Các nghiên cứu về trạng thái của bê tông dưới tác động của nhiệt độ cao

Các nghiên cứu về trạng thái của bê tông dưới tác động của nhiệt độ cao Các công trình lớn và có nguy cơ cháy nổ như chung cư, nhà cao tầng, văn phòng, trung tâm thương mại,... thường sử dụng bê tông xi măng để xây dựng. Điều này dẫn đến bê tông phải chịu tác động của nhiệt độ cao sinh ra từ đám cháy. Bê tông dưới tác động của nhiệt độ cao có những trạng thái ứng xử rất phức tạp, dẫn đến sự phá hủy các cấu kiện bê tông khi nhiệt độ đám cháy tăng cao. Việc tái sử dụng các cấu kiện bê tông này đòi hỏi sự hiểu biết máy mài nền bê tông về cơ chế phá hủy của các cấu kiện dưới tác động của nhiệt độ cao. Bài viết sẽ đưa ra tổng quan của các nghiên cứu trên thế giới về trạng thái ứng xử của bê tông dưới tác động của nhiệt độ cao thông qua lý thuyết truyền nhiệt và truyền chất, biến dạng của bê tông và cơ chế phá hủy kết cấu bê tông, từ đó đưa ra những nghiên cứu ban đầu về bê tông chịu tác động của nhiệt độ cao sinh ra từ đám cháy nổ tại Việt Nam. Nghiên cứu tại Việt Nam về trạng thái ứng xử của bê tông dưới tác động của nhiệt độ khi đổ bê tông khối lớn cho việc xây dựng đập thủy điện hay hồ chứa trong ngành thủy lợi, hay khối lớn phục vụ ngành giao thông vận tải. Tuy nhiên, nhiệt độ lớn nhất có thể sinh ra trong bê tông khối lớn vào khoảng 70oC, nhiệt độ này là rất nhỏ so với nhiệt độ của một đám cháy 1.027oC. Do vậy, bài viết sẽ đưa ra những tổng quan nghiên cứu của các nghiên cứu trên thế giới về trạng thái ứng suất cũng như quá trình phá hủy của bê tông dưới tác động của nhiệt độ cao. Tổng quan này là bước đầu cơ bản cho các nghiên cứu chuyên sâu hơn về kết cấu bê tông chịu lửa cũng như nhiệt độ cao trong xây dựng công trình tại Việt Nam. Tiếp xúc với nhiệt độ cao gây ra suy giảm hóa học dần dần trong bê tông. Các phản ứng lý hóa chính trong bê tông trong quá trình gia nhiệt. Những thay đổi hóa học vi cấu trúc của vật liệu sẽ dẫn đến sự biến đổi các tính chất nhiệt, thủy lực và cơ học của bê tông diễn ra các phản ứng hóa học này. Bài viết đã đưa ra tổng quan tương đối chi tiết về trạng thái ứng suất cũng như sự phá hủy của bê tông dưới tác động của nhiệt độ cao. Các biến dạng của bê tông trong môi trường nhiệt độ cao đã được phân tích thông qua biến dạng nhiệt của hồ xi măng, của cốt liệu cũng như biến dạng nhiệt của bê tông khi đồng thời chịu tác động của tải trọng cơ học. Bốn nguyên nhân chính gây phá hủy kết cấu bê tông dưới tác động của nhiệt độ cao, trong đó hai nguyên nhân quan trọng nhất là gradient nhiệt và áp lực nước lỗ rỗng gây ra sự bong vỡ bề mặt các cấu kiện bê tông. Sự biến dạng không tương đồng giữa vữa xi măng: ứng suất kéo và cốt liệu, ứng suất nén, do vậy tạo sự biến dạng trong bê tông. Các phản ứng lý hóa chính trong bê tông cũng được mô tả khi nhiệt độ tăng cao. Các phản ứng mất nước chuyển hóa các pha rắn thay đổi cơ bản các thành phần khoáng mang tính cơ học, từ đó làm suy giảm cường độ gây phá hủy kết cấu bê tông. Để hiểu rõ hơn và phân tích rõ hơn ảnh hưởng của từng nguyên nhân gây phá hủy kết cấu bê tông cần phải thực hiện những nghiên cứu chuyên sâu hơn về mô phỏng mô hình cũng như thực hiện các mô hình vật lý. Tổng quan này là bước đầu cơ bản cho các nghiên cứu chuyên sâu hơn về kết cấu bê tông chịu lửa cũng như nhiệt độ cao tại Việt Nam.