T. 16 S. 01 (2026): Tạp chí Vật liệu và Xây dựng
##common.pageHeaderLogo.altText##
Tạp chí Vật liệu và Xây dựng - Bộ Xây dựng

ISSN:

Website: www.jomc.vn

Tổng quan về vật liệu kỹ thuật composite gốc xi măng (ECC) sử dụng cát nhiễm mặn và phụ gia khoáng: Tính chất và tiềm năng ứng dụng trong xây dựng hạ tầng giao thông

Lâm Trí Khang , Phạm Ngọc Phương , Huỳnh Trọng Phước

Từ khóa:

Cát nhiễm mặn
Phụ gia Khoáng
Tro bay
Xỉ lò cao nghiền mịn
ECC
Cấu kiện hạ tầng giao thông

Tóm tắt

Bài báo này tổng hợp và phân tích các nghiên cứu liên quan đến cát nhiễm mặn, phụ gia khoáng (tro bay [FA] và xỉ lò cao nghiền mịn [GGBFS]) và khả năng kết hợp của chúng trong chế tạo vật liệu kỹ thuật composite gốc xi măng (ECC) cho các cấu kiện hạ tầng giao thông. Cát nhiễm mặn tại Việt Nam có trữ lượng lớn, thành phần SO₃ thấp và kích thước hạt mịn, đồng thời chứa ion Cl⁻ có thể ảnh hưởng bất lợi nếu không được kiểm soát hợp lý. Các phụ gia khoáng (FA và GGBFS) giàu Al₂O₃, có khả năng thúc đẩy phản ứng pozzolan, hình thành các sản phẩm bền vững như muối Friedel và gel C–S–H, từ đó cải thiện đáng kể cường độ và độ bền lâu dài của ECC. Sự kết hợp cát nhiễm mặn và phụ gia khoáng được ghi nhận có thể nâng cao cường độ chịu nén, kéo và uốn; giảm co khô; tăng khả năng kháng mỏi; tăng cường tự phục hồi và chống xâm thực trong môi trường chứa clorua và sulfate. Các kết quả tổng hợp cho thấy hệ vật liệu ECC sử dụng cát nhiễm mặn kết hợp với phụ gia khoáng là giải pháp nhiều tiềm năng cho vật liệu xây dựng hạ tầng giao thông trong bối cảnh thiếu hụt nguồn cát tự nhiên và yêu cầu phát triển bền vững.

Điều hướng Người dùng

Cách trích dẫn

Lâm, T. K., Phạm, N. P., & Huỳnh Trọng Phước. (2025). Tổng quan về vật liệu kỹ thuật composite gốc xi măng (ECC) sử dụng cát nhiễm mặn và phụ gia khoáng: Tính chất và tiềm năng ứng dụng trong xây dựng hạ tầng giao thông. Tạp Chí Vật liệu Và Xây dựng - Bộ Xây dựng, 16(01). https://doi.org/10.54772/jomc.01.2026.1194

