ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG ĐẤT TRONG XU HƯỚNG KIẾN TRÚC CẢNH QUAN VIỆT NAM

TÓM TẮT

Trong bối cảnh phát triển bền vững và biến đổi khí hậu, việc ứng dụng vật liệu xanh trong kiến trúc cảnh quan đang trở thành xu hướng tất yếu tại Việt Nam. Bê tông đất, một vật liệu kết hợp giữa công nghệ hiện đại và vật liệu bản địa, đang được đánh giá là giải pháp tiềm năng cho ngành xây dựng xanh.

Bê tông đất, với thành phần chính là đất tại chỗ (50-60%), cốt liệu khác (20-30%), xi măng (5-15%), phụ gia biến tính đất và nước, mang lại nhiều ưu điểm vượt trội. Vật liệu này giúp giảm 50-70% lượng khí thải CO2 so với bê tông thông thường, đồng thời tiết kiệm 30-40% chi phí xây dựng. Đặc biệt, bê tông đất có khả năng điều hòa độ ẩm tự nhiên, duy trì môi trường vi khí hậu ổn định và thân thiện với sức khỏe người sử dụng.

Trong kiến trúc cảnh quan, bê tông đất có thể ứng dụng đa dạng từ tường chắn, gạch đất không nung, đường nội bộ, đến các cấu trúc trang trí như ghế công viên, bồn hoa, và thậm chí cả các tác phẩm điêu khắc ngoài trời. Với cường độ 10-30 MPa và khả năng chống chịu thời tiết tốt, vật liệu này hoàn toàn đáp ứng các tiêu chuẩn xây dựng cho không gian công cộng.

Tuy nhiên, việc ứng dụng rộng rãi bê tông đất vẫn gặp một số thách thức như thiếu tiêu chuẩn kỹ thuật cụ thể và nhận thức chưa đầy đủ về tiềm năng của vật liệu. Để khắc phục, cần có sự phối hợp giữa các bên liên quan trong nghiên cứu, xây dựng tiêu chuẩn và thực hiện các dự án thí điểm.

Với xu hướng phát triển xanh ngày càng mạnh mẽ, dự báo thị trường bê tông đất sẽ tăng trưởng mạnh mẽ hàng năm trong lĩnh vực xây dựng xanh. Điều này mở ra cơ hội lớn cho việc phát triển và ứng dụng vật liệu này trong kiến trúc cảnh quan Việt Nam, góp phần xây dựng môi trường sống bền vững cho tương lai.

Từ khoá: Bê tông đất, xi măng, vật liệu xanh, kiến trúc cảnh quan, bền vững.

1. TỔNG QUAN

Việt Nam hiện đang trải qua quá trình đô thị hóa nhanh chóng với tỷ lệ tăng trưởng đô thị trung bình đạt 3.4% hàng năm. Sự gia tăng này đã dẫn đến một bùng nổ trong hoạt động xây dựng, đặc biệt là trong lĩnh vực kiến trúc cảnh quan và không gian công cộng. Tuy nhiên, ngành xây dựng cũng đang đối mặt với nhiều thách thức nghiêm trọng liên quan đến môi trường:

Theo số liệu từ Bộ Xây dựng (2023), ngành xây dựng chiếm khoảng 39% tổng lượng phát thải khí CO2 tại Việt Nam, trong đó việc sản xuất bê tông truyền thống đóng góp tới 8%.

Chi phí năng lượng trong sản xuất vật liệu xây dựng đã tăng từ 15-20% mỗi năm.

Hoạt động khai thác cát và đá xây dựng đang gây ra những tác động tiêu cực đến hệ sinh thái và môi trường.

Trong bối cảnh này, xu hướng sử dụng vật liệu xanh trong xây dựng đang trở thành một yêu cầu cấp thiết. Chiến lược phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam giai đoạn 2021-2030 đặt ra mục tiêu nâng tỷ lệ sử dụng vật liệu xanh lên 40% vào năm 2030. Nhu cầu về không gian xanh và bền vững trong đô thị ngày càng cao, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các giải pháp xây dựng bền vững.

Nghiên cứu này nhằm mục tiêu đánh giá toàn diện tiềm năng ứng dụng công nghệ bê tông đất trong kiến trúc cảnh quan tại Việt Nam. Qua đó, nghiên cứu cũng đề xuất các giải pháp thiết thực nhằm thúc đẩy việc ứng dụng rộng rãi vật liệu này, góp phần xây dựng môi trường sống bền vững cho tương lai.

1. II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BÊ TÔNG ĐẤT

Bê tông đất (Rammed Earth Concrete) là một loại vật liệu xây dựng độc đáo, được hình thành từ sự kết hợp giữa đất nén, xi măng và các phụ gia, được đầm nén theo từng lớp trong khuôn. Kỹ thuật này có nguồn gốc từ các phương pháp xây dựng truyền thống, với dấu vết sử dụng đã được ghi nhận từ hơn 2000 năm trước tại nhiều nền văn minh cổ đại, như ở Trung Quốc, Ai Cập và các nền văn minh khác. Trong những thập kỷ gần đây, công nghệ bê tông đất đã được hiện đại hóa bằng cách bổ sung xi măng và các phụ gia nhằm cải thiện đặc tính kỹ thuật của vật liệu, giúp nó trở thành một giải pháp bền vững và hiệu quả trong xây dựng hiện đại.

Thành phần chính của bê tông đất bao gồm đất, chiếm khoảng 65-85% khối lượng, trong đó tỷ lệ sét trong đất thường được yêu cầu tối thiểu 50% để đảm bảo kết hợp hiệu quả với phụ gia biến tính đất. Xi măng đóng vai trò quan trọng trong việc gia tăng độ bền và khả năng chống thấm của vật liệu, chiếm từ 5-15% khối lượng. Các loại phụ gia, với tỷ lệ từ 1-3%, bao gồm các chất biến tính, chống thấm và các chất điều chỉnh đặc tính khác, giúp cải thiện tính chất cơ lý và khả năng thi công của bê tông đất.

Về mặt cơ lý, bê tông đất có nhiều tính chất nổi bật. Cường độ nén của vật liệu dao động từ 5-20 MPa, phụ thuộc vào thiết kế cấp phối, chất lượng nguyên liệu và quy trình thi công. Độ hút nước của bê tông đất thường nằm trong khoảng 5-8%, điều này có ảnh hưởng lớn đến khả năng chịu nước và độ bền lâu dài của công trình. Khả năng cách nhiệt của vật liệu cũng rất đáng chú ý, với hệ số dẫn nhiệt λ từ 0.6-1.0 W/mK, cho phép bê tông đất có khả năng cách nhiệt tốt, góp phần làm giảm tiêu thụ năng lượng trong các công trình xây dựng. Đặc biệt, tuổi thọ trung bình của bê tông đất có thể đạt từ 50-70 năm nếu được bảo dưỡng đúng cách, điều này làm tăng giá trị và tính bền vững của công trình.

Quy trình công nghệ sản xuất bê tông đất bao gồm nhiều bước quan trọng, bắt đầu từ việc chuẩn bị nguyên liệu. Quá trình này yêu cầu sự kiểm soát chặt chẽ về chất lượng và thành phần của đất, bao gồm kiểm tra và phân tích thành phần hạt của đất, điều chỉnh độ ẩm tối ưu (thường từ 12-15%) và trộn đều với xi măng cùng các phụ gia. Điều này đảm bảo rằng hỗn hợp đạt được tính đồng nhất tốt, phục vụ cho việc thi công.

Thi công bê tông đất cần tuân thủ các bước cụ thể để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Đầu tiên, khuôn được lắp dựng chắc chắn để tạo hình cho bê tông đất. Sau đó, hỗn hợp được đổ theo từng lớp, mỗi lớp dày từ 15-20 cm, và được đầm nén đến độ chặt yêu cầu nhằm tăng cường khả năng chịu lực và độ bền của vật liệu. Cuối cùng, bê tông đất cần được bảo dưỡng trong khoảng thời gian từ 7-14 ngày để đảm bảo quá trình đóng rắn diễn ra hiệu quả, giúp tăng cường độ bền và độ ổn định cho công trình.

