Cống bê tông và ứng dụng bê tông tính năng cao (HPC)

Khái quát về HPC

Bê tông tính năng cao hoặc bê tông hiệu năng cao HPC (High Performance Concrete) được đưa ra các khái niệm vào
khoảng năm 1986. HPC hầu như hội tụ các tính chất của các loại bêtông chất lượng cao riêng biệt.
Hiện nay, HPC được hiểu là một loại bê tông, được thiết kế có một hoặc một số tính năng đặc biệt, để chế tạo cấu kiện
xây dựng yêu cầu phải có những khả năng phục vụ đặc biệt.
Có nhiều trường phái nghiên cứu và đưa ra khái niệm về HPC, song tựu trung lại, HPC là một loại bê tông xi măng có
một số đặc tính cơ bản sau: cống bê tông
– Cường độ chịu nén cao (60 ÷ 120 MPa và có thể cao hơn nữa);
– Cường độ chịu kéo khi uốn rất cao (đến 40 MPa);
– Môđun đàn hồi cao (4,5.106 ÷ 6,0.106 DaN/cm2);
– Cường độ ban đầu cao;
– Dễ thi công, tạo hình;
– Khả năng kháng mài mòn tốt;
– Tính chống thấm rất tốt;
– Độ hút nước thấp;
– Hệ số thẩm thấu và khuếch tán nhỏ;
– Bền vững, ổn định dưới các tác động xâm thực bất lợi của môi trường;
– Ức chế được vi khuẩn & nấm mốc;
– Tính ổn định thể tích cao;
– Khả năng chống băng giá rất cao.
Công nghệ HPC được đặt trên cơ sở điều khiển sự hình thành cấu trúc của bê tông trong tất cả các giai đoạn sản xuất ra
nó.
HPC sử dụng các loại xi măng có phẩm chất cao hay các loại chất kết dính tổng hợp, các loại phụ gia biến tính, các loại
cốt sợi… Công nghệ nano đang được nghiên cứu trong việc chế tạo HPC.Khi sản xuất HPC phải áp dụng công nghệ tiên tiến, đảm bảo độ chính xác cao trong việc lựa chọn vật liệu; thiết kế hỗn
hợp; cân đong, trộn và đồng nhất hóa hỗn hợp; đầm nén & tạo điều kiện đóng rắn tốt.

Ứng dụng HPC trong xây dựng hạ tầng giao thông đô thị

Hệ thống hạ tầng giao thông đô thị sử dụng nhiều cấu kiện chịu uốn, có khẩu độ nhỏ. Các cấu kiện dạng này, bao gồm:
bản nắp cống; tấm đan đậy mương rãnh thoát nước dọc; tấm đan hố thu nước; tấm đan giếng thăm; dầm đỡ cửa thu
nước; tấm chắn rác cửa thu nước mưa; bó vỉa; bê tông gạch tự chèn…
Các cấu kiện này có đặc điểm chung như sau:
Chịu lực chủ yếu ở trạng thái chịu kéo khi uốn;
Dạng tấm, bản, có kích cỡ nhỏ, chiều dày nhỏ.
Ứng suất kéo-uốn phát sinh trong cấu kiện không lớn;
Kết cấu lắp ghép (phổ biến);
Tháo lắp được khi duy tu, bảo dưỡng;
Làm việc trong môi trường có nhiều tác nhân gây ăn mòn.
Việc nghiên cứu ứng dụng các loại HPC có các tính năng cao phù hợp để tạo ra các sản phẩm mới từ HPC, thay thế các
loại vật liệu xây dựng truyền thống, có chất lượng cao, bền vững hơn dưới tác động của môi trường, mỹ quan và có giá
cả hợp lý, là một việc làm cần thiết.
Các kết quả nghiên cứu đạt được gần đây ở trường ĐHBK ĐN cho thấy: các loại HPC được chế tạo từ các loại VLXD
hiện có trong khu vực đô thị Đà Nẵng, có thể tạo ra được các loại HPC có các tính năng cao sau đây:
– Cường độ chịu nén cao: đến 150 MPa;
– Cường độ chịu kéo khi uốn cao: đến 25 MPa;
– Cường độ ban đầu cao (R3 đến 80MPa);
– Tính dễ thi công, tạo hình: tự đầm lèn, tự định hình trong khuôn đúc;
– Khả năng kháng mài mòn tốt: tối đa 0,15 g/cm2;
– Tính chống thấm rất tốt: tối thiểu B12;
– Độ hút nước rất thấp: tối đa 0,2%;
Với trình độ công nghệ ở giai đoạn hiện nay trong nước cũng như trong khu vực, việc phát triển các ứng dụng của các
loại HPC này để sản xuất các cấu kiện chịu uốn, có kích cỡ nhỏ, trong xây dựng hạ tầng giao thông đô thị là việc làm
phù hợp.

