Bài viết đã luận chứng khả năng sử dụng các loại vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường như vật liệu cho kết cấu chịu lực (bê tông nặng, bê tông nhẹ kết cấu, thép cốt và kết cấu kim loại), vật liệu cho kết cấu bao che và ngăn cách (khối xây, vách ngăn, kính và kết cấu kính, mái), vật liệu hoàn thiện (vật liệu ốp lát, sơn, vật liệu chống thấm) và những nguyên tắc lựa chọn công nghệ xây dựng thân thiện môi trường.
LUẬN CHỨNG CƠ SỞ KHOA HỌC LỰA CHỌN VẬT LIỆU XÂY DỰNG THÂN THIỆN MƠI TRƯỜNG VÍ DỤ CHO DỰ ÁN XÂY DỰNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TẠI HỊA LẠC HỒNG MINH ĐỨC*, TRẦN MẠNH LIỂU**, NGUYỄN NGỌC TRỰC, NGUYỄN QUANG HUY, TRƢƠNG VĂN THỊNH, HỒNG ĐÌNH THIỆN, NGUYỄN VĂN THƢƠNG Scientific-Based Demonstration for the Choice of EnvironmentllyFriendly 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 loadbearing structures, materials for cover, separating, finishing materials, waterproof materials and applying recommendations to construction project of Vietnam National University, Hanoi in Hoa Lac GIỚI THIỆU * Khái niệm “vật liệu thân thiện với mơi trường” ngày khơng xa lạ Sử dụng vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường trở thành xu hướng ngành công nghiệp xây dựng giới Thị trường vật liệu xây dựng ngày xuất nhiều loại vật liệu thân thiện với mơi trường Chúng có tính vượt trội so với loại vật liệu xây dựng truyền thống Việc luận chứng sở khoa học thực tiễn lựa chọn vật liệu xây dựng phù hợp với điều kiện khí hậu, mơi trường, kinh tế xã hội điều cần thiết trọng tâm nghiên cứu báo Bên cạnh lợi ích mặt môi * ** Viện KHCN Xây dựng, Bộ Xây dựng 81 Trần Cung, Cầu Giấy, Hà Nội Email: hmduc@yahoo.com Đại học Quốc gia Hà Nội Email: heutm@vnn.edu.vn ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 trường, yếu tố kinh tế - kỹ thuật đóng vai trò to lớn định khả sử dụng phổ biến loại vật liệu Nhiều sách Chính phủ ban hành nhằm đẩy mạnh sử dụng vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường nước ta NGUYÊN TẮC SỬ DỤNG VẬT LIỆU TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH Tiết kiệm sử dụng VLXD, sử dụng vật liệu tái chế, vật liệu dễ chế tạo, vật liệu tạo thành tiêu tốn lượng, vật liệu có nguồn gốc tự nhiên Tỷ lệ mặt tiền cơng trình sử dụng cửa kính phải tính tốn hợp lý phục vụ việc lấy ánh sáng, thơng thống tự nhiên Khơng lạm dụng kính nhiều gây hiệu ứng nhà kính làm khơng khí nóng lên ánh nắng mặt trời tốn nhiều lượng điện để làm mát Cấu tạo lớp vỏ bọc cơng trình phải tính tốn thiết kế nhằm mục đích tiết kiệm lượng điện điều hòa, thơng thống, chiếu 27 sáng, tăng cường sử dụng hiệu thơng thống, chiếu sáng tự nhiên Các mảng tường bao chắn cần xây dựng vật liệu cách nhiệt gạch rỗng, bê thông xốp, tường lớp cách nhiệt Trong nghiên cứu này, VLXD xem xét theo nhóm: vật liệu cho kết cấu chịu lực, vật liệu bao che ngăn cách, vật liệu hoàn thiện vật liệu khác ĐỊNH HƢỚNG SỬ DỤNG CÁC LOẠI VẬT LIỆU THÂN THIỆN MÔI TRƢỜNG TRONG CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG XANH 3.1 Yêu cầu chung Yêu cầu vật liệu sử dụng công nghệ xây dựng xanh bên cạnh yêu cầu chức VLXD thơng thường thân thiện với môi trường, đáp ứng yêu cầu đặc biệt ổn định cách nhiệt, giảm xạ nhiệt có hiệu kinh tế - kỹ thuật cao 3.2 Vật liệu cho kết cấu chịu lực Vật liệu cho kết cấu chịu lực bao gồm bê tông nặng, bê tông nhẹ kết cấu, thép cốt kết cấu kim loại Ngày nay, việc nâng cao hiệu bê tông gắn liền với việc phát triển loại bê tông đặc biệt (bê tông chất lượng cao, bê tông cường độ cao, bê tông tự đầm, ) nâng cao mức độ thân thiện môi trường bê tông sử dụng phế thải sử dụng vật liệu địa phương Sản phẩm bê tơng đòi hỏi nâng cao một vài tính chất bê tông phục vụ cho ứng dụng cụ thể Đối với kết cấu bê tông cốt thép chịu lực, sử dụng bê tơng cường độ cao kết hợp với loại thép cường độ cao, thép dự ứng lực thiết kế kết cấu bê tông cốt thép vượt nhịp, giảm thiết diện kết cấu Bê tông cường độ cao nên cân nhắc sử dụng cho kết cấu chịu lực cột dầm, cơng trình nhà cao tầng, nhà thi đấu, sân vận động Đối với kết cấu bao che, giảm khối lượng thể tích, giảm hệ số dẫn nhiệt nhằm tiết kiệm lượng, nâng cao khả chống thấm Bê tông nhẹ kết cấu nên sử dụng cho kết cấu mái, kết cấu vượt nhịp 28 cơng trình nhà cao tầng, nhà thi đấu Bê tông nhẹ cách nhiệt nên sử dụng cho kết cấu tường bao che tường ngăn cho nhà cao tầng cơng trình thấp tầng Đối với kết cấu có mật độ cốt thép cao, hình dạng phức tạp việc sử dụng bê tông tự đầm nhằm đảm bảo chất lượng tiết kiệm chi phí nhân cơng, máy Bê tơng tự đầm phù hợp cho kết cấu có hàm lượng thép cao cột, dầm nhà cao tầng, kết cấu có yêu cầu chống thấm tường, sàn tầng hầm cơng trình Việc tối ưu hóa tính chất bê tơng thực thơng qua việc lựa chọn vật liệu đầu vào tối ưu hóa cấp phối bê tơng Trong vật liệu thành phần bê tơng xi măng có số phát thải cacbon lớn Do đó, giảm lượng dùng xi măng hướng ưu tiên hàng đầu mục tiêu pháp triển xanh, bền vững bê tông Giảm lượng dùng xi măng giữ nguyên cải thiện tính chất bê tơng thực biện pháp sau: (1) sử dụng phụ gia giảm nước để giảm lượng dùng xi măng giữ nguyên tỷ lệ nước xi măng, hay giữ nguyên cường độ bê tơng; (2) sử dụng phụ gia khống hoạt tính thay phần xi măng; (3) định tuổi thiết kế sau 28 ngày Việc định tuổi thiết kế hợp lý giúp tiết kiệm xi măng đảm bảo chất lượng cơng trình Bên cạnh đó, để nâng cao hiệu bê tơng cần ưu tiên sử dụng nguồn vật liệu địa phương Giảm nhu cầu vận chuyển vật liệu giúp giảm chi phí lượng tiêu hao cho công tác Nhờ đó, lượng phát thải cacbon giảm thiểu Các dạng vật liệu phế thải phá dỡ công trình xây dựng, phế thải nhà máy nhiệt điện, nhà máy luyện kim, sau sơ chế hợp lý sử dụng có hiệu bê tơng Đây biện pháp có tác dụng tích cực, chủ động giải vấn đề môi trường ngành xây dựng mà tồn xã hội Chỉ số ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 phát thải cacbon bê tông áp dụng kết hợp nhiều biện pháp cơng nghệ vật liệu giảm xuống 0,15 kg CO2/kg 3.3 Vật liệu cho kết cấu bao che ngăn cách Vật liệu cho kết cấu bao che ngăn cách bao gồm khối xây, vách ngăn, kính - kết cấu kính mái che Nâng cao hiệu kết cấu bao che góc độ sử dụng lượng hiệu gắn liền với việc giảm tổng giá trị truyền nhiệt qua kết cấu bao che Truyền nhiệt qua kết cấu bao che liên quan đến tác động gia tăng nhiệt độ xạ mặt trời truyền nhiệt thân vật liệu Để hạn chế tác động xạ mặt trời, cần bố trí kết cấu che nắng, giảm bớt tỷ lệ kính tổng diện tích bao che, sử dụng vật liệu có hệ số hấp thụ xạ mặt trời thấp Để giảm truyền nhiệt qua kết cấu tường đăc cần ưu tiên sử dụng vật liệu nhẹ Cần tiến hành thẩm định hiệu kết cấu bao che góc độ sử dụng lượng hiệu Kết thẩm định để chấp thuận phương án thiết kế vật liệu sử dụng Với cơng trình nhà cao tầng, nhà thi đấu có sử dụng tỷ lệ lớn kết cấu mặt dựng kính, cửa sổ kính cần ý biện pháp che nắng kết cấu đua Ngồi cần lựa chọn sử dụng loại kính tiết kiệm lượng, có hệ số truyền nhiệt thấp, kính nhiều lớp, phản quang, kết hợp với hệ định hình có hệ số dẫn nhiệt thấp Với cơng trình thấp tầng, biện pháp hiệu sử dụng kết cấu che nắng, mái hiên, mái đua Đối với cửa sổ nên bố trí hệ cửa chớp bên ngồi kính để vừa đảm bảo lấy sáng vừa hạn chế 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 cơng trình, vừa giảm tải trọng lên kết cấu móng Còn cơng trình thấp tầng, cân nhắc sử dụng sản phẩm gạch bê tông đá mạt, loại gạch bê tơng có sử dụng phế thải công nghiệp Kết cấu tường xây cơng trình chiếm tỷ trọng lớn, sử dụng ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 hợp lý vật liệu xây giúp cắt giảm đáng kể lượng phát thải cacbon 3.4 Vật liệu hoàn thiện Vật liệu hoàn thiện gồm vật liệu ốp lát sơn Cơng tác hồn thiện có vai trò quan trọng có tính định đến công sử dụng vẻ đẹp thẩm mỹ cơng trình chiếm tỷ trọng lớn cơng trình xây dựng Các phương án hồn thiện đa dạng đánh giá, lựa chọn theo nhiều tiêu chí, góc độ, yếu tố thẩm mỹ ý kiến chủ quan có ảnh hưởng đáng kể 3.5 Vật liệu chống thấm Một số vật liệu chống thấm sử dụng xây dựng bao gồm bê tông chống thấm, vữa chống thấm, sơn chống thấm, chống thấm, băng cản nước loại vật liệu khác Chống thấm cơng tác có tính đặc thù cao, đó, bên cạnh việc lựa chọn vật liệu, việc xác định xác nguy thấm, lựa chọn giải pháp hợp lý, thiết kế chi tiết chống thấm phù hợp đảm bảo chất lượng thi cơng có vai trò định đến chất lượng chống thấm ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG MỘT SỐ LOẠI VẬT THÂN THIỆN MÔI TRƢỜNG CHO ĐƠ THỊ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TẠI HỊA LẠC 4.1 Tổng quan dự án Đại học Quốc gia Hà Nội Hòa Lạc Hình1 Vị trí xây dựng Đại học Quốc gia Hà Nội Hòa Lạc [1] 29 Khu vực quy hoạch xây dựng đô thị Đại học quốc gia Hà Nội (ĐHGQHN) Hòa lạc, huyện Thạch Thất, thành phố Hà Nội, giới hạn phía Đơng quốc lộ 21, phía Bắc cách đường băng sân bay Hòa Lạc khoảng 1000m, phía Nam giáp đường Láng Hòa Lạc, phía Tây giáp núi Thằn Lằn Tổng diện tích quy hoạch 1000 ha, thiết kế cho quy mô đào tạo 60 000 sinh viên (2020) 100 000 sinh viên (năm 2050), thời gian thực 2003 - 2020, bao gồm 21 dự án thành phần: 01: Dự án đền bù GPMB; 02: Dự án hệ thống hạ tầng kỹ thuật; 03: Dự án khu trung tâm ĐHQGHN; 04: Dự án Trung tâm Quốc phòng an ninh; 05: Dự án ký túc xá sinh viên; 06: Dự án khu công vụ; 07: Dự án Trường ĐH Khoa học tự nhiên; 08: Dự án Trường ĐH công nghệ; 09: Dự án Trường ĐH Khoa học xã hội nhân văn; 10: Dự án Trường ĐH Ngoại ngữ; 11: Dự án Trường ĐH Kinh tế; 12: Dự án viện, trung tâm nghiên cứu khoa học; 13: Dự án Trường ĐH Quốc tế; 14: Dự ÁN Trương ĐH Giáo dục; 15: Dự án Trường ĐH Luật; 16: Dự án Khoa sau đại học liên ngành; 17: Dự án Trung tâm thể dục thể thao; 18: Dự án Khoa Y - Dược Bệnh viện ĐHQGHN; 19: Dự án Khoa văn hóa nghệ thuật; 20: Dự án Khoa Đơ thị học; 21: Dự án Khoa Sách công Năm 2014 bổ sung thêm dự án Trường ĐH Việt - Nhật 4.2 Vật liệu cho kết cấu chịu lực dự án ĐHQGHN Hòa Lạc a) Bê tơng nặng Bê tơng tính cao bê tơng có một vài tính cải thiện đáp ứng u cầu cụ thể cơng trình Các tính chất cường độ chịu nén, cường độ chịu nén tuổi sớm, tính cơng tác (bê tơng tự đầm), hạn chế co ngót, bền vững, thân thiện môi trường, Mặc dù chưa đề cập đến tiêu chuẩn Việt Nam bê tơng tính cao dần sử dụng nhiều cơng trình xây dựng Chúng khơng góp phần nâng cao chất lượng cơng trình mà đem lại hiệu cao kinh tế - kỹ thuật lẫn xã hội - môi trường 30 Kết cấu bê tơng cốt thép chịu lực cơng trình thi cơng chỗ đúc sẵn nhà máy Trong đó, thi cơng chỗ cho phép chế tạo kết cấu với khả tùy biến cao, với hình dạng, kích thước tính chất theo yêu cầu thiết kế Ngược lại, việc sử dụng kết cấu đúc sẵn, đặt yêu cầu thiết bị cẩu lắp xử lý mối nối ghép việc chế tạo kết cấu nhà máy cho phép quản lý chất lượng tốt hơn, tiết kiệm chi phí, hạn chế ảnh hưởng tới môi trường rút ngắn thời gian thi công Chỉ số phát thải cacbon bê tông tính tốn bao gồm phát thải cacbon từ vật liệu thành phần, phát thải cacbon trình sản xuất, vận chuyển, phá dỡ, Trong đó, số phát thải cacbon từ vật liệu thành phần phụ thuộc nhiều vào cấp phối bê tông Chỉ số phát thải cacbon bê tơng biến động từ 0,12 - 0,25 kgCO2/kg Cơng trình xây dựng ĐHQGHN đề nghị giảm số xuống 0,15 kg CO2/kg b) Bê tông nhẹ kết cấu Theo TCVN 5574:2012 bê tông cốt liệu nhẹ phân thành mác theo khối lượng thể tích từ D800 đến D2000 với cấp theo cường độ chịu nén từ B2,5 đến B40 Trong đó, loại bê tơng nhẹ có cường độ từ cấp B15 trở lên sử dụng cho kết cấu chịu lực Bê tông nhẹ chịu lực Việt Nam chủ yếu sản xuất với cốt liệu nhẹ keramzit (đất sét phồng nở) Sử dụng bê tông nhẹ kết cấu cho phép giảm đáng kể tải trọng thân kết cấu, làm giảm tải trọng tồn cơng trình, nhờ giúp giảm chi phí cho kết cấu móng, cọc Bê tơng nhẹ có hệ số dẫn nhiệt nhiệt thấp bê tơng nặng thơng thường sử dụng kết cấu bao che giúp nâng cao khả cách nhiệt, nhờ giúp giảm lượng dùng điều hòa mơi trường bên Hệ số dẫn nhiệt bê tông nhẹ phụ thuộc vào khối lượng thể tích vật liệu chất cốt liệu nhẹ sử dụng chế tạo bê tông (bảng 1, 2) ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 Bảng Tƣơng quan hệ số dẫn nhiệt bê tông xỉ với khối lƣợng thể tích Khối lƣợng thể tích, kg/m3 Hệ số dẫn nhiệt, W/m.°K 1000 0,41 1200 0,52 1500 0,70 1800 0,87 Bảng Tƣơng quan hệ số dẫn nhiệt bê tơng keramzit với khối lƣợng thể tích Khối lƣợng thể tích, kg/m3 Hệ số dẫn nhiệt, W/m.°K Sử dụng cát nặng Sử dụng cát nhẹ Về khía cạnh thân thiện môi trường, hệ số phát thải cacbon bê tơng nhẹ tính khối lượng vật liệu cao so với bê tông nặng thông thường có cường độ Nhưng nhờ vào khối lượng thể tích nhỏ nên tổng lượng phát thải sử dụng bê tơng nhẹ lại thấp c) Thép cốt kết cấu kim loại Thép xây dựng có khối lượng riêng 7850 kg/m3 , hệ số dẫn nhiệt: 58 W/m.°K, số phát thải cacbon khoảng 3,0 - 4,1 kgCO2/kg Thép cốt thành phần thiếu kết cấu bê tông cốt thép Cốt thép dùng kết cấu BTCT bao gồm cốt thép chịu lực xác định theo tính tốn cốt thép cấu tạo đặt theo yêu cầu cấu tạo mà khơng tính tốn Thép cốt bê tơng bao gồm thép tròn trơn (TCVN 16511:2008) với đường kinh danh nghĩa từ mm đến 40 mm, thép vằn (TCVN 1651-2:2008) với đường kinh danh nghĩa từ mm đến 50 mm lưới thép hàn (TCVN 1651-3:2008) Hiệu sử dụng kết cấu bê tông cốt thép cần đánh giá toán tổng thể kết cấu Trong đó, việc sử dụng cốt thép cường độ cao, cốt thép dự ứng lực cho phép tiết kiệm đáng kể khối lượng vật liệu sử dụng Cốt thép dự ứng lực dạng (chiều dài 12 m) dạng sợi, cáp (chiều dài kết cấu 12 m) Cốt thép dự ứng lực kéo căng trước sau đổ bê tơng bám dính khơng bám dính Dự ứng lực cốt thép giúp tiết kiệm đáng kể khối lượng thép sử dụng, kết cấu có nhịp lớn, sử dụng nhiều cốt thép chịu kéo Hiệu công nghệ dự ứng lực thấp kết cấu nhịp khơng lớn, cho cơng trình nhà dân dụng thấp tầng thông thường ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 1400 0,49 0,47 1600 0,62 0,58 1800 0,73 0,66 Các kết cấu kim loại sử dụng phổ biến số hạng mục cơng trình kết cấu có nhịp lớn mái sân vận động, mái bể bơi Kết cấu thép tổ hợp từ thành phần liên kết với hàn, bắt bulông sử dụng loại nút cầu nút trụ Sử dụng kết cấu thép công trình nhà cao tầng đem lại lợi ích so với kết cấu bê tông cốt thép Việc sử dụng vật liệu với khả chịu lực cao giúp tăng độ, giảm thiết diện tổng khối lượng kết cấu Tiến độ thi cơng kết cấu thép rút ngắn vật liệu thép dễ dàng tái chế Tuy nhiên sử dụng kết cấu thép cần ý tới vấn đề chống ăn mòn nâng cao giới hạn chịu lửa kết cấu 4.3 Vật liệu cho kết cấu bao che ngăn cách dự án ĐHQGHN Hòa Lạc a) Khối xây Khối xây dạng kết cấu bao che ngăn cách chủ yếu công trình xây dựng Khối xây cấu tạo từ viên xây gắn kết vữa Khả chịu lực khối xây phụ thuộc vào cường độ viên xây, cường độ vữa độ bám dính vữa viên xây Vữa xây chủ yếu loại vữa xi măng cát có mác M7,5, M10 vữa mạch mỏng Gạch đất sét nung vật liệu xây truyền thống, sử dụng rộng rãi Tuy nhiên, công đoạn nung gạch đất sét sử dụng nhiều lượng nguồn gây ô nhiễm Một vật liệu thay gạch đất sét nung gạch bê tông Các sản phẩm sản xuất theo tiêu chuẩn TCVN 6477:2011 chất kết dính xi măng Cốt liệu sử dụng chủ yếu đá mạt, có 31 khơng có cát Chúng sản xuất với nhiều loại kích cỡ khác Sử dụng blốc xây bê tông cốt liệu kích thước lớn cho phép đẩy nhanh tiến độ thi cơng, tiết kiệm chi phí Mặt khác, nhờ tận dụng nguồn phế thải sản xuất nên giá thành khối xây sử dụng gạch bê tơng giảm đáng kể nhỏ giá thành khối xây sử dụng gạch đất sét nung Để đảm bảo tiện lợi việc vận chuyển thủ công, khối lượng viên gạch không 20 kg Gạch canxi silicat (TCVN 2118:1994) sản xuất từ hỗn hợp vôi, cát (tro) thông qua chưng áp dạng viên xây thay gạch truyền thống Gạch canxi silicat có khối lượng thể tích lớn (tới 1650 kg/m3), q trình chưng áp sử dụng nước đòi hỏi tiêu tốn lượng nên gạch canxi silicát phổ biến nước ta Trong năm gần đây, xu hướng thi công khối xây đánh dấu việc sử dụng dạng viên xây nhẹ bê tông tổ ong Bê tông tổ ong không sử dụng cốt liệu lớn gồm hệ thống bọt khí Bọt khí hình thành bọt kỹ thuật (bê tơng bọt) chất sinh khí (bê tơng khí) Bê tơng tổ ong sản xuất chất kết dính xi măng canxi silicat Với chất kết dính canxi silicat, sản phẩm phải trải qua q trình chưng áp Gạch bê tơng nhẹ bao gồm gạch bê tơng bọt, khí khơng chưng áp (TCVN 9029:2011) gạch bê tơng khí chưng áp (TCVN 7959:2011) Các sản phẩm gạch bê tơng nhẹ có khối lượng thể tích từ 400 kg/m3 đến 1000 kg/m3, cường độ từ MPa đến 10 MPa Nhờ khối lượng thể tích giảm nhẹ nên khả cách nhiệt vật liệu cải thiện đáng kể Ngồi ra, giảm nhẹ khối lượng vật liệu xây cho phép giảm tổng tải trọng cơng trình giúp tiết kiệm chi phí cho móng Việc sử dụng gạch bê tông nhẹ khuyến cáo quy định nhà nước cho cơng trình nhà cao tầng Xét mặt sử dụng lượng cơng trình phương án khối xây bao che có hiệu Tuy nhiên, có cấu trúc rỗng nên độ ẩm cân vật liệu điều kiện vận hành có ảnh hưởng đáng kể đến khối lượng thể tích hệ số dẫn nhiệt vật liệu Vì cần có biện pháp cách ẩm, chống thấm cho khối xây Đồng thời với đó, tính tốn truyền nhiệt cho lớp bao che cần tính đến tác động lượng ẩm cân Chỉ số phát thải cacbon tính theo khối lượng bê tông tổ ong, bê tơng khí chưng áp cao so với bê tơng nặng gạch đất sét nung Ngoài ra, nhờ khối lượng thể tích nhỏ nên khối lượng vật liệu sử dụng giảm Do đó, bê tơng tổ ong đánh giá vật liệu thân thiện với môi trường Tuy nhiên, gạch bê tông nhẹ sản phẩm có đặc thù riêng nên cần ý tính đến thi cơng để đảm bảo chất lượng Khối xây sử dụng gạch nhẹ nên thi công loại vữa mạch mỏng, có khả tạo liên kết, bám dính cao với viên xây Quy trình thi cơng khối xây gạch bê tơng nhẹ có điểm khác biệt, đòi hỏi đơn vị thi cơng phải có trình độ kinh nghiệm định Bảng Đặc tính thân thiện với mơi trƣờng số loại liệu khối xây Vật liệu Gạch đặc đất sét nung Gạch xỉ Bê tông tổ ong D1000 (dùng cát) Bê tông tổ ong D800 (dùng cát) Bê tông tổ ong D600 (dùng cát) Bê tông tổ ong D1200 (dùng tro) Bê tông tổ ong D1000 (dùng tro) 32 Khối lƣợng thể tích, kg/m3 2000 1400 1000 800 600 1200 1000 Hệ số dẫn nhiệt, W/m.°K 0,93 0,58 0,29 0,21 0,14 0,29 0,23 Chỉ số phát thải cacbon, kgCO2/kg 0,2 - 0,3 0,4 - 0,5 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 Vật liệu Bê tông tổ ong D800 (dùng tro) Gạch đất sét nung xây vữa nặng Gạch đất sét nung xây vữa nhẹ Gạch rỗng xây vữa nhẹ Gạch nhiều lỗ xây vữa nặng Gạch silicát xây vữa nặng Khối lƣợng thể tích, kg/m3 800 1800 1700 1350 1300 1900 b) Vách ngăn Vách ngăn có chức phân chia khơng gian bên nhà làm khối xây, panel hệ vách có khung Tùy theo mục đích sử dụng định dạng vách ngăn khác Vách ngăn khối xây dùng cho khu vực phân chia tương đối lâu dài, tường ngăn hộ, ngăn khu kỹ thuật, khu vực cầu thang, Trong đó, loại vách ngăn tường nhẹ, panel hệ vách ngăn có khung dùng ngăn chia khu vực phạm vi hộ, phòng làm việc Do làm việc khơng gian bên nhà nên yêu cầu chống thấm, cách nhiệt đặt vách ngăn không khắt khe kết cấu bao che Tuy nhiên, việc giảm nhẹ khối lượng vách ngăn giúp giảm tổng tải cơng trình cho phép tiết kiệm chi phí xây dựng Sử dụng vách ngăn nhẹ dạng panel, 3D hay vách thạch cao giúp thiết kế bố trí linh hoạt không gian bên với khả cải tạo thay đổi cách dễ dàng Để nâng cao khả cách âm, cách nhiệt vách, bố trí vật liệu nhẹ phần khung vách, sử dụng kết hợp nhiều lớp thạch cao Để nâng cao khả cách ẩm, chịu nước sử dụng thạch cao có lớp phủ mặt polimer Ngoài ra, hãng sản xuất khuyến cáo chi tiết cấu tạo dạng vách với giới hạn chịu lửa khác Một số sản phẩm dạng khác sử dụng thay cho thạch cao Đó dạng ván ép gỗ, composit, ván ép xi măng phế thải sản xuất gỗ, Mặc dù sản phẩm chưa phổ cập thị trường việc sử dụng vật liệu sở phế ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 Hệ số dẫn nhiệt, W/m.°K 0,17 0,81 0,76 0,58 0,52 0,87 Chỉ số phát thải cacbon, kgCO2/kg thải góp phần bảo vệ mơi trường, hạn chế số phát thải cacbon c) Kính kết cấu kính Kính xây dựng có số tiêu khối lượng riêng 2500 kg/m3, hệ số dẫn nhiệt 0,78 W/m.°K, số phát thải cacbon 1,23 - 2,57 kgCO2/kg Đặc điểm kính khả cho phép ánh sáng qua, nhờ đó, kính sử dụng kết cấu bao che ngăn cách có yêu cầu lấy sáng có yêu cầu mỹ thuật Kính sử dụng cửa sổ, cửa đi, vách bao che, vách ngăn, mái kết cấu khác Do giới hạn khả chịu lực nên kết cấu trên, kính không dùng cách độc lập mà thường gắn vào hệ kết cấu chịu lực Kết cấu chịu lực gỗ, bê tơng cốt thép, kim loại, nhựa, composit Việc gắn kết kính khung thực dạng nẹp, gioăng keo Do đó, đánh giá kết cấu cần đánh giá cách tổng hợp giải pháp sử dụng bao gồm tất thành phần Tuy nhiên, hệ thống tiêu chuẩn ta chủ yếu tập trung vào thân kính chưa chưa đề cập đầy đủ đến hệ khung Trong đó, hệ khung làm nên khác biệt hệ sản phẩm khác Việc sử dụng kính cơng trình xây dựng nước ta với khí hậu nhiệt đới, nóng ẩm, xạ mặt trời cao, cần cân nhắc để đảm bảo tiện nghi cho người dùng hiệu việc sử dụng lượng Một mặt, sử dụng tỷ lệ cửa sổ, vách kính lớp kết cấu bao che cho phép tận dụng ánh sáng tự nhiên giúp tiết kiệm lượng chiếu sáng cho tòa nhà Ở cần ý ánh nắng mặt trời gay gắt điều kiện khí hậu nhiệt đới 33 không khống chế tốt lại làm tăng mức độ rọi, ảnh hưởng đến tiện nghi người dùng Mặt khác, bề mặt kính lớn làm tăng tác động xạ mặt trời tới không gian bên trong, làm tăng nhiệt độ không gian bên trong, gia tăng chi phí lượng cho điều hòa khơng khí Để giải vất đề trên, hạn chế bố trí cửa sổ, mặt kính, sử dụng loại kính có hệ số hấp thụ nhiệt (SHGC) hệ số che nắng (SC) nhỏ, sử dụng kết cấu che nắng cho kính Một điều cần ý rằng, không đề cập đến QCVN 09:2013/BXD, nhiều nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng hệ khung kết cấu cửa sổ, vách kính có ảnh hưởng đáng kể tổng nhiệt trở kết cấu Do đó, việc sử dụng loại kính có hiệu cao cần kèm với loại thanh, đố phù hợp d) Mái Mái kết cấu bao che bên cơng trình Kết cấu mái đa dạng thực đồng thời nhiều chức bao gồm chịu lực, bao che, cách nhiệt, chống thấm Trong dạng kết cấu vật liệu đảm nhiệm nhiều chức Sơ phân loại kết cấu mái làm ba nhóm bao gồm: mái dốc, mái mái giàn không gian Mái dốc hình thành góc nghiêng với phương nằm ngang nên mặt mái thực nhiệm vụ bao che mà khơng dùng cho mục đích sử dụng khác Về cấu tạo mái dốc gồm vật liệu lợp định vị hệ kết cấu đỡ mái Kết cấu chịu lực mái dốc hệ dầm, xà gồ, lanh tô tre, gỗ, kim loại, Vật liệu lợp cho mái dốc loại ngói lợp ngói đất sét nung (TCVN 1452:2004), ngói xi măng cát (TCVN 1453:1986), ngói tráng men (TCVN 7195:2002), ngói gốm tráng men (TCVN 9133:2011), sóng amiăng (TCVN 4434:2000), lợp bitum dạng sóng (TCVN 8052-1:2009), tôn dạng lợp khác Ngói lợp cài bắt vít vào hệ kèo Khả cách nhiệt mái dốc phụ thuộc chủ yếu vào vật liệu lợp Các loại ngói, sóng amiăng, 34 tơn thơng thường nhìn chung không đáp ứng yêu cầu Để cách nhiệt cho mái dốc cần sử dụng vật liệu cách nhiệt hiệu cao (tôn lạnh, ), bổ sung lớp cách nhiệt chuyên biệt bố trí sàn phụ trần treo Mái dốc kết cấu mái truyền thống phù hợp cho cơng trình thấp tầng Mái có cấu tạo gồm kết cấu bê tơng cốt thép vừa thực đồng thời nhiều chức (chịu lực, bao che, cách nhiệt, chống thấm, ) lớp bổ sung bên nhằm nâng cao tính mái Các lớp bổ sung lớp chống thấm, lớp cách nhiệt, lớp hoàn thiện bề mặt, Khả cách nhiệt mái phụ thuộc vào chất vật liệu sử dụng Theo tính tốn truyền nhiệt, kết cấu bê tông cốt thép mái đáp ứng yêu cầu nhiệt trở tối thiểu Do đó, cần bổ sung lớp vật liệu cách nhiệt bê tông nhẹ, gạch rỗng, polystyrol, Chi tiết bố trí cấu tạo tính tốn cách nhiệt cho mái tham khảo theo tài liệu Một phương án cấu tạo mái đánh giá có độ thân thiện cao với môi trường mái vườn Trong đó, bên kết cấu bê tơng cốt thép bố trí lớp vật liệu nước, lớp màng ngăn, lớp đất lớp thực vật, trồng Kết cấu mái dạng có khả cách nhiệt cao, tạo điều kiện cảnh quan môi trường tốt đòi hỏi chăm sóc thường xun Mái giàn khơng gian mái sử dụng phần tử giàn liên kết đầu mút với hình thành hệ kết cấu không gian Sử dụng giàn không gian cho phép chế tạo kết cấu mái có chiều dài vượt nhịp lớn, cấu tạo phức tạp Phụ thuộc vào phương pháp liên kết giàn ta có giàn khơng gian liên kết nút cầu, liên kết nút trụ hàn Mái giàn không gian sử dụng lợp kích thước lớn Các lợp kim loại, chất dẻo thủy tinh mang lại khả tùy biến cao thiết kế kiến trúc đáp ứng u cầu thẩm mỹ cơng trình Mái giàn khơng gian thường áp dụng cơng trình có độ lớn sân vận động, bể bơi, nhà thi đấu, ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 4.4 Vật liệu hồn thiện cho dự án ĐHQGHN Hòa Lạc a) Vật liệu ốp lát Vật liệu ốp lát vật liệu hoàn thiện dạng có yêu cầu cao thẩm mỹ, chất lượng bề mặt Nhưng tiêu chí cụ thể vật liệu ốp lát có điểm khác biệt Vật liệu lát chịu tác động người phương tiện lại nên cần có khả chống mài mòn tốt Vật liệu ốp, lát cần phải liên kết tốt với bề mặt nền, nhiên, với bề mặt ốp liên kết móc, chốt neo Vật liệu ốp lát bao gồm vật liệu có nguồn gốc tự nhiên (đá, gỗ, ) nhân tạo (đá nhân tạo, gạch gốm, gạch xi măng, , tăng cứng sàn) Một loại vật liệu dùng để ốp lát dùng cho mục đích Một số loại vật liệu ốp lát tiêu biểu bao gồm: đá tự nhiên nhân tạo, gỗ, ceramic, vật liệu gốc xi măng Nhóm vật liệu ốp lát gốc ceramic bao gồm gốm đất sét nung, gốm sứ sản xuất từ đất sét (hoặc) nguyên liệu vô khác, tạo hình phương pháp dẻo, phương pháp bán khơ phương pháp khác, qua trình sấy, nung nhiệt độ thích hợp để hình thành vật liệu vơ đặc có cấu trúc tinh thể Với chủng loại phong phú, kích thước, tính chất đa dạng, vật liệu ceramic vật liệu ốp lát phổ biến nhất, sử dụng nhà trời, dùng ốp lát Tuy nhiên, vật liệu nung nên xét khía cạnh bảo vệ mơi trường, điều kiện nên thay vật liệu có số phát thải cacbon thấp Trong giai đoạn trước, vật liệu ốp lát thi công với hồ, vữa xi măng Phương pháp thi cơng có số nhược điểm liên kết kém, tỷ lệ bong bộp cao, nguy tiết vôi làm tính thẩm mỹ mặt ốp, lát Trong thời gian gần đây, vữa chuyên dụng dán gạch ốp lát dầnt hay vữa xi măng thông thường Ngồi ra, phương pháp ốp khơ sử dụng hệ móc neo kim loại áp dụng để ốp đá kích thước lớn b) Sơn ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 Sơn vật liệu hồn thiện quan trọng, khơng mang tính chất trang trí mỹ thuật cho cơng trình, mà góp phần bảo vệ kết cấu sơn phủ công trình khỏi tác động trực tiếp mơi trường Hệ sơn lớp vật liệu che phủ bên kết cấu xây dựng Vì hệ sơn chịu tác động trước tiên trực tiếp môi trường xung quanh, bao gồm tác động vật lý, lý, tác động xâm thực hoá học sinh học Nhìn chung, tuổi thọ trung bình hệ sơn thường thấp nhiều so với tuổi thọ cơng trình Định kỳ, lớp sơn bề mặt tu bổ, thi cơng Điều khơng đòi hỏi chi phí khơng nhỏ, mà ảnh hưởng đến q trình sử dụng cơng trình Là vật liệu trang trí bên chịu tác động mặt trời nên màu sắc sơn ngoại thất ảnh hưởng đến trình truyền nhiệt tường bao che thông qua hệ số hấp thụ nhiệt Theo đó, sơn màu hồng có hệ số hấp thụ nhiệt 0,52; xanh da trời - 0,64; xanh sáng - 0,58; tím - 0,83; vàng 0,44 đỏ - 0,63 Lựa chọn sơn sáng màu biện pháp hữu hiệu để giảm hấp thụ nhiệt tường Màu sắc sơn có tác động định đến người sử dụng Các nghiên cứu cho thấy màu đỏ, vàng, da cam tạo cảm giác ấm áp, màu xanh da trời, xanh cây, tím tạo cảm giác mát, bình yên Các khối nhà cao tầng nên sơn tông màu đậm để tạo điểm nhấn trời Trong đó, nhà thấp tầng nên sơn màu sáng để không tạo cảm giác thấp bé, thưa thớt Trong điều kiện khí hậu nóng ẩm mưa nhiều, có cường độ xạ mặt trời mạnh nước ta, hệ sơn nhà cần bền vững tác động ánh sáng mặt trời chế độ nhiệt ẩm, có khả chống thấm định Ngoải ra, tùy theo chất liệu nền, nên lựa chọn loại sơn phù hợp cho thép có trao đổi ẩm môi trường c) Vật liệu chống thấm Một số vật liệu chống thấm sử dụng xây dựng bao gồm: bê tông chống thấm, vữa chống thấm, sơn chống thấm, chống