giàn không gian thường được áp Khả năng cách nhiệt của mái dốc phụ thuộc chủ dụng trong các công trình có khẩu độ lớn như yếu vào vật liệu lợp. Các loại ngói, tấm sóng amiăng, sân vận động, bể bơi, nhà thi đấu, ... 34 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016
  9. 4.4. Vật liệu hoàn thiện cho dự án ĐHQGHN Sơn là một trong những vật liệu hoàn thiện quan tại Hòa Lạc trọng, không những mang tính chất trang trí mỹ a) Vật liệu ốp lát thuật cho công trình, mà còn góp phần bảo vệ các Vật liệu ốp và lát đều là vật liệu hoàn thiện kết cấu được sơn phủ của công trình khỏi các tác dạng tấm và có yêu cầu cao về thẩm mỹ, chất động trực tiếp của môi trường. Hệ sơn là lớp vật liệu lượng bề mặt. Nhưng các tiêu chí cụ thể đối với che phủ bên ngoài của các kết cấu xây dựng. Vì vậy vật liệu ốp và lát cũng có những điểm khác biệt. hệ sơn chịu tác động trước tiên và trực tiếp của môi Vật liệu lát chịu tác động của người và phương trường xung quanh, bao gồm các tác động vật lý, cơ tiện đi lại nên cần có khả năng chống mài mòn lý, các tác động xâm thực hoá học cũng như sinh tốt hơn. Vật liệu ốp, lát cần phải được liên kết học. Nhìn chung, tuổi thọ trung bình của hệ sơn tốt với bề mặt nền, tuy nhiên, với bề mặt ốp liên thường thấp hơn nhiều so với tuổi thọ công trình. kết này có thể bằng các móc, chốt neo. Định kỳ, lớp sơn bề mặt được tu bổ, thi công mới. Vật liệu ốp lát bao gồm vật liệu có nguồn gốc Điều này không những đòi hỏi chi phí không nhỏ, tự nhiên (đá, gỗ, ...) và nhân tạo (đá nhân tạo, gạch mà còn ảnh hưởng đến quá trình sử dụng công trình. gốm, gạch xi măng, ..., tăng cứng sàn). Một loại Là vật liệu trang trí bên ngoài chịu tác động vật liệu có thể dùng cả để ốp và lát nhưng cũng có của mặt trời nên màu sắc của sơn ngoại thất ảnh thể chỉ dùng cho một mục đích. Một số loại vật hưởng đến quá trình truyền nhiệt của tường bao liệu ốp lát tiêu biểu bao gồm: đá tự nhiên và nhân che thông qua hệ số hấp thụ nhiệt. Theo đó, sơn tạo, gỗ, ceramic, vật liệu gốc xi măng. màu hồng có hệ số hấp thụ nhiệt 0,52; xanh da Nhóm vật liệu ốp lát gốc ceramic bao gồm trời - 0,64; xanh sáng - 0,58; tím - 0,83; vàng - gốm đất sét nung, gốm sứ được sản xuất từ đất 0,44 và đỏ - 0,63. Lựa chọn sơn sáng màu là biện sét và (hoặc) các nguyên liệu vô cơ khác, được pháp hữu hiệu để giảm hấp thụ nhiệt của tường. tạo hình bằng phương pháp dẻo, phương pháp Màu sắc của sơn còn có tác động nhất định bán khô hoặc các phương pháp khác, qua quá đến người sử dụng. Các nghiên cứu cho thấy các trình sấy, nung ở nhiệt độ thích hợp để hình màu như đỏ, vàng, da cam tạo cảm giác ấm áp, thành vật liệu vô cơ đặc chắc có cấu trúc tinh màu xanh da trời, xanh lá cây, tím tạo cảm giác thể. Với các chủng loại phong phú, kích thước, mát, bình yên. Các khối nhà cao tầng nên được tính chất đa dạng, vật liệu ceramic là vật liệu ốp sơn các tông màu đậm để tạo điểm nhấn trên nền lát phổ biến nhất, được sử dụng cả trong nhà và trời. Trong khi đó, nhà thấp tầng nên sơn màu ngoài trời, dùng ốp và lát. Tuy nhiên, đây là vật sáng để không tạo cảm giác thấp bé, thưa thớt. liệu nung nên xét trên khía cạnh bảo vệ môi Trong điều kiện khí hậu nóng ẩm mưa nhiều, trường, trong điều kiện có thể nên thay thế bằng có cường độ bức xạ mặt trời mạnh như nước ta, hệ các vật liệu có chỉ số phát thải cacbon thấp hơn. sơn ngoài nhà cần bền vững dưới tác động của Trong giai đoạn trước, vật liệu ốp lát được thi ánh sáng mặt trời và chế độ nhiệt ẩm, có khả năng công với hồ, vữa xi măng. Phương pháp thi công chống thấm nhất định. Ngoải ra, tùy theo chất liệu này có một số nhược điểm như liên kết kém, tỷ lệ nền, nên lựa chọn loại sơn phù hợp cho thép có sự bong bộp cao, nguy cơ tiết vôi làm mất tính thẩm trao đổi hơi ẩm giữa nền và môi trường. mỹ của các mặt ốp, lát. Trong thời gian gần đây, c) Vật liệu chống thấm vữa chuyên dụng dán gạch ốp lát đã dầnt hay thế Một số vật liệu chống thấm chính được sử dụng vữa xi măng thông thường. Ngoài ra, phương pháp trong xây dựng bao gồm: bê tông chống thấm, vữa ốp khô sử dụng hệ móc neo kim loại cũng được áp chống thấm, sơn chống thấm, tấm chống thấm, dụng để ốp các tấm đá kích thước lớn. băng cản nước và các loại vật liệu khác b) Sơn Kết cấu bê tông cốt thép có khả năng chống thấm ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 35