Chất lượng của sản phẩm bê tông đất cuối cùng bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Điều kiện môi trường như nhiệt độ và độ ẩm có thể tác động đến quá trình thi công và bảo dưỡng, ảnh hưởng đến độ bền lâu dài của vật liệu. Chất lượng nguyên liệu, bao gồm thành phần hạt của đất và chất lượng của xi măng, cũng đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định tính chất cơ lý của bê tông đất. Ngoài ra, kỹ thuật thi công, bao gồm độ chặt đầm nén, độ dày lớp đầm và thời gian bảo dưỡng, cũng là các yếu tố quyết định đến chất lượng và hiệu quả của bê tông đất trong ứng dụng thực tế.

Tóm lại, bê tông đất không chỉ là một vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường mà còn mang lại nhiều lợi ích về mặt kinh tế và kỹ thuật, mở ra cơ hội lớn cho việc ứng dụng trong kiến trúc cảnh quan tại Việt Nam.

III. ỨNG DỤNG BÊ TÔNG ĐẤT TRONG KIẾN TRÚC CẢNH QUAN

3.1. Phân tích tiềm năng ứng dụng

Bê tông đất đang thể hiện tiềm năng to lớn trong lĩnh vực kiến trúc cảnh quan tại Việt Nam. Qua nghiên cứu và đánh giá thực tế tại các công trình đã triển khai, vật liệu này cho thấy khả năng thích ứng cao với điều kiện khí hậu nhiệt đới và đáp ứng được các yêu cầu về thẩm mỹ cũng như chức năng của công trình cảnh quan.

Về mặt kỹ thuật, bê tông đất thể hiện ưu điểm vượt trội trong việc tạo hình tự do và khả năng hòa hợp với môi trường tự nhiên. Đặc biệt, việc linh hoạt trong điều chỉnh tính công tác của vật liệu cho phép tạo ra các hình thái đa dạng, từ những đường cong mềm mại đến các góc cạnh sắc nét, đáp ứng đa dạng nhu cầu thiết kế cảnh quan.

3.2. Các hình thức ứng dụng chính

3.2.1. Viên xây, Tường trang trí và vách ngăn cảnh quan

Trong không gian công viên và khu vực công cộng, bê tông đất được ứng dụng hiệu quả làm tường trang trí và vách ngăn cảnh quan. Vật liệu này tạo ra những bề mặt có kết cấu tự nhiên, với màu sắc và họa tiết đặc trưng của từng loại đất địa phương. Điều này không chỉ mang lại giá trị thẩm mỹ mà còn tạo ra sự kết nối văn hóa với địa phương thông qua việc sử dụng nguyên liệu bản địa.

Trường học có tường bê tông đất	Thi công viên xây không nung bê tông đất

3.2.2. Các công trình tiểu cảnh

Bê tông đất đặc biệt phù hợp trong việc xây dựng các công trình tiểu cảnh như thác nước nhân tạo, bồn hoa, ghế ngồi công viên. Khả năng chống thấm sau khi được xử lý phù hợp cho phép vật liệu này tồn tại bền vững trong điều kiện ngoài trời.

Bờ suối bằng bê tông đất tại Ba vì	Tiểu cảnh ven suối tại Ba Vì

3.2.3. Đường dạo và sân vườn

Trong thiết kế đường dạo và sân vườn, bê tông đất thể hiện ưu điểm về khả năng thoát nước và độ bền môi trường. Bề mặt của vật liệu có độ nhám tự nhiên, giảm thiểu nguy cơ trượt ngã trong điều kiện ẩm ướt. Đặc biệt, khả năng hấp thụ nhiệt thấp hơn so với bê tông thông thường giúp giảm hiệu ứng đảo nhiệt trong không gian đô thị.

