Hemp-lime (hempcrete): Từ sợi gai dầu đến vật liệu xây dựng xanh

1. Cây gai dầu là gì?

Gai dầu công nghiệp (Cannabis sativa L.) được trồng để lấy bast fibers (sợi vỏ, dài – bền) và shiv/hurd (lõi gỗ giàu cellulose). Trong hệ hemp-lime, shiv đóng vai trò chính: cấu trúc xốp – nhẹ – thấm hơi, tạo nền tảng cho khả năng cách nhiệt và đệm ẩm; khi dùng như cốt liệu sinh học với binder gốc vôi, hỗn hợp đạt dẫn nhiệt thấp và độ rỗng cao. Tổng quan gần đây cũng nhấn mạnh vai trò xử lý và phân loại hạt shiv, ảnh hưởng đến cơ – nhiệt – ẩm của sản phẩm [2][7].

2. Quá trình tạo ra hemp-lime (hempcrete)

Thành phần & cấp phối. Hemp-lime điển hình gồm shiv + vôi thủy lực tự nhiên (NHL) hoặc vôi–xi măng + nước. Nhờ độ rỗng ~70–80%, hệ số dẫn nhiệt khô λ ≈ 0,05–0,12 W·m⁻¹·K (phụ thuộc mật độ, độ ẩm, loại binder) – thấp hơn đáng kể so với tường gạch/bê tông thường [2][3]. Vật liệu thấm hơi – hút nhả ẩm (moisture buffering) tốt, góp phần giảm ngưng tụ và ẩm mốc [2][6]. Tuy nhiên, do mật độ – mô đan hồi thấp, hemp-lime không dùng làm cấu kiện chịu lực; nó là tường điền/lớp bao kết hợp khung chịu lực độc lập (BTCT/thép/gỗ), phù hợp tinh thần Appendix BL [1][2].

Thi công & hoàn thiện. Hemp-lime có thể đổ tại chỗ quanh khung, đầm nhẹ trong ván khuôn, hoặc đúc sẵn block/panel; lớp hoàn thiện nên là vữa vôi/sơn khoáng thấm hơi, tránh màng kín hơi gây “khóa ẩm”. Thực nghiệm – mô phỏng cho thấy chậm pha nhiệt (low thermal diffusivity) và ổn định ẩm của tường hemp-lime khi chi tiết vỏ bao được thiết kế đúng [5][6].

3. Vì sao “từ sợi gai dầu” đến “vật liệu xây dựng xanh”?

• Hiệu năng nhiệt–ẩm vượt trội.

Nhờ λ thấp và cấu trúc mao quản, tường hemp-lime làm dịu dao động nhiệt ngày/đêm và có MBV cao, giảm nguy cơ ngưng tụ – nấm mốc ở các khí hậu nóng ẩm/ôn đới [2][3][6]. Mô phỏng tòa nhà ở khí hậu ôn/mát cho thấy hemp-lime giảm rủi ro ẩm mốc, cải thiện chất lượng môi trường trong nhà; ảnh hưởng tới năng lượng vận hành phụ thuộc cấu hình vỏ bao (độ dày, lớp hoàn thiện) và hệ HVAC [5][6].

• Tiềm năng vòng đời – phát thải.

Hemp-lime thường được xem là vật liệu lưu trữ carbon nhờ CO₂ sinh học trong sinh khối gai dầu và carbonation của binder trong giai đoạn sử dụng. Tuy nhiên, “các-bon âm” là có điều kiện: LCA 2024 cho thấy tỉ lệ hemp : binder, nguồn năng lượng, vận chuyển và chuẩn tính toán biogenic carbon quyết định dấu chân carbon; một số cấu hình đạt trung hòa/âm, trong khi cấu hình binder chiếm ưu thế có thể mất lợi thế [4].

• Tín hiệu quy chuẩn hóa.

IRC 2024 – Appendix BL chính thức đưa hemp-lime vào mã nhà ở với vai trò tường điền không chịu lực, quy định phạm vi áp dụng (quy mô, địa chấn, khí hậu) và yêu cầu chi tiết, mở đường cho triển khai thực tế ở quy mô nhà thấp tầng [1].

