Những loại bê tông có khối lượng thể tích ở trạng thái khô trong khoảng 500 - 1800kg/m3 gọi là bê tông nhẹ; nhỏ hơn 500kg/m3 gọi là bê tông đặc biệt nhẹ. Sử dụng phù hợp bê tông nhẹ và đặc biệt nhẹ trong công trình xây dựng mang lại những lợi ích kinh tế - kỹ thuật to lớn: tiết kiệm nguyên vật liệu; giảm tổn thất năng lượng; cải thiện môi trường vi khí hậu trong không gian ở và làm việc; nâng cao hiệu suất và độ bền của thiết bị nhiệt;... Bê tông nhẹ là vật liệu khả thi cho những công trình trên nền đất yếu. Tổng giá thành các công trình cao tầng sử dụng bê tông nhẹ thấp hơn đáng kể so với sử dụng các loại bê tông khác, mặc dù đơn giá của nó cao hơn.

Bê tông nhẹ có nhiều loại. Căn cứ vào bản chất cốt liệu cũng như cấu trúc của bê tông, có bê tông nhẹ cốt liệu rỗng thiên nhiên; bê tông nhẹ cốt liệu rỗng nhân tạo; bê tông tổ ong; bê tông nhẹ cấu tạo đặc biệt; bê tông nhẹ cấu tạo rỗng; Căn cứ vào công dụng có bê tông nhẹ cách nhiệt; bê tông nhẹ chịu lực - cách nhiệt; bê tông nhẹ chịu lực. Những thông số căn bản nhất của bê tông nhẹ là: khối lượng thể tích; cường độ chịu lực; hệ số dẫn nhiệt. Tuy nhiên không phải lúc nào cũng cần quan tâm đồng thời tất cả những tính chất này.

Nguyên liệu chế tạo bê tông nhẹ phổ biến là: chất kết dính, cốt liệu nhẹ nhân tạo hay thiên nhiên dạng hạt hoặc dạng sợi, chất tạo rỗng tạo bọt hoặc tạo khí, nước, một số phụ gia khác thường dùng nếu cần. Việc lựa chọn loại nguyên liệu nói chung và cốt liệu nói riêng tùy thuộc mục đích sử dụng của bê tông nhẹ. Trên cơ sở đó chúng có tên gọi khác nhau.

Bê tông nhẹ cốt liệu rỗng

Cốt liệu rỗng có nguồn gốc từ núi lửa và trầm tích như đá bọt, xỉ núi lửa, đá phấn, đá vôi, đá đôlômit rỗng, trêpen, diatômit,... đã được sử dụng ở châu Âu từ cuối thế kỷ XIX. Ưu điểm của loại này là giá rẻ, tuy nhiên không phải vùng nào cũng có. Vào những năm đầu của thế kỷ XX, người ta đã dùng lò quay để sản xuất cốt liệu rỗng nhân tạo cường độ cao dùng cho bê tông nhem. Cốt liệu nhẹ nhân tạo đi từ đất sét hay á sét,... có thể là keramzit, aglôpôrit, peclit, xỉ xốp, xỉ hạt,... Phổ biến nhất và có chất lượng cao là cốt liệu rỗng keramzit.
Bê tông nhẹ keramzit được chia làm các loại sau: bê tông nhẹ keramzit cấu tạo đặc; bê tông nhẹ keramzit cấu tạo rỗng; bê tông nhẹ keramzit hốc lớn. Bảng 2 trình bày đặc tính kỹ thuật và phạm vi sử dụng của các loại bê tông keramzit.

Khi sử dụng bê tông nhẹ cốt liệu rỗng cần đặc biệt chú ý đến một số đặc điểm sau đây:

- Với mỗi một cốt liệu lớn chỉ chế tạo được bê tông nhẹ đến một cường độ giới hạn nhất định. Khi đã đạt đến cường độ này, nếu tiếp tục tăng cường độ của nền vữa tăng lượng dùng xi măng, giảm tỷ lệ nước/xi măng thì cường độ của bê tông nhẹ tăng không đáng kể, hiểu quả kinh tế sẽ thấp.

- Hệ số dẫn nhiệt của bê tông nhẹ tăng theo khối lượng thể tích và độ ẩm của nó. Do đó, cần đặc biệt quan tâm đến vấn đề chống thấm, ngăn nước cho những kết cấu bao che chế tạo từ bê tông nhẹ. Tuy nhiên bê tông keramzit cấu tạo đặc có khả năng chống thấm tốt hơn so với bê tông nặng thông thường.

- Trong thi công bê tông nhẹ cốt liệu rỗng cần đặc biệt quan tâm đến sự thống nhất giữa các yếu tố: tính công tác của hỗn hợp bê tông độ sụt côn; độ cứng; độ phân tầng;; phương pháp thi công và chế độ đầm chặt. Mối quan hệ này ảnh hưởng rất lớn đến tính đồng nhất của bê tông, do cốt liệu nhẹ có xu hướng nổi lên trong quá trình vận chuyển và tạo hình. Hiện tượng này rất dễ xảy ra khi hỗn hợp bê tông có độ dẻo cao hoặc có độ cứng lớn. Thông thường phải kết hợp gia tải với rung động trong quá trình tạo hình bê tông nhẹ.

- Bằng cách sử dụng tổ hợp các phụ gia đặc biệt, có thể chế tạo được hỗn hợp bê tông nhẹ có độ chảy cao mà không bị phân tầng khi vận chuyển và tạo hình. Tuy nhiên, trong trường hợp này, cần phải giám sát quá trình sản xuất thi công bởi các chuyên gia công nghệ.

- Đối với các loại bê tông nhẹ công trình và công trình - cách nhiệt, cần đặc biệt quan tâm đến khả năng dính bám của bê tông với cốt thép. Bê tông nhẹ cốt liệu rỗng có cường độ nén ≥10Mpa đảm bảo được độ dính bám và bảo vệ được cốt thép không bị ăn mòn của môi trường. Trong trường hợp khác, cần có biện pháp tăng khả năng neo chắc và chống rỉ cho cốt thép trong bê tông.

Bê tông nhẹ cốt liệu xỉ

Cốt liệu dùng cho hoạt động này là xỉ hạt lò cao, xỉ nhiệt điện. Từ những năm 70 của thế kỷ 20, một số đơn vị trong nước đã triển khai nghiên cứu chế tạo bê tông xỉ, chủ yếu chế tạo ra các viên xây, hoặc đổ tại chỗ trên mái. Loại bê tông này có cường độ từ 3,5 ÷ 25Mpa, khối lượng thể tích khô vào khoảng 1200 ÷ 1800kg/m3. Bê tông xỉ cấu trúc rỗng cũng đã được nghiên cứu chế tạo thành công. Sản phẩm chủ yếu là viên block xây nhiều lỗ và kết cấu dầm sàn lắp ghép tấm nhỏ, tường nhẹ, hút âm. Người ta thường sử dụng thêm phụ gia khoáng tro bay để nâng cao phẩm chất cho sản phẩm. Tuy nhiên, do lỗ rỗng trong xỉ chủ yếu thông nhau nên bê tông xỉ hút ẩm tốt, nhưng dễ hút ẩm, hệ số dẫn nhiệt khá cao.

Bê tông nhẹ cấu trúc tổ ong bê tông tổ ong

Đây là loại bê tông đặc biệt nhẹ chứa một số lượng lớn các lỗ rỗng nhân tạo trạng thái kín có kích thước bé 0,5 ÷ 2mm, phân bố đều trong thể tích bê tông. Hệ thống lỗ rỗng này được hình thành theo hai phương pháp:

a. Phương pháp hóa học: dùng chất tạo khí trộn vào hỗn hợp bê tông, cho sản phẩm bê tông khí.

b. Phương pháp cơ học: dùng chất tạo bọt đã chuẩn bị sẵn trộn với hồ chất kết dính và nước, thường có phụ gia cát nghiền mịn, cho sản phẩm bê tông bọt. Cũng có khi người ta dùng phụ gia cuốn khí để tạo rỗng cho bê tông tổ ong.

Bê tông tổ ong cũng được phân thành nhiều loại căn cứ vào công dụng, phương pháp tạo rỗng, loại chất kết dính và điều kiện rắn chắc.
Chất tạo khí thường dùng hơn cả trong chế tạo bê tông khí là bột nhôm nghiền mịn tỷ lệ diện tích 4000 ÷ 6000cm2. Trước khi cho bột nhôm vào hỗn hợp bê tông cần xử lý lớp màng bảo quản.

Trong quá trình chế tạo bê tông khí cần đặc biệt chú ý đến các thông số công nghệ sau:
- Hàm lượng bột nhôm.
- Thời điểm cho bột nhôm vào hỗn hợp bê tông.
- Thời gian trộn.

Các thông số này phụ thuộc độ lưu động của hỗn hợp bê tông, nhiệt độ của hệ, tỷ diện tích của bột nhôm cũng như loại và thông số thiết bị trộn. Nên sử dụng gia công chấn động để điều chỉnh tính nhớt dẻo của hỗn hợp bê tông trong quá trình tạo khí và ổn định cấu trúc rỗng của bê tông khí.

Công nghệ chế tạo bê tông bọt khá phức tạp, được tiến hành theo ba bước:
- Chế tạo bọt kỹ thuật,
- Chế tạo hỗn hợp vữa dẻo.
- Trộn vữa với bọt và tạo hình, dưỡng hộ.

Tính chất cơ lý và nhiệt vật lý của bê tông bọt phụ thuộc vào một loạt các yếu tố: nền chất kết dính mác chất kết dính, tỷ lệ nước/rắn, phụ gia hoạt tính; loại và lượng bọt; công nghệ tạo bọt kích thước và độ ổn định của bọt; công nghệ tạo hình; điều kiện dưỡng hộ. Người ta thường chế tạo bê tông bọt thành khối lớn, sau đó được cắt định hình tạo ra các sản phẩm dạng block, hoặc đúc khuôn định hình bằng bơm hay đổ rót.Để đảm bảo chất lượng, bê tông tổ ong phải được sản xuất trong điều kiện công xưởng. Sử dụng bê tông tổ ong cần đặc biệt quan tâm đến tính dễ hút ẩm của nó. Khi bị ẩm, khối lượng thể tích và hệ số dẫn nhiệt của bê tông tăng nhiều, cường độ giảm mạnh. Việc sấy khô sản phẩm rất khó thực hiện và tốn kém.

Công nghệ chế tạo bê tông tổ ong đã được nghiên cứu và áp dụng thành công ở Việt Nam. Tuy nhiên chế tạo bê tông bọt phức tạp hơn bê tông khí. Nguồn bọt chủ yếu phải nhập khẩu. Do đó các đơn vị nghiên cứu và sản xuất ở ta chủ yếu tập trung vào bê tông khí. Một số đơn vị đi đầu phải kể đến là: Viện Khoa học công nghệ Xây dựng, Viện Khoa học công nghệ Vật liệu xây dựng, Viện Khoa học công nghệ Giao thông vận tải, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh, Công ty bê tông và xây dựng Thịnh Liệt, Công ty đầu tư phát triển nhà và khu công nghiệp Đồng Tháp. Hiện đã có tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm và tiêu chuẩn phương pháp thử cho viên xây bê tông xỉ do ta biên soạn.

Bê tông nhẹ cốt sợi

Việc tạo rỗng cho bê tông nhẹ có thể thực hiện bằng cách sử dụng cốt sợi phân tán. Sự đan xen của sợi vô hướng trong thể tích bê tông sẽ hình thành lỗ rỗng. Để tăng hiểu quả tạo rỗng, người ta thường sử dụng kết hợp với chất tạo bọt. Điểm mạnh của bê tông nhẹ cốt sợi là cách nhiệt, chịu kéo uốn, chống va đập tốt, độ bền dẻo dai cao. Do đó chúng rất phù hợp với những kết cấu cần cách nhiệt, cách âm, đồng thời chịu kéo uốn hay va đập. Sự có mặt của sợi làm giảm đáng kể hiện tượng biến đổi thể tích của bê tông nhẹ trong quá trình rắn chắc hay do hàm nhiệt - ẩm thay đổi. Điều đó làm tăng tuổi thọ của bê tông nhẹ cốt sợi.

