THANH POLYMER CỐT SỢI THAY THẾ CỐT THÉP TRONG KẾT CẤU BETON CỐT THÉP

Kí hiệu bài viết : VL - 29052017

 1.Tính ưu việt của kỹ thuật so với các kỹ thuật khác 
Vật liệu thanh polyme cốt sợi ( PCS ) với tính năng chịu kéo cao hơn thép nhiều lần lại nhẹ và không bị ăn mòn sắp xuất hiện tại Việt Nam để thay thế một phần thép trong  kết cấu betong cốt thép cho ngành xây dựng, sẽ mang lại nhiều ích lợi to lớn cho Việt Nam.

Vật liệu PCS có đặc tính bền vững trong môi trường muối, axit và các chất ăn mòn khác, lại có tính năng chịu lực cao hơn thép, dễ tạo hình nên đã du nhập vào Việt Nam khoảng 15 năm nay, song chủ yếu ở dạng tấm mỏng dùng làm các loại bể chứa, vỏ cano tàu xe, chứ chưa hề có dạng thanh vật liệu được dùng làm cốt chịu lực trong kết cấu xây dựng.

2. Các kết quả đạt được & ưu nhược điểm công nghệ: 
 Lịch sử phát triển của thanh PCS bắt đầu từ ứng dụng PCS cho phần bản mặt của các công trình cầu ô tô ở Bắc Mỹ thay thế cho cốt thép, nhằm hạn chế sự phá hoại cốt thép của thành phần clo xâm nhập vào bê tông khi người ta buộc phải rải muối lên mặt cầu đường để phá tan băng tuyết cho xe lưu thông những năm 1980, đến nay càng ngày càng nhiều ứng dụng của PCS được nghiên cứu và phát triển.

Hình minh họa: Ăn mòn cốt thép

Thống kê sơ bộ có trên 30 quốc gia phát triển đã có nhiều nghiên cứu và sử dụng PCS, riêng tại Mỹ có trên 3000 doanh nghiệp với 250.000 lao động đang làm việc trong ngành nghề liên quan đến PCS, đã có nhiều Hiệp hội về sản xuất ứng dụng các dạng sản phẩm của PCS được ra đời, trong đó nổi tiếng nhất là ACMA (American composites manufacturers association).

Ở Trung Quốc, PCS được nghiên cứu và ứng dụng cho các cây cầu cho người đi bộ từ 1982, qua gần ba mươi năm nghiên cứu đến nay đã có sản lượng sử dụng PCS hàng năm tăng nhanh chóng như bảng thống kê ở dưới, với các dự án quan trọng..... Hơn nữa Trung quốc đã trở thành một cường quốc sản xuất sợi thuỷ tinh và thiết bị chế tạo, sản xuất PCS xuất khẩu đi nhiều nước trên thế giới.

Đối với Việt Nam, việc sản xuất và ứng dụng PCS sẽ có nhiều thuận lợi hơn các nước khác. Việt Nam có nguồn cát trắng chất lượng cao, khối lượng rất lớn phân bố rộng ở Quảng Ninh và các tỉnh Miền Trung đây là nguồn vật liệu quan trọng chiếm tỷ lệ trên 70% về khối lượng để sản xuất ra PCS. Các nhà máy kính hiện có ở Việt Nam đã sản xuất được thuỷ tinh lỏng từ cát trắng và đá vôi, sô đa, nay hoàn toàn có thể chuyển sang sản xuất sợi thuỷ tinh, để cung cấp cho các nhà máy sản xuất PCS. Như vậy việc đầu tư sản xuất từ cát trắng thành sản phẩm PCS ở Việt Nam có nhiều thuận lợi. Công nghệ khá quen thuộc dễ làm chủ và ít tốn kém hơn nhiều so với sản xuất thép bắt đầu từ khai thác quặng ferit luyện ra gang rồi đúc phôi và cán ra thép cán...điều này ngoài tác dụng bảo vệ môi trường còn rất phù hợp với năng lực của nền kinh tế Việt Nam hiện nay. Các nhà máy sản xuất PCS không đòi hỏi kỹ thuật cao, không cần diện tích lớn và không gây ô nhiễm môi trường như các nhà máy luyện cán thép.