3.3. Đánh giá hiệu quả ứng dụng

3.3.1. Hiệu quả kinh tế

Phân tích chi phí-lợi ích cho thấy việc sử dụng bê tông đất trong kiến trúc cảnh quan mang lại hiệu quả kinh tế đáng kể. Chi phí nguyên vật liệu ban đầu thấp hơn 20-25% so với bê tông truyền thống, trong khi chi phí vận chuyển giảm đáng kể do tận dụng được nguồn đất tại chỗ. Việc thi công dễ dàng, không đòi hỏi thiết bị đặc biệt cũng là yếu tố mang lại tính hiệu quả kinh tế.

3.3.2. Hiệu quả môi trường

Đánh giá vòng đời sản phẩm (LCA) cho thấy bê tông đất giảm lượng carbon thấp hơn 60% so với bê tông truyền thống. Việc sử dụng nguyên liệu địa phương và quy trình sản xuất đơn giản góp phần giảm đáng kể lượng phát thải khí nhà kính. Ngoài ra, vật liệu này còn có khả năng tái chế hoàn toàn sau khi kết thúc vòng đời sử dụng.

3.3.3. Hiệu quả xã hội

Việc ứng dụng bê tông đất trong kiến trúc cảnh quan còn mang lại các giá trị xã hội quan trọng. Công nghệ này tạo ra cơ hội việc làm cho lao động địa phương và góp phần bảo tồn các kỹ thuật xây dựng truyền thống. Khảo sát người sử dụng tại các công trình thí điểm cho thấy 78% người dùng đánh giá tích cực về tính thẩm mỹ và sự hài hòa với môi trường của các công trình sử dụng bê tông đất.

1. THÁCH THỨC VÀ GIẢI PHÁP TRONG ỨNG DỤNG BÊ TÔNG ĐẤT

4.1. Phân tích các thách thức chính

Quá trình nghiên cứu và ứng dụng thực tế bê tông đất trong kiến trúc cảnh quan đã cho thấy một số thách thức đáng kể. Những rào cản này không chỉ đến từ khía cạnh kỹ thuật mà còn liên quan đến các yếu tố xã hội và thể chế. Việc nhận diện và phân tích kỹ lưỡng các thách thức này là bước quan trọng để đề xuất giải pháp phù hợp.

4.1.1. Thách thức về kỹ thuật

Một trong những khó khăn lớn nhất trong việc ứng dụng bê tông đất là sự biến động về chất lượng nguyên liệu đầu vào. Đất từ các nguồn khác nhau có thành phần và tính chất khác biệt đáng kể, gây khó khăn trong việc biến tính ổn định đất và quy trình sản xuất. Ngoài ra nhiều loại đất không đạt yêu cầu về thành phần hạt để sử dụng trực tiếp trong sản xuất bê tông đất.

Vấn đề kiểm soát độ ẩm trong quá trình thi công cũng là một thách thức đáng kể, đặc biệt trong điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa của Việt Nam. Độ ẩm cao có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình đóng rắn và độ bền lâu dài của vật liệu. Thống kê từ các công trình thực tế cho thấy khoảng 25% các dự án gặp vấn đề về nứt và bong tróc do kiểm soát độ ẩm không tốt trong giai đoạn thi công.

4.1.2. Thách thức về nhận thức và thị trường

Mặc dù bê tông đất đã chứng minh được nhiều ưu điểm, vẫn tồn tại rào cản lớn về nhận thức của người sử dụng và các bên liên quan. Khảo sát thị trường năm 2024 cho thấy 65% chủ đầu tư vẫn lo ngại về độ bền và khả năng chống chịu thời tiết của vật liệu này. Điều này một phần do thiếu thông tin và kinh nghiệm thực tế về việc sử dụng bê tông đất trong điều kiện khí hậu nhiệt đới.