  10. nhất định, phụ thuộc vào tính chất của bê tông sử dụng. 2. Bộ Xây dựng, Quy chuẩn xây dựng Việt Nâng cao khả năng chống thấm cho cho kết cấu thông Nam, Quy hoạch xây dựng, 2008, Bộ Xây dựng. qua việc cải thiện khả năng chống thấm của bản thân 3. Bộ Xây dựng, TCXDVN: Chiếu sáng nhân thân bê tông là giải pháp đơn giản, không làm phát tạo bên ngoài các công trình công cộng và kỹ sinh các công tác chống thấm bổ sung. Giải pháp thuật hạ tầng đô thị - tiêu chuẩn thiết kế, 2005. chống thấm toàn khối này là giải pháp ưu tiên cần tính 4. Cơ quan phát triển Pháp (AFD), Bộ công đến đầu tiên trong thiết kế chống thấm. thương Việt Nam, Cơ quan Môi trường và Quản Chống thấm là một công tác có tính đặc thù cao, lý Năng Lượng (ADEME). (2008). Chính sách trong đó, bên cạnh việc lựa chọn vật liệu, việc xác sử dụng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng ở Việt định chính xác các nguy cơ thấm, lựa chọn các giải Nam. Báo cáo nghiên cứu. pháp hợp lý, thiết kế các chi tiết chống thấm phù 5. Hoàng Minh Đức, (2012). Nghiên cứu hợp và đảm bảo chất lượng trong thi công có vai hoàn thiện công tác thiết kế và thi công chống trò quyết định đến chất lượng chống thấm. thấm các công trình xây dựng nhà cao tầng trên 5. KẾT LUẬN địa bàn Hà Nội, Báo cáo tổng kết Đề tài NCKH Bài báo đã luận chứng khả năng sử dụng các mã số 01C-04/08-2010-2. Viện KHCN&KT loại vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường Xây dựng Hà Nội. p. 119. như vật liệu cho kết cấu chịu lực (bê tông nặng, bê 6. Hoàng Minh Đức, (2008). Nghiên cứu tông nhẹ kết cấu, thép cốt và kết cấu kim loại); vật ứng dụng vật liệu mái và tường ngoài nhà cao liệu cho kết cấu bao che và ngăn cách (khối xây, tầng nhằm sử dụng tiết kiệm năng lượng. Báo vách ngăn, kính và kết cấu kính, mái); vật liệu cáo tổng kết Đề tài NCKH mã số TK 05-07., hoàn thiện (vật liệu ốp lát, sơn, vật liệu chống Viện KHCN Xây dựng. p. 126. thấm); và những nguyên tắc lựa chọn công nghệ 7. QCVN 09:2013/BXD, Quy chuẩn kỹ thuật xây dựng thân thiện môi trường. Việc nghiên cứu quốc gia về các công trình xây dựng sử dụng đề xuất lựa chọn các loại vật liệu xây dựng tiên năng lượng hiệu quả., NXB Xây dựng. p. 55. tiến đáp ứng các yêu cầu của công nghệ xây dựng 8. Thủ tướng chính phủ, Quyết định Phê xanh đã được kiến nghị cho dự án xây dựng đô thị duyệt Chương trình mục tiêu quốc gia về sử đại học Quốc gia Hà Nội tại Hòa Lạc. dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, 2006. Lời cảm ơn: Bài báo được hoàn thành với sự 9. СНиП 23-02-2003 Тепловая защита hỗ trợ kinh phí của đề tài nghiên cứu khoa học зданий. và công nghệ cấp ĐHQGHN (đề tài nhóm A/B) 10. Antti Ruuska, Carbon footprint for “Nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học cho xây buiding products. ECO2 data for materials and dựng đô thị đại học phát triển bền vững, đề xuất products with the focus on wooden building áp dụng cho dự án xây dựng Đại học Quốc gia products, 2003. p. 126. Hà Nội tại Hòa Lạc”, Mã số: QGTD.11.07. 11. Concrete industry - Greenhouse gas emission, 2010: Northcliff, South Africa. p. 60. TÀI LIỆU THAM KHẢO 12. John Barett, Thomas Wiedmann, A comparative carbon footprint analysis of on-site 1. Bộ trưởng Bộ Xây dựng, Quyết định phê construction and an off-site manufactured duyệt quy hoạch chi tiết xây dựng tỷ lệ 1/2000 house. Research reporrt 07-04, 2007, Đại học Quốc gia Hà Nội tại Hòa Lạc, 2011, Stockholm Environment Institute. p. 16. Bộ xây dựng. Người phản biện: PGS.TS. ĐẶNG HỮU DIỆP 36 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016
nguon tai.lieu . vn