Khả năng chống ăn mòn tăng khoảng 2 đến 3 lần

Thực hiện chỉ đạo của lãnh đạo Bộ Xây dựng, từ năm 2016, IBST đã triển khai nhiệm vụ nghiên cứu xây dựng thực nghiệm công trình biển đảo. Một trong hai nội dung của đề án này là việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ vật liệu, kết cấu trong xây dựng để tăng khả năng chống ăn mòn cho các công trình ở môi trường trên đảo. Kết quả của đề án đang dần hiện hữu, một công trình thực nghiệm đang được lắp dựng hoàn chỉnh ngay tại chính trụ sở của IBST. Dự kiến, công trình sẽ hoàn thành và có thể đưa vào khai thác sử dụng sau khi kết thúc đề tài vào năm 2018.
 

Công trình thực nghiệm nhà sinh hoạt cộng đồng đang được lắp dựng hoàn chỉnh tại IBST.

Ông Đinh Quốc Dân - Phó Viện trưởng IBSTcho biết: Bê tông tính năng siêu cao cốt sợi thép (UHPFRC) đã được nghiên cứu trên thế giới từ nhiều thập kỷ qua. Tại Việt Nam, nó mới chỉ được nghiên cứu gần 20 năm trở lại đây. Tại IBST, UHPFRC đã được chế tạo đạt cường độ chịu nén lên tới 180 MPa trong phòng thí nghiệm. IBST cũng đã nghiên cứu, chế tạo được phiến dầm bằng UHPFRC, có độ dài 30m, rộng 4m cho cầu tải trọng 0,65HL93, có cường độ chịu nén đến 150 MPa, được kiểm định đáp ứng yêu cầu thiết kế. Đây chính là nền tảng cốt lõi cho việc nghiên cứu thành công sản phẩm UHPFRC sử dụng cho các công trình trên đảo.

Các công trình trên đảo nói chung phải làm việc trong điều kiện môi trường xâm thực (ăn mòn), đặc biệt là Việt Nam có khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều nên yêu cầu chống ăn mòn lại càng phải được chú trọng. Do đó, trên cơ sở nghiên cứu trước đây, IBST đã nghiên cứu bổ sung thêm khả năng chống ăn mòn cho UHPFRC, để loại bê tông này phù hợp hơn với công trình trên đảo.

Theo ông Lê Minh Long - Giám đốc Viện Chuyên ngành Kết cấu Công trình Xây dựng thuộc IBST, nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu ứng dụng thành công UHPFRC sử dụng cho các công trình trên đảo, không chỉ có đặc điểm là cường độ rất cao, có thể tới 150MPa (có thể tạm coi như tương đương mác gần 2000 so với mác 400-500 trước đây, độ đặc chắc rất cao, mà còn có khả năng chống ăn mòn cao hơn gấp 2-3 lần so với bê tông truyền thống.

Lý giải về vấn đề này, ông Lê Minh Long cho biết, các sợi thép sử dụng trong UHPFRC ngắn, đứt đoạn, không liên tục, nên dòng ăn mòn điện hóa giữa các vùng khác nhau của UHPFRC không thể phát triển. Thêm vào đó, sợi thép hợp kim cường độ cao được mạ đồng nhằm tránh các tác hại xâm thực, oxy hóa của môi trường. Ion Cl- tiếp xúc rất ít với sợi thép (đầu sợi thép), và bê tông UHPC có hệ số thấm Clo rất thấp. Ăn mòn sợi thép sẽ chỉ giới hạn ở ngay trên bề mặt của bê tông và hiện tượng rỉ sẽ không thể lan truyền sâu vào bê tông.

Để minh chứng cho khả năng chịu tác động của môi trường ăn mòn, nhóm nghiên cứu đã tiến hành nhiều thí nghiệm để kiểm chứng. Việc xác định độ thấm Ion Cl- bằng phương pháp đo điện lượng theo ASTM C1202. Kết quả cho thấy mức độ thấm Ion Cl- ở mức rất thấp của bê tông nền UHPC.

Cơ hội mở rộng ứng dụng

Công trình thực nghiệm đang được nhóm nghiên cứu hoàn thiện là một công trình nhà sinh hoạt động đồng, có diện tích xây dựng 90 m², tổng diện tích sàn 180 m², mođun lưới cột 3,3m x 5,1m, chiều cao 2 tầng, mỗi tầng cao 3,3m, tổng chiều cao 8,1m (được tính từ cốt +0,00 lên đỉnh mái), mái dốc, với tiêu chí sử dụng bê tông có khả năng chịu xâm thực cao đồng thời các cấu kiện có thể sẽ được thi công hoàn toàn bằng thủ công đáp ứng yêu cầu thi công trong điều kiện khó khăn không có thiết bị cơ giới.

Các cấu kiện chịu lực chính của công trình được thiết kế đặc biệt để thích ứng với các điều kiện khắc nghiệt trên đảo: Cấu kiện móng, sử dụng giải pháp móng đơn trên nền thiên nhiên. Móng được chia nhỏ thành các mô đun và lắp ghép với nhau tại hiện trường thông qua các bu lông liên kết và có cốc móng để liên kết với cột.

Cấu kiện dầm, tiết diện hình chữ T ngược, kích thước (200x280)mm, cánh và bụng dày 50mm, cánh của chữ T được sử dụng để kê tấm sàn, riêng hai đầu dầm có tiết diện chữ nhật để liên kết với cột, trọng lượng dầm chính khoảng 350kg.

Cấu kiến cột, tiết diện chữ I, kích thước (280x200)mm, cánh và bụng dày 50mm (cột chính), hoặc chữ nhật rỗng giữa, kích thước (200x200)mm (cột hiên), trọng lượng cột khoảng 330kg. Riêng phần đầu cột được thiết kế đặc biệt để liên kết với dầm dọc, dầm ngang và cột tầng trên.

Cấu kiện sàn, thiết kế thành các tấm có chiều dày 25mm, sườn cao 100mm, chiều rộng 540mm, dài 3.200mm, trọng lượng tấm sàn là 160kg. Cấu kiện mái, thiết kế tương tự tấm sàn nhưng có thêm hèm ngăn nước liên kết với dầm mái, các dầm này liên kết với cột mái sử dụng mối nối ướt.

Theo ông Đinh Quốc Dân - Phó Viện trưởng IBST, loại vật liệu có tính năng siêu cao mà nhóm nghiên cứu đang xây dựng thực nghiệm sử dụng cho công trình trên đảo, còn có thể ứng dụng cho công trình có tải trọng lớn, nhà siêu cao tầng, bởi khả năng làm giảm trọng lượng công trình, tăng diện tích sử dụng, cho phép thực hiện các cấu kiện có nhịp lớn từ tính năng của vật liệu. Kỳ vọng, công trình thực nghiệm sớm được hoàn thiện để đưa vào khai thác, sử dụng, mở ra cơ hội ứng dụng công nghệ này vào các công trình xây dựng.
 

VLXD.org (TH/ Xây dựng)