4.1.3. Thách thức về chính sách và tiêu chuẩn

Hiện nay, Việt Nam vẫn chưa có hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật đầy đủ cho bê tông đất. Điều này gây khó khăn trong việc đảm bảo chất lượng và kiểm soát thi công. Theo báo cáo của Hội Vật liệu Xây dựng Việt Nam (2024), việc thiếu khung pháp lý và tiêu chuẩn cụ thể đã làm giảm 40% số lượng dự án tiềm năng có thể ứng dụng các công nghệ vật liệu mới trong xây dựng.

4.2. Đề xuất giải pháp

4.2.1. Giải pháp kỹ thuật

Để khắc phục các thách thức về kỹ thuật, cần triển khai đồng bộ các giải pháp sau:

Phát triển quy trình chuẩn hóa nguyên liệu đầu vào thông qua việc thiết lập hệ thống kiểm tra và xử lý đất. Các phòng thí nghiệm chuyên biệt cần được thành lập để phân tích và đánh giá chất lượng đất, đồng thời nghiên cứu phương pháp cải tạo đất không đạt chuẩn.

4.2.2. Giải pháp về truyền thông và đào tạo

Cần xây dựng chiến lược truyền thông toàn diện nhằm nâng cao nhận thức của cộng đồng về lợi ích của bê tông đất. Điều này bao gồm việc tổ chức các hội thảo chuyên đề, xây dựng các công trình mẫu và phổ biến kết quả nghiên cứu thực tế.

Song song với đó, việc đào tạo nguồn nhân lực chuyên môn cũng cần được chú trọng. Các chương trình đào tạo cần tập trung vào:

• Kỹ thuật đánh giá và xử lý nguyên liệu
• Quy trình thi công tiên tiến
• Phương pháp kiểm soát chất lượng

4.2.3. Giải pháp về chính sách và thể chế

Để tạo môi trường thuận lợi cho việc ứng dụng bê tông đất, cần:

Xây dựng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật đồng bộ cho bê tông đất, bao gồm các quy định về chất lượng nguyên liệu, quy trình thi công và yêu cầu về độ bền công trình. Việc này cần được thực hiện với sự tham gia của các chuyên gia, nhà nghiên cứu và đơn vị thi công.

Phát triển cơ chế khuyến khích tài chính cho các dự án sử dụng vật liệu xanh, trong đó có bê tông đất. Kinh nghiệm từ các nước phát triển cho thấy các chính sách ưu đãi thuế và hỗ trợ kỹ thuật có thể thúc đẩy mạnh mẽ việc áp dụng vật liệu này trong thực tế.

5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tổng kết lại, bê tông đất thể hiện tiềm năng to lớn trong ngành xây dựng bền vững tại Việt Nam. Qua các phân tích và nghiên cứu, bê tông đất không chỉ là một vật liệu mang lại lợi ích kinh tế, mà còn góp phần quan trọng vào việc giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Nhờ vào khả năng giảm phát thải khí CO2 lên đến 50-70% so với bê tông truyền thống, vật liệu này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí xây dựng từ 30-40% mà còn cải thiện sức khỏe người sử dụng nhờ vào khả năng điều hòa độ ẩm tự nhiên. Những ưu điểm này làm cho bê tông đất trở thành một lựa chọn lý tưởng trong việc thiết kế và xây dựng các công trình kiến trúc cảnh quan hiện đại.

Tuy nhiên, việc ứng dụng bê tông đất vẫn đang gặp phải một số thách thức đáng kể. Một trong những vấn đề lớn là việc thiếu tiêu chuẩn kỹ thuật cụ thể cho vật liệu này. Thiếu sự đồng bộ trong quy trình thi công và kiểm soát chất lượng đã dẫn đến sự nghi ngại từ phía các chủ đầu tư và người sử dụng về độ bền và khả năng chống chịu của bê tông đất. Theo khảo sát, khoảng 65% chủ đầu tư vẫn còn lo ngại về tính bền vững của vật liệu này, điều này cho thấy cần có những nỗ lực cải thiện về truyền thông và giáo dục.

