I. GIỚI THIỆU VỀ ULTRA HIGH PERFORMANCE CONCRETE (UHPC)
UHPC là hỗn hợp bê tông trộn sẵn có sử dụng cốt sợi kim loại phân tán. Loại bê tông này được dùng trong các kết cấu đặc biệt có cường độ rất cao, khả năng chịu va đập và chịu mài mòn lớn
1. Kích thước và đường kính hạt của cốt liệu
Bê tông UHPC đa phần có kích thước hạt của cốt liệu được khống chế. Trong đó cốt liệu chính là silica có kích thước micromet, việc giảm kích thước hạt của cốt liệu chính làm cho khả năng liên kết của xi măng với cốt liệu tăng lên. Giảm lỗ rỗng trong quá trình diễn ra phản ứng thủy hóa xi măng.
2. Phụ gia gia cường kết hợp cùng với cốt liệu bên cạnh kết cấu thép chịu tải
Người ta sử dụng pha gia cường bằng sợi hóa học, sợi thép kết hợp cùng với kết cấu thép truyền thống trong bê tông để cải thiện khả năng chịu nén của bê tông UHPC. Các phụ gia gia cường là sợi có đường kính, kích thước và hình thái phức tạp để tăng cường khả năng liên kết đa hướng của hỗn hợp bê tông.
3. Phụ gia hóa học
Các loại phụ gia thông dụng như giảm nước, siêu hóa dẻo được tính toán tỉ mỉ. Bên cạnh đó còn bổ xung thêm tro bay và các loại phụ gia hóa học khác.
II. ỨNG DỤNG CỦA BÊ TÔNG SIÊU CƯỜNG ĐỘ
Hiện nay, loại bê tông này có vị trí rất quan trọng trong các công trình xây dựng cầu, đường, nhà, và các công có quy mô lớn. Trên thế giới, các công trình cao ốc hàng trăm tầng đều phổ biến sử dụng bê tông cường độ siêu cao UHPC.
1. Ứng dụng của bê tông cường độ cao trong xây dựng cầu:
Loại bê tông này thường được dử dụng làm hệ thống dầm cầu bê tông dự ứng lực. Dựa trên những ưu điểm, bê tông cường độ cao giúp làm giảm tải trọng cho hệ thống dầm, và tăng chiều dài kết cấu nhịp.
2. Sử dụng bê tông cường độ cao làm cột của các tòa nhà:
Nhờ cường độ chịu nén cao hơn hẳn các loại bê tông khác, chọn dùng loại bê tông làm làm cột của các tòa nhà sẽ làm tăng khả năng chịu tải của cột, đồng thời giảm kích thước mặt cắt cột.
Mặt khác, khi thi công lượng cốt thép, và ván khuôn sử dụng để đổ bê tông cường độ cao cũng ít hơn rất nhiều.
3. Ứng dụng của bê tông cường độ cao đối với các công trình ngoài khơi, trên biển.
Giúp giảm được tổng trọng lượng cho cả công trình, qua đó tăng độ bền cho kết cấu chung.
4. Các ứng dụng thông dụng khác:
– Bệ móng máy, đường ray, gối cầu
– Mặt đường chịu va đập (xe bánh xích…)
– Các kết cấu dầm cầu, tấm mỏng.
– Các kết cấu chịu ăn mòn, mài mòn.
– Các vị trí yêu cầu bê tông có cường độ cao, khả năng chịu va đập mài mòn lớn…
III. ƯU ĐIỂM CỦA BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG SIÊU CAO UHPC
- Giảm kích thước cấu kiện, tăng không gian sử dụng và khối lượng bê tông sử dụng, kèm theo rút ngắn thời gian thi công.
- Giảm khối lượng bản thân và các tĩnh tải phụ thêm làm giảm được kích thước móng.
- Tăng chiều dài nhịp và giảm số lượng dầm với cùng yêu cầu chịu tải.
- Giảm số lượng trụ đỡ và móng do tăng chiều dài nhịp.
- Giảm chiều dày bản, giảm chiều cao dầm.
- Không độc hại, các thành phần trộn sẵn, thi công dễ dàng
- Hỗn hợp có khả năng tự chảy, không tách nước – phân tầng
- Cường độ uốn và cường độ nén cao, tăng khả năng chống thấm, chống ăn mòn lớn.
- Khả năng chịu va đ ập, mài mòn lớn.
IV. CÁC THÔNG SỐ:
- Tuổi thọ hưu ích ≥ 75 năm
- Khả năng chống thấm: rất cao
- Cường độ nén thường ≥ 150 MPa ( gấp 6 – 8 lần bê tông thường)
- Cường độ uốn lớn (10-35MPa) ( gấp10 lần bê tông thường)
- Độ đặc chắc rất cao ( độ rỗng dưới 10%)
- Độ bền lớn( gấp100 – 1000 lần bê tông thường)
- Mô đun đàn hồi 40 – 60PGa
- Độ bền va đập và mài mòn rất tốt ( gấp 1 lần bê tông thường)
- Với các thông số trên, ta dễ thấy là bê tông có các đặc trưng vật lý vượt trội hơn rất nhiều so với những loại bê tông đang được sử dụng rộng rãi hiện nay. Nếu được đưa vào sử dụng, loại vật liệu này chắc chắn sẽ mang lại những công trình siêu vững chãi, bền bỉ.
V. SO SÁNH CẤU TRÚC GIỮA BÊ TÔNG THÔNG THƯỜNG VÀ BÊ TÔNG HIỆU NĂNG SIÊU CAO (UHPC)
- Kích thước và đường kính hạt của cốt liệu silica có kích thước micromet, giúp tăng khả năng liên kết của xi măng với cốt liệu, giảm lỗ rỗng trong quá trình diễn ra phản ứng thủy hóa xi măng.
- Tỷ lệ các loại phụ gia được tính toán tỉ mỉ: tỷ lệ nước/xi măng < 0,25, bổ sung thêm tro bay và các phụ gia hóa học khác.
- Tăng cường độ bền bằng cách thêm các sợi hóa học (sợi thủy tinh, sợi basalt,…) cùng sợi thép không gỉ. Các sợi có đường kính, kích thước và hình thái phức tạp để tăng cường khả năng liên kết đa hướng của hỗn hợp bê tông.