Ứng dụng HPC làm tấm chắc rác cửa thu nước

Tấm chắn rác (TCR) là một chi tiết của cửa thu nước mưa trong đô thị.
Vật liệu thông dụng chế tạo TCR, bao gồm: BT, BTCT, thép, thép mạ kẽm; gang đúc… Gần đây, vật liệu composite
cũng đã được sử dụng để chế tạo các tấm chắn rác, nắp đậy hố thu, giếng thăm..
Sử dụng các loại vật liệu thông dụng trên bộc lộ một số nhược điểm:
– Vật liệu thép, thép mạ kẽm, gang đều có giá thành rất cao. Khi sử dụng trong môi trường có nhiều tác nhân gây ăn
mòn, cấu kiện loại này rất nhanh bị han rỉ, giảm yếu tiết diện, mất mỹ quan. Hơn nữa, do gang thép đều là các loại vật
liệu có giá trị cao, khả năng tái chế, nên rất hay bị mất trộm. Đây là một hiện tượng khá phổ biến, ở các đô thị Việt Nam
nói riêng và các đô thị châu Á nói chung
– Vật liệu bê tông cốt thép (BTCT) có giá thành khá hợp lý. Tuy nhiên, vẫn phải sử dụng cốt thép là loại vật liệu đắt tiền
và dễ bị ăn mòn. Bê tông để chế tạo cấu kiện hiện nay có mác không cao, khả năng chống xâm thực thấp, lại được đúc
trong điều kiện hiện trường nên thường có chất lượng thấp. Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép thường không đảm
bảo. Các cấu kiện loại này thường có chất lượng giảm sau một thời gian sử dụng không dài.
– Vật liệu composite là một loại vật liệu khá mới, được sử dụng trong thời gian gần đây. Loại vật liệu này có trọng
lượng khá nhẹ, giá rẻ hơn thép hoặc gang, không bị mất trộm do không có khả năng tái chế, song có vật liệu nền là các
loại nhựa hữu cơ, nên khi sử dụng trong môi trường nắng nóng, có lượng bức xạ mặt trời lớn, khắc nghiệt như ở miền
Trung, hẳn sẽ không được lâu dài.
Sử dụng HPC có các tính năng cao sau đây hoàn toàn có thể thay thế được các loại vật liệu truyền thống kể trên:
Cường độ chịu nén tối thiểu 80 MPa (800 daN/cm2);
Cường độ chịu kéo-uốn tối thiểu 15 MPa (150 daN/cm2);
Mác chống thấm của bê tông: tối thiểu B12;
TCR HPC có giá thành rẻ hơn thép hoặc gang rất nhiều. Cùng khả năng chịu lực, TCR HPC sản xuất đại trà tại Đà
Nẵng giá chỉ vào khoảng 40 ÷ 50% so với cấu kiện bằng gang có cùng khả năng chịu lực; 20 ÷ 25% so với cấu kiện làm
bằng thép mạ kẽm; 50 ÷ 60% so với cấu kiện làm bằng composite. Giống như vật liệu composite, TCR HPC không bị
mất trộm. Mặt khác, do sử dụng vật liệu nền là chất kết dính vô cơ nên khắc phục được nhược điểm của vật liệu
composite. Các loại vật liệu sản xuất HPC đều là các loại vật liệu có sẵn trong nước, hầu như không phải nhập khẩu.

Ứng dụng HPC làm tấm đan cống bê tông

Tấm đan (TĐ) đậy các mương rãnh, hố thu nước(đan mương dẫn của cửa thu hoặc đan hố thu) . Loại này có cấu tạo
thành mỏng, hầu như chỉ chịu tải trọng của người đi bộ, vật liệu lớp mặt của vỉa hè và trọng lượng bản thân. Ứng suất
kéo-uốn phát sinh trong tấm không lớn lắm.
Vật liệu phổ biến hiện nay để chế tạo TĐ vẫn là BTCT. Do phải đảm bảo chiều dày lớp bê tông bảo vệ nên các tấm đan
loại này có chiều dày khá lớn (8 ÷ 10cm), làm cho tấm khá nặng nề, gây khó khăn cho công tác nạo vét hố thu. Các tấm
đan này thường được đúc tại hiện trường nên chất lượng khá thấp, nhanh bị ăn mòn, hư hỏng trong quá trình sử dụng.
Các loại tấm đan có chiều dày dưới 8cm thường không đảm bảo chiều dày lớp bê tông bảo vệ. Mặt khác, cốt thép được
bố trí ngay sát trục trong hòa nên không phát huy được khả năng chịu kéo của vật liệu này, dẫn đến việc: cấu kiện rất dễ
bị gãy vỡ trong quá trình sử dụng. cống bê tông
TĐ chế tạo bằng HPC là cấu kiện có trọng lượng chỉ bằng 30 ÷ 50% tấm đan BTCT; bền vững, không bị ăn mòn; giá
thành chỉ khoảng 60 ÷ 70% so với tấm đan BTCT thông thường. Hạ tầng giao thông đô thị với một khối lượng khá lớn
ĐHT cũng như đan đậy các mương rãnh hở, nếu sử dụng ĐHT HPC sẽ tiết kiệm được nhiều chi phí cho hạng mục thoát
nước.