Cốt sợi sử dụng trong bê tông nhẹ có nhiều loại. Phổ biến nhất là bông sợi thủy tinh, bông sợi bazan, sợi amiăng, sợi tổng hợp, sợi thực vật sợi xơ dừa, sợi rơm,.... Nhìn chung sợi khoáng có độ bền cao và khả năng dính bám của nó trong nền xi măng. Hiện nay ở nước ta đã chế tạo thành công bê tông nhẹ cốt sợi xơ dừa dùng trong xây dựng nhà ở chủ yếu dạng tấm mỏng, vách ngăn. Loại bê tông này có khối lượng thể tích ở trạng thái khô vào khoảng 1000 - 1700 kg/m3, cường độ nén 10 - 12Mpa, cường độ kéo: 4 - 6Mpa. Gần đây Viện Khoa học công nghệ vật liệu xây dựng đã nghiên cứu thành công tấm composit nhiều lớp từ bê tông nhẹ cốt sợi rơm nền xi măng. Tuy nhiên các loại sản phẩm này kém bền trong môi trường ẩm.

Bê tông nhẹ Polystyron

Gần đây ở các nước phát triển như Pháp, Đức, Italia, Nga, Cộng hòa Séc,... đã sử dụng hạt polystyron nở phồng làm cốt liệu để chế tạo bê tông nhẹ và đặc biệt nhẹ. Người ta sử dụng loại bê tông này trong các kết cấu cách nhiệt và cách nhiệt - chịu lực. Khối lượng thể tích của chúng trong khoảng 150 - 1200kg/m3, cường độ nén từ 0,2 - 10Mpa. Ở nước ta, Viện Khoa học kỹ thuật Xây dựng cũng đã có công trình nghiên cứu chế tạo loại bê tông này với khối lượng thể tích từ 400 - 700kg/m3, cường độ nén từ 1,0 - 6,5Mpa. Các sản phẩm đề xuất ứng dụng gồm: tấm lát cách nhiệt hay chống nồm, khối lượng thể tích 500 ÷ 600kg/m3, kích thước 300 x 400mm độ dày tối thiểu 80 - 100mm; viên xây nhẹ khối lượng thể tích 600 - 700kg/m3, kích thước phù hợp TCVN 1451 : 1998; panel tường lắp nhanh, khối lượng thể tích 700 - 800kg/m3; kết cấu đổ tại chỗ chống nồm cho sàn, chống nóng cho mái phẳng không cốt thép, mái dốc có cốt thép. Để chống thấm cho bê tông polystyron, cần phải có lớp hoàn thiện mặt ngoài. Kết quả nghiên cứu đã cho thấy chúng ta có thể sản xuất được loại bê tông này phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam.

Trên đây là một số loại bê tông nhẹ thông dụng nhất. Bức tranh bê tông nhẹ dùng trong xây dựng trên thế giới và ở nước ta đang không ngừng phát triển đa dạng sắc màu. Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, việc sử dụng bê tông nhẹ cho công trình xây dựng sẽ mang lại hiểu quả kinh tế - kỹ thuật to lớn. Tuy vậy, do nhiều nguyên nhân mà ở nước ta công nghiệp bê tông nhẹ chưa phát triển, việc ứng dụng cũng còn hạn chế. Các chính sách, tiêu chuẩn áp dụng, tiêu chuẩn thiết kế thi công và kiểm định loại vật liệu này còn thiếu nhiều. Điều này đòi hỏi ngành Xây dựng cần có sự quan tâm giải quyết kịp thời, thu hút đầu tư sản xuất nguyên liệu và các thành phẩm bê tông nhẹ, đáp ứng đủ nhu cầu xây dựng đất nước.

Nguồn tin: Cổng thông tin điện tử Bộ xây dựng