Nghiên cứu chế tạo bê tông nhẹ sử dụng hạt Polystyrene phồng nở tái chế

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE 2021. 15 (1V): 72–83

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TÔNG NHẸ SỬ DỤNG HẠT
POLYSTYRENE PHỒNG NỞ TÁI CHẾ
Nguyễn Công Thắnga,∗, Nguyễn Văn Tuấna , Hàn Ngọc Đứcb , Nguyễn Văn Quảnga ,
Đỗ Thị Vân Anha , Hoàng Văn Thắnga , Đỗ Thị Thanha
a

Khoa Vật liệu Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng,
55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam
b
Khoa Xây dựng dân dụng và Công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng,
55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam
Nhận ngày 22/02/2021, Sửa xong 10/03/2021, Chấp nhận đăng 19/03/2021
Tóm tắt
Bê tơng nhẹ cốt liệu rỗng đang được nghiên cứu và ứng dụng khá rộng rãi trong các cơng trình xây dựng hiện
nay với các ưu điểm làm giảm nhẹ cho các kết cấu đồng thời tăng khả năng cách âm, cách nhiệt tăng hiệu quả
năng lượng cho cơng trình xây dựng. Bài báo này sẽ đưa ra những kết quả ban đầu về việc sử dụng cốt liệu rỗng
polystyrene tái chế trong chế tạo bê tông nhẹ. Các kết quả nghiên cứu về việc sử dụng cốt liệu rỗng polystyrene
tái chế (rEPS) để chế tạo bê tơng nhẹ với khối lượng thể tích đạt từ 1000 - 1500 kg/m3 và cường độ nén từ 5,0 15 MPa. Kết quả nghiên cứu được thực hiện trên 08 cấp phối với các tỷ lệ N/CKD là 0,25 và 0,30; hàm lượng
cốt liệu nhẹ sử dụng 25%, 30%, 40% và 50% theo thể tích của bê tơng. Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi hàm
lượng cốt liệu nhẹ tăng thì khối lượng thể tích giảm. Tuy nhiên, độ hút nước mao quản và cường độ nén của bê
tơng có xu hướng giảm. Kết quả đánh giá hệ số dẫn nhiệt của bê tông theo công thức thực nghiệm của ACI213
R14 cho thấy hệ số dẫn nhiệt của bê tông giảm khi tăng hàm lượng cốt liệu nhẹ.
Từ khoá: bê tơng nhẹ; polystyrene tái chế; khối lượng thể tích; độ hút nước mao quản; cường độ nén, hệ số
dẫn nhiệt.
EXPERIMENTAL STUDY TO PRODUCE LIGHTWEIGHT CONCRETE USING RECYCLED EXPANDED
POLYSTYRENE
Abstract
Expanded polystyrene concrete has been being studied and widely applied in current construction projects with
the advantages of reducing the weight for the structures while increasing the sound- and thermal- insulation capability to increase energy efficiency for buildings. This paper presents some preliminary experimental results

on the use of recycled EPS in producing lightweight concrete. The use of recycled Expanded polystyrene (rEPS)
can make lightweight concrete with a density and compressive strength ranging from 1000 to 1500 kg/m3 , and
5,0 to 15 MPa, respectively. The total 08 mixtures with water to binder ratios of 0,25 and 0,30 were studied, in
which the EPS contents of 25%, 30%, 40% and 50% by volume of concrete were applied. The research results
show that the density decreases when the EPS content increases. However, capillary water absorption and compressive strength of concrete tend to be decreased for both water to binder ratios. The results of evaluating the
thermal conductivity of concrete according to the experimental formula of ACI213 R14 show that the thermal
conductivity of concrete decreases with increasing the EPS content.
Keywords: lightweight concrete; recycled polystyrene; density; capillary water absorption; compressive strength;
thermal conductivity coefficient.
© 2021 Trường Đại học Xây dựng (NUCE)
∗

Tác giả đại diện. Địa chỉ e-mail: (Thắng, N. C.)

72


Thắng, N. C., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

1. Giới thiệu
Trong hơn năm thập kỷ trở lại đây, bê tông nặng đã được sử dụng khá hiệu quả trong các cơng
trình xây dựng, mặc dù có rất nhiều ưu điểm nhưng bê tơng vẫn tồn tại những nhược điểm là nặng,
giòn và trong một số trường hợp thì khả năng cách nhiệt khơng cao. Trước nhu cầu thực tế với rất
nhiều kết cấu yêu cầu khả năng cách nhiệt cách âm tốt, kết cấu nhẹ và không yêu cầu quá cao về
cường độ, trên cơ sở đó đã có các nghiên cứu về bê tơng nhẹ (Lightweight Concrete-LWC) được quan
tâm. Về nguyên tắc để giảm tỷ trọng của bê tông bằng cách tạo khoảng trống (lỗ rỗng) trong cấu trúc
vữa, trong bản thân hạt cốt liệu, giữa các hạt cốt liệu lớn... Tuy nhiên, khi lỗ rỗng trong bê tơng nhiều
thì khối lượng của bê tơng giảm khi đó kéo theo cường độ nén của bê tông giảm theo.
Khi so sánh với bê tông thông thường, bê tông nhẹ (Lightweight Concrete-LWC) cho thấy một số
đặc tính nổi bật như khối lượng thể tích thấp hơn, đặc tính cách âm, cách nhiệt tốt hơn và sự hấp thụ