Để khắc phục những thách thức này, cần thiết phải phát triển một hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật đồng bộ cho bê tông đất. Các cơ quan chức năng cần phối hợp chặt chẽ với các chuyên gia và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực xây dựng để xây dựng và ban hành các tiêu chuẩn cụ thể, nhằm đảm bảo chất lượng và quy trình thi công. Bên cạnh đó, việc thực hiện các dự án thí điểm sẽ giúp làm rõ hơn tiềm năng của bê tông đất và cung cấp dữ liệu thực tiễn cho việc đánh giá hiệu quả của nó.

Ngoài ra, việc nâng cao nhận thức về bê tông đất trong cộng đồng cũng là một yếu tố quan trọng. Các chương trình truyền thông cần được triển khai nhằm giới thiệu các lợi ích và ứng dụng của bê tông đất đến các nhà đầu tư, kiến trúc sư, và công chúng. Đào tạo cho các kỹ sư và công nhân trong lĩnh vực thi công bê tông đất cũng cần được chú trọng, nhằm nâng cao chất lượng thi công và sử dụng vật liệu này.

Cuối cùng, trong bối cảnh xu hướng phát triển xanh ngày càng mạnh mẽ, dự báo rằng thị trường bê tông đất sẽ tiếp tục tăng trưởng trong lĩnh vực xây dựng bền vững. Việc đầu tư vào nghiên cứu và phát triển công nghệ bê tông đất không chỉ mở ra cơ hội mới cho ngành xây dựng mà còn góp phần quan trọng vào việc xây dựng môi trường sống bền vững cho thế hệ tương lai. Do đó, sự hợp tác giữa các nhà nghiên cứu, cơ quan quản lý và cộng đồng là cần thiết để thúc đẩy việc ứng dụng hiệu quả vật liệu này trong kiến trúc cảnh quan tại Việt Nam

Tài liệu tham khảo:

Ciancio, Daniela & Beckett, Christopher. (2013). Rammed earth: An overview of a sustainable construction material.

K, Adityaa. (2024). STABILZED RAMMED EARTH- A REVIEW. INTERANTIONAL JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCH IN ENGINEERING AND MANAGEMENT. 08. 1-5. 10.55041/IJSREM35778.

Allinson, D. & Hall, M. (2007). “Investigating the optimisation of stabilised rammed earth

materials for passive air conditioning in buildings”, International Symposium on

Earthen Structures, 109-112.

Australian Bureau of Statistics (2006). “Housing and Infrastructure in Aboriginal and Torres

Strait Islander Communities”,

http://www.abs.gov.au/AUSSTATS/abs@.nsf/Lookup/4710.0Main+Features22006. 

Baggs, D. and Mortensen, N. (2006). “Thermal mass in building design”, Royal Australian

Institute of Architects for the Australian Council of Building Design Professions Ltd.

Balcomb, J. D. and Neeper, D. A. (1983). “Diurnal heat storage in direct-gain passive-solar

buildings”,  Proceedings of the 21st AIChE-ASME National Heat Transfer

Conference. 

Breesch, H. and Janssens, A. (2005). “Uncertainty and sensitivity analysis to evaluate natural

night ventilation design in an office building”, AIVC 26th Conference, 3-8.

Bui, Q., Morel, J., Venkatarama Reddy, B. and Ghayad, W. (2009). “Durability of rammed

earth walls exposed for 20 years to natural weathering”, Building and Environment,

44: 912-919.

Ciancio, D. and Boulter, M. (2012), “Stabilised rammed earth: a case study in Western

Australia”, Proceedings of the ICE – Engineering sustainability, 165(2): 141-154.

Easton, D. (2007), The rammed earth house, Chelsea Green

Farrelly, E. (2009). “A shamed nation turns a blind eye”, the Sydney Morning Herald, 

http://www.smh.com.au/opinion/society-and-culture/a-shamed-nation-turns-a-blind-

eye-20091116-ignn.html>(Nov. 16, 2009).

 Tác giả: Hoàng Quốc Gia; KTS. Vương Hoàng Lê  

^{Nguồn: Sách Xu hướng kiến trúc cảnh quan Việt Nam}