Các nhà khoa học Algeria đã nghiên cứu phát triển một loại bê tông SCSC mới, có thể đóng vai trò quan trọng trong việc gia cố các công trình dân dụng và sửa chữa các vết nứt trong nền bê tông thông thường.
Bê tông vẫn là một trong những vật liệu xây dựng cơ bản trên toàn thế giới. Nhiều dự án nghiên cứu trong những năm gần đây đã phát triển các hợp chất bền hơn nhờ một thành phần phổ biến hoặc với các đặc tính độc đáo, chẳng hạn như lưu trữ năng lượng, nhưng một thách thức vẫn còn đó: một vật liệu có khả năng sửa chữa các vết nứt và các hư hỏng cấu trúc khác trong các công trình một cách dễ dàng và nhanh chóng.
Điều này có thể đã ngăn chặn được một số hậu quả tàn khốc của trận động đất gần đây ở Morocco hoặc giúp Thủ tướng Anh Rishi Sunak tránh được vụ bê bối tuần này liên quan đến việc đóng cửa hơn 150 trường học ở Anh do nguy cơ sụp đổ. Những trường học này được xây dựng bằng bê tông khí chưng áp (AAAC), một vật liệu xây dựng rất phổ biến cách đây nhiều thập kỷ và đã được sử dụng trong mái nhà, tường, sàn nhà và lớp phủ bất chấp những hậu quả tai hại của nó trong việc đảm bảo an toàn.
Hiện nay, trọng tâm là cải tiến thiết kế và sản xuất các vật liệu sửa chữa bê tông bền hơn, chịu lực tốt hơn và rẻ hơn so với các vật liệu hiện có để giải quyết những tình huống này. Đây chính xác là những gì một nhóm các nhà nghiên cứu người Algeria đã làm, gần đây đã công bố một bài báo trên Tạp chí Vật liệu trong Kỹ thuật Xây dựng, mô tả chi tiết việc tạo ra một loại bê tông cát tự lèn (SCSC) mới có độ lỏng cao và "đặc biệt hiệu quả để sửa chữa các khu vực hẹp hoặc khó tiếp cận".
Sửa chữa các công trình
Việc gia tăng nhu cầu phục hồi các công trình bê tông bị hư hại trong những thập kỷ gần đây đòi hỏi các chiến lược và vật liệu mới để kéo dài tuổi thọ của các công trình này. Điều này không chỉ vì lý do thực tiễn là bảo tồn những gì đã được xây dựng, mà còn vì lý do môi trường, do "tác động tiêu cực mà việc phá dỡ các công trình bị hư hại và xây dựng các công trình mới có thể gây ra", như các nhà nghiên cứu từ Đại học Khoa học và Công nghệ và Phòng thí nghiệm Vật liệu của Trường Bách khoa Quốc gia Maurice Audin ở Oran, Algeria, đã nhận định trong nghiên cứu của họ.
Trong những năm gần đây, nhiều giải pháp đã được đề xuất để sửa chữa các kết cấu bê tông, từ vật liệu polyme và nhựa đến vật liệu gốc xi măng, và chúng đã được sử dụng để phục hồi hàng trăm công trình. Tuy nhiên, các kỹ sư vẫn cảm thấy cần một vật liệu sửa chữa gốc xi măng có khả năng giải quyết các vấn đề phát sinh ở những tiết diện rất hẹp hoặc có hình dạng hình học phức tạp.
Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học Algeria đã và đang nghiên cứu phát triển một loại bê tông SCSC mới, có thể đóng vai trò quan trọng trong việc gia cố các công trình dân dụng và sửa chữa các vết nứt trong nền bê tông thông thường. Mục tiêu chính của họ là tạo ra một vật liệu có khả năng kết hợp các đặc tính như khả năng chảy tuyệt vời, độ ổn định tối ưu và độ bền liên kết chấp nhận được. Bên cạnh các vật liệu thông thường được sử dụng để sản xuất bê tông, họ đã bổ sung một thành phần quan trọng: MEDAFLOW 30, một chất siêu dẻo (SP) giảm lượng nước cao, dựa trên polycarboxylate ether với hàm lượng chất rắn 30%.
Hơn nữa, họ đã sử dụng một phương pháp đổ mới để thi công các lớp sửa chữa và chín thành phần SCSC khác nhau, trải qua nhiều thử nghiệm để đánh giá khả năng chảy, độ thấm và cường độ nén. Ngoài ra, họ đã xác định thể tích lỗ rỗng thấm nước và khả năng hấp thụ nước thông qua các thử nghiệm ngâm.
Kiểm tra khả năng kháng cự
Các thử nghiệm cường độ nén quan trọng nhất được tiến hành ở ba thời điểm khác nhau: 7, 28 và 90 ngày sau khi trộn. Các thử nghiệm này nhằm mục đích xác định riêng biệt các đặc tính vật lý và cơ học của bê tông thông thường và bê tông SCSC. Cường độ liên kết cũng được đánh giá bằng thử nghiệm cường độ kéo và thử nghiệm kéo ra, cả hai đều cho kết quả rất khả quan, đặc biệt là ở các tiết diện mỏng và hẹp.
Cụ thể, vật liệu mới này thể hiện cường độ nén trên 70 megapascal (MPa) và cường độ kéo vượt quá 3 MPa. Để tham khảo, bất kỳ sản phẩm bê tông nào có cường độ lớn hơn 41 MPa đều được coi là "cường độ cao" và có thể được sử dụng cho các dự án quy mô lớn như cầu hoặc các tòa nhà cao tầng.
Ưu điểm chính của loại bê tông mới này là độ lưu động cao, giúp dễ dàng thi công và cho phép nó chảy qua các cấu kiện cốt thép dày, từ đó lấp đầy mọi vết nứt trong cấu trúc bị hư hỏng. "SCSC đặc biệt hiệu quả trong việc sửa chữa các khu vực hẹp, chẳng hạn như giao điểm của các cấu kiện bê tông cốt thép nơi các thanh cốt thép chồng lên nhau, và để cố định các phần bên dưới các bề mặt nằm ngang, chẳng hạn như mặt cầu và các cấu trúc tương tự khác," các nhà khoa học Algeria lưu ý trong nghiên cứu của họ.
Hơn nữa, các nguyên liệu dùng để sản xuất loại bê tông cát tự lèn này, như nước, cát mịn tự nhiên, cốt liệu tái chế và cát thu hồi từ chất thải đá vôi, đều dễ kiếm và không đắt tiền. Điều này giúp việc sản xuất trở nên dễ dàng mà không tốn quá nhiều chi phí. "Kết quả và phương pháp được sử dụng để sửa chữa và đánh giá các lớp bê tông có thể rất hữu ích cho các kiến trúc sư, kỹ sư và các chuyên gia quan tâm đến việc phát triển và sử dụng vật liệu sửa chữa gốc xi măng", các tác giả của bài báo kết luận.
