Sàn bê tông không dầm có nhiều ưu điểm

Sàn bê tông không dầm và ứng dụng trong xây dựng

Sàn bê tông không dầm là gì? Sàn bê tông không dầm này có những ưu điểm nào so với sàn bê tông truyền thống? Hãy đọc bài viết sau để có thông tin hữu ích.

Sàn bê tông không dầm – công nghệ hiện đại trong xây dựng

Định nghĩa sàn bê tông không dầm

Sàn bê tông không dầm là loại sàn không cần sử dụng các thanh dầm ngang dọc hay còn gọi là sàn bê tông phẳng. Sàn bê tông liên kết trực tiếp với hệ cột trụ đỡ của công trình. Chính vì thế nó tạo ra được những ưu thế riêng cho mình về cả đặc tính kỹ thuật.

Xem thêm>>> Bê tông dự ứng lực

Sự ra đời của sàn bê tông không dầm

Cùng với sự phát triển của công nghệ vật liệu và quan niệm tính toán kết cấu. Cũng như quan điểm kiến trúc phù hợp với từng thời kỳ mà trong những thập niên gần đây nhiều công nghệ thi công sàn bê tông mới ra đời. Việc phát triển nhằm thay đổi những hình thức kết cấu cơ bản cột dầm sàn bằng những loại kết cấu mới cải tiến hơn.

Đồng thời kế thừa phương thức tính toán sàn theo lý thuyết cổ điển. Thay thế những phần, vùng sàn không chịu lực bằng các loại vật liệu tái chế, xem xét tải trọng tác dụng lên sàn để có phương án làm giảm nhẹ những tác dụng đó… Từ đó đề xuất những công nghệ sàn bê tông không dầm. Mà vẫn đảm bảo các yêu cầu về khả năng chịu lực, tính ổn định của kết cấu.

Sàn bê tông không dầm có nhiều ưu điểm

Sàn bê tông không dầm có nhiều ưu điểm

Với sự phát triển kinh tế – xã hội, nhu cầu xây dựng các công trình dân dụng và công nghiệp tăng nhanh. Đồng thời đòi hỏi ngày càng cao về thẩm mỹ và kỹ thuật. Ở các nước có nên xây dựng phát triển như Mỹ, Nga… Kết cấu sàn bê tông không dầm (còn gọi là sàn bê tông phẳng) được sử dụng khá rộng rãi. Nhiều sản phẩm công nghệ phát triển sàn bê tông không dầm đã được nhiều nước trên thế giới nghiên cứu như: Áo, Đan Mạch, Mỹ, Nga… Tìm hiểu các công nghệ này từ nghiên cứu của các nước sẽ là nguồn tài liệu quý, bài học cho Việt Nam trong lĩnh vực phát triển sàn bê tông không dầm.

Cụ thể, các công nghệ như Panel 3D, sàn bóng, sàn Uboot, sàn ứng lực trước được áp dụng nhằm tạo ra những không gian sàn bê tông không dầm vượt nhịp lớn mà vẫn đảm bảo tính chịu lực của kết cấu sàn bê tông.

Sự phát triển sàn bê tông không dầm tại Việt Nam

Công nghê sàn bê tông không dầm ở Việt Nam từ năm 2006 được một số công, ty nghiên cứu, chuyển giao ứng dụng thí điểm vào một số công trinh tiêu biểu như: Sử dụng công nghệ sàn Bubledeck: Chung cư Licogi 13 (năm 2010, Thanh Xuân, Hà Nội gồm 27 tầng nồi, 3 tầng hàm với 30.600m2 sàn). Tòa nhà 28A Lê Trọng Tắn (năm 2010, Hà Đông, Hà Nội gồm 28 tầng nổi, 2 tầng hầm với 25.000m2 sàn). Chung cư cao cấp Ocean ViewManor (năm 2010, Long Điền, Bà Rịa Vũng Tàu gồm 24 tầng nổi, 1 tầng hầm với 30.129m2 sàn)…

Công nghệ sàn 3D như:

Trường THPT Phú Bài, khách sạn Xanh – Tp. Huế, khách sạn Hải Đăng – Nha Trang… Rất nhiều công trình áp dụng công nghệ sàn ứng lực trước như: Thư viện Trường Đại học Quốc gia Hà Nội (7 tầng). Tòa nhà 63 Lý Thái Tổ nhịp 11m; Tháp đôi Vincom (nhịp I0m). Trung tâm thương mại Thanh Trì (nhịp 13,2m). Trụ sở Viettel số I Giang Văn Minh (nhịp 8,5m). Tổ hợp văn phòng kết hợp nhà ở chất lượng cao Huỳnh Thúc Kháng, Tòa tháp 45 tầng Halico…

Xem thêm>>> 21 loại bê tông

Bảng 1: Đặc tính kỹ thuật của sàn bê tông không dầm Bubledeck

Cấu tạo của sàn bê tông không dầm Bubledeck và sàn bê tông không dầm Uboot

Tuy nhiên đến nay, chúng ta vẫn chưa có tiêu chuẩn thiết kế, thi công và nghiệm thu phủ hợp với thực tế xây dựng Việt Nam. Mức độ áp dụng đến từng công trình cụ thể còn hạn chế. Chưa có một đánh giá thỏa đáng về hiệu quả kinh tế kỹ thuật. Vẫn phụ thuộc vào tiêu chuẩn nước ngoài và mô đun công nghệ của nhà sản xuất. Vấn đề đặt ra là áp dụng các phương pháp đánh giá dựa trên các tiêu chí đặc trưng của công nghệ sàn bê tông không dầm. Nhằm làm rõ phạm vi áp dụng mức độ công trình đưa lại hiệu quả kỹ thuật, kinh tế nhất.

Cấu tạo sàn bê tông không dầm

Cấu tạo đặc trưng đem lại ưu việt cho sàn bê tông không dầm chính là kết quả phối hợp đặc tính hình học của hai chỉ tiết cơ bản: lưới thép và các phần vật liệu rỗng. Trong đó lưới thép có nhiệm vụ phân bổ và định vị vật liệu tái chế tại những vị trí chính xác. Còn các phần vật liệu tái chế sẽ định hình thể tích lỗ rỗng và định dạng lưới thép.

Cấu tạo vật liệu và lưới thép sàn bê tông không dầm

Hệ thống kết cấu không cần phải có dầm và tường. Nhịp của một tấm sàn hoàn chỉnh có thể đặt tựa lên các cột lắp ghép hoặc các cột toàn khối. Sàn có tính toàn khối với độ ồn định cao, kháng lửa tốt, chịu được các tác động do thời tiết và cách âm, cách nhiệt tốt. Giảm được khối lượng trát trần khi áp dụng vào công trình.

Xét riêng đối với sàn bóng, vật liệu sử dụng đối với bê tông dùng xi măng pooc lăng.

Đặc tính loại sàn bê tông không dầm và so sánh với sàn bê tông thường

Đặc tính loại sàn bê tông không dầm và so sánh với sàn bê tông thường

Ưu điểm của sàn bê tông không dầm

Khả năng chịu lực và giảm tải trọng xuống móng

Với cùng một khả năng chịu lực, sàn bê tông không dầm Bubbledeck có độ cứng chống uốn đạt gần 87% và xấp xỉ độ võng so với sàn đặc. Nhưng giảm 50% trọng lượng bê tông. Với cùng một bề dày thì sàn bê tông không dầm Bubbledeck có thể chịu tải gấp đôi so với sàn đặc nhưng giảm được 65% trọng lượng bê tông. Khả năng chịu cắt của sàn bê tông không dầm Bubbledeck đạt từ 72+77%% so với sản đặc. Do đó để tính toán khả năng chịu cắt của sàn Bubbledeck. Có thể sử dụng hệ số 0,6 lần khả năng chịu cắt của sàn đặc với cùng chiều cao.

