Bê tông tự liền (Self-Healing Concrete) là một loại vật liệu xây dựng tiên tiến có khả năng tự động hàn kín các vết nứt mà không cần sự can thiệp của con người. Đây là công nghệ mới, chủ yếu được nghiên cứu và phát triển ở các nước phát triển như Hà Lan, Nhật Bản, Mỹ... Bê tông tự liền là giải pháp đột phá trong xây dựng bền vững, dù còn một số hạn chế nhưng hứa hẹn cách mạng hóa ngành công nghiệp vật liệu.
1. Nguyên lý hoạt động
Bê tông tự liền sử dụng các cơ chế khác nhau để "chữa lành" vết nứt:
Vi khuẩn sinh học
- Cơ chế: Vi khuẩn (vd: Bacillus pseudofirmus) được đưa vào hỗn hợp bê tông cùng chất dinh dưỡng (như canxi lactate). Khi nước thấm vào vết nứt, vi khuẩn hoạt động, tiêu thụ chất dinh dưỡng và tạo ra canxit (CaCO₃) lấp đầy vết nứt.
- Ưu điểm: Hiệu quả với vết nứt rộng đến 0.8 mm, thân thiện môi trường.
- Thách thức: Đảm bảo vi khuẩn sống sót trong môi trường kiềm cao của bê tông.
Vi nang tự liền
- Cơ chế: Các vi nang chứa polymer hoặc epoxy được trộn vào bê tông. Khi vết nứt xuất hiện, vi nang vỡ ra, giải phóng chất liền kết.
- Ưu điểm: Dễ ứng dụng, phù hợp với vết nứt nhỏ.
Vật liệu trí nhớ hình dạng (SMP)
- Cơ chế: Sợi hoặc polymer có khả năng phục hồi hình dạng khi gặp nhiệt, ép các vết nứt khép lại.
Tự liền tự nhiên (Autogenous Healing)
- Cơ chế: Bê tông thông thường có thể tự liền vết nứt nhỏ (< 0.3 mm) nhờ quá trình hydrat hóa tiếp tục hoặc lắng đọng canxi carbonate từ nước mưa.
2. Ưu điểm
- Tăng tuổi thọ công trình: Giảm nguy cơ ăn mòn cốt thép do nước/khí thẩm thấu.
- Giảm chi phí bảo trì: Hạn chế sửa chữa thủ công.
- Thân thiện môi trường: Giảm lượng bê tông mới sản xuất, từ đó giảm phát thải CO₂.
- Ứng dụng đa dạng: Phù hợp với công trình khó tiếp cận (cầu, hầm, đập).
3. Hạn chế
- Chi phí cao: Giá thành cao hơn 30–50% so với bê tông thường do bổ sung vi khuẩn, vi nang.
- Giới hạn kích thước vết nứt: Chỉ hiệu quả với vết nứt ≤ 1 mm.
- Độ bền lâu dài chưa rõ: Cần nghiên cứu thêm về hiệu suất sau 10–20 năm.
4. Ứng dụng thực tế
- Hạ tầng giao thông: Cầu, đường cao tốc, đường hầm (vd: dự án ở Hà Lan, Nhật Bản).
- Công trình biển: Đê chắn sóng, cảng biển (chống ăn mòn do nước mặn).
- Công trình ngầm: Bể chứa, hầm metro.
- Xây dựng dân dụng: Nhà cao tầng, bệnh viện.
5. Ví dụ điển hình
- Hà Lan: Kênh đài Delft ứng dụng bê tông tự liền bằng vi khuẩn năm 2016.
- Nhật Bản: Sử dụng trong các tòa nhà chống động đất.
- Mỹ: Nghiên cứu của ĐH Colorado Boulder về vi nang polymer.
6. Xu hướng phát triển
- Vật liệu lai: Kết hợp vi khuẩn + polymer để tăng hiệu quả.
- Công nghệ nano: Thêm hạt nano silica cải thiện độ bền và khả năng tự liền.
- Tối ưu chi phí: Giảm giá thành để ứng dụng đại trà.