năng lượng lớn hơn có thể thu được bằng cách thay thế toàn bộ hoặc một phần cốt liệu nặng bằng cốt
liệu nhẹ (Lightweight Aggregate-LWA) [1, 2]. Hiện nay, một trong những loại bê tông nhẹ được sử
dụng phổ biến là bê tơng khí hoặc bê tơng bọt và bê tông nhẹ cốt liệu rỗng polystyrene. Với bê tông
nhẹ cốt liệu rỗng Polystyrene (EPS-C), đây là một loại bê tông nhẹ được sản xuất theo công nghệ
Pháp, từ hỗn hợp các loại vật liệu khác nhau như: xi măng, phụ gia khoáng, cốt liệu nhẹ Polystyrene
(hạt EPS - Expanded Polystyrene Beads), nước và phụ gia hóa học. Hạt EPS (hay hạt nhựa nhiệt dẻo
phồng nở) là hạt tạo rỗng, hình cầu, khơng thấm nước, khơng độc hại, khối lượng thể tích hạt rất thấp
chỉ đến khoảng 8 đến 20 kg/m3 , được sản xuất dễ dàng với nhiều nhóm kích thước hạt khác nhau nên
khi đưa hạt EPS vào hỗn hợp bê tơng dẻo dính có lượng nước nhào trộn thấp thì việc tạo hình khơng
gặp khó khăn, cho phép đưa hạt EPS vào với hàm lượng lớn. Việc sử dụng các hạt polystyrene phồng
nở sẽ làm giảm khối lượng thể tích, tăng khả năng cách âm, cách nhiệt cho bê tông. Hỗn hợp bê tông
nhẹ EPS-C bao gồm hệ thống cấu trúc lỗ rỗng lớn được tạo ra từ độ rỗng xốp của các hạt polystyrene
phồng nở, cấu trúc lỗ rỗng bé được tạo nên từ các lỗ rỗng gel và hệ thống mao quản nằm trong phần
vách ngăn nằm giữa các lỗ rỗng lớn. Việc sử dụng hạt Polystyrene phồng nở sẽ có điểm rất lớn trong
việc giảm trọng lượng của bê tông nhẹ. Tuy nhiên, do Polystyrene phồng nở (EPS) là một loại cốt liệu
nhẹ với trọng lượng chỉ 8-20 kg/m3 . Do trọng lượng EPS rất nhẹ nên các hạt EPS có xu hướng dễ
phân tầng trong quá trình tạo hình. Nhiều nhà nghiên cứu đã nghiên cứu để khắc phục những nhược
điểm này [3–5] đã sử dụng phụ gia siêu dẻo kết hợp với sợi phân tán để tránh sự phân tầng của hạt
EPS, ngồi ra để cải thiện cường độ của bê tơng EPS-C. Với các ưu điểm đạt được EPS-C đã được
quan tâm và nghiên cứu rất nhiều, các nghiên cứu của Sabaa [6] về ảnh hưởng của tính cơng tác đến
một số tính chất của EPS-C như khối lượng thể tích, cường độ. Các kết quả cho thấy khi tính cơng tác
của hỗn hợp bê tơng tăng thì cường độ bê tông được cải thiện so với hỗn hợp bê tông có tính cơng tác
thấp. Ngồi ra, các nghiên cứu của [4, 5, 7] về ảnh hưởng của nano carbon và khối lượng thể tích của
EPS-C đến tính chất của bê tông cho thấy, nano carbon cũng như khối lượng thể tích của EPS-C ảnh
hưởng lớn đến cường độ của bê tông, đồng thời mức độ ảnh hưởng của các yếu tố này đến cường độ
nén lớn hơn so với cường độ uốn và mô đun đàn hồi. Tuy nhiên, trong bê tông EPS-C sử dụng lượng
xốp lớn, vật liệu này chiếm tỷ trọng lớn về giá thành trong bê tông. Trong thực tế hiện nay, lượng rác
thải xốp đang ngày một gia tăng, loại xốp này rất nguy hại nếu chúng ta khơng có biện pháp xử lý
hiệu quả. Rác thải xốp này phát sinh từ những đồ vật chúng ta thường sử dụng như thùng xốp, các chi
tiết chèn khe cho các dụng cụ dễ vỡ... Các công bố cho thấy, một lượng lớn EPS cuối cùng trở thành

chất thải và được gửi đến bãi chôn lấp hoặc đổ bất hợp pháp ở các khu vực trống, đặc biệt là ở các
nước đang phát triển. Theo các nghiên cứu [8–10]; tổng sản lượng polystyrene toàn cầu đã chế tạo
là 14 triệu tấn. Giá trị này ở Tây Âu là 2,5 triệu tấn và ở Mỹ là 2,3 triệu tấn, hầu hết trong số đó có
xu hướng cuối cùng ở các bãi chôn lấp. Ở Anh, khoảng 300000 tấn EPS thải được gửi đến bãi chôn
73


Thắng, N. C., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

lấp và số lượng này chiếm một thể tích là 38000000 m3 [11]. Theo các nghiên cứu, phần lớn các loại
rác thải xốp thuộc loại khó phân hủy, có thể gây ra những hậu quả về ơ nhiễm môi trường, ảnh hưởng
đến sức khỏe con người. Rác thải xốp quá nhiều khi thải ra môi trường nước hoặc đất có thể khiến
cho biến đổi tính chất của đất, gây tắc nghẽn hệ thống thoát nước, theo thời gian đây chính là nguyên
nhân khiến cho nhiều loại vi khuẩn không ngừng phát triển, gây ra nhiều loại bệnh nguy hiểm cho con
người [8]. Xuất phát từ thực tiễn như vậy, nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu sử dụng loại polystyrene
phế thải (recycled - Expanded Polystyrene Beads - rEPS) này trong chế tạo bê tông nhẹ. Việc nghiên
cứu sử dụng loại rác thải xốp này trong chế tạo bê tông nhẹ vừa làm giảm giá thành do giảm lượng
Tạp chí
học Cơng
nghệ
Xâythời
dựng,
2018
p-ISSN
2615-9058;
dùng
hạt Khoa
EPS ngun
sinh,
đồng

vừaNUCE
góp phần
giảm lượng
rác thải
xốp thảie-ISSN
ra mơi 2734-9489
trường, điều
này có ý nghĩa thực tiễn rất lớn [5]. Xốp thải trước khi và sau khi tái chế được thể hiện ở Hình 1.

1. thải
Xốp thải
cốtliệu
liệu nhẹ
khikhi
đượcđược
tái chếtái chế
Hình 1.Hình
Xốp
và và
hạthạtcốt
nhẹsau
sau

Vật liệu
liệu sử
công
tác tác
chuẩn
bị mẫu
2.2.Vật

sửdụng
dụngvàvà
công
chuẩn
bị mẫu
2.1. Vật
Vật liệu
liệu sử
2.1.
sửdụng
dụng
Vật liệu được dùng trong nghiên cứu gồm: Xi măng Poóc lăng (XM) Nghi Sơn PC40 có các tính
Vật
liệu bày
được
dùng1. trong
Xitrong
măng
Pccứu
lăng
(XM)
Nghi Sơn
chất cơ
lý trình
ở Bảng
Phụ gianghiên
siêu dẻocứu
(SD)gồm:
sử dụng
nghiên

có gốc
polycarboxylate
PC40
có các
cơ lý% trình
bàylượng
ở Bảng
1. Phụ
dẻoSD
(SD)
dụng
trong
với lượng
dùngtính
đượcchất
tính theo
theo khối
xi măng,
các gia
tính siêu
chất của
theo sử
cơng
bố của
nhà

nghiên cứu có gốc polycarboxylate với lượng dùng được tính theo % theo khối lượng xi
Bảng 1.
Tính bố
chấtcủa

cơ lýnhà
của xisản
măng
măng, các tính chất của SD theo
cơng
x́t phù hợp theo tiêu chuẩn
ASTM C494
gian đơng
kết.
Tínhloại
chấtF và G với phụ
Đơngia
vị giảm nước
Giá trịvà kéo dài
Quythời
phạm
Ghi
chúLượng
SD sử
dụng trong nghiên cứu được
thể hiện trong
Bảng 3. ≤
Nước
trộn bê tơng là nước
Lượng sót sàng N◦ 009
%
1,9
10
máy, thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật với nước trộn bê tông theo TCVN 4506 : 2012.
Thời gian đông kết

- Bắt đầu
- Kết thúc

ổn định thể tích
TínhĐộchất
Độ dẻo tiêu chuẩn
o

Lượng
sótđộsàng
Cường
nén N 009
Sau 3 ngày

ThờiSau
gian
đơng kết
28 ngày

phút

> 45
Bảng 1. Tính chất cơ120
lý của xi măng
165

Quy
mm Giá trị 1,7
Đơn vị
phạm

%

% MPa

31,5

1,9
33,5
50,4

Phút

≥ 21,0
≥ 40,0

120

> 45

- Kết thúc

165

< 375

1,7

< 10

74

mm

< 10chú
Ghi

10

- Bắt đầu

Độ ổn định thể tích

< 375


Thắng, N. C., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

sản xuất phù hợp theo tiêu chuẩn ASTM C494 loại F và G với phụ gia giảm nước và kéo dài thời gian
đông kết. Lượng SD sử dụng trong nghiên cứu được thể hiện trong Bảng 3. Nước trộn bê tông là nước
máy, thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật với nước trộn bê tông theo TCVN 4506:2012.
Bảng 2. Tính chất cơ lý của rEPS