thấm, băng cản nước loại vật liệu khác Kết cấu bê tơng cốt thép có khả chống thấm 35 định, phụ thuộc vào tính chất bê tông sử dụng Nâng cao khả chống thấm cho cho kết cấu thông qua việc cải thiện khả chống thấm thân thân bê tông giải pháp đơn giản, không làm phát sinh công tác chống thấm bổ sung Giải pháp chống thấm toàn khối giải pháp ưu tiên cần tính đến thiết kế chống thấm Chống thấm cơng tác có tính đặc thù cao, đó, bên cạnh việc lựa chọn vật liệu, việc xác định xác nguy thấm, lựa chọn giải pháp hợp lý, thiết kế chi tiết chống thấm phù hợp đảm bảo chất lượng thi cơng có vai trò định đến chất lượng chống thấm KẾT LUẬN Bài báo luận chứng khả sử dụng loại vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường vật liệu cho kết cấu chịu lực (bê tông nặng, bê tông nhẹ kết cấu, thép cốt kết cấu kim loại); vật liệu cho kết cấu bao che ngăn cách (khối xây, vách ngăn, kính kết cấu kính, mái); vật liệu hồn thiện (vật liệu ốp lát, sơn, vật liệu chống thấm); nguyên tắc lựa chọn công nghệ xây dựng thân thiện môi trường Việc nghiên cứu đề xuất lựa chọn loại vật liệu xây dựng tiên tiến đáp ứng yêu cầu công nghệ xây dựng xanh kiến nghị cho dự án xây dựng đô thị đại học Quốc gia Hà Nội Hòa Lạc Lời cảm ơn: Bài báo hoàn thành với hỗ trợ kinh phí đề tài nghiên cứu khoa học cơng nghệ cấp ĐHQGHN (đề tài nhóm A/B) “Nghiên cứu xác lập sở khoa học cho xây dựng đô thị đại học phát triển bền vững, đề xuất áp dụng cho dự án xây dựng Đại học Quốc gia Hà Nội Hòa Lạc”, Mã số: QGTD.11.07 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ trưởng Bộ Xây dựng, Quyết định phê duyệt quy hoạch chi tiết xây dựng tỷ lệ 1/2000 Đại học Quốc gia Hà Nội Hòa Lạc, 2011, Bộ xây dựng Bộ Xây dựng, Quy chuẩn xây dựng Việt Nam, Quy hoạch xây dựng, 2008, Bộ Xây dựng Bộ Xây dựng, TCXDVN: Chiếu sáng nhân tạo bên ngồi cơng trình cơng cộng kỹ thuật hạ tầng đô thị - tiêu chuẩn thiết kế, 2005 Cơ quan phát triển Pháp (AFD), Bộ công thương Việt Nam, Cơ quan Môi trường Quản lý Năng Lượng (ADEME) (2008) Chính sách sử dụng hiệu tiết kiệm lượng Việt Nam Báo cáo nghiên cứu Hoàng Minh Đức, (2012) Nghiên cứu hoàn thiện công tác thiết kế thi công chống thấm cơng trình xây dựng nhà cao tầng địa bàn Hà Nội, Báo cáo tổng kết Đề tài NCKH mã số 01C-04/08-2010-2 Viện KHCN&KT Xây dựng Hà Nội p 119 Hoàng Minh Đức, (2008) Nghiên cứu ứng dụng vật liệu mái tường nhà cao tầng nhằm sử dụng tiết kiệm lượng Báo cáo tổng kết Đề tài NCKH mã số TK 05-07., Viện KHCN Xây dựng p 126 QCVN 09:2013/BXD, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia cơng trình xây dựng sử dụng lượng hiệu quả., NXB Xây dựng p 55 Thủ tướng phủ, Quyết định Phê duyệt Chương trình mục tiêu quốc gia sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quả, 2006 СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий 10 Antti Ruuska, Carbon footprint for buiding products ECO2 data for materials and products with the focus on wooden building products, 2003 p 126 11 Concrete industry - Greenhouse gas emission, 2010: Northcliff, South Africa p 60 12 John Barett, Thomas Wiedmann, A comparative carbon footprint analysis of on-site construction and an off-site manufactured house Research reporrt 07-04, 2007, Stockholm Environment Institute p 16 Người phản biện: PGS.TS ĐẶNG HỮU DIỆP 36 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 ... Hà Nội Hòa Lạc Hình1 Vị trí xây dựng Đại học Quốc gia Hà Nội Hòa Lạc [1] 29 Khu vực quy hoạch xây dựng đô thị Đại học quốc gia Hà Nội (ĐHGQHN) Hòa lạc, huyện Thạch Thất, thành phố Hà Nội, giới... cứu khoa học cơng nghệ cấp ĐHQGHN (đề tài nhóm A/B) “Nghiên cứu xác lập sở khoa học cho xây dựng đô thị đại học phát triển bền vững, đề xuất áp dụng cho dự án xây dựng Đại học Quốc gia Hà Nội Hòa. .. cứu đề xuất lựa chọn loại vật liệu xây dựng tiên tiến đáp ứng yêu cầu công nghệ xây dựng xanh kiến nghị cho dự án xây dựng thị đại học Quốc gia Hà Nội Hòa Lạc Lời cảm ơn: Bài báo hoàn thành với