Tài liệu tham khảo

  1. K. H. Đồng, T. T. H. Dương, “Tình trạng ăn mòn bê tông cốt thép và giải pháp chống ăn mòn cho công trình bê tông cốt thép trong môi trường biển Việt Nam,” Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường, tập 11, trang 44–49, 2011.
  2. T. Q. K. Lâm, “Nghiên cứu giải pháp chống ăn mòn cốt thép trong bêtông bằng vật liệu bêtông polymer,” Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ, số 40, trang 28–31, 2015.
  3. M. Zhang, R. Xu, K. Liu, S. Sun, “Research progress on durability of marine concrete under the combined action of Cl− erosion, carbonation, and dry–wet cycles,” Reviews on Advanced Materials Science, vol. 61, pp. 622–637, 2022.
  4. V. P. Đ. Trần, P. B. Nguyễn, “Ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật của bê tông đến quá trình ăn mòn cốt thép,” Tạp chí Khoa học và Công nghệ, tập 67, trang 124–133, 2024.
  5. H. Y. Grisaro, A. N. Dancygier, “Representation of damage caused by fragmentation impact in design and analysis of reinforced concrete barriers,” Engineering Structures, vol. 197, p. 109387, 2019.
  6. TCCS 39:2022/TCĐBVN, “Thiết kế mặt đường bê tông xi măng thông thường có khe nối trong xây dựng công trình giao thông,” Tổng cục đường bộ Việt Nam, 2022.
  7. TCVN 11823-9:2017, “Thiết kế cầu đường bộ - Phần 9: Mặt cầu và hệ mặt cầu,” Bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 2017.
  8. TCVN 11823-13:2017, “Thiết kế cầu đường bộ - Phần 13: Lan can,” Bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 2017.
  9. J. X. Zhu, L. Y. Xu, B. T. Huang, K. F. Weng, J.-G. Dai, “Recent developments in Engineered/Strain-Hardening Cementitious Composites (ECC/SHCC) with high and ultra-high strength,” Construction and Building Materials, vol. 342, p. 127956, 2022.
  10. S. B. Singh, P. Munjal, “Engineered cementitious composite and its applications,” Materials Today: Proceedings, vol. 32, pp. 797–802, 2020.
  11. F. M. Ghahsareh, P. Guo, Y. Wang, W. Meng, V. C. Li, Y. Bao, “Review on material specification, characterization, and quality control of engineered cementitious composite (ECC),” Construction and Building Materials, vol. 442, p. 137699, 2024.
  12. V. C. Li, “Engineered Cementitious Composites (ECC): Bendable concrete for sustainable and resilient infrastructure,” Berlin, Heidelberg: Springer, 2019.
  13. V.C. Li, S. Wang, “Flexural Behaviors of glass fiber-reinforced polymer (GFRP) reinforced engineered cementitious composite beams,” ACI Materials Journal, vol. 99, pp. 11–21, 2002.
  14. V. C. Li, C. K. Y. Leung, “Steady‐state and multiple cracking of short random fiber composites,” Journal of Engineering Mechanics, vol. 118, pp. 2246–2264, 1992.
  15. B. T. Huang, J. Yu, J. Q. Wu, J. G. Dai, C. KY. Leung, “Seawater sea-sand Engineered Cementitious Composites (SS-ECC) for marine and coastal applications,” Composites Communications, vol. 20, p. 100353, 2020.
  16. C. Lin, D. Huang, Z. Liu, Y. Lu, “Mechanical properties, micro-mechanisms, and constitutive models of seawater sea-sand engineered cementitious composites,” Journal of Building Engineering, vol. 94, p. 109987, 2024.
  17. M. Singh, B. Saini, H. D. Chalak, “Performance and composition analysis of engineered cementitious composite (ECC) – A review,” Journal of Building Engineering, vol. 26, p. 100851, 2019.
  18. Báo Thanh Niên, “Yếu kém hạ tầng và đe dọa môi trường ‘níu chân’ ĐBSCL,” [Trực tuyến]. Địa chỉ: https://thanhnien.vn/yeu-kem-ha-tang-va-de-doa-moi-truong-niu-chan-dbscl-1851483727.htm
  19. Báo Xây dựng, “Thực trạng cát xây dựng: Khi cầu vượt xa cung,” [Trực tuyến]. Địa chỉ: https://baoxaydung.vn/thuc-trang-cat-xay-dung-khi-cau-vuot-xa-cung-1926868343170.htm
  20. P. N. Huỳnh, H. T. Vũ, “Xử lý đá phế phẩm thành cát nghiền và nghiên cứu tính công tác của hỗn hợp bê tông thương phẩm sử dụng cát nghiền,” Tạp chí Vật liệu và Xây dựng, tập 11, trang 35–40, 2021.
  21. T. H. Lưu, C. A. Đào, L. T. Hoàng, H. L. Nguyễn, I. Nobuo, “Ảnh hưởng của cốt liệu được chế tạo từ tro bay thay thế cát tự nhiên tới một số tính chất của vữa xi măng,” Tạp chí Vật liệu và Xây dựng, tập 6, trang 42–48, 2021.