Tính chất

Đơn vị
3

Khối lượng thể tích đổ đống
Khối lượng thể tích hạt

kg/m
kg/m3

Ghi chú

Giá trị
9,6
20,8

Thành phần hạt của rEPS
Cỡ sàng, mm
Lượng sót riêng biệt, %

2,5
53,0

1,25
23,2

0,63
21,6

0,315
2,0

0,14
0

Cốt liệu rỗng polystyrene tái chế (rEPS) được
cung cấp bởi Công ty cổ phần Tường nhẹ Nucewall. Trong đó, xốp phế thải sau khi được làm

sạch, được nghiền và phân loại theo cỡ sàng yêu
cầu. Các tính chất cơ lý của rEPS được trình bày
ở Bảng 2. Cốt liệu rỗng rEPS sau khi được tái chế
thể hiện ở Hình 2.
2.2. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm
Thành phần bê tơng nhẹ được tính tốn theo
phương pháp thể tích tuyệt đối, trên cơ sở các
Hình 2. Cốt liệu rỗng polystyrene tái chế
thơng số đầu vào, cụ thể: bê tông nhẹ lựa chọn
nghiên cứu với khối lượng thể tích tương ứng:
1500 kg/m3 , 1200 kg/m3 và 1000 kg/m3 , thể tích cốt liệu rEPS lựa chọn với hàm lượng tương ứng là
25%, 30%, 40% và 50% theo thể tích của bê tơng. Tỷ lệ N/CKD lựa chọn là 0,25 và 0,3. Hàm lượng
bọt khí lựa chọn là 3%. Để cải thiện tính cơng tác của hỗn hợp bê tông đề tài sử dụng phụ gia siêu
Bảng 3. Thành phần bê tơng nhẹ

Lượng vật liệu tính cho 1 m3

Tỷ lệ thành phần vật liệu
TT
1
2
3
4
5
6
7
8

N/CKD

VEPS , m3

SD, %

XM, kg

SD, kg

N, kg

VEPS , lít

0,30
0,30
0,30
0,30
0,25
0,25
0,25
0,25

0,25
0,30
0,40
0,50
0,25
0,30
0,40
0,50

0,4
0,4
0,4
0,4
0,6
0,6
0,6
0,6

1150
1074
920
767
1194
1115
955
796

4,6
4,3
3,7
3,1
7,2
6,7
5,7
4,8

345
322
276

230
299
279
239
199

250
300
400
500
250
300
400
500

75


4

0,30

0,50

0,4

767

3,1

230

500

5

0,25

0,25

0,6

1194

7,2

299

250

6

0,25

0,30

0,6

1115

6,7

279

300

7

N. C., và cs.
/ Tạp chí Khoa
dựng
0,25 Thắng,
0,40
0,6
955 học Cơng
5,7nghệ Xây239

400

8 lượng
0,25
0,50
199kết dính500
dẻo (SD), hàm
SD được
lấy 0,6%0,6
và 0,4% 796
theo khối 4,8
lượng chất
tương ứng với tỷ lệ

N/CKD lựaQ
chọn
là trộn
0,25vàvàchế
0,3.
cấp phối
bê tơng
được
hiện
trình
tạoThành
bê tơngphần
nhẹ rEPS
được thực
hiệnnhẹ
theorEPS
quy trình
thểthể
hiện
trênở Bảng 3.
Q trình
trộn
và
chế
tạo
bê
tơng
nhẹ
rEPS
được

thực
hiện
theo
quy
trình
thể
hiện
trên Hình 3.
Hình 3 sau:
XM +
60% Nước

Trộn 2 phút

Hỗn hợp
ẩm

Trộn 2 phút

40% Nước
+SD

Hỗn hợp
ướt

Trộn 2 phút

Hỡn hợp
bê tơng nhẹ

EPS tái
chế

Hình
hợp
bêbê
tơng
nhẹnhẹ
sử sử
dụng
rEPS
Hình3.3.Quy
Quytrình
trìnhtrộn
trộnhỡn
hỗn
hợp
tơng
dụng
rEPS
2.3. Phương pháp thí nghiệm
Khối lượng thể tích của bê tơng được thực hiện trên cơ sở tiêu chuẩn TCVN 3115-1993
[12] với mẫu có kích thước 100×100×100 mm.

2.3. Phương pháp thí nghiệm

Phương đổ bê tơng

Khối lượng
củabêbêtơng

tơng
được
trên
tiêuTCVN
chuẩn3118-1993
TCVN 3115:1993
[12] với
Cườngthể
độ tích
nén của
được
thựcthực
hiệnhiện
trên cơ
sở cơ
tiêusở
chuẩn
[13]
mẫu có kích
thước
100×100×100
mm.
Cường
độ
nén
của
bê
tơng
được
thực

hiện
trên
cơ
sở
tiêu
chuẩn
với mẫu có kích thước 100×100×100 mm.
TCVN 3118:1993 [13] với mẫu có kích thước 100×100×100 mm. Thí nghiệm sự phân tầng của bê
Thí nghiệm sự phân tầng của bê tơng nhẹ sử dụng rEPS được thực hiện trên mẫu có kích
tơng nhẹ sử dụng rEPS được thực hiện trên mẫu có kích thước 100×100×100 mm. Để xác định độ
thước 100×100×100 mm. Để xác định độ phân tầng của bê tông ta chia mẫu thành 4
phân tầng của bê tông ta chia mẫu thành 4 phần bằng nhau theo chiều cao theo phương đổ bê tông của
phần bằng nhau theo chiều cao theo phương đổ bê tơng của mẫu (Hình 4). Dùng máy
mẫu (Hình 4). Dùng máy cắt, cắt mẫu ra thành 4 phần như đã chia ở trên. Sau đó sấy khô mẫu đã cắt
cắt, cắt mẫu ra thành 4 phần như đã chia ở trên. Sau đó sấy khơ mẫu đã cắt đến khối
khơng nghệ
đổi, tiến
hành
cân và đo lại
kích thướcp-ISSN
của từng phần đã cắt,e-ISSN
cân mẫu
và tính
Tạpđến
chí khối
Khoalượng
học Cơng
Xây
dựng,
2018

2734-9489
lượng
khơng đổi, tiến
hành
cân vàNUCE
đo lại kích
thước của từng phần 2615-9058;
đã cắt, cân mẫu và
khối lượngtính
thể khối
tích lượng
từng phần
để
so
sánh
với
giá
trị
trung
bình.
thể tích từng phần để so sánh với giá trị trung bình.

M1
M2
M3
6

M4

4. Sơ mẫu

đồ chiatheo
mẫu theo
phươngđổ
đổ bê
để xác
phân độ
tầngphân tầng
Hình 4. Sơ Hình
đồ chia
phương
bêtơng
tơng
đểđịnh
xácđộđịnh

Độ hútcủa
nướcbê
củatơng
bê tơng
đượcthực
thực hiện
cơ sở
3113:1993
[14] với mẫu
có kích
Độ hút nước
được
hiệntrên
trên
cơTCVN

sở TCVN
3113-1993
[14]
với thước
mẫu có
mm. Thí nghiệm xác định độ hút nước mao quản của bê tơng nhẹ sử dụng rEPS được
kích 100×100×100
thước 100×100×100
mm.

thực hiện trên cơ sở tiêu chuẩn ASTM C1585-20 [15] với mẫu có kích thước 100×100×50 mm. Sơ đồ
thí
nghiệmxác
đượcđịnh
thể hiện
Hình
5. mao quản của bê tơng nhẹ sử dụng rEPS được thực
Thí nghiệm
độ ởhút
nước
Thí nghiệm xác định hệ số dẫn nhiệt của bê tơng nhẹ sử dụng rEPS được tính tốn dựa theo ACI
hiện 213R14
trên cơ[16].
sở Trong
tiêu chuẩn
C1585-20
có kích
thước 100×100×50
đó cơngASTM
thức xác định

hệ số dẫn[15]
nhiệtvới
đượcmẫu
tính tốn
như sau:

mm. Sơ đồ thí nghiệm được thể hiện ở Hình
5.
0,00125×Wc
λ = 0,086 × e

, W/ m.◦ C

Tấm nhựa

trong đó e = 2,71828; Wc là khối lượng thể tích khơ của bê tơng, kg/m3 .

100 mm

Lớp epoxy

Mẫu bê tông

50 mm

76


Thí nghiệm xác định độ hút nước mao quản của bê tông nhẹ sử dụng rEPS được thực
hiện trên cơ sở tiêu chuẩn ASTM C1585-20 [15] với mẫu có kích thước 100×100×50

mm. Sơ đồ thí nghiệm được
thể hiện ở Hình 5.
Thắng, N. C., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Tấm nhựa

Lớp epoxy
2 mm

50 mm

100 mm

Mẫu bê tơng
Nước

Hình
Sơ đồ
thí nghiệm
hútnước
nước mao
quản
của bê
tơng
Hình 5. Sơ
đồ5.thí
nghiệm
độđộ
hút
mao
quản

của
bêrEPS
tơng rEPS

Thí nghiệm xác định hệ số dẫn nhiệt của bê tông nhẹ sử dụng rEPS được tính tốn dựa
3. Kết quả nghiên cứu và bàn luận
theo ACI 213R14 [16]. Trong đó cơng thức xác định hệ số dẫn nhiệt được tính tốn như
sau:3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng rEPS đến khối lượng thể tích và sự phân tầng của bê tơng
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, NUCE 2018

p-ISSN 2615-9058; e-ISSN 2734-9489

Kết quả thí nghiệm về ảnh hưởng của hàm lượng rEPS đến khối lượng thể tích của bê tơng được
0,00125×Wc
o
λ =nghiệm
0,086×e
, W/(m.
C) xác định, khi hàm lượng rEPS
thể hiện ở Hình 6. Kết quả thí
cho thấy với mỗi
tỷ lệ N/CKD
nhỏtrong
hơn rất
nhiềutăng
so thì
vớikhối
khốilượng
lượngthểthể
tích

xigiảm.
măngĐiều
tương
khoảng
2000là do
sử dụng
bê tơng
tích
củacủa
bê đá
tơng
nàyứng
có thể
giải thích
Trong
đó:
e
=
2,71828
3
3
khối kg/m
lượng ,thể
rEPS
20,8
kg/m
nhỏxihơn
rất nhiều
so với
khốisẽlượng

thể tích
của đá
do tích
vậy của
việchạt
thay
thếlàthể
tích
của đá
măng
bằng hạt
rEPS
làm giảm
khối
3
xi măng
tương
ứng
khoảng
2000
kg/m
,
do
vậy
việc
thay
thế
thể
tích
của

đá
xi
măng
bằng
hạt
3
lượng thể tích của
tơng.lượng
Khi tỷ thể
lệ N/CKD
giảm
lượng
thể tích
Wcbê
: khối
tích khơ
củathìbêkhối
tơng,
kg/m
. của bê tơngrEPS
sẽ làm giảm khối lượng thể tích của bê tơng. Khi tỷ lệ N/CKD giảm thì khối lượng thể tích của bê
tăng ứng với cùng thể tích hạt rEPS sử dụng. Khi tỷ lệ N/CKD = 0,3 thì khối lượng thể
tơng tăng ứng với cùng thể tích hạt rEPS sử dụng.
Khi tỷ lệ N/CKD = 0,3 thì3khối lượng thể tích của
3
tíchlớn
củanhất
bê tơng
lớn nhất
, và1010

thấpkg/m
nhất3đạt
1010tự,
kg/m
. Tương
tự, khi
tỷ thì
3
, và1490
thấpkg/m
nhất đạt
. Tương
khi tỷ
lệ N/CKD
= 0,25
bê tông
đạt 1490
kg/mđạt
3
N/CKD
= 0,25
khối
lượng
của
bê 3tông
lớn nhất
kg/m3 ., Như
và thấp
khối lệ
lượng

thể tích
của
bêvà
tơng
lớn
nhấtthể
đạttích
1550
kg/m
, và thấp
nhất đạt
đạt 1550
1128 kg/m
vậy, với
3. Kết
quả
nghiên
cứuthì
bàn
luận
3
đạt và
1128
kg/m
. Như
lệ N/CKD
vàtạo
hàm
lượng
rEPSvới

lựakhối
chọnlượng
hoànthể
toàn
tỷ lệ nhất
N/CKD
hàm
lượng
rEPSvậy,
lựa với
chọntỷhồn
tồn chế
được
bê tơng
tích từ
3
3lượng rEPS đến khối lượng thể
3.1.1000
Ảnh
hưởng
của
hàm
tầng
của bê
3 tích và sự phân
3
kg/m
đến
1500
kg/m

.
chế tạo được bê tơng với khối lượng thể tích từ 1000 kg/m đến 1500 kg/m .
Khối lượng thể tích, kg/m3

tơng

2000

V(EPS)=25%

V(EPS)=30%

V(EPS)=40%
V(EPS)=50%
Kết quả thí nghiệm về ảnh hưởng của
hàm lượng rEPS
đến khối lượng thể tích của bê
1600
tơng được thể hiện ở Hình 6. Kết quả thí nghiệm cho thấy với mỡi tỷ lệ N/CKD xác
1200
định, khi hàm lượng rEPS sử
dụng trong bê tông tăng thì khối lượng thể tích của bê tơng
3
giảm. Điều này có thể giải thích
800 là do khối lượng thể tích của hạt rEPS là 20,8 kg/m

