Ứng dụng các nghiên cứu khoa học công nghệ trong phát triển ngành Xây dựng 

(Xây dựng) – Để đẩy nhanh việc ứng dụng khoa học công nghệ trong phát triển ngành Xây dựng, Bộ Xây dựng và Bộ Khoa học Công nghệ đã thực hiện ký kết Chương trình phối hợp nhằm đẩy mạnh các hoạt động khoa học công nghệ trong ngành Xây dựng từ năm 2015. Sau khi có chương trình phối hợp được lãnh đạo hai bộ ký kết, đã tạo động lực lớn thu hút sự tham gia của các viện nghiên cứu, trường đại học, doanh nghiệp. Các kết quả nghiên cứu khoa học, trong đó có nghiên cứu ứng dụng công nghệ in 3D trong chế tạo vật liệu xây dựng tính năng cao mà Bộ Xây dựng giao cho Viện Vật liệu xây dựng triển khai là bước đi đột phá trong bối cảnh cuộc cách mạng Công nghệ lần thứ 4 nhằm giải quyết các yêu cầu của ngành Xây dựng, sử dụng hợp lý, tiết kiệm tài nguyên, năng lượng, được ứng dụng và phát triển trong thực tiễn.

Máy in 3D bê tông đầu tiên tại Việt Nam do VIBM thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh.

Đối với ngành Xây dựng, khoa học và công nghệ (KHCN) đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất lao động và hiệu quả sản xuất, đặc biệt góp phần rút ngắn tiến độ, nâng cao chất lượng và giảm giá thành công trình.

Các doanh nghiệp trong nước đã làm chủ nhiều công nghệ trong các lĩnh vực nền móng, trắc địa công trình; gia cố nền đất yếu, móng cọc, thi công tầng hầm nhà cao tầng; công nghệ thi công kết cấu nhịp lớn; thi công kết cấu ứng suất trước; phòng chống cháy, giải pháp kháng chấn cho công trình chịu động đất, gió bão cho công trình; công nghệ chế tạo bê tông khí chất lượng cao, bê tông đầm lăn; nghiên cứu bê tông cốt sợi thép siêu mảnh sử dụng cho các kết cấu thành mỏng…

Những công nghệ mới như BIM, công nghệ thực tế tăng cường AR, công nghệ in 3D bê tông đang góp phần giải quyết các thách thức, tạo những thay đổi mang tính cách mạng cho ngành Xây dựng. Trong đó, để hiện thực kỹ thuật in 3D bê tông trong chế tạo các cấu kiện và công trình xây dựng vừa có khả năng chịu lực tốt vừa có hình dáng kiến trúc, thẩm mỹ đẹp, Viện Vật liệu xây dựng đã tiến hành nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy in 3D bê tông và đồng thời nghiên cứu phát triển loại vật liệu in 3D bê tông phù hợp với điều kiện Việt Nam.

Ông Lê Trung Thành – Viện trưởng Viện Vật liệu xây dựng (Bộ Xây dựng) cho biết: Hiện nay, chúng ta đang thực hiện Chiến lược phát triển vật liệu xây dựng thời kỳ 2021-2030, định hướng đến năm 2050 đã được Thủ tướng Chính phủ ký ban hành ngày 18/8/2020, trong đó đã nêu rõ quan điểm “Tiếp cận và ứng dụng nhanh nhất các thành tựu khoa học, công nghệ, quản lý nhất là cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư; Sử dụng hiệu quả tài nguyên, triệt để tiết kiệm năng lượng, nguyên liệu, nhiên liệu” và mục tiêu cụ thể đối với vật liệu bê tông bao gồm cả nội dung về phát triển bê tông in 3D.

Công nghệ in 3D bê tông sẽ đóng góp vào sự phát triển của lĩnh vực vật liệu xây dựng nói riêng và ngành Xây dựng nói chung với những lợi thế như sau: Đột phá trong công nghệ xây dựng đối với vật liệu bê tông bằng cách tạo hình kết cấu theo lớp nên đã hoàn toàn loại bỏ được ván khuôn trong thi công bê tông.

Phát huy tối đa tính linh hoạt trong thiết kế kiến trúc, kết cấu, hệ thống cơ điện đối với công trình xây dựng. Công nghệ in 3D có thể sử dụng kết hợp các đường cong và đường thẳng, các tính chất có thể tạo ra để phù hợp với từng yêu cầu mà không làm tăng chi phí. Điều này cho phép sử dụng không gian tốt hơn và không có ảnh hưởng tiêu cực đến tính toàn vẹn của kết cấu.