Linh hoạt trong thiết kế

Nhờ vào hiệu quả giảm chiều cao tổng thể của công trình mà sử dụng phương án sàn không dầm có thể tăng số tầng chức năng. Việc giảm trọng lượng bản thân kết cầu cho phép kết cấu sử dụng sàn phẳng vượt được nhịp lớn. Nhịp lớn nhất mà sàn nhẹ có thể đạt được là 20m.

Sàn bê tông không dầm thuận tiện cho việc bồ trí hệ thống kỹ thuật, kiến trúc thông thoáng.

Linh động trong vấn đề giật cấp sàn bằng cách sử dụng các modun khác nhau. Thông qua kích thước của vật liệu tái chế thay thế phần bê tông không chịu lực.

Tiến độ thi công sàn bê tông không dầm

Thi công sàn bê tông không dầm giảm toàn bộ hệ thống cốp pha dầm chính và dầm phụ. Thi công đơn giản hơn, nhanh hơn do chỉ lắp dựng và cấu tạo cốp pha cho sản phẳng so với thi công sàn có dầm.

Với ưu thế là giảm được lượng thép dùng trong sàn nhờ vào việc giảm tải trọng bản thân của sàn. Do đó công tác lắp đặt cốt thép cũng tiết kiệm thời gian và nhân lực.

Công nghệ thi công sàn bê tông Uboot, Bubbledeck, sàn 3D là những công nghệ thi công đơn giản, nhanh gọn và ổ định.

Mức độ thân thiện với môi trường

Với việc loại bỏ phần bê tông ở các thớ giữa của tiết diện sàn đã đem lại những lợi ích đáng kể. Làm giảm thiểu tác động đến môi trường nhờ giảm được các tài nguyên sử dụng và các yếu tố phát sinh trong quá trình thi công.

Tận dụng được nguồn nguyên liệu tái chế để sản xuất vật liệu không chịu lực trong cầu tạo của sàn.

Phân tích kết quả nghiên cứu các tiêu chí kỹ thuật phản ánh các công nghệ sàn không dầm là điều kiện cần để áp dụng các phương pháp đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật và tối ưu hóa phạm vi áp dụng công nghệ đó. Rõ ràng qua phân tích đã tiếp cận được tính ưu việt của các loại sản công nghệ này và mục tiêu đặt ra là cần có những so sánh cụ thể đến từng phạm vi công trình nhằm làm rõ cơ sở khoa học để lựa chọn phạm vi ứng dụng phù hợp với thực tế nước ta.

Một công trình sử dụng sàn bê tông không dầm

Một công trình sử dụng sàn bê tông không dầm

Nhược điểm của sàn bê tông không dầm

Việc tính toán, xây dựng các phương án chịu lực của sàn bê tông không dầm phức tạp. Đòi hỏi thiết kế kết cấu phải tính toán kĩ lưỡng để đảm bảo được chất lượng sàn.

Có nhiều các chi tiết phụ cần xây thêm để hỗ trợ chịu lực. Do đó mặc dù giảm được số lượng vật liệu làm sàn vẫn khiến chi phí cao hơn.

Cơ sở phương pháp đánh giá hiệu quả sàn bê tông không dầm

Ý tưởng phương pháp

Sử dụng một chỉ tiêu tổng hợp thể hiện dưới dạng giá trị tính bằng tiền và giá trị sử dụng là chỉ tiêu tổng hợp không đơn vị đo. Từ đó phân tích theo biến thiên Max (Min) của chỉ tiêu tổng hợp dùng đề so sánh lựa chọn ra phương án tốt nhất.

Nội dung và trình tự của phương pháp
Các bước tính toán:
  • Bước 1: Tiến hành nghiên cứu các giải pháp đề thấy rõ các yêu cầu.
  • Bước 2: Xây dựng hệ thống các chỉ tiêu đề so sánh và chọn hàm mục tiêu để so sánh (Max hoặc Mn).
  • Bước 3: Làm đồng hướng các chỉ tiêu giá trị sử dụng (đối với các chỉ tiêu giá trị thì không cần chú ý).
  • Bước 4: Triệt tiêu đơn vị tính của các chỉ tiêu.
  • Bước 5: Xác định chỉ tiêu giá trị tổng hợp.
  • Bước 6: Xác định chỉ tiêu giá trị (chi phí) cần thiết để đạt một đơn vị giá trị sử dụng tổng hợp.
  • Bước 7: So sánh chỉ tiêu giá trị (chi phí) cần thiết để đạt một đơn vị giá trị sử dụng tổng hợp đề chọn ra phương án tối ưu.
Hệ chỉ tiếu đưa vào so sánh
  • Các chỉ tiêu phản ánh giá trị tính bằng tiền: Cách xác định: Các chỉ tiêu này được tính toán dựa trên các công thức có sẵn hoặc các căn cứ kinh nghiệm thực tế khi thực hiện phương án.
  • Gồm các chỉ tiêu như sau:
  • Chỉ phí đầu tư, giá trị vật liệu.
  • Độ tiết kiệm do tận dụng các nguồn lực
  • Chi phí vận hành máy móc, chỉ tiêu hiệu quả kinh tế do máy móc đem lại cho tổ chức xây dựng.
  • Chi phí sửa chữa bảo dưỡng vận hành.
  • Thời gian thi công, chi phí đảm bảo vi khí hậu bên trong công trình, chi phí vận
  • Độ khó (để) thi công (hỏi ý kiến chuyên 1a).
  • Mức độ ảnh hưởng tới các công trình lân cận.
  • Tính chống động đất cháy nỗ (xác định theo cấp quy định).
  • Tính thẩm mĩ.
  • Tính dễ cải tạo sửa chữa theo yêu cầu (hỏi ý kiên chuyên gia).
Bảng các chỉ tiêu giá trị và giá trị sử dụng

Bảng các chỉ tiêu giá trị và giá trị sử dụng sàn bê tông không dầm và sàn bê tông cốt thép

Kết quả tính toán khảo sát

Khảo sát tính toán công trình theo hai phương án thiết kế bê tông cốt thép toàn khối thông thường và phương án công nghệ sàn bê tông không dầm (lựa chọn sàn Bubbedeck) đối với ba công trình có quy mô khác nhau: Tòa nhà chung cư cao cấp Ocean View Manor thành phố Vũng Tàu. Tòa nhà công vụ – Học viện Chính trị Hà Đông, Hà Nội. Nhà ở dân dụng ở Quảng Bình.

  • Tuổi thọ công trình (năm).
  • Trọng lượng kết cấu (theo tính toán).
  • Tính chống thắm (hỏi ý kiến chuyên 1a).
  • Tính chống ăn mòn (hỏi ý kiến chuyên

Tính chỉ tiêu giá trị (chi phí) cần thiết đề đạt, thành một đơn vị giá trị sử dụng tổng hợp (xem bảng so sánh sau).

Bảng các chỉ tiêu giá trị và giá trị sử dụng

Bảng các chỉ tiêu giá trị và giá trị sử dụng sàn không dầm Bublledeck và sàn bê tông cốt thép

Từ dự toán và thiết kế theo các phương án, bằng cách lập bảng các tiêu chí và tổng kết ý kiến chuyên gia lấy trung bình cộng ta có kết quả phân tích cho hai phương án sàn.

Công trình tòa nhà chung cư cao cấp Ocean View Manor

Công trình có bước cột lớn nhất 7,2 m; diện tích sàn tầng điển hình 1.128 m2, chiều cao giữa các tầng 3 m và không gian sử dụng linh hoạt.

  • Cho phương án l1: Gđ1 = 2,08/282,6 = 0,00736 tỷ.
  • Cho phương án 2: Gđ2 = 2,1/217,4 = 0,00965 tỷ.

Từ kết quả tính toán ta thấy, phương án sàn bê tông không dầm Bubbledeck là rẻ hơn so với sàn bê tông cốt thép thường. Nên sàn bê tông không dầm Bubbledeck là có hiệu quả kinh tế kỹ thuật hơn so với sàn bê tông cốt thép thường.

Công trình nhà công vụ – Học viện Chính trị Hà Đông

Công trình sử dụng làm hội trường, phòng hội họp, công năng sử dụng linh hoạt. Bước cột lớn nhất của tòa nhà là 8 m, điện tích sàn tầng điển hình 1.305 m2. Tính chỉ tiêu giá trị (chi phí) cần thiết đề đạt một đơn vị giá trị sử dụng tổng hợp (xem bảng sau).

Bảng so sánh sàn bê tông không dầm và sàn bê tông cốt thép

Bảng so sánh sàn bê tông không dầm và sàn bê tông cốt thép

  • Cho phương án l: Gđ1 = 2,253/291,9 = 0,00772 tỷ.
  • Cho phương án 2: Gđ2 = 2,203/208,1 = 0,0105 tỷ.

Từ kết quả tính toán ta thấy, phương án sàn bê tông không dầm Bubbledeck là rẻ hơn so với sàn bê tông cốt thép thường nên với công trình này lựa chọn sàn bê tông không dầm Bubbledeck là đúng đắn.

Công trình nhà ở dân dụng tại Quảng Bình

Mô tả đặc trưng: Là công trình dân dụng phục vụ nhu cầu sinh hoạt thông thường, công

năng sử dụng chủ yếu để ở, bước nhịp bé và không gian hẹp, mặt bằng thi công nhỏ. Diện tích sàn một tầng là 40,8 m2.

Tính chỉ tiêu giá trị (chi phí) cần thiết để đạt một đơn vị giá trị sử dụng tổng hợp (xem bảng 8).

  • Cho phương án I: Gđ1= 69,508 /261,23 = 0,266 triệu.
  • Cho phương án 2: Gđ2 = 58,047 /260,23 = 0,223 triệu.

Đánh giá

Từ kết quả tính toán ta thấy, phương án sàn bê tông cốt thép thường là rẻ hơn so với sàn bê tông không dầm Bubbledeck. Nên sàn bê tông cốt thép thường với công trình này là đáng giá hơn.

Với kết quả tính toán các công trình đặc trưng cho từng phạm vi áp dụng của sàn bê tông không dầm. Kết quả thu được đã phân vùng được tính hiệu quả trong giá trị sử dụng – giá trị sử dụng tổng hợp khi áp dụng công nghệ sàn bê tông không dầm.

Để đánh giá bằng phương pháp dùng một chỉ tiêu tổng hợp giá trị – giá trị sử dụng đã bao quát được các ưu điểm của sàn công nghệ mới. Từ đó tăng điểm đánh giá của các chuyên gia trong các tiêu chí đó khi đem ra so sánh với các sàn bê tông cốt thép thông thường.

Kết quả phân tích thấy được tính hiệu quả sử dụng sản công nghệ cho từng phạm vi công trình cụ thể, tối ưu phạm vi áp dụng của các loại sàn. Tính toán và bảng so sánh hiệu quả sử dụng đã chỉ ra: Khi áp dụng công nghệ sàn không dầm vào những công trình lớn. Diện tích sàn và khẩu độ nhịp cao trên 7 m thì mang lại hiệu quả kinh tế – kỹ thuật cao. Giá trị hiệu quả càng chênh lệch khi quy mô công trình càng lớn.

Các tiêu chí đưa ra khi đánh giá các công trình quy mô vừa và nhỏ cho thấy. Sàn bê tông không dầm khi áp dụng nhỏ lẻ sẽ không mang lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật vì tỉ lệ chênh điểm đánh giá giữa các tiêu chí không cao. Trong khi đó một số nhược điểm của sàn bê tông không dầm lại rõ ràng đối với các công trình này.

Kết luận về sàn bê tông không dầm

Các tiêu chí phân tích và so sánh trên  ta có thể thấy những ưu điểm của công nghệ sàn bê tông không dầm: Khả năng vượt nhịp lớn, tăng chiều cao thông thủy. Thuận tiện linh hoạt cho phương án thiết kế kiến trúc. Cải thiện khả năng cách âm, cách nhiệt; thi công nhanh, giảm tải trọng xuống móng… Công nghệ sàn bê tông không dầm phù hợp với các công trình có diện tích mặt sàn lớn. Chẳng hạn như các chung cư cao tầng, trung tâm thương mại, trường học. Công trình cải tạo giảm tải trọng xuống móng… Có yêu cầu cao về kiến trúc, công năng sử dụng và đáp ứng được thời gian thi công nhanh.

 

Theo TẠP CHÍ THÔNG TIN KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ QUẢNG BÌNH

Kết cấu sàn bê tông ứng lực trước

Bê tông dự ứng lực

Bê tông dự ứng lực là gì? Bê tông dự ứng lực có tác dụng và ưu điểm vượt trội so với bê tông truyền thống như thế nào? Chúng ta cùng đi tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

Tổng quan về bê tông dự ứng lực

Khái niệm về bê tông dự ứng lực

Tính chất vật lý của bê tông là có cường độ cao và dẻo dai khi chịu nén. Tuy nhiêu lại có cường độ thấp và giòn khi chịu kéo. Do đó, để cải thiện nhược điểm này, thường sử dụng biện pháp nén trước những khu vực bê tông sẽ chịu kéo dưới các tác động bên ngoài. Việc nén trước bê tông như vậy đã tạo ra một dạng kết cấu bê tông mới – kết cấu bê tông dự ứng lực.

Xem thêm>>> 21 loại bê tông khác nhau

Như vậy, kết cấu bê tông dự ứng lực là một dạng kết cấu bê tông. Trong đó, bê tông đã được nén trước để cải thiện khả năng chịu lực. Phương pháp dự ứng lực phổ biến nhất hiện nay là kéo trước cốt thép để tạo ra lực nén trước trong bê tông. Tài liệu này cũng sẽ chỉ tập trung cho kết cấu bê tông được dự ứng lực bằng cách kéo căng cốt thép.

Tăng cường sức chịu kéo cho bê tông

Nếu một cấu kiện chịu kéo được làm chỉ từ bê tông có cường độ chịu nén bằng 35 MPa. Thì bê tông sẽ bị nứt và phá hoại khi ứng suất kéo đạt đến giá trị của cường độ chịu kéo, khoảng 2 MPa. Cường độ chịu kéo của bê tông có giá trị thấp và thường không ổn định. Ngoài ra, biến dạng ứng với khi bê tông nứt cũng rất nhỏ. Do đó, sự phá hoại thường là rất đột ngột – phá hoại giòn.

Nếu cấu kiện trên được tăng cường bằng các thanh cốt dọc thích hợp thì khả năng chịu kéo của nó sẽ được cải thiện. Ví dụ, khi cốt thép dọc có cường độ 400 MPa và hàm lượng khoảng 1,5% (tương đương với 120 kg thép/m3 bê tông) thì ứng xử chịu lực của cấu kiện có thể đạt được. Thay cho việc bị phá hoại khi các vết nứt hình thành.

Cấu kiện có thể tiếp tục chịu lực cho đến khi cốt thép đi qua mặt cắt ngang bị chảy. Do cần phải có một năng lượng lớn (năng lượng ở đây là công và bằng diện tích phần nằm dưới đường cong quan hệ ứng suất – biến dạng) để phá hoại cấu kiện nên, có thể nói rằng, cấu kiện là dai và dẻo. Tuy nhiên, độ cứng của cấu kiện sẽ bị giảm đáng kể sau khi nứt.