7. Các đơn vị cung cấp bê tông tự liền tại Việt Nam
Hiện tại, bê tông tự liền vẫn là công nghệ mới và chưa phổ biến ở Việt Nam. Tuy nhiên, một số công ty và đơn vị nghiên cứu đang bắt đầu tiếp cận:
Các viện nghiên cứu
- Viện Vật liệu Xây dựng (Bộ Xây dựng) đã có nghiên cứu về bê tông tự liền sử dụng vi khuẩn và phụ gia đặc biệt.
- Trường Đại học Xây dựng Hà Nội và Đại học Bách Khoa TP.HCM cũng có các đề tài liên quan.
Các công ty vật liệu xây dựng
- Một số công ty như Hòa Phát, Vicem, hoặc Sông Đà có thể cung cấp bê tông chất lượng cao, nhưng chưa công bố chính thức về sản phẩm tự liền thương mại.
- Các công ty nhập khẩu vật liệu như BASF Vietnam hoặc Sika có thể cung cấp phụ gia hỗ trợ tự liền (ví dụ: chất phụ gia dạng vi nang).
👉 Lời khuyên: Liên hệ trực tiếp với các viện nghiên cứu hoặc công ty vật liệu lớn để đặt hàng theo yêu cầu. Sản phẩm chưa có sẵn trên thị trường đại trà.
8. Người dân có thể tự làm bê tông tự liền không?
Có thể, nhưng hiệu quả phụ thuộc vào phương pháp và nguyên liệu. Dưới đây là một số công thức đơn giản:
Công thức 1: Sử dụng xi măng kết hợp phụ gia tự liền
Nguyên liệu:
- Xi măng Portland.
- Cát, đá, nước (tỷ lệ tiêu chuẩn).
- Phụ gia tự liền: Mua vi nang polymer hoặc canxi lactate (dùng cho vi khuẩn) từ các công ty hóa chất (ví dụ: BASF, Merck).
Cách làm:
- Trộn xi măng, cát, đá theo tỷ lệ thông thường.
- Thêm 2–5% phụ gia tự liền (vi nang hoặc canxi lactate) vào hỗn hợp.
- Đổ khuôn và bảo dưỡng như bê tông thường.
Công thức 2: Bê tông tự liền bằng vi khuẩn (đơn giản hóa)
Nguyên liệu:
- Xi măng, cát, đá, nước.
- Vi khuẩn Bacillus pseudofirmus (mua từ các đơn vị cung cấp vi sinh vật).
- Canxi lactate (thức ăn cho vi khuẩn).
Cách làm:
- Trộn vi khuẩn và canxi lactate vào hỗn hợp bê tông trước khi đổ.
- Đảm bảo vi khuẩn được bảo vệ trong viên nang hoặc vật liệu trơ để sống sót trong môi trường kiềm.
⚠️ Lưu ý:
- Khó kiểm soát chất lượng do thiếu thiết bị chuyên dụng.
- Hiệu quả tự liền thấp hơn công nghệ công nghiệp (chỉ khắc phục vết nứt ≤ 0.3 mm).
- Chi phí phụ gia có thể cao (ví dụ: 1kg canxi lactate giá ~500.000–1.000.000 VNĐ).
9. Hạn chế khi tự làm bê tông tự liền
- Thiếu độ tin cậy: Khó đảm bảo vi khuẩn hoạt động đúng sau thời gian dài.
- Nguy cơ an toàn: Sai tỷ lệ phụ gia có thể làm giảm độ bền bê tông.
- Không phù hợp cho công trình lớn: Chỉ nên dùng cho các ứng dụng nhỏ (ví dụ: bể nước, sân vườn).
10. Gợi ý thay thế nếu không tự làm được
- Sử dụng phụ gia chống thấm (như Sika Latex, MasterSeal) để hạn chế nứt.
- Áp dụng màng phủ polymer lên bề mặt bê tông sau khi đổ.
Tóm lại, ở Việt Nam, bê tông tự liền chưa phổ biến, chủ yếu ở giai đoạn nghiên cứu. Người dùng có thể liên hệ các viện/doanh nghiệp lớn để đặt hàng. Nếu tự làm, thì khả thi với quy mô nhỏ, nhưng cần thận trọng về nguyên liệu và tỷ lệ pha trộn. Khuyến nghị của chúng tôi là, ưu tiên sử dụng cho dự án thử nghiệm, không nên áp dụng cho công trình trọng điểm nếu chưa được kiểm định.