400

7

0
N/CKD=0,3

N/CKD=0,25

Cấp phối bê tơng

Hình 6.
Ảnh
củamẫu
hàmtheo
lượng
rEPS
khối
thểđộtích
bê tơng
Hình
6. hưởng
Sơ đồ chia
phương
đổ đến
bê tơng
để lượng
xác định
phâncủa
tầng
Bê tơng nhẹ sử dụng rEPS được tạo bởi các thành phần bao gồm: xi măng, nước, phụ
Bê tông nhẹ sử dụng rEPS được tạo bởi các thành phần bao gồm: xi măng, nước, phụ gia và hạt
gianhẹ
và hạt

cốt liệu tái
nhẹchế.
polystyrene
chế.
Đâyđồng
là hỗn
hợp
đồng
gồmlượng
cốt liệu
polystyrene
Đây là hỗntáihợp
khơng
nhất
baokhơng
gồm các
vậtnhất
liệu bao
có khối
cáckhác
vật liệu
tích
nhau
chênh
lệch
rất lớn,
vậyHiện
rất dễtượng
thể tích
nhaucóvàkhối

có sựlượng
chênhthể
lệch
rấtkhác
lớn, do
vậyvàrấtcódễsựxảy
ra hiện
tượng
phândotầng.
hiện cho
tượng
tầng.cóHiện
tầng
khiến
cốt liệu
khối
phânxảy
tầngrakhiến
cốt phân
liệu rEPS
khốitượng
lượng phân
thể tích
nhỏ
có xucho
hướng
dịch rEPS
chuyểncólên
trên và
lượng thể tích nhỏ có xu hướng dịch chuyển lên trên và hồ chất kết dính nặng hơn có xu

77
hướng dịch chuyển xuống dưới. Vì vậy hiện tượng phân tầng trong bê tông cần được
hạn chế để dảm bảo độ đồng nhất các tính chất của hỡn hợp bê tông và bê tông. Trong
nghiên cứu này sẽ đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng rEPS và tỷ lệ N/CKD đến sự phân


Thắng, N. C., và cs. / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng

hồ chất kết dính nặng hơn có xu hướng dịch chuyển xuống dưới. Vì vậy hiện tượng phân tầng trong
bê tông cần được hạn chế để dảm bảo độ đồng nhất các tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông.
Trong nghiên cứu này sẽ đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng rEPS và tỷ lệ N/CKD đến sự phân tầng
của bê tơng. Kết quả thí nghiệm đánh giá sự phân tầng của bê tông được thể hiện ở Bảng 4. Kết quả
thí nghiệm cho thấy, sự chênh lệch khối lượng thể tích giữa các mặt cắt của mẫu so với giá trị trung
bình lớn nhất là 5,26% với mẫu sử dụng rEPS với hàm lượng 25% ở tỷ lệ N/CKD = 0,25. Với các hàm
lượng rEPS tăng đến 50% thì sự chênh lệch về khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tơng đều nhỏ hơn
5%. Như vậy, có thể khẳng định khơng có sự phân tầng xảy ra với các cấp phối thử nghiệm khi sử
dụng rEPS phế thải. Hỗn hợp bê tông đảm bảo độ đồng nhất và không xảy ra hiện tượng phân tầng có
thể giải thích là do khi sử dụng các hạt cốt liệu rỗng polystyrene tái chế, các hạt sau khi được nghiền
sẽ có bề mặt nhám ráp và góc cạnh, điều này sẽ làm tăng ma sát khơ giữa các hạt đồng thời hạn chế
sự dịch chuyển của các hạt cốt liệu lên phía trên. Bên cạnh đó, việc lựa chọn tỷ lệ N/CKD ở mức thấp
hàm lượng SD phù hợp đủ đảm bảo tính cơng tác của hỗn hợp bê tông cũng là yếu làm tăng độ nhớt
cho hồ CKD, từ đó hạn chế sự phân tầng của hỗn hợp bê tông xảy ra.
Bảng 4. Sự chênh lệch khối lượng thể tích của bê tơng nhẹ trên các mặt cắt khác nhau

Cấp phối/mặt cắt

M1

M2

M3

M4

ρT B , kg/m3

CP1

ρk , kg/m3
∆ρ, %

1469
2,10

1495
0,37

1499
0,10

1539
2,57

1501

CP2

ρk , kg/m3
∆ρ, %

1358
0,46

1359
0,54

1344
0,57

1346
0,43

1352

CP3

ρk , kg/m3
∆ρ, %

1196
0,06

1206
0,77

1201
0,36

1184
1,07

1197

CP4

ρk , kg/m3
∆ρ, %

941
5,17

1009
1,69

1021
2,90

998
0,58

992

CP5

ρk , kg/m3
∆ρ, %

1459
5,26

1568
1,82

1572
2,08

1561
1,36

1540

CP6

ρk , kg/m3
∆ρ, %

1422
1,49

1441
0,17

1453
0,66

1458
1,00

1444

CP7

ρk , kg/m3
∆ρ, %

1225
3,60

1258
1,00

1292
1,67

1308
2,93

1271

CP8

ρk , kg/m3
∆ρ, %

1090
2,50

1141
2,06

1145
2,42

1096
1,97

1118

3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng rEPS đến cường độ nén của bê tông
Ảnh hưởng của hàm lượng rEPS và tỷ lệ N/CKD đến cường độ nén của bê tơng được thể hiện ở
Hình 7. Kết quả thí nghiệm cho thấy, ứng với mỗi tỷ lệ N/CKD khi tăng hàm lượng rEPS thì cường
độ nén của bê tông giảm. Đồng thời, ứng với mỗi hàm lượng rEPS sử dụng, khi giảm tỷ lệ N/CKD thì
cường độ nén của bê tơng tăng, điều này hồn tồn phù hợp với lý thuyết. Cường độ nén của bê tông
lớn nhất đạt được là 21 MPa, khi tỷ lệ N/CKD = 0,25 với hàm lượng rEPS là 25%. Ngược lại, cường
78


vậy, với khối lượng thể tích của bê tơng đạt 1000 kg/m3 thì cường độ nén của bê tơng
đạt 6,3 MPa, khi khối lượng
thể tích của bê tơng tăng đến 1500 kg/m3 thì cường độ nén
Thắng, N. C., và cs. / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng
của bê tông đạt trên 20 MPa. Kết quả nghiên cứu đạt được cho thấy, sự gia tăng hàm
độ nén của bê tông nhỏ nhất đạt được là 6,3 MPa, ứng với tỷ lệ N/CKD = 0,3 và hàm lượng rEPS là
3
lượng
sẽlượng
dẫn đến
giảm
cường
độ 1000

của kg/m
bê tơng,
điều độ
này
thể
50%.cốt
Nhưliệu
vậy,rEPS
với khối
thể tích
của bê
tơng đạt
thì cường
néncócủa
bê giải
tơng thích:
đạt
3
6,3
MPa,
khi
khối
lượng
thể
tích
của
bê
tơng
tăng
đến

1500
kg/m
thì
cường
độ
nén
của
bê
tơng
đạt
xét về bản chất, cốt liệu rEPS chứa đến 98% là khơng khí, cường độ rất yếu và có tính
trên 20 MPa. Kết quả nghiên cứu đạt được cho thấy, sự gia tăng hàm lượng cốt liệu rEPS sẽ dẫn đến
kỵ giảm
nước,cường
có liên
kết rất kém với đá xi măng do vậy việc sử dụng rEPS làm cốt liệu trong
độ của bê tơng, điều này có thể giải thích: xét về bản chất, cốt liệu rEPS chứa đến 98%
bê là
tông
sẽ khí,
làmcường
giảmđộcường
nén
của
tơng.
Bên
đó,vớicường
độ nén
củaviệc
bê sử

tơng
khơng
rất yếuđộ
và có
tính
kỵ bê
nước,
có liên
kếtcạnh
rất kém
đá xi măng
do vậy
làmđược
cốt liệu
tronggiá
bê tơng
giảmtiếp
cường
nén của
bê tơng.
sử dụng
dụngrEPS
rEPS
đánh
là tỷsẽlệlàmtrực
vớiđộkhối
lượng
thểBên
tíchcạnh
củađó,bêcường

tơng,độkhi
nén của bê tơng sử dụng rEPS được đánh giá là tỷ lệ trực tiếp với khối lượng thể tích của bê tơng, khi
tăng
hàm
rEPS
là tăng
thểrỗng
tích
rỡng
tronggiảm
bê khối
tơng,
giảm
lượng
thể
tăng
hàmlượng
lượng rEPS
tứctức
là tăng
thể tích
trong
bê tơng,
lượng
thể khối
tích của
bê tơng
dẫntích
néntới
bê tơng

giảm.
củatớibêcường
tơngđộdẫn
cường
độ nén bê tơng giảm.

Cường độ nén, MPa

25
20

V(EPS)=25%
V(EPS)=30%
V(EPS)=40%
V(EPS)=50%

15
10
5
0
N/CKD=0,3

N/CKD=0,25

Cấp phối bê tơng
Hìnhhưởng
7. Ảnh hưởng
hàm
lượng rEPS
cường

độ nénđộ
củanén
bê tơng
Hình 7. Ảnh
của của
hàm
lượng
rEPSđếnđến
cường
của bê tơng

3.3. Độ hút nước và độ hút nước mao quản của bê tông nhẹ sử dụng rEPS tái chế

3.3. Độ hút nước và độ hút nước mao quản của bê tông nhẹ sử dụng rEPS tái chế

Kết quả thí nghiệm độ hút nước và độ hút nước mao quản của bê tơng được thể hiện ở Hình 8 và
Kếtnghiệm
quả thí nghiệm
thấy,và
khiđộ
giảm
lệ N/CKD
độ hút
nước
bê được
tơng giảm.
Bên ở
KếtHình
quả9.thí
độ hútcho

nước
húttỷnước
maothìquản
của
bê của
tơng
thể hiện
cạnh đó với mỗi tỷ lệ N/CKD, khi tăng hàm lượng rEPS thì độ hút nước của bê tơng tăng. Điều này
Hình
8 và
quả
thíN/CKD
nghiệm
thấy,
độ thể
húttích
nước
có thể
giảiHình
thích,9.
khiKết
giảm
tỷ lệ
hoặccho
giảm
hàm khi
lượnggiảm
rEPStỷ
sẽ lệ
làmN/CKD

tăng khốithì
lượng
tơng,giảm.
làm tăng
hàmcạnh
lượngđó
đá xi
măng,
độ N/CKD,
đặc của bê tơng
đó làm
giảm
độ hútrEPS
nước thì
của độ
củacủa
bêbêtơng
Bên
với
mỡităng
tỷ lệ
khi từ
tăng
hàm
lượng
bê
tơng.
Khi
hàm
lượng

rEPS
tăng
đến
40%
theo
thể
tích
bê
tơng,
độ
hút
nước
của
bê
tơng
có
sự
tăng
hút nước của bê tơng tăng. Điều này có thể giải thích, khi giảm tỷ lệ N/CKD hoặc giảm
đột biến, tiếp tục tăng hàm lượng rEPS đến 50% thì độ hút nước của bê tông tăng, tuy nhiên mức độ
hàm
lượng
rEPS sẽ làm tăng khối lượng thể tích của bê tơng, làm tăng hàm lượng đá xi
tăng
giảm dần.
tơngđộ
nhẹ
sử dụng
rEPS,
đâytừ

là đó
loạilàm
cốt liệu
có cấu
nước
do vậy
sử dụng
măng,Bê
tăng
đặc
của bê
tơng
giảm
độ trúc
hút rỗng
nướcxốp,
củakỵbê
tơng.
Khikhihàm
lượng
rEPS có thể ảnh hưởng đến hệ thống lỗ rỗng mao quản, tác động đến độ hút nước mao quản của bê
rEPS
tăng đến 40% theo thể tích bê tơng, độ hút nước của bê tơng có sự tăng đột biến,
tông. Kết quả về độ hút nước mao quản được thể hiện ở Hình 9, các kết quả thí nghiệm cho thấy khi
tiếptăng
tụchàm
tăng
hàm
lượng
đếnmao

50%
thìcuối
độ cùng
hút nước
của bê
tơng
tuy nhiên
mức
lượng
rEPS
thì độrEPS
hút nước
quản
có xu hướng
giảm.
Vớităng,
tỷ lệ N/CKD
= 0,3;
60 phút
đầudần.
thí nghiệm, khơng có sự khác biệt về độ hút nước mao quản giữa các hàm lượng rEPS
độ ởtăng
giảm
khác nhau, tuy nhiên tiếp tục thí nghiệm theo thời gian độ hút nước mao quản của bê tông tăng, độ hút
nước mao quản giảm lớn nhất với hàm lượng rEPS là 25%. Trong khoảng 120 phút đầu thí nghiệm,
79


2

0
Thắng, N. C., vàN/CKD=0,3
cs. / Tạp chí Khoa họcN/CKD=0,25
Cơng nghệ Xây dựng

tốc độ hút nước mao quản nhanh, sau đó độ hút
nước
tiếp
Cấp
phối
bê tục
tôngtăng nhưng với tốc độ chậm dần. Khi
giảm tỷ lệ N/CKD thì độ hút nước mao quản giảm tuy nhiên vẫn theo quy luật tăng hàm lượng rEPS
thì độ hút nước
mao
Việc của
sử dụng
cốt liệu
rEPS
sẽ làm
giảm
độ hút
nướcnhau
mao quản trong
Hình
8.quản
Độ giảm.
hút nước
bê tơng
với

hàm
lượng
rEPS
khác
bê tơng, điều này có thể giải thích do các hạt cốt liệu rEPS có cấu trúc rỗng và kỵ nước, khi sử dụng
rEPS
tơng
các hạt
rEPS
sẽdựng,
làm
mất
sự
tụccó
củacấu
cácp-ISSN
lỗ rỗng
maoxốp,
quảnkỵ
trong
đá xi
măng
Tạp
chítrong
Khoa
Cơng
nghệ
Xây
NUCE
2018

2615-9058;
e-ISSN
2734-9489
Bê
tơng
nhẹbêhọc
sử
dụng
rEPS,
đây
là loại
cốtliên
liệu
trúc
rỡng
nước
do
vậytừkhi
đó
ngăn
cản
sự
hút
nước
mao
quản
trong
bê
tơng.
sử dụng rEPS có thể ảnh hưởng đến hệ thống lỡ rỗng mao quản, tác động đến độ hút

Độ hút nước mao quản, kg/m2

Độ hút nước mao quản, kg/m2

Độ hút nước, %

nước mao quản của bê tông.
10 Kết quả về độ hút nước mao quản được thể hiện ở Hình 9,
V(EPS)=25%
các kết quả thí nghiệm cho thấy khi tăng hàm lượng rEPS thì độ hút nước mao quản
V(EPS)=30%
8
cuối cùng có xu hướng giảm. Với tỷ lệ N/CKD=0,3,
ở 60 phút đầu thí nghiệm, khơng
V(EPS)=40%
V(EPS)=50%
có sự khác biệt về độ hút nước
lượng rEPS khác nhau, tuy nhiên
6 mao quản giữa các hàm
tiếp tục thí nghiệm theo thời gian độ hút nước mao quản của bê tông tăng, độ hút nước
4
mao quản giảm lớn nhất với hàm lượng rEPS là 25%. Trong khoảng 120 phút đầu thí
nghiệm, tốc độ hút nước mao
2 quản nhanh, sau đó độ hút nước tiếp tục tăng nhưng với
tốc độ chậm dần. Khi giảm tỷ lệ N/CKD thì độ hút nước mao quản giảm tuy nhiên vẫn
0
theo quy luật tăng hàm lượng rEPS
thì độ hút nước
mao quản giảm. Việc sử dụng cốt

N/CKD=0,3
N/CKD=0,25
liệu rEPS sẽ làm giảm độ hút nước mao quản trong bê tơng, điều này có thể giải thích
Cấp phối bê tơng
do các hạt cốt liệu rEPS có cấu trúc rỗng và kỵ nước, khi sử dụng rEPS trong bê tơng
các hạt rEPS
sẽ 8.
làm
mất
sự
liên
tục
của
cácvới
lỡhàm
rỡng
mao
quản
trong
xi măng từ đó
Hình
8. Độ
hút
nước
của
bêtơng
tơng
lượng
rEPS
khác

nhau
Hình
Độ
hút
nước
của
bê
với
hàm
lượng
rEPS
khácđánhau
ngăn cản sự hút nước mao quản trong bê tông.
Bê tông nhẹ sử dụng rEPS, đây là loại cốt liệu có cấu trúc rỗng xốp, kỵ nước do vậy khi
1,4
sử dụng
rEPS có thể ảnh hưởng đến hệ thống lỡ1,4
rỡng mao quản, tác động đến độ hút
N/CKD=0,3
N/CKD=0,25
1,2
1,2
nước mao quản của bê tông. Kết quả về độ hút nước mao quản được thể hiện ở Hình 9,
1,0 rEPS thì độ hút nước mao quản
các kết1,0quả thí nghiệm cho thấy khi tăng hàm lượng
0,8 có xu hướng giảm. Với tỷ lệ N/CKD=0,3,
0,8 ở 60 phút đầu thí nghiệm, khơng
cuối cùng
0,6 biệt về độ hút nước mao quản giữa các0,6
có sự khác

hàm lượng rEPS khác nhau, tuy nhiên
V(EPS)=25%
V(EPS)=25%
tiếp tục0,4thí nghiệm theo thờiV(EPS)=30%
gian độ hút nước mao
độ hút nước
0,4 quản của bê tông tăng,
V(EPS)=30%
V(EPS)=40%
mao quản
hàm lượng rEPS là 0,2
25%. Trong khoảng 120
phút đầu thí
0,2 giảm lớn nhất vớiV(EPS)=40%
V(EPS)=50%
V(EPS)=50%
nghiệm,
0,0tốc độ hút nước mao quản nhanh, sau đó0,0độ hút nước tiếp tục tăng nhưng với
0
200tuy nhiên
300vẫn
0 dần. Khi
100 giảm tỷ
200
300thì độ hút nước
tốc độ chậm
lệ N/CKD
mao100
quản giảm
0,5

0,5
ngâmViệc
mẫu, sử
s dụng cốt
Thời hàm
gian ngâm
mẫu,
s thì độ hút nước mao Thời
theo quy luật tăng
lượng
rEPS
quảngian
giảm.
Hình
9. Độ
nước
mao
quản
củaquản
bê tơng
vớivới
hàm
lượng
rEPS
khác
nhaukhác
liệu rEPS
sẽ 9.
làm
giảm

độhúthút
nước
mao
trong
bêhàm
tơng,
điều
này
có thểnhau
giải thích
Hình
Độ
hút
nước
mao
quản
của
bê
tơng
lượng
rEPS
do các hạt cốt liệu rEPS có cấu trúc rỡng và kỵ nước, khi sử dụng rEPS trong bê tông
các3.4.
hạtHệrEPS
sẽnhiệt
làmcủa
mất
củarEPS
các
lỗ rỗng mao quản trong đá xi măng từ đó

số dẫn
bê sự
tơngliên
nhẹ tục
sử dụng
11 tái chế
ngăn cản
nước
mao
quản
bê tơng.
Tínhsự
dẫnhút
nhiệt
của bê
tơng
chịu trong
ảnh hưởng
bởi các đặc tính của cốt liệu, loại và hàm lượng cốt

0,8
0,6

c mao quản, kg/m2

c mao quản, kg/m2

liệu, các yếu tố khác bao gồm cả độ ẩm, tỷ trọng và nhiệt độ của bê tơng. Tính dẫn nhiệt thấp là một
1,4
1,4

trong những ưu điểm chính cho việc ứng dụng loại bê tơng này. Trong nghiên cứu này sẽ đánh giá ảnh
N/CKD=0,3
N/CKD=0,25
1,2
1,2
80
1,0
1,0

0,8
0,6


Thắng, N. C., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

hưởng của hàm lượng rEPS đến hệ số dẫn nhiệt của bê tơng, kết quả tính tốn về hệ số dẫn nhiệt của
bê tông sử dụng rEPS tái chế được thể hiện ở Bảng 5 và Hình 10. Các kết quả tính tốn cho thấy có
sự giảm mạnh hệ số dẫn nhiệt của bê tông với sự gia tăng hàm lượng hạt rEPS. Độ dẫn nhiệt của bê
tông nhẹ rEPS giảm khi bê tông nhẹ hơn, tức là khối lượng thể tích của bê tơng giảm. Do đó, hệ số
dẫn nhiệt của bê tơng rEPS được đánh giá là tỷ lệ thuận với khối lượng thể tích của bê tông và hàm
lượng hạt rEPS, kết quả này đúng với cả tỷ lệ N/CKD = 0,25 và 0,3. Kết quả tính tốn hồn tồn phù
hợp với các nghiên cứu về ảnh hưởng của hạt rEPS nguyên sinh đến hệ số dẫn nhiệt của bê tông là khi
tăng hàm lượng hạt rEPS nguyên sinh thì hệ số dẫn nhiệt của bê tông giảm [17–19].
Bảng 5. Hệ số dẫn nhiệt của bê tông sử dụng rEPS tái chế

Hệ số dẫn nhiệt, W/m.°C
Thể tích rEPS, %

N/CKD = 0,25

25%
0,598
30%
0,543
40%
0,442
50%
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, NUCE 0,352
2018

N/CKD = 0,30
0,555
0,489
0,404
p-ISSN 2615-9058;0,304
e-ISSN 2734-9489

Hệ số dẫn nhiệt, W/(m.oC)

0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
1000

N/CKD=0,3

N/CKD=0,25

1200

1400

1600

Khối lượng thể tích, kg/m3
10.dẫn
Hệ sốnhiệt
dẫn nhiệt
tơng với
lượng
thể tích
khác
nhau
Hình 10. Hình
Hệ số
củacủabêbêtơng
vớikhối
khối
lượng
thể
tích
khác nhau

4. Kết luận

Kết luận

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu đạt được, một số kết luận như sau:

- Hồn
tồnquả
có thể
sử dụng
cốt đạt
liệu được,
rỗng polystyrene
tái chế
và như
vật liệu
sẵn có ở Việt Nam để chế
Trên cơ
sở kết
nghiên
cứu
một số kết
luận
sau:
tạo bê tông nhẹ thỏa mãn yêu cầu: khối lượng thể tích của bê tơng đạt từ 1000 - 1500 kg/m3 ; cường
- độ
Hoàn
toàn
cốt liệu rỗng polystyrene tái chế và vật liệu sẵn có ở Việt
nén của
bê có
tơngthể
đạtsử
đếndụng
20,0 MPa.
- Khi

dụng
với hàm
tích lượng
bê tơng,thể
khối
lượng
củađạt
bê từ
Nam
để sử
chế
tạorEPS
bê tơng
nhẹlượng
thỏa 25%-50%
mãn utheo
cầu:thểkhối
tích
củathể
bêtích
tơng
tơng tương ứng giảm. 3Khối lượng thể tích của bê tơng lớn nhất đạt 1550 kg/m3 ứng với tỷ lệ N/CKD
1000 - 1500 kg/m ; cường độ nén của bê tông đạt đến 20,0 MPa.
= 0,25 hàm lượng rEPS là 25% và cường độ nén của bê tông lớn nhất đạt 21 MPa. Khối lượng thể tích

- Khi sử dụng rEPS với hàm lượng 25%-50%
81 theo thể tích bê tơng, khối lượng thể tích
của bê tơng tương ứng giảm. Khối lượng thể tích của bê tơng lớn nhất đạt 1550 kg/m3
ứng với tỷ lệ N/CKD = 0,25 hàm lượng rEPS là 25% và cường độ nén của bê tông
3

Thắng, N. C., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

của bê tông nhỏ nhất đạt 1010 kg/m3 ứng với tỷ lệ N/CKD = 0,3, hàm lượng rEPS là 50% và cường
độ nén của bê tông nhỏ nhất là 6,3 MPa;
- Khi sử dụng rEPS tái chế đến 50% thể tích của bê tơng, khối lượng thể tích của bê tơng theo
chiều cao mẫu khơng có sự chênh lệch đáng kể, không xảy ra hiện tượng phân tầng và hỗn hợp rEPS
phân bố đồng đều trong hỗn hợp bê tông.
- Khi tăng hàm lượng rEPS đồng thời tỷ lệ N/CKD tăng thì độ hút nước của bê tông tăng, độ hút
nước của bê tông lớn nhất đạt 6,25% khi tỷ lệ N/CKD = 0,3 và hàm lượng rEPS là 50%. Ngược lại
với độ hút nước, độ hút nước mao quản của bê tông giảm khi tăng hàm lượng rEPS đồng thời giảm tỷ
lệ N/CKD. Độ hút nước mao quản nhỏ nhất là 0,84 kg/m2 .s0,5 tại tỷ lệ N/CKD = 0,25 và hàm lượng
rEPS là 50%.
- Hệ số dẫn nhiệt của bê tơng tính tốn theo ACI 213R14 cho thấy; khi tăng tỷ lệ N/CKD đồng
thời tăng hàm lượng rEPS thì hệ số dẫn nhiệt của bê tông giảm. Với hỗn hợp khi sử dụng N/CKD =
0,3 và 50% rEPS, hệ số dẫn nhiệt của bê tông nhỏ nhất đạt 0,3039 W/m.°C.
Lời cảm ơn
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Bộ Giáo Dục và Đào Tạo và Trường Đại học Xây dựng cho đề tài
“Nghiên cứu sử dụng vật liệu phế thải công nghiệp thay thế vật liệu truyền thống để xây lắp các cơng
trình hạ tầng kỹ thuật theo hướng tự động hóa”, mã số CT2019.03.03.
Tài liệu tham khảo
[1] Chandra, S., Berntsson, L. (2002). Lightweight Aggregate Concrete: Science, Technology and Applications (Building Materials Science Series).
[2] Phong, N. H., và cs. (2019). Nghiên cứu chế tạo và đánh giá mô đun đàn hồi của bê tông nhẹ sử dụng cốt
liệu nhẹ chế tạo từ phế thải phá dỡ cơng trình xây dựng. Tạp chí xây dựng Việt Nam, 3-2019.
[3] Le Roy, R., Parant, E., Boulay, C. (2005). Taking into account the inclusions’ size in lightweight concrete
compressive strength prediction. Cement and Concrete Research, 35(4):770–775.
[4] Thang, N. C., Duc, H. N., Nghia, H. T. (2018). Nghiên cứu thực nghiệm nâng cao một số tính chất của bê
tơng nhẹ cốt liệu rỗng. Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 12(2):104–109.
[5] Thang, N. C., Duc, H. N. (2020). Effect of Carbon Nanotube on properties of lightweight concrete using

recycled Expanded Polystyrene (EPS). IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, IOP
Publishing, 869(3).
[6] Sabaa, B., Ravindrarajah, R. S. (1999). Workability assessment for polystyrene aggregate concrete. VII
Quality Control Congress, 18–21.
[7] Collins, J., Ravindrarajah, R. (1998). Temperature development in Concrete with EPS breads.
AUSTCERM 98 Melbourne Australia.
[8] Pacheco-Torgal, F., Khatib, J., Colangelo, F., Tuladhar, R. (2009). Use of recycled plastics in eco-efficient
concrete. Woodhead Publishing Series in Civil and Structural Engineering.
[9] EPA (2003). Environmental Protection Agency (USA) Plastic Wastes: Management, Control, Recycling
and Disposal.
[10] APME (2004). An Analysis of Plastics Consumption and Recovery in Western Europe 2000. Association
of Plastics Manufacturers in Europe.
[11] Polymelt (2013). Polystyrene recycling.
[12] TCVN 3115:1993. Bê tông nặng - Phương pháp xác định khối lượng thể tích. Bộ Khoa học và Cơng
nghệ, Việt Nam.
[13] TCVN 3118:1993. Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ nén. Bộ Khoa học và Công nghệ,
Việt Nam.

82


Thắng, N. C., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

[14] TCVN 3113:1993. Bê tông nặng - Phương pháp xác định độ hút nước. Bộ Khoa học và Công nghệ, Việt
Nam.
[15] ASTM C1585-2020. Standard Test Method for Measurement of Rate of Absorption of Water by HydraulicCement Concretes. American Concrete Institute, Detroit.
[16] ACI 213R-14. Guide for Structural Lightweight-Aggregate Concrete. American Concrete Institute, Detroit.
[17] Sayadi, A. A., Tapia, J. V., Neitzert, T. R., Clifton, G. C. (2016). Effects of expanded polystyrene (EPS)
particles on fire resistance, thermal conductivity and compressive strength of foamed concrete. Construction and Building Materials, 112:716–724.
[18] Demirboˇga, R., Găul, R. (2003). Thermal conductivity and compressive strength of expanded perlite

aggregate concrete with mineral admixtures. Energy and Buildings, 35(11):1155–1159.
[19] Al-Jabri, K. S., Hago, A. W., Al-Nuaimi, A. S., Al-Saidy, A. H. (2005). Concrete blocks for thermal
insulation in hot climate. Cement and Concrete Research, 35(8):1472–1479.

83