Việc đưa PCS vào thay thế thép cho các công trình xây dựng ở ven biển, Hải đảo , ở nơi ngập mặn, nơi đất phèn,... hoặc đưa PCS vào các bộ phận ngầm dưới lòng đất của công trình nhà cửa, cầu cống là rất bức thiết.

Ưu điểm:
- Cường độ cao;
- Trọng lượng riêng nhỏ, nhẹ hơn cốt thép tới 9 lần;
- Bền theo thời gian;
- Hệ số dẫn nhiệt thấp;
- Không bị ăn mòn trong các môi trường xâm thực độc hại
- Không bị ăn mòn trong môi trường axit;
- Không dẫn điện, không nhiễm từ, không cản trở sóng điện từ,
- Hiệu quả về kinh tế vượt trội, giảm chi phí khi thay thế cốt thép bởi cốt composite tương đương, đồng thời cũng tiết kiệm chi phí vận chuyển và lưu trữ.

Nhược điểm:
- Modul đàn hồi của cốt composite thấp hơn so với thép;
- Không uốn được cốt composite trên hiện trường, Khi cần bẻ thép ở các góc hoặc cốt đai, những vị trí này khuyến cáo sử dụng thép thông thường;
- Chịu nhiệt kém so với thép, suy giảm cường dộ và biến dạng ở nhiệt độ 200 độ.

3. Thông tin chi tiết giải pháp, các chỉ tiêu kỹ thuật: 

Bảng thông số kỹ thuật thanh thép polymer

FRP rebar	Đường Kính	Mật Độ (g/cm3)	Độ bền kéo (MPa)	Mô đun đàn hồi (GPa)	Nồng độ Kiềm
Glass FRP	Ф3—Ф32	1.5—2.0	≥550	30—41	≥75
Basalt FRP	Ф3—Ф32	1.9—2.1	≥700	≥45	≥75

Cốt sợi FRP có cường độ chịu kéo đến 900 Mpa (9000 kG/cm2, lớn hơn ba lần cường độ của thép nhóm A3) và đặc biệt có khả năng chịu tác động chống ăn mòn của môi trường rất tốt. Theo các nghiên cứu thực nghiệm của các nhà khoa học Nga, độ bền của cốt FRP ngâm trong môi trường nước biển (không có lớp bê tông bảo vệ) lên đến 50 năm. Tiêu chuẩn của cốt FRP vừa được Bộ Khoa học và công nghệ công bố tháng 12/2015 vừa qua.

     Cốt FRP có nhược điểm là khả năng chịu nhiệt kém (>3000c là có vấn đề về cường độ) nhưng lại đặc biệt có ưu thế đối với các kết cấu bê tông trong ngành công trình thủy nhờ vào khả năng rất tốt trong việc chống lại tác động ăn mòn của môi trường nước. Vì không bị gỉ như cốt thép truyền thống, nên chiều dày lớp bê tông bảo vệ chỉ cần đáp ứng yêu cầu về lực dính và do đó cho phép giảm đáng kể chiều dày kết cấu bê tông chịu lực mà vẫn đảm bảo tuổi thọ của kết cấu trong môi trường có tính xâm thực cao.

Hiện nay đã có TCVN 11110:2015 Cốt Composite Polyme Dùng Trong Kết Cấu Bê Tông Và Địa Kỹ Thuật . click here

Một số nghiên cứu ứng dụng sử dụng thanh thép Polymer cho công trình ven biển: click here

Hộp bê tông chắn sóng sử dụng cót thép polymer

Nghiên cứu hộp bê tông chắn sóng thành mỏng sử dụng thanh thép Polymer: click here

Nghiên cứu sản xuất cọc cừ UHPC cốt thanh Polymer, sử dụng công trình kè ven biển: click here

4. Yêu cầu kỹ thuật trong vận hành 
Tuân thủ chỉ dẫn kỹ thuật trong thiết kế và thi công thanh polymer cốt sợi
click here

5. Hình thức chuyển giao 
Hợp tác sản xuất thanh polymer
Hợp tác nghiên cứu sản xuất cừ UHPC, các sản phẩm sử dụng thanh thép Polymer

6. Xuất xứ: Việt nam

7. Liên hệ để có thêm thông tin chi tiết:
TRUNG TÂM KHỞI NGHIỆP XÂY DỰNG NUCETECH.