  22. L. V. Hùng, P. V. Quỳnh, “Nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng cát biển làm cốt liệu cho bê tông,” Tạp chí Vật liệu và Xây dựng, tập 1, trang 18–24, 2021.
  23. Hội Vật liệu xây dựng Việt Nam, “Chưa thể dùng cát biển xây cao tốc trước năm 2025.” [Trực tuyến]. Địa chỉ: http://hoivlxdvn.org.vn/news/chua-the-dung-cat-bien-xay-cao-toc-truoc-nam-2025-477402.html
  24. Tổng cục Địa chất và Khoáng sản, “Dùng cát biển thay thế cát sông là xu hướng tất yếu,” [Trực tuyến]. Địa chỉ: https://vnexpress.net/tong-cuc-dia-chat-va-khoang-san-dung-cat-bien-thay-the-cat-song-la-xu-huong-tat-yeu-4532752.html
  25. Q. G. Hoàng, K. K. Trịnh, “Thực trạng khai thác sử dụng cát tự nhiên tại Việt Nam và nghiên cứu tính chất cát biển tại một số vùng biển Việt Nam,” Tạp chí Khoa kọc kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường, tập 66, trang 151–156, 2019.
  26. S. Pranav, M. Lahoti, G. Muthukumar, E. H. Yang, “A comprehensive review on applications of engineered cementitious composites in pavements,” Construction and Building Materials, vol. 409, p. 134056, 2023.
  27. K. Rokugo, M. Kunieda, S. C. Lim, “Patching repair with ECC on cracked concrete surface,” Engineering, Materials Science, 2005. https://www.semanticscholar.org/paper/Patching-repair-with-ECC-on-cracked-concrete-Rokugo-Kunieda/6634093e88a83b92a1e5ea78e1e2b9468c8d9006.
  28. J. Yu, B. T. Huang, J. Q. Wu, J. G. Dai, C. K. Y. Leung, “Tensile and compressive performance of high-strength engineered cementitious composites (ECC) with seawater and sea-sand,” Fibre Reinforced Concrete: Improvements and Innovations, vol. 30, pp. 1034–1041, 2020.
  29. B. T. Huang, J. Q. Wu, J. Yu, J. G. Dai, C. K. Y. Leung, V. C. Li, “Seawater sea-sand engineered/strain-hardening cementitious composites (ECC/SHCC): Assessment and modeling of crack characteristics,” Cement and Concrete Research, vol. 140, p. 106292, 2021.
  30. B. T. Huang, J. Q. Wu, J. Yu, J. G. Dai, C. K. Leung, “High-strength seawater sea-sand Engineered Cementitious Composites (SS-ECC): Mechanical performance and probabilistic modeling,” Cement and Concrete Composites, vol. 114, p. 103740, 2020.
  31. E. D. Shumuye, W. Li, G. Fang, Z. Wang, J. Liu, K. Zerfu, “Review on the durability of eco-friendly engineering cementitious composite (ECC),” Case Studies in Construction Materials, vol. 19, p. e02324, 2023.
  32. H. A. Le, F. C. Mihai, A. Belousova, R. Kucera, K. D. Oswald, W. Rieldel, N. A. Sekar, P. Schneider, “Life cycle assessment of river sand and aggregates alternatives in concrete,” Materials, vol. 16, p. 2064, 2023.
  33. V. Q. Phan, V. H. Việt, H. T. Phạm, “Độ bền lâu của bê tông sử dụng xỉ hạt lò cao nghiền mịn làm phụ gia khoáng,” Tạp chí Vật liệu và Xây dựng, tập 6, trang 75–80, 2021.
  34. V. T. Ngọ, “Nghiên cứu chế tạo bê tông cường độ cao sử dụng cát mịn và phụ gia khoáng hỗn hợp từ xỉ lò cao hoạt hóa và tro trấu,” Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, tập 4, trang 36–45, 2014.
  35. T. P. Đông, H. Q. Long, N. T. Chức, Đ. Q. Trung, T. V. Cương, “Nghiên cứu chế tạo bê tông hạt mịn sử dụng cát biển trong xây dựng mặt đường bê tông xi măng ven biển,” Tạp chí Cầu đường Việt Nam, tập 1, trang 52–56, 2022.
  36. T. C. Đặng, “Một số nghiên cứu thực nghiệm về cường độ bê tông geopolymer sử dụng cát biển,” Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, tập 3, trang 277–287, 2022.
  37. V. T. Â. Văn, V. P. Nguyễn, P. D. Bùi, T. Hoàng, “Vật liệu đắp nền đường và khả năng sử dụng cát nhiễm mặn để đắp nền đường ô tô tại Việt Nam,” Tạp chí Khoa học Kiến trúc và Xây dựng, tập 45, trang 29–33, 2022.
  38. Q. Yao, Z. Li, C. Lu, L. Peng, Y. Luo, X. Teng, “Development of engineered cementitious composites using sea sand and metakaolin,” Frontiers in Materials, vol. 8, p. 711872, 2021.
  39. N. Shanmugasundaram, S. Praveenkumar, “Influence of manufactured sand gradation and water cement ratios on compressive strength of engineered cementitious composites,” MaterialsToday: Proceedings (Article In Press), 2023.