Công trình xây dựng bằng công nghệ in 3D có thể được thiết kế để tăng cường độ và độ bền, đặc biệt trong các khu vực có thời tiết khắc nghiệt. Những tiến bộ gần đây đã chứng kiến các thuộc tính cấu trúc in 3D được xây dựng để chống lại gió bão và động đất rất tốt.

Hạn chế tối đa các sai sót trong thi công xây dựng, giúp cải thiện kết quả và an toàn cho người lao động vì công nghệ này có tính chính xác cao và thực hiện quá trình xây dựng bằng tự động hoá thay thế các công việc nguy hiểm tại hiện trường bằng quy trình in.

Máy in 3D bê tông có thể in kết cấu liên tục mà không bị giới hạn theo giờ làm việc vì được lập trình và điều khiển tự động. Công nghệ in 3D có thể cắt giảm chi phí bằng cách giảm số lượng nhân công thực hiện đáng kể. Công nghệ này sử dụng vật liệu vừa đủ nên có thể cắt giảm lãng phí nguyên vật liệu, giảm nhiều chất thải trong xây dựng, có thể tái chế vật liệu xây dựng để sử dụng trong máy in 3D nên giúp giảm đáng kể các tác động ô nhiễm môi trường trong xây dựng.

Nhà bảo vệ có hình dáng kiến trúc cách điệu và tường rỗng tiết kiệm năng lượng được sản xuất bằng công nghệ in 3D bê tông tại Viện Vật liệu xây dựng.

Bộ bàn ghế có hình dáng uốn cong phức tạp và có tính thẩm mỹ cao.

Chia sẻ về tính ứng dụng của công nghệ in 3D bê tông trong tương lai, ông Lê Trung Thành cho biết: Công nghệ in 3D bê tông đã được chứng minh là đáng tin cậy và thân thiện với môi trường. Một số nghiên cứu đang tiếp tục được tiến hành trong các trường đại học và viện nghiên cứu kỹ thuật để tối ưu hoá tính năng dẻo nhớt trong quá trình in, tính chất cơ học khi rắn chắc của bê tông in 3D và tăng cường khả năng tự động hóa của công nghệ này. Trong thời gian tới, công nghệ bê tông in 3D được đưa vào sử dụng rộng rãi sẽ góp phần giảm chất thải trong quá trình xây dựng và xây dựng kết cấu bê tông hiệu quả. Một số lĩnh vực có thể sớm được áp dụng in 3D bê tông như: Công trình kiến trúc, nghệ thuật: In 3D đã được chứng minh là một trong những công nghệ linh hoạt nhất trên thế giới hiện nay. In 3D bê tông có tác động rất lớn đến kiến trúc, nghệ thuật vì công nghệ này có thể in các kết cấu có hình dạng phức tạp và đồng thời có thể tích hợp dễ dàng phần thiết kế cơ điện, tiết kiệm năng lượng trong trong các kết cấu với cấu trúc rỗng do nó tạo ra theo thiết kế 3D. Các vật thể trang trí nghệ thuật trong và ngoài nhà, các loại hình biệt thự, nhà nghỉ khu resort, bức tường hoạ tiết kiến trúc, nghệ thuật, … là các đối tượng công trình rất phù hợp với công nghệ in 3D bê tông.

Công nghệ bê tông in 3D có thể được sử dụng để xây dựng các căn nhà tránh thảm họa nhanh chóng và tiết kiệm hơn so với các phương pháp xây dựng truyền thống. Các phân tích mô phỏng về nơi trú ẩn thảm họa được đã thực hiện cho thấy xây dựng hàng ngàn nơi trú ẩn phải mất vài năm. Quá trình này có thể được giảm xuống còn vài tháng và chi phí của dự án giảm một nửa nếu in 3D bê tông được sử dụng để xây dựng những công trình này.

Các nghiên cứu khoa học đã góp phần làm sáng tỏ cơ sở khoa học trong xây dựng các chiến lược, định hướng phát triển ngành Xây dựng; cùng với các văn bản quy phạm pháp luật (Luật, Nghị định, Thông tư), đồng thời góp phần quan trọng trong việc nâng cao năng lực làm chủ công nghệ xây dựng, công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng, công nghệ chế tạo cơ khí ngành xây dựng, công nghệ xử lý môi trường; nâng cao năng suất, chất lượng trong xây dựng và sản xuất vật liệu xây dựng; ứng dụng kỹ thuật mới trong xây dựng hiện đại (công trình nhịp lớn, nhà cao tầng; xử lý nền đất yếu; kết cấu bằng vật liệu mới…). Với những kết quả đó, hoạt động khoa học công nghệ ngành Xây dựng đã đóng góp vai trò quan trọng trong sự phát triển nền khoa học công nghệ Việt Nam nói chung và sự nghiệp xây dựng và phát triển của ngành nói riêng.