Ứng dụng HPC làm bê tông gạch tự chèn cống bê tông

Bê tông gạch tự chèn (CBP – Concrete Block Paving) là loại vật liệu mặt đường sử dụng nguyên lý “Roman Road”,
được ứng dụng khá phổ biến ở các nước phát triển để làm đường đô thị, quảng trường.
Sử dụng CBP để làm kết cấu mặt đường bê tông gạch tự chèn (ICP – Intelocking Concrete Pavement) có rất nhiều ưu
điểm:
– Sản xuất CBP bằng máy nên chất lượng cao & đồng đều, dễ kiểm soát chất lượng. cống bê tông
– Cường độ cao, ổn định cường độ: vật liệu chế tạo CBP là BTXM có cường độ cao nên rất ổn định cường độ khi chịu
tác dụng của nhiệt và nước.
– Mỹ quan: các viên gạch có thể tạo nhiều hình dáng, màu sắc đẹp.
– Chịu lực tốt: CBP được thiết kế chèn móc, liên kết với nhau, phân bố được áp lực bánh xe xuống tầng móng.
– Thi công rất đơn giản: chỉ cần dùng thủ công (hoặc dụng cụ cải tiến) xếp gạch theo một trình tự đơn giản trên lớp
móng, đầm nén bằng máy đầm nén loại nhẹ thông thường nên có thể xã hội hóa công tác xây dựng đường.
– Có thể thi công dễ dàng ở địa hình chật hẹp trong ngõ phố trong đô thị.
– Thi công không phụ thuộc vào thời tiết: có thể lát CBP ngay cả khi trời mưa.
– Không yêu cầu thời gian bảo dưỡng: là kết cấu lắp ghép nên cho phép thông xe ngay sau khi lát gạch; vừa thi công
vừa có thể đảm bảo giao thông.
– Cơ động: các viên gạch có thể được tháo dỡ dễ dàng, lắp đặt lại nếu có nhu cầu xây dựng hệ thống công trình ngầm
bên dưới; không tốn kém chi phí xây dựng lại như các loại mặt đường khác.
– Sử dụng chất kết dính ximăng, cốt liệu cát đá là các loại vật liệu xây dựng Việt Nam sản xuất được, thúc đẩy được
công nghiệp XM trong nước phát triển.
– Yêu cầu công tác duy tu bảo dưỡng rất ít, chi phí thấp rất phù hợp với các tuyến ngõ phố đô thị, không có điều kiện
duy tu, bảo dưỡng.
Có thể nhận định rằng: sự phát triển của kết cấu ICP trong các đô thị hiện đại, trong vài chục năm trở lại đây, ở các
nước phát triển, là sự trở lại ngoạn mục của nguyên lý sử dụng vật liệu “Roman road” cách đây ngót nghét 3 ngàn năm,
với một diện mạo và công nghệ mới, mang lại những lợi ích không nhỏ cho các đô thị này.
Tại đô thị Việt Nam, gạch CBP được biết đến với cái tên “gạch block bêtông” thường dùng loại gạch mác thấp, được
thiết kế với mác bêtông 15 MPa hoặc 20 MPa có nhiều loại loại gạch với mẫu mã đẹp hơn, kích thước đa dạng, tuy
nhiên về khả năng chịu lực thì hầu như vẫn chỉ là những loại có mác thấp và chủ yếu vẫn dùng để lát vỉa hè, sân nền,
đường dành cho người đi bộ, mà chưa được ứng dụng để làm đường đô thị.

Lựa chọn HPC có các tính năng sau đây có thể tạo ra các loại CBP mác cao, chất lượng bằng và vượt các loại CBP ở
các nước tiên tiến: cống bê tông

Cường độ chịu nén tối thiểu 60 MPa (600 daN/cm2);
Cường độ chịu kéo-uốn tối thiểu 10 MPa (100 daN/cm2);
Mác chống thấm của bê tông: tối thiểu B12;
Tính dễ thi công, tạo hình: độ chảy xòe (SF) 75cm;
Khả năng kháng mài mòn tốt: tối đa 0,3 g/cm2;
Độ hút nước: tối đa 2%.
Công nghệ tự đầm được sáng chế và sử dụng để sản xuất các loại CBP này cho phép tạo ra các sản phẩm có kích thước
chuẩn, hình dáng đa dạng, ổn định chất lượng, giá thành thấp.
Các loại CBP chế tạo từ HPC là giải pháp bền vững, thay thế các kết cấu mặt đường BTN, BTXM trong xây dựng hạ
tầng đô thị với một chi phí hợp lý.
Với “công nghệ tự đầm” đã được nghiên cứu và ứng dụng, có thể dễ dàng tạo ra các loại CBPP (gạch tự chèn thoát
nước) có chất lượng cao, sử dụng thay thế các bề mặt kín nước khác như BTN hoặc BTXM trên đường phố, quảng
trường, vỉa hè… góp phần làm cho đô thị vừa đẹp, vừa điều hòa về độ ẩm, nước ngầm. cống bê tông

Mọi thông tin tham khảo về cống bê tông đúc sẵn cũng như cấu kiện bê tông đúc sẵn do CÔNG TY CỔ PHẦN VẬT LIỆU XÂY DỰNG SÔNG ĐÁY sản xuất và phân phối có thể liên hệ trực tiếp qua: