Nghiên cứu tấm vữa bằng sợi dệt carbon giúp gia cố và tăng độ bền cho kết cấu bê tông

Mặc dù gần đây chúng ta đã nghe nói về các công nghệ sản xuất bê tông chắc chắn hơn, các cấu trúc hiện có làm bằng bê tông cũng sử dụng thêm các hệ thống trợ lực như sắt, thép.

Mỗi TRM là một tấm dày 20 mm được tạo thành từ một mạng lưới các sợi dệt carbon đan xen.

Hiện nay, nhiều kết cấu bê tông như cầu và tòa nhà đã được gia cố bằng các tấm sợi carbon. Tuy nhiên những tấm này thường bị mắc kẹt khi sử dụng chất kết dính hữu cơ, không chịu được lửa và có thể hỏng khi tiếp xúc với độ ẩm.

Các nhà khoa học từ Viện Kỹ thuật Xây dựng và Xây dựng Hàn Quốc gần đây đã phát triển một giải pháp thay thế, đó là vật liệu tấm vữa gia cố bằng sợi dệt (TRM).

Ở trung tâm của mỗi TRM là một tấm dày 20 mm được tạo thành từ một mạng lưới các sợi dệt carbon đan xen. Chúng được gắn vào kết cấu bê tông bên dưới thông qua vữa xi măng đặc biệt. Tấm vữa gia cố này không cháy và không thấm nước, thậm chí còn có thể áp dụng cho cả bê tông ướt.

Trong thử nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm, việc sử dụng TRM trên các tấm bê tông giúp làm tăng tải trọng lên ít nhất 1,5 lần so với bê tông không gia cố. Một thử nghiệm độ bền riêng biệt cho thấy TRM có thể tồn tại hơn 100 năm ngay cả khi tiếp xúc với muối clorua sử dụng để khử băng trên đường.

Ngoài ra, loại vữa này có chứa tới 50% xỉ lò cao (phế thải của ngành luyện gang thép) được nghiền mịn nên sẽ giải quyết được bài toán chất thải hiệu quả và chi phí chỉ bằng một nửa so với vữa truyền thống. Nhờ đó, TRM được cho sẽ rẻ hơn khoảng 40% so với các tấm sợi carbon hiện có và chất kết dính hữu cơ.

Phương pháp gia cố cột bê tông truyền thống.

Hơn nữa, TRM có thể tăng hiệu quả cách nhiệt gấp đôi cho các tòa nhà, giảm nhu cầu cách nhiệt bên trong.

Tiến sĩ Hyeong-Yeol Kim, trưởng nhóm nghiên cứu chia sẻ: "Để sản xuất và vận chuyển dễ dàng hơn, các tấm TRM được sản xuất với kích thước tương đối nhỏ 1m x 2m và sẽ được kết nối tại công trường. Một phương pháp để kết nối hiệu quả các tấm gia cố hiện đang được phát triển và thử nghiệm hiệu suất của phương pháp này sẽ được tiến hành vào cuối năm 2020".

Nghiên cứu đã được công bố gần đây trên Tạp chí Materials.

Nguồn: Khoa học.tv