Nếu cấu kiện có chứa cốt thép thường với hàm lượng khoảng 40 kg/m3. Và cốt thép cường độ cao với hàm lượng khoảng 20 kg/m3 được kéo trước để tạo ra lực nén trước trong bê tông. Thì ứng xử chịu lực của cấu kiện này có thể đạt được. Dự ứng lực nén làm tăng đáng kể khả năng chống nứt cho bê tông. Qua đó, tạo ra một cấu kiện dai và cứng hơn so với các cấu kiện không có dự ứng lực.

Xem thêm >>>Sàn bê tông ứng lực trước 

Người sáng tạo ra bê tông dự ứng lực

Người sáng tạo ra bê tông dự ứng lực ứng dụng là Eugene Freyssinet, một kỹ sư người Pháp. Ông là người năm 1928 đã bắt đầu sử dụng các sợi thép cường độ cao để nén bê tông. Các thử nghiệm trước đó về việc chế tạo bê tông dự ứng lực bằng cốt thép cường độ thường đã không thành công.

Nguyên nhân là, sau khi được nén trước, bê tông tiếp tục co ngắn lại theo thời gian do từ biến và co ngót. Tổng hợp từ biến và co ngót có thể phát sinh một biến dạng co khoảng 1‰. Cốt thép thường, do có cường độ thấp nên, không thể được kéo để tạo dự ứng lực với biến dạng giãn lớn hơn 1,5‰.

Như vậy, trong các lần thử ban đầu để tạo dự ứng lực trong bê tông. 2/3 dự ứng lực trong cốt thép đã bị mất do từ biến và co ngót. Ngược lại, các sợi thép cường độ cao có thể được kéo đến biến dạng bằng khoảng 7‰ khi tạo dự ứng lực và, ngay cả khi bị mất đi 1‰ , vẫn còn lại 6/7 dự ứng lực.

Để giảm mất mát do từ biến và co ngót và để có thể tạo ra dự ứng lực nén ở mức cao. Freyssinet khuyên không chỉ nên dùng cốt thép cường độ cao mà cả bê tông cường độ cao.

Eugene Freyssinet, người phát minh ra bê tông dự ứng lực ứng dụng

Eugene Freyssinet, người phát minh ra bê tông dự ứng lực ứng dụng

Sau công trình đầu tiên của Freyssinet, bê tông dự ứng lực được sử dụng ngày càng rộng rãi ở khắp nơi trên thế giới. Ở nước ta, hầu hết các công trình cầu lớn được xây dựng trong thời gian vừa qua đều sử dụng bê tông dự ứng lực.

Hai phương pháp tạo dự ứng lực

Dự ứng lực kéo sau

Dự ứng lực kéo sau

Hai phương pháp tạo dự ứng lực khác nhau đã được phát triển là phương pháp dự ứng lực kéo sau và phương pháp dự ứng lực kéo trước. Hình 1.3 minh hoạ phương pháp tạo dự ứng lực kéo sau, trong đó, cốt thép sẽ được kéo căng và neo vào bê tông sau khi bê tông đã được đúc và đạt đến một cường độ nhất định. Đây chính là phương pháp đã được Freyssinet sử dụng.

Ống gen

Bước 1: Đúc cấu kiện bê tông

Sự co ngắn

Kích

Bước 2: Căng kéo cốt dự ứng lực bằng kích tỳ lên bê tông

Neo

Bước 3: Neo cốt dự ứng lực

Minh hoạ phương pháp dự ứng lực kéo trước, theo đó, cốt thép được căng trên bệ trước khi đổ bê tông. Sau khi bê tông đạt đến cường độ mong muốn, cốt thép sẽ được cắt khỏi bệ và, thông qua lực dính bám, tạo ra lực nén trong bê tông. Một kỹ sư người Đức là E. Hoyer đã phát triển phương pháp dự ứng lực kéo trước thành một kỹ thuật ứng dụng vào năm 1938.

Dự ứng lực kéo căng trước

Dự ứng lực kéo căng trước

Cốt dự ứng lực đã được căng trước.
Bệ
Bước 1: Kéo căng cốt dự ứng lực trên bệ.

Bước 2: Đổ bê tông xung quanh cốt dự ứng lực đã được kéo căng.

Cắt cốt dự ứng lực Cấu kiện co ngắn

Bước 3: Buông dự ứng lực và cắt cốt tạo ra sự co ngắn của cấu kiện bê tông.

Từ những nghiên cứu đầu tiên này, bê tông dự ứng lực đã phát triển thành một ngành công nghiệp có doanh thu rất lớn. Hiện nay, hàng năm có hơn 600.000 tấn bê tông dự ứng lực được sử dụng trên toàn thế giới. Theo thống kê, trung bình trên toàn thế giới có khoảng 66% thép dự ứng lực được dùng trong xây dựng cầu và số còn lại được sử dụng cho công trình xây dựng dân dụng và các mục đích khác. Tuy nhiên, ở các nước phát triển như Bắc Mỹ, châu Âu, quan hệ này lại ngược lại, khoảng 59% thép dự ứng lực kéo sau được dùng trong xây dựng dân dụng và khoảng 26% được dùng trong xây dựng cầu.

CÁC NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA DỰ ỨNG LỰC

Nguyên lý cơ bản

Nguyên lý cơ bản của bê tông cốt thép, cho cả bê tông dự ứng lực và bê tông không dự ứng lực, là cốt thép được đặt vào những vị trí của kết cấu nơi ứng suất kéo sẽ phát sinh. Trong bê tông dự ứng lực, cốt thép cường độ cao sẽ được sử dụng và được kéo căng trước khi ngoại lực tác dụng. Lực kéo ban đầu trong cốt thép này sẽ gây ra lực nén trong bê tông xung quanh và tạo ra khả năng chống nứt lớn hơn cho bê tông.

so sánh ứng xử của dầm một bê tông cốt thép thường (không dự ứng lực) với một dầm bê tông dự ứng lực

So sánh ứng xử của dầm một bê tông cốt thép thường (không dự ứng lực) với một dầm bê tông dự ứng lực

Ở dầm bê tông cốt thép thường, trong cả bê tông và cốt thép không có biến dạng và ứng suất trước khi ngoại lực tác dụng. Do bê tông có cường độ chịu kéo nhỏ nên, trước bê tông khi nứt, mô men uốn. Do đó, ứng suất kéo trong cốt thép cũng như ứng suất nén trong bê tông là rất nhỏ. Sau khi vết nứt hình thành, ứng suất kéo trong cốt thép sẽ tăng lên đáng kể và sẽ tiếp tục tăng khi tải trọng tăng. Tại thời điểm phá hoại, mô men uốn sẽ được chịu bởi ứng suất kéo lớn trong cốt thép và ứng suất nén lớn trong bê tông.

Ứng suất tự cân bằng trong kết cấu bê tông

Trong khi đó, dự ứng lực sẽ tạo ra một hệ thống ứng suất tự cân bằng trong kết cấu bê tông. Các ứng suất tự cân bằng này bao gồm ứng suất kéo trong cốt dự ứng lực, sinh ra lực kéo P , và ứng suất nén cân bằng với nó ở trong bê tông, sinh ra lực nén cũng có độ lớn bằng P. Có thể thấy rằng, do hai lực này triệt tiêu nhau nên, đối với các kết cấu tĩnh định, dự ứng lực không gây ra lực dọc hay mômen uốn.

Mặc dù không có lực dọc và mô men uốn nhưng cấu kiện vẫn bị co ngắn và uốn cong do dự ứng lực. Do bê tông đã có ứng suất nén trước khi chịu lực nên cấu kiện có thể chịu được các tải trọng lớn trước khi ứng suất ở thớ dưới của bê tông đạt đến cường độ chịu kéo, nghĩa là khả năng chống nứt của cấu kiện được tăng lên. Cũng như ở các kết cấu bê tông khác, tại thời điểm phá hoại, mô men sẽ được chịu bởi ứng suất kéo lớn trong cốt thép và ứng suất nén lớn trong bê tông.

Cốt thép không dự ứng lực sẽ biến dạng chỉ khi bê tông xung quanh biến dạng nên cốt thép này chỉ có thể có biến dạng lớn khi bê tông xung quanh đã bị nứt. Cốt thép không dự ứng lực được coi như chịu biến dạng một cách thụ động. Ngược lại, biến dạng trong cốt thép dự ứng lực lớn hơn nhiều so với biến dạng của bê tông xung quanh, do đó, cốt thép dự ứng lực có thể có ứng suất kéo lớn trước khi bê tông bị nứt. Bằng việc tạo dự ứng lực trong cốt thép, người thiết kế có thể điều chỉnh một cách chủ động ứng suất trong cốt thép và biến dạng của kết cấu.

Bê tông cường độ cao được chế tạo ở nhiều nơi

Hiện nay, bê tông cường độ cao đã được nghiên cứu chế tạo thành công ở nhiều nơi trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Bê tông cường độ cao cũng có cường độ chịu kéo nhỏ hơn rất nhiều so với cường độ chịu nén. Việc sử dụng bê tông cường độ cao trong các kết cấu bê tông cốt thép thường không mang lại các lợi thế đặc biệt nào. Ngược lại, thép cường độ cao cũng không thể được sử dụng hợp lý trong các kết cấu bê tông cốt thép thường. Nguyên do bê tông sẽ bị nứt rất nhiều trước khi cốt thép có thể được khai thác hết khả năng chịu lực.

Các kết cấu bê tông ứng lực điển hình

Do dự ứng lực có thể được sử dụng để giảm thiểu hoặc triệt tiêu nứt do tải trọng khai thác. Nên nó có thể tạo ra các cấu kiện mảnh hơn. Ví dụ, các bản sàn một chiều có thể có tỷ lệ nhịp/chiều cao bằng 45/1 lớn hơn 60% so với tỷ lệ của bản sàn không dự ứng lực. Với một chiều dài nhịp cho trước, lượng bê tông trong bản dự ứng lực sẽ bằng khoảng 2/3 lượng bê tông trong bản không dự ứng lực. Sau đây là một số ví dụ về các kết cấu bê tông dự ứng lực điển hình.

Dạng điển hình của cầu bê tông trên đường ô tô

Dạng điển hình của cầu bê tông trên đường ô tô

Hơn 50% cầu được xây dựng hiện nay là bằng bê tông dự ứng lực. Cầu bê tông dự ứng lực có thể là từ dạng cầu đơn giản được xây dựng từ các dầm I đúc sẵn dự ứng lực kéo trước. Đến các cầu dầm hộp dự ứng lực kéo sau đổ tại chỗ với nhịp đến 150 m. Hay các cầu dây văng có nhịp đến hơn 500 m.

Các nhà đỗ xe có môi trường ăn mòn cao. Do đó, nên sử dụng bê tông chất lượng cao cùng dự ứng lực để khống chế nứt cho các công trình đó. Hơn 35% các nhà đỗ xe hiện nay ở các nước phát triển được xây dựng bằng bê tông dự ứng lực đúc sẵn. Có khoảng 40% được xây dựng từ bê tông dự ứng lực kéo sau, đổ tại chỗ.

Dầm bê tông dự ứng lực trước

Dầm bê tông dự ứng lực trước

Cũng ở các nước phát triển, hàng năm có đến hàng chục triệu m2 sàn được xây dựng bằng bê tông dự ứng lực kéo sau. Dự ứng lực kéo sau cho phép sử dụng các bản mỏng hơn. Do đó, làm giảm chiều cao xây dựng, trọng lượng bản thân. Cũng như chi phí che phủ, chi phí làm nóng cũng như điều hoà nhiệt độ.

Trong khi kết cấu không dự ứng lực bị biến dạng rất nhiều trước khi chúng đạt đến giới hạn chịu lực. Thì kết cấu dự ứng lực có khả năng chịu lực tác dụng một cách chủ động mà không có biến dạng lớn. Dự ứng lực cho phép các kỹ sư có thể điều chỉnh một cách chủ động sự phân bố tải trọng và biến dạng. Nên nó được sử dụng rất rộng rãi để giải quyết các vấn đề cơ bản phức tạp.

Cầu bãi cháy - cầu dây văng có dầm bê tông dự ứng lực

Cầu bãi cháy – cầu dây văng có dầm bê tông dự ứng lực

Kết cấu dạng ống trụ bê tông dự ứng lực

Năm 1936, Freyssinet đã cho thấy rằng, các kết cấu dạng ống trụ bê tông dự ứng lực có thể chịu được các áp lực đáng kể bên trong mà không bị rò rỉ. Hiện nay, đã có rất nhiều bể chứa đã được xây dựng trên toàn thế giới. Khả năng của bê tông dự ứng lực trong việc chịu các áp lực cao đã cho phép nó được sử dụng trong các kết cấu chứa của các nhà máy điện hạt nhân.

Các tháp cao và mảnh cho truyền hình, vi ba hay truyền thanh là các dạng kết cấu thường được xây dựng bằng bê tông dự ứng lực. Tháp CN ở Toronto, được làm bằng bê tông dự ứng lực với các cáp có chiều dài đến 450 m. Kết cấu này cần 1000 tấn thép dự ứng lực.

Tháp CN thành phố Toronto ở Canada cao 553m

Tháp CN thành phố Toronto ở Canada cao 553m

Việc khai thác dầu và khí ở dưới sâu dưới đáy biển đòi hỏi phải có các giàn đỡ lớn. Hiện nay có rất nhiều kết cấu giàn khoan có chiều cao hơn 100 m, trong số đó có khoảng hàng chục kết cấu làm bằng bê tông dự ứng lực. Các kết cấu này đã được thiết kế cho chiều cao mực nước đến 330 m. Do các các bộ phận của các kết cấu này phải được chở nổi đến địa điểm lắp đặt. Nên trọng lượng là một vấn đề quan trọng. Do đó, người ta đã sử dụng các cấu kiện bê tông cường độ cao có mặt cắt nhỏ.

SO SÁNH BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC VỚI BÊ TÔNG CỐT THÉP

Sự khác biệt quan trọng nhất giữa hai loại kết cấu này chính là việc sử dụng vật liệu cường độ cao cho bê tông dự ứng lực. Để khai thác được thép cường độ cao thì buộc phải sử dụng dự ứng lực. Việc kéo căng cốt thép và neo chúng vào bê tông sẽ tạo ra các trạng thái ứng suất và biến dạng mong muốn để qua đó, giảm thiểu hoặc triệt tiêu vết nứt trong bê tông. Nhờ đó, toàn bộ mặt cắt của kết cấu bê tông dự ứng lực trở thành mặt cắt có hiệu. Trong khi đó, ở kết cấu bê tông cốt thép thường chỉ một phần mặt cắt là có hiệu.

Việc sử dụng các cốt dự ứng lực có quỹ đạo cong sẽ giúp chịu thêm lực cắt. Ngoài ra, dự ứng lực trong bê tông có xu hướng làm giảm ứng suất kéo chính và qua đó, làm tăng sức kháng cắt trong các cấu kiện. Do đó, để chịu cùng một lực cắt, mặt cắt bằng bê tông dự ứng lực có thể nhỏ hơn mặt cắt bằng bê tông cốt thép thường. Vì lý do này, các mặt dạng chữ I có thành bụng mảnh hay được sử dụng trong các kết cấu bê tông dự ứng lực.

Bê tông cường độ cao vốn được coi là không kinh tế khi sử dụng trong các kết cấu bê tông cốt thép thường lại được mong muốn. Thậm chí, bắt buộc trong kết cấu bê tông dự ứng lực. Các cấu kiện có mặt cắt mảnh bằng bê tông cường độ cao không dự ứng lực đòi hỏi nhiều cốt thép thường dù vẫn không tránh được nứt và có độ cứng nhỏ. Trong khi đó, việc sử dụng bê tông cường độ cao trong các kết cấu dự ứng lực cho phép tạo lực dự ứng lực lớn. Qua đó, làm tăng khả năng chống nứt cũng như độ cứng và từ đó, làm giảm kích thước mặt cắt.

Tuy nhiên, mỗi dạng kết cấu đều có điểm mạnh và điểm yếu khác nhau. Phần sau đây sẽ so sánh bê tông dự ứng lực và bê tông cốt thép thường ở các phương diện tính khai thác, độ an toàn và tính kinh tế.

Tính khai thác.

Kết cấu bê tông dự ứng lực thích hợp với kết cấu nhịp lớn, chịu tải trọng lớn. Kết cấu bê tông dự ứng lực mảnh nên dễ phù hợp với các yêu cầu mỹ quan. Cho phép tạo ra các khoảng tịnh không lớn. Bê tông dự ứng lực ít bị nứt và có khả năng phục hồi đóng vết nứt khi tải trọng đi qua.

Độ võng do tĩnh tải nhỏ nhờ độ vồng được tạo ra bởi dự ứng lực. Độ võng do hoạt tải cũng nhỏ do mặt cắt có hiệu không nứt có độ cứng lớn hơn hai đến ba lần mặt cắt đã nứt. Kết cấu bê tông dự ứng lực thích hợp hơn với kết cấu lắp ghép do có trọng lượng nhỏ hơn.

Trong một số trường hợp, kết cấu có yêu cầu trọng lượng và khối lượng lớn. Và khi này bê tông dự ứng lực không có lợi thế. Kết cấu bê tông hoặc bê tông cốt thép sẽ thích hợp hơn.

Độ an toàn.

Khó có thể nói rằng, dạng kết cấu này là an toàn hơn dạng kết cấu khác. Độ an toàn của một kết cấu phụ thuộc nhiều vào việc thiết kế và xây dựng hơn là dạng của nó. Tuy nhiên, đặc tính an toàn có tính kế thừa của bê tông dự ứng lực cũng cần được nêu lên ở đây.

Trong quá trình tạo dự ứng lực, cả bê tông và cốt dự ứng lực đã được thử nghiệm. Ở nhiều kết cấu, trong quá trình tạo dự ứng lực, cả bê tông và cốt dự ứng lực đã phải chịu các ứng suất lớn nhất trong cả cuộc đời của chúng. Do đó, nếu vật liệu đã vượt qua được quá trình tạo dự ứng lực. Chúng có đủ khả năng để chịu các tác động trong quá trình khai thác.

Nếu được thiết kế phù hợp bởi các phương pháp thiết kế hiện nay. Kết cấu dự ứng lực có khả năng chịu các vượt tải bằng hoặc hơi cao hơn kết cấu bê tông cốt thép thường. Với các thiết kế thông thường, chúng có độ võng lớn trước khi bị phá hoại. Kết cấu bê tông dự ứng lực cũng có khả năng chịu các tác động va chạm.

Tác động lặp tương tự như kết cấu bê tông cốt thép thường. Khả năng chống rỉ của bê tông dự ứng lực cao hơn của bê tông cốt thép thường do chúng ít bị nứt và chất lượng của bê tông được dùng trong kết cấu dự ứng lực cao hơn.

Tuy nhiên, nếu xuất hiện vết nứt, tác động của rỉ lên kết cấu bê tông dự ứng lực nghiêm trọng hơn so với kết cấu bê tông cốt thép thường. Thép chịu ứng suất cao trong các kết cấu bê tông dự ứng lực nhạy với các tác động hoả hoạn hơn cốt thép thường.

So với kết cấu bê tông cốt thép thường, kết cấu bê tông dự ứng lực đòi hỏi phải cẩn thận hơn trong thiết kế và xây dựng. Do vật liệu có cường độ cao hơn, mặt cắt nhỏ hơn, kết cấu mảnh hơn, v.v.

Tính kinh tế.

Dễ thấy rằng, kết cấu bê tông dự ứng lực sử dụng ít vật liệu hơn nhờ vật liệu có cường độ cao hơn. Cốt thép đai trong kết cấu bê tông dự ứng lực cũng được sử dụng ít hơn. Do sức kháng cắt của bê tông cao hơn và cốt dự ứng lực xiên góp phần chịu lực cắt. Việc làm giảm kích thước mặt cắt dẫn đến làm giảm tĩnh tải và chiều cao kiến trúc. Dẫn đến việc tiết kiệm vật liệu ở các bộ phận khác của kết cấu. Ở các kết cấu lắp ghép, dự ứng lực làm giảm khối lượng vận chuyển.

Mặc dù có các lợi thế kinh tế trên, kết cấu bê tông dự ứng lực cũng không phải là có thể được sử dụng hợp lý cho mọi trường hợp. Trước hết, vật liệu cường độ cao có đơn giá cao hơn. Kết cấu dự ứng lực đòi hỏi nhiều thiết bị và vật liệu phụ trợ hơn như neo, ống gen, vữa bơm, v.v.

Hệ thống ván khuôn cũng tốn kém hơn do mặt cắt của các cấu kiện dự ứng lực thường phức tạp hơn. Trong thiết kế cũng như thi công kết cấu bê tông dự ứng lực, trình độ nhân công đòi hỏi cao hơn. Công tác giám sát trong thi công dự ứng lực cũng cần được thực hiện chu đáo, tỉ mỉ hơn. Các chi phí bổ sung còn có thể phát sinh phụ thuộc vào kinh nghiệm của kỹ sư và công nhân.

Từ những vấn đề nêu trên có thể rút ra kết luận là kết cấu bê tông dự ứng lực sẽ là kinh tế. Đặc biệt khi áp dụng cho các kết cấu nhịp lớn, chịu tải trọng lớn. Và khi công tác thiết kế và thi công được thực hiện bởi các kỹ sư và công nhân có kinh nghiệm. Kết cấu này cũng được coi là kinh tế khi được chế tạo ở dạng lắp ghép hay bán lắp ghép.

Bê tông thủy tinh

21 loại bê tông khác nhau

Các loại bê tông khác nhau đã được phát triển để ứng dụng trong các loại công trình xây dựng khác nhau. Chúng có các đặc tính và sử dụng khác nhau. Dựa vào tính phổ biến và tính linh hoạt của chúng. Ta có các dạng bê tông khác nhau. Thích ứng với một môi trường xây dựng cụ thể hoặc yêu cầu mong muốn. Các nghiên cứu được tiến hành trong lĩnh vực bê tông phát triển, đã dẫn đến sự ra đời của các loại bê tông khác nhau.

Các loại bê tông khác nhau dựa trên vật liệu cấu thành, thiết kế hỗn hợp, phương pháp xây dựng, diện tích ứng dụng, dạng phản ứng hydrat hóa. Ở đây chúng tôi đã thu thập tất cả các loại bê tông đang được áp dụng hiện nay.

Xem thêm>>> Kết cấu sàn bê tông dự ứng lực trước

Tìm hiểu 21 loại bê tông khác nhau

Bê tông cường độ bình thường

Bê tông cốt thép

Bê tông dự ứng lực

Bê tông đúc sẵn

Bê tông nhẹ

Bê tông mật độ cao

Bê tông không khí

Bê tông trộn sẵn

Bê tông Polymer

Bê tông polyme

Bê tông xi măng polyme

Bê tông tẩm polyme

Bê tông cường độ cao

Bê tông hiệu suất cao

Bê tông tự hợp nhất

Bê tông bê tông

Bê tông dồi dào

Bê tông chân không

Bê tông bơm

Bê tông đóng dấu

Limecrete

Xi măng nhựa đường

Bê tông đầm lăn

Bê tông cường độ nhanh

Bê tông thủy tinh

  1. Bê tông cường độ bình thường

Bê tông thu được bằng cách trộn các thành phần cơ bản xi măng, nước và cốt liệu sẽ cho chúng ta bê tông cường độ bình thường. Sức mạnh của loại bê tông này sẽ thay đổi từ 10 MPa đến 40MPa. Bê tông cường độ thông thường có thời gian thi công từ 30 đến 90 phút phụ thuộc vào đặc tính xi măng và điều kiện thời tiết của công trường.

  1. Bê tông nguyên khối.

Bê tông nguyên khối chỉ đơn giản là không có cốt thép trong đó. Các thành phần chính là xi măng, cát, sỏi, đá và nước. Phổ biến nhất được sử dụng trộn tỷ lệ là 1: 2: 4. Đây là tỷ lệ trộn chuẩn.

Mật độ của bê tông đơn giản sẽ thay đổi từ 2200 đến 2500 Kg / mét khối lập phương. Cường độ nén là 200 đến 500 kg / cm2.

Những loại bê tông này chủ yếu được sử dụng trong việc xây dựng các vỉa hè. Đặc biệt là ở những khu vực có ít nhu cầu về độ bền kéo cao.

  1. Bê tông cốt thép

Bê tông cốt thép là bê tông sử dụng sợi (sợi thép) làm cốt thép cho bê tông. Cốt thép được đưa vào bê tông để  tăng cường độ kéo bền. Do đó vị trí cốt thép sẽ chịu trách nhiệm ứng suất kéo. Cốt thép được sử dụng trong bê tông có thể ở dạng thanh, hoặc ở dạng lưới. Bây giờ sợi cũng được phát triển để tăng cường chịu lực kéo. Sử dụng các mắt lưới trong bê tông sẽ tạo cho bê tông lực chịu co dãn tốt hơn.

Kết cấu bê tông cốt thép được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực xây dựng dân dụng và xây dựng công trình giao thông như nhà ở, cầu, đường, nhà xưởng công nghiệp, sân bay, thủy lợi… Trong hầu hết các công trình hiện nay, kết cấu bê tông cốt thép đóng vai trò là kết cấu chịu lực chính cho cả công trình.

Tại Việt Nam, theo các thống kê sơ bộ, các công trình xây dựng từ kết cấu bê tông cốt thép chiếm 70% tổng số công trình xây dựng.

Sự kết hợp giữa bê tông và cốt thép xuất phát từ thực tế bê tông là loại vật liệu có cường độ chịu kéo thấp (chỉ bằng từ 1/20 đến 1/10 cường độc chịu nén của bê tông). Do đó hạn chế khả năng sử dụng của bê tông và gây nên lãng phí trong sử dụng vật liệu. Đặc điểm này được khắc phục bằng cách thêm vào trong bê tông những thanh ‘cốt‘. Thường làm từ thép, có cường độ chịu kéo cao hơn nhiều so với bê tông. ‘Cốt‘ do đó thường được đặt tại những vùng chịu kéo của cấu kiện.

Kết cấu của bê tông cốt thép

Kết cấu xây dựng bằng cách sử dụng bê tông kết hợp với ‘cốt’ được gọi chung là ‘kết cấu bê tông có cốt’; kết cấu bê tông cốt thép, với ‘cốt’ là các thanh thép, là loại ‘kết cấu bê tông có cốt‘ lâu đời và được sử dụng rộng rãi nhất trong xây dựng. Trong các điều kiện thông thường, sự kết hợp giữa bê tông và cốt thép mang lại hiệu quả tốt nhờ vào những đặc điểm sau:

Lực dính bám giữa bê tông và cốt thép: lực này hình thành trong quá trình đông cứng của bê tông và giúp cốt thép không bị tuột khỏi bê tông trong quá trình chịu lực.
Giữa bê tông và thép không có phản ứng hóa học làm ảnh hưởng đến từng loại vật liệu, ngoài ra do cốt thép đặt bên trong bê tông nên còn được bê tông bảo vệ khỏi ăn mòn do tác động môi trường.
Bê tông và thép có hệ số giãn nở nhiệt xấp xỉ nhau:

  1. Bê tông dự ứng lực

Hầu hết các dự án công trình xây dựng lớn được thực hiện bằng bê tông dự ứng lực. Đây là một kỹ thuật đặc biệt trong đó các thanh sắt được dự ứng lực trước khi đưa vào thi công.

Trong quá trình thi công bê tông, các thanh sắt này được căng và đặt chắc chắn. các đầu đều được giữ bới một lực căng nhất định. Khi bê tông cứng lại, việc kéo căng các thanh sắt sẽ hoàn thành.

Hiện tượng ứng suất này sẽ làm cho cả khối bê tông trở nên mạnh mẽ hơn trước bê tông thường nhờ các thanh thép đã được làm căng độ dãn trước.

Quá trình ứng suất sẽ đòi hỏi thiết bị nặng và kỹ thuật. Bê tông dự ứng lực được thực hiện tại công trường. Chúng được sử dụng trong việc ứng dụng thi công cầu, kết cấu tải trọng nặng và mái nhà có nhịp dài hơn.

  1. Bê tông đúc sẵn

Là loại bê tông được đúc sẵn từ trước trong nhà máy theo thông số kỹ thuật. Thường các loại bê tông đúc sắn là sản phẩm hoàn chỉnh như cột điện, cọc, dầm, hay các ống cống. Cách này có lợi thế là được thi công nhanh chóng. Khi sản xuất được thực hiện tại tại nhà máy, chất lượng được đảm bảo.

  1. Bê tông nhẹ

Bê tông có mật độ nhỏ hơn 1920kg/m3 sẽ được phân loại là bê tông nhẹ. Việc sử dụng cốt liệu nhẹ trong thi công sẽ cho chúng ta bê tông nhẹ.

Bê tông trọng lượng nhẹ được áp dụng để xây dựng các nhịp cầu dài, sàn nhà. Chúng cũng được sử dụng để xây dựng các khối bê tông.

Thi công Sàn bê tông siêu nhẹ tại Cầu Giấy - Hà Nộ

Thi công Sàn bê tông nhẹ tại Cầu Giấy – Hà Nội

  1. Bê tông mật độ cao.

Các bê tông có mật độ từ 3000 đến 4000 kg / m3 có thể được gọi là bê tông nặng. Ở đây tập hợp trọng lượng nặng được sử dụng.

Đá nghiền được sử dụng làm cốt liệu thô. Những loại cốt liệu này được sử dụng phổ biến nhất trong việc xây dựng các nhà máy điện nguyên tử và cho các dự án tương tự. Trọng lượng nặng sẽ giúp cấu trúc chống lại tất cả các loại bức xạ có thể xảy ra.

  1. Bê tông bọt.

Đây là những loại bê tông mà trong đó không khí được cố ý  trộn vào với lượng từ 3 đến 6% bê tông. Việc trộn không khí trong bê tông được thực hiện bằng cách bổ sung bọt hoặc chất tạo bọt khí.

Bê tông bọt khí là loại bê tông có xi măng poc lăng làm gốc và có rất nhiều bọt khí phân bố đều trong bê tông. Hàm lượng bọt trong bê tông có thể lên đến 75% thể tích. Bằng điều chỉnh chính xác lượng bọt khí được tạo ra từ dung dịch đậm đặc ta có thể thu được bê tông có khối lượng riêng từ 320kg/m3 đến 1920kg/m3.

Bê tông bọt khí là vật liệu nhẹ, ở dạng vữa thì dễ chảy… khi khô tỷ trọng đạt 400-1600kg/m3 và có độ chịu nén 1MPa đến 15MPa. Vữa bê tông bọt khí có bọt có thể đục dễ dàng và có thể bơm bê tông.

  1. Bê tông trộn sẵn hay bê tông tươi.

Bê tông trộn trước trong một nhà máy trộn được gọi là bê tông trộn sẵn hay bê tông tươi. Bê tông tươi được đưa đến công trình bằng máy trộn gắn trên xe tải. Khi đến công trình bê tông tươi được sử dụng trực tiếp mà không cần bất kỳ trộn thêm vật liệu gì.

Bê tông trộn sẵn là rất chính xác và bê tông có thể được phát triển dựa trên đặc điểm kỹ thuật với chất lượng tối đa.

Việc sản xuất bê tông này sẽ yêu cầu một nhà máy trộn tập trung. Những nhà máy này sẽ được đặt tại một khoảng cách có thể điều chỉnh từ công trường xây dựng. Nếu vận chuyển quá dài thì nó sẽ dẫn đến việc bê tông tươi sẽ không giữ được các đặc tính kỹ thuật. Việc kéo dài thời gian vận chuyển sẽ làm chất kết dính bị ô xi hóa dẫn đễn chất lượng bê tông tươi bị ảnh hưởng.

  1. Bê tông Polymer

Khi so sánh với bê tông thông thường, trong bê tông polyme thì cốt liệu sẽ được gắn với polymer thay vì xi măng. Việc sản xuất bê tông polyme sẽ giúp giảm khối lượng khoảng trống trong khối bê tông. Điều này sẽ làm giảm lượng cốt liệu được sử dụng.

Các nhà khoa học đã nghiên cứu và tạo ra một loại bê tông mới có thể thay thế cho loại bê tông thông thường sử dụng xi măng Portland là bê tông polyme. Loại bê tông này không chỉ làm giảm khí nhà kính thêm vào đó còn làm tăng độ bền cho các công trình xây dựng lên gấp nhiều lần.

Xi măng Portland là một vật liệu được sản xuất rộng rãi nhất trên Trái đất. Sản lượng xi măng Portland được sản xuất trên toàn thế giới hiện tại đã vượt qua ngưỡng 2,6 tỉ tấn một năm và tăng lên 5% hàng năm.

Bê tông polyme tổng hợp này sử dụng chất kết dính được tận dụng từ “tro bay” –một phụ phẩm công nghiệp vô cùng dồi dào – làm chất thay thế cho xi măng Portland.

Bê tông polyme có nhiều ưu điểm hơn so với loại bê tông thông thường. Trước hết, về căn bản nó có khả năng làm “hạn chế” lượng khí thải CO2 có thể tạo ra một cơ sở hạ tầng có khả năng sử dụng được hàng trăm năm… Và bằng cách tận dụng “tro bay” (fly ash) để thay thế, nó có thể giải phóng được một diện tích lớn đất hiện đang được dùng làm kho chứa những sản phẩm than đá rất dễ gây cháy và bảo vệ nguồn nước dùng của chúng ta khỏi bị ô nhiễm nước bởi tro bay.Bê tông polyme

Đem so sánh với xi măng Portland thông thường (OPC), thì bê tông polyme (GPC) có nhiều tính năng tốt hơn như khả năng chống ăn mòn, khả năng chịu nhiệt tới 2400oF, chịu nén và có độ bền kéo,….

Các nhà nghiên cứu khoa học cho rằng rằng, một trong những ưu điểm lớn nhất của bê tông polyme là khả năng làm giảm lượng khí nhà kính, lên đến khoảng 90% khi so sánh với OPC.

Bê tông polyme

Bê tông polyme

Loại bê tông này có các loại khác nhau:

Bê tông tẩm polymer và Bê tông xi măng polyme

  1. Bê tông cường độ cao.

Bê tông cường độ cao là một trong những bê tông chất lượng cao, đó là một thế hệ sau của các vật liệu cho kết cấu mới. Vậy cụ thể về loại betong này như thế nào? trong khuôn khổ bài viết này công ty cổ phần đầu tư thương mại xây dựng việt đức xin chia sẻ với bạn qua bài viết dưới đây.

Theo qui ước bê tông cường độ cao là bê tông có cường độ nén ở 28 ngày >60 MPa. Vật liệu này có thành phần là hỗn hợp cốt liệu thông thường và vữa chất kết dính được cải thiện bằng cách dùng một vài sản phẩm mới có phẩm chất đặc biệt như chất siêu dẻo và muội silic.

Đây là sản phẩm có chất lượng tốt, thường được dùng trong các công trình lớn đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao, chất lượng tốt nhất. Tuy nhiên giá của vật liệu này cũng khá cao.

  1. Bê tông hiệu suất cao

Những bê tông này phù hợp với một tiêu chuẩn cụ thể nhưng trong mọi trường hợp, sẽ bị hạn chế về sức mạnh. Nó phải được lưu ý rằng tất cả bê tông cường độ cao có thể là loại hiệu suất cao. Nhưng không phải tất cả bê tông hiệu suất cao (HPC) đều là bê tông cường độ cao.

Các công trình và dự án xây dựng thường liên quan nhiều đến bê tông truyền thống được tạo ra từ nước, xi măng, sỏi. Những bê tông này được thực hiện trên nền cốt thép và theo thời gian sẽ gặp một số vấn đề bất lợi về mặt môi trường bền vững. Ăn mòn là vấn đề lớn phải đối mặt bởi hầu hết các cấu trúc xây dựng. Dạng bê tông công nghệ mới đã khắc phục sự bất lợi này của các công trình xây dựng dân dụng: Đó là bê tông hiệu suất cao UHPFRC.

Với công thức sản xuất đặc biệt như trộn một lượng chính xác sợi kim loại mỏng với các thành phần bột đặc trưng cần thiết để cho ra một VLXD được cải thiện tốt, có lợi cho môi trường và phát triển bền vững, làm cho việc xây dựng không thấm nước và không khí. Điều này đã được chứng minh là một VLXD bền vững do đội ngũ chuyên môn của GS Brühwiler (Viện Công nghệ Quốc gia Thụy Sỹ) và các cộng sự hợp tác đã chế tác loại vật liệu tiềm năng có khả năng cung cấp sự hoàn hảo của cấu trúc xây dựng.

Ngoài tính năng bền vững, công nghệ này còn có hiệu quả ứng dụng tốt cho các công trình có độ dốc lớn như các công trình xây dựng đường giao thông và các công trình liên quan đến độ dốc công trình cao tầng. Công nghệ sử dụng ít nguyên liệu làm cho cấu trúc nhẹ hơn mà không ảnh hưởng đến hiệu quả công trình

  1. Bê tông chân không

Bê tông có hàm lượng nước nhiều hơn số lượng yêu cầu được đổ vào ván khuôn. Nước dư thừa sau đó được lấy ra bằng một máy bơm chân không mà không cần chờ bê tông trải qua quá trình ngưng kết.

Do đó bê tông  chên không sẵn sàng để sử dụng sớm hơn so với kỹ thuật thi công bê tông thông thường.

Bê tông này sẽ đạt được cường độ nén 28 ngày trong vòng 10 ngày và cường độ nén của cấu trúc này lớn hơn 25% so với