Access: https://www.ushba.org/post/hemp-lime-appendix-published-in-2024-us-model-residential-housing-codes

4. Ứng dụng thực tế của hemp-lime

Tường bao/tường điền hiệu năng cao. Ứng dụng chủ đạo là bao che cho nhà thấp tầng và công trình cải tạo, hướng đến cách nhiệt – điều hòa ẩm – cách âm. Thực nghiệm cho thấy λ khô ~0,05–0,12 W·m⁻¹·K ở mẫu điển hình; MBV ở mức “rất tốt” giúp ổn định ẩm không gian trong nhà [2][3][6]. Khuyến nghị thiết kế: ưu tiên lớp hoàn thiện thấm hơi, xử lý mưa hắt – cầu ẩm – điểm sương; tỷ trọng/tỉ lệ binder tối ưu theo khí hậu–mục tiêu năng lượng [2][6].

Block/panel đúc sẵn & nâng cấp công trình. Hemp-lime có thể đúc sẵn block/panel để tăng chất lượng đồng đều, rút ngắn thời gian thi công; các case mô phỏng/chứng thực thực địa cho thấy giảm rủi ro ẩm mốc, ổn định nhiệt rõ rệt khi thay tường gạch/bê tông bằng hệ hemp-lime tương đương chiều dày [5][6].

Lưu ý giới hạn. Hemp-lime không chịu lực; yêu cầu khung chịu lực độc lập. Cơ học (nén, đàn hồi) và bền lâu (ướt–khô, muối, sinh học) phụ thuộc loại binder – độ ẩm – bảo dưỡng; nghiên cứu cơ tính/bền lâu nhấn mạnh cần chi tiết hóa thi công – bảo vệ bề mặt phù hợp để bảo đảm tuổi thọ [7].

5. Kết luận

Hemp-lime là ứng viên vỏ công trình sinh học giàu hứa hẹn: cách nhiệt tốt, đệm ẩm cao, cải thiện chất lượng môi trường trong nhà, với khả năng giảm phát thải vòng đời khi cấp phối – chuỗi giá trị – biogenic carbon được xét đúng. Appendix BL (IRC 2024) tạo nền tảng quy chuẩn cho áp dụng tại nhà ở thấp tầng. Đối với các thị trường nóng ẩm (như Việt Nam), lộ trình khả thi là thí điểm tường điền/panel hemp-lime ở quy mô nhỏ, đánh giá ẩm nhiệt – năng lượng – LCA tại chỗ, tối ưu tỉ lệ hemp:binder và chi tiết lớp hoàn thiện thấm hơi trước khi nhân rộng [1][2][4][6].

6. Nguồn

[1] International Code Council (2024). APPENDIX BL—Hemp-Lime (Hempcrete) Construction, 2024 International Residential Code (IRC). Available at: codes.iccsafe.org. (ICC Digital Codes)

[2] Walker, R. and Pavía, S. (2014). Moisture transfer and thermal properties of hemp–lime concretes. Construction and Building Materials, 64, 270–276. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.04.081. (PDF access) (Ecomat - ecologische bouwmaterialen)

[3] Pochwała, S. (2020). The Heat Conductivity Properties of Hemp–Lime Composites.Materials(MDPI),13(4):1011. https://doi.org/10.3390/ma13041011. (MDPI)

[4] Shanbhag, S.S. et al. (2024). Examining the global warming potential of hempcrete in the United States: a cradle-to-gate LCA. Journal of Building Engineering, 95:109028. (indexed summary) (Directory of Open Access Journals)

[5] Shang, Y. et al. (2021). Hempcrete building performance in mild and cold climates: integrated analysis of carbon footprint, energy, and indoor thermal & moisture buffering. Building and Environment, 206:108370. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2021.108370. (Astrophysics Data System)

[6] Kaboré, A., Maref, W. and Ouellet-Plamondon, C.M. (2024). Hygrothermal Performance of the Hemp Concrete Building Envelope. Energies, 17(7):1740. https://doi.org/10.3390/en17071740. (MDPI)

[7] Walker, R., Pavía, S. and Mitchell, R. (2014). Mechanical properties and durability of hemp-lime concretes. Construction and Building Materials, 61, 340–348. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.02.065. (PDF access) (awarticles.s3.amazonaws.com)

[8] Tong, W. and Memari, A.M. (2025). State-of-the-Art Review on Hempcrete as a Sustainable Substitute for Traditional Construction Materials for Home Building. Buildings, 15(12):1988. https://doi.org/10.3390/buildings15121988. (MDPI)

• Share
• Facebook
• twitter
• linkedin
• pinterest