  40. M. Zhu, B. Chen, M. Wu, J. Han, “Preparation and mechanical characterization of cost-effective low-carbon engineered cementitious composites with seawater and sea-sand,” Cement and Concrete Composites, vol. 136, p. 104883, 2023.
  41. Q. Yao, X. Teng, C. Lu, H. Sun, J. Mo, Z. Chen, “Influence of accelerated chloride corrosion on mechanical properties of sea sand ECC and damage evaluation method based on nondestructive testing,” Journal of Building Engineering, vol. 63, p. 105520, 2023.
  42. T. T. Zhang, S. Gao, X. Jing, “Mechanical properties and microscopic analysis of water-castable engineered cementitious composites (WECC),” Construction and Building Materials, vol. 445, p. 137900, 2024.
  43. S. Gao, H. Meng, Y. Zhu, P. Xie, “Impact of low temperature and NaCl attack on the fracture properties of engineered cementitious composites (ECC),” Journal of Cleaner Production, vol. 76, p. 107114, 2023.
  44. S. Wen, M. Cao, “Reinforcement effects on the tensile properties of seawater sea-sand engineered cementitious composites reinforced with multi-scale hybrid fibers,” Structures, vol. 64, p. 106579, 2024.
  45. E. D. Shumuye, W. Li, J. Liu, Z. Wang, J. Yu, H. Wu, “ Self-healing recovery and micro-structural properties of slag/fly-ash based engineered cementitious composites under chloride environment and tidal exposure,” Cement and Concrete Composites, vol. 134, pp. 104789, 2022.
  46. L. Y. Xu, J. Yu, B. T. Huang, J. C. Lao, H. L. Wu, X. Jiang, T. Y. Xie, J. G. Dai, “Green and low-carbon matrices for Engineered/Strain-Hardening Cementitious Composites (ECC/SHCC): Toward sustainable and resilient infrastructure,” Journal of Cleaner Production, vol. 496, p. 144968, 2025.
  47. V. H. T. Le, N. K. Tran, T. K. Pham, Q. H. Nguyen, T. Q. Pham, T. K. Lam, T. P. Huynh, “The effect of recycled waste polystyrene plastic aggregate on the engineering properties of lightweight composites,” Journal of Science and Technology in Civil Engineering, vol. 19, pp. 21–35, 2025.
  48. Q. Wang, M. H. Lai, J. Zhang, Z. Wang, J. C. M. Ho, “Greener engineered cementitious composite (ECC) – The use of pozzolanic fillers and unoiled PVA fibers,” Construction and Building Materials, vol. 247, p. 118211, 2020.
  49. S. Dong, C. Li, G. Xian, “Environmental impacts of glass- and carbon-fiber-reinforced polymer bar-reinforced seawater and sea sand concrete beams used in marine environments: An LCA case study,” Polymers, vol. 13, p. 154, 2021.
  50. D. Shoji, Z. He, D. Zhang, V.C. Li, “The greening of engineered cementitious composites (ECC): A review,” Construction and Building Materials, vol. 327, p. 126701, 2022.
  51. V. H. Lê, H. T. Phạm, V. Q. Phan, and V. H. Nguyễn, “Một số tính chất cơ học và độ bền lâu của bê tông sử dụng cát biển và tro bay,” Tạp chí Vật liệu và Xây dựng, tập 03, trang 13–21, 2022.
  52. H. Liu, Q. Zhang, V. Li, H. Su, C. Gu, “Durability study on engineered cementitious composites (ECC) under sulfate and chloride environment,” Construction and Building Materials, vol. 133, pp. 171–181, 2017.
  53. W. Zhang, C. Zheng, Z. Li, H. Jin, J. Liu, J. Zhu, W. Liu, F. Xing, “Investigation on mechanical properties improvement of seawater engineered cementitious composites (ECC) using FA/LC2,” Construction and Building Materials, vol. 345, p. 128271, 2022.
  54. J. Wei, L. Ke, P. Wang, W. Li, C. K. Y. Leung, “Microstructure, mechanical properties and interaction mechanism of seawater sea-sand engineered cementitious composite (SS-ECC) with Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) bar,” Composite Structures, vol. 343, p. 118302, 2024.
  55. J. W. Bang, G. G. Prabhu, Y. L. Jang, Y. Y. Kim, “Development of ecoefficient engineered cementitious composites using supplementary cementitious materials as a binder and bottom ash aggregate as fine aggregate,” International Journal of Polymer Science, vol. 2015, p. 681051, 2015.
  56. K. Priyanka, O. Suganya, “A review on the influence of particle packing theory and materials on characteristics of ECC,” Journal of Building Engineering, vol. 98, p. 111079, 2024.
  57. K. Türk, M. L. Nehdi, “Flexural toughness of sustainable ECC with high-volume substitution of cement and silica sand,” Construction and Building Materials, vol. 270, p. 121438, 2021.
  58. Q. Yao, “Predicting the flexural behavior and experimental investigation of low carbon sea sand engineered cementitious composites (LSECCs),” Construction and Building Materials, vol 471, p. 140820, 2025.
  59. M. Sahmaran, Z. Bilici, E. Ozbay, T. K. Erdem, H. E. Yucel, M. Lachemi, “Improving the workability and rheological properties of Engineered Cementitious Composites using factorial experimental design,” Composites Part B: Engineering, vol. 45, pp. 356–368, 2013.
  60. B.-T. Huang, J. Yu, J.-Q. Wu, J.-G. Dai, C. KY. Leung, “Seawater sea-sand Engineered Cementitious Composites (SS-ECC) for marine and coastal applications,” Composites Communications, vol. 20, p. 100353, 2020.
  61. X. Gao, W. Li, L. Ke, P. Wang, J. Wei, Y. Zhong, H. Wu, Y. Zhou, “Effects of saline contents on tensile behavior and fiber-matrix interaction in seawater sea-sand engineered cementitious composite (SS-ECC),” Construction and Building Materials, vol. 467, p. 140306, 2025.
  62. J. Zhang, S. Kang, Y. Shen, C. Song, H. Lei, W. Xie, X. Chen, J. Wang, W. Wu, X. Wang, “Effects of sand type and alkali equivalent on drying shrinkage and microstructure of seawater–sea sand alkali-activated slag concrete,” Materials, vol. 18, no. 5, p. 1005, 2025.
  63. S. Saleh, Y.-L. Li, E. Hamed, A. H. Mahmood, X.-L. Zhao, “Workability, strength, and shrinkage of ultra-high-performance seawater, sea sand concrete with different OPC replacement ratios,” Journal of Sustainable Cement-Based Materials, vol. 12, no. 3, pp. 271–291, 2023.
  64. P. Suthiwarapirak, T. Matsumoto, “Fiber bridging degradation based fatigue analysis of ECC under flexure,” Journal of Applied Mechanics, vol. 6, pp. 1179–1188, 2003.
  65. L. Sui, Q. Zhong, K. Yu, F. Xing, P. Li, Y. Zhou, “Flexural fatigue properties of ultra-high performance Engineered Cementitious Composites (UHP-ECC) reinforced by polymer fibers,” Polymers, vol. 10, p. 892, 2018.
  66. B. Alam, I. O. Yaman, “Stress-based fatigue performance and fatigue life prediction of engineered cementitious composites,” Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 33, no. 2, p. 04020470, 2021.
  67. Y. Li, N. Zhang, R. Sun, Y. Guan, L. Liu, C. Tian, Y. Ling, H. Zhang, B. Savija, “Behavior of engineered cementitious composites (ECCs) subjected to coupled sustained flexural load and salt frost,” Materials, vol. 16, no. 1, p. 165, 2022.
  68. Y. Yang, M. D. Lepech, E. H. Yang, C. V. Li, “Autogenous healing of engineered cementitious composites under wet–dry cycles,” Cement and Concrete Research, vol. 39, pp. 382–390, 2009.
  69. J. Yu, F. Hu, “Self-healing properties of seawater sea-sand strain-hardening cementitious composites (SHCC).” 12th International Conference on Fracture Mechanics for Concrete and Concrete Structures, 2025.
  70. H. Liu, Q. Zhang, C. Gu, H. Su, V. Li, “Self-healing of microcracks in Engineered Cementitious Composites under sulfate and chloride environment,” Construction and Building Materials, vol. 153, pp. 948–956, 2017.
  71. H. Ma, E. Herbert, M. Ohno, V. C. Li, “Scale-linking model of self-healing and stiffness recovery in Engineered Cementitious Composites (ECC),” Cement and Concrete Composites, vol. 95, pp. 1–9, 2019.
  72. H. Ma, C. Yi, C. Wu, “Review and outlook on durability of engineered cementitious composite (ECC),” Construction and Building Materials, vol. 287, p. 122719, 2021.
  73. R. Sun, X. Hu, Y. Ling, Z. Zuo, P. Zhuang, F. Wang, “Chloride diffusion behavior of engineered cementitious composite under dry-wet cycles,” Construction and Building Materials, vol. 260, p. 119943, 2020.
  74. H. Liu, Q. Zhang, C. Gu, H. Su, V. Li, “Self-healing of microcracks in Engineered Cementitious Composites under sulfate and chloride environment,” Construction and Building Materials, vol. 153, pp. 948–956, 2017.
  75. M. Li, V. C. Li, “Cracking and healing of engineered cementitious composites under chloride environment”, Materials Journal, vol. 108, no. 3, pp. 330–340, 2011.