VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI

http://103.245.244.197

Bê tông uốn cong

Bê tông là vật liệu được lựa chọn cho các tòa nhà cao nhất thế giới và cơ sở hạ tầng được thiết kế để tồn tại qua nhiều thế kỷ. Để đáp ứng nhu cầu cho các dự án tiên tiến này, bê tông phải cứng hơn, bền hơn và dễ gia công hơn bao giờ hết. Bê tông uốn cong là một ví dụ về các công nghệ mới cải tiến một sản phẩm đã phát triển gần 5.000 năm.

 

Bê tông uốn cong có độ dẻo gấp 300-500 lần so với bê tông thông thường.

Bê tông uốn cong thể hiện một sự thay thế hiệu quả chủ yếu trong việc xây dựng và bảo trì cơ sở hạ tầng, nơi bê tông chịu các điều kiện thời tiết khắc nghiệt và tải trọng cực hạn. Thiết kế cho bê tông có thể uốn cong, hoặc hỗn hợp xi măng kỹ thuật (ECC; engineered cementitious composite), độ dẻo ấn tượng của nó dựa trên xà cừ, chất bao phủ bên trong vỏ bào ngư. Xà cừ bao gồm các tiểu cầu aragonit (cacbonat canxi (CaCO3) nhỏ được giữ với nhau bằng các polyme tự nhiên, cho phép nó vừa cứng vừa linh hoạt vì tiểu cầu có thể tự do trượt sang bên khi bị áp lực. Hiệu ứng này được mô phỏng trong bê tông có thể uốn cong bằng cách phân tán các sợi nhỏ khắp nơi. Ông Victor C. Li thuộc Đại học Michigan, nơi ECC lần đầu tiên được nghiên cứu và phát minh, tuyên bố rằng bê tông uốn cong có thể biến dạng khi chịu kéo lên tới 3 đến 5 phần trăm trước khi nó hư hỏng, mang lại khả năng chịu kéo gấp 300 đến 500 lần so với bê tông bình thường". Tất nhiên đó là khả năng đáng kinh ngạc để chịu đựng biến dạng kéo làm cho bê tông uốn cong trở nên độc đáo.

Sự gia tăng lớn về độ dẻo này cho thấy các ứng dụng tiềm năng khác nhau. Thứ nhất, trên các con đường cũng như các bề mặt rải đá khác phải chịu tải trọng nặng của các phương tiện nặng, bê tông có thể uốn cong sẽ ít bị nứt hơn, ngăn chặn sự phong hóa tiếp theo chủ yếu từ muối (rải đường để chống băng tuyết) ăn mòn cốt thép. Hơn nữa, do khả năng hấp thụ năng lượng lớn hơn của ECC mà không bị hư hại, nó có thể được sử dụng để chế tạo các bộ phận gia cố như bộ giảm chấn trên Cầu cạn Seisho ở Nhật Bản, dài khoảng 28 km. Tiến sĩ Li cũng nói rằng ECC đã được sử dụng để chống động đất trong các tòa nhà cao tầng ở Tokyo và Osaka và thêm nữa ECC sẽ hữu ích trong việc xây dựng ngầm cũng như xây dựng cơ sở hạ tầng nước.

Tuy nhiên, trước khi nó có thể được thương mại hóa rộng rãi hơn cho các dự án quy mô lớn như vậy, bê tông uốn cong phải trở nên khả dụng hơn. Để có hiệu quả kinh tế, nó phải được cung cấp hiệu quả và không được sử dụng quá mức cho các dự án. Tuy nhiên, điều tối quan trọng là các chuyên gia thiết kế phải nhận thức được sản phẩm và tiềm năng của nó vì họ có thể bỏ qua một lựa chọn cụ thể đầy hứa hẹn cho các cấu trúc đòi hỏi khả năng chịu kéo đáng kể.

Bê tông uốn cong cũng có khả năng tự phục hồi. Bởi vì bê tông uốn cong giữ các vết nứt tương đối nhỏ, các phản ứng tự nhiên trong bê tông cứng tạo ra các sản phẩm chữa lành vết thương thông qua quá trình khoáng hóa carbon và hydrat hóa liên tục giúp sửa chữa các vết nứt và phục hồi độ bền của bê tông. Bê tông uốn cong là một công nghệ đầy hứa hẹn đã được chứng minh thông qua thương mại hóa bởi một số công ty.

Trong thực tế, bê tông cốt sợi không phải là mới. Nhiều công ty cung cấp sợi để sử dụng trong bê tông với mục tiêu cải thiện cường độ và độ bền của bê tông theo một cách nào đó. Bê tông cốt sợi thực hiện điều này bằng cách kết hợp các sợi làm bằng thép, thủy tinh hoặc polyme hữu cơ (nhựa). Đôi khi các sợi xuất hiện tự nhiên như salu và đay cũng được sử dụng. Những sợi này chủ yếu được sử dụng để chống co ngót nhựa và co ngót khô có thể làm nứt và làm hỏng bê tông. Khả năng chống co ngót và nứt tiếp theo này là chìa khóa để kéo dài tuổi thọ của bê tông, giảm tần suất sửa chữa tốn kém. Sợi cũng giữ cho các vết nứt hiện tại không mở rộng và làm hư hại thêm bê tông khi chúng xuất hiện. Và gần đây, sợi thép đang được sử dụng trong các ứng dụng kết cấu để giảm lượng thanh cốt thép truyền thống, tiết kiệm thời gian và lao động.

Trần Mạnh Khải
Nguồn: https://csengineermag.com/concrete-innovations/

Tác giả: admin

Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây