Bất ngờ với đặc điểm cơ học của bê tông UHPC

Bất ngờ với đặc điểm cơ học của bê tông UHPC Bê tông chất lượng siêu cao UHPC là loại bê tông thế hệ mới với những ưu điểm vượt trội về độ bền, cường độ,... UHPC đã được nghiên cứu và ứng dụng Máy đánh bóng bê tông từ lâu. Nhiều công trình sử dụng các cấu kiện chế tạo từ UHPC đã được thử nghiệm và cho thấy UHPC có thể: - Giảm được tiết diện, kích thước kết cấu; - Tăng rất nhiều khả năng chịu lực và độ bền cực kì cao; - Mang lại kiến trúc đẹp và đặc biệt cho kết cấu; - Rất phù hợp với các kết cấu đúc sẵn, thi công lắp đặt nhanh; - Kiểm soát tốt được chất lượng kết cấu; - Có thể tạo ra được những kết cấu có tính đột phá mới và sáng tạo; - Giảm được tổng mức đầu tư xây dựng môt công trình. Việc bảo dưỡng trong môi trường nhiệt độ sẽ tăng cường độ nén, uốn và kéo, tăng độ đặc sít của bê tông UHPC so với bảo dưỡng thông thường, đồng thời bảo dưỡng nhiệt sẽ ngăn chặn sự phát triển của co ngót sau đó. Ứng xử nén - Phá hoại dòn với tiếng nổ lớn khi đạt cường độ nén cực đại, mẫu bị phân mảnh. - So sánh với bê tông cường độ cao HSC và bê tông thường NSC thì ứng xử nén của UHPC giòn hơn, tuy nhiên cường độ nén, mô-đun đàn hồi, khả năng biến dạng nén cao hơn rất nhiều (Hình 2.3a). Hình dạng của giai đoạn sau cường độ nén cực đại phụ thuộc vào các yếu tố của loại sợi sử dụng như hàm lượng sợi, loại sợi, đường kính chiều dài sợi. Ứng xử kéo Thông thường có 3 phương pháp thí nghiệm cơ bản để xác định khả năng chịu kéo của UHPC: kéo trực tiếp (direct tensile test), ép chẻ (Splitting test) và uốn (flexural test). Trong ba phương pháp trên, phương pháp kéo trực tiếp trên mẫu lăng trụ tiết diện vuông (prism) hoặc tròn (cylinder), mẫu hình xương chó (dog-bone) được coi là phù hợp nhất để quan sát toàn bộ ứng xử chịu kéo của UHPC khi có sử dụng sợi. Theo kết quả thí nghiệm kéo trực tiếp tại Kassel, UHPC không sợi có cường độ chịu kéo từ 4 - 10 MPa, trong khi đó UHPFRC có sợi có cường độ chịu kéo từ 7 - 15 MPa tùy thuộc vào thành phần cấp phối và loại sợi. Riêng với UHPFRC, đường cong ứng suất - độ mở rộng vết nứt có giai đoạn ứng xử có hiệu của sợi, nghĩa là sau khi mẫu bị nứt đầu tiên do phá hoại liên kết giữa cốt liệu, thì sợi bắt đầu phát huy tác dụng như một cầu liên kết giữa các vết nứt vi mô và ngăn chặn sự phát triển vết nứt. Thí nghiệm uốn mẫu dầm được coi như là phương án tốt nhất để xác định khả năng chịu kéo của UHPC. Đối với UHPFRC, cường độ kéo trong thí nghiệm uốn mẫu cao hơn từ 15 - 40 MPa, tùy thuộc vào loại sợi, hình dáng kích thước sợi, sự phân bố sợi, phương pháp đổ mẫu. Với mẫu dầm có khắc khấc, tương tự như khi kéo trực tiếp, giai đoạn làm việc của sợi sau khi nứt có thể được quan sát trong đường cong ứng suất - độ mở rộng vết nứt. Nghiên cứu cho thấy, hàm lượng sợi và chiều dài sợi ảnh hưởng lớn nhất đến giai đoạn làm việc sau khi đạt được cường độ kéo uốn cao nhất. Ứng xử co ngót từ biến Bê tông UHPC được đặc trưng bởi tính tự co ngót lớn ở giai đoạn đầu phát triển cường độ (autogenous shrinkage) do hàm lượng bột khoáng cao, trong khi đó co ngót khô không đáng kể (dry shrinkage). UHPC không bảo dưỡng nhiệt có khả năng từ biến cao hơn so với dự đoán của lý thuyết từ biến (MC90) dùng cho bê tông thường, tuy nhiên từ biến của UHPC thấp hơn so với bê tông cường độ cao HSC. Độ bền UHPC có sức kháng cực kì cao khi chịu tác dụng của các yếu tố như xâm thực từ môi trường và thời tiết như nước biển mặn, khí gas, chất lỏng, đóng băng và tan băng nếu so sánh với bê tông NSC và HSC. Nguyên nhân rõ rệt là do cấu trúc đăc sít và vùng chuyển tiêp giữa các cốt liệu, các lỗ rỗng như trong bê tông thường được lấp đầy bởi các hạt mịn. Qua những trình bày tổng quan về nghiên cứu đặc điểm cơ học của UHPC ở Đức, một số kết luận chung được rút ra như sau: - Đặc tính cơ học và độ bền của UHPC là vượt trội so với các loại bê tông thông thường; - UHPC là loại vật liệu rất tiềm năng và có thể mang lại nhiều kết cấu mới sáng tạo cho nghành công nghiệp xây dựng, độ bền vững cao, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tác động của hiệu ứng khí thải; - Sự lan tỏa và phát triển UHPC ở Việt Nam là rất cần thiết. Tuy nhiên, cần có những dự án thử nghiệm UHPC nhiều hơn nữa, áp dụng các tiêu chuẩn đã ban hành của các quốc gia cũng như tận dụng nguồn kiến thức, kết cấu đã được nghiên cứu trước trên thế giới. - Trong tương lai cần có tiêu chuẩn UHPC cho Việt Nam để sớm áp dụng đại trà loại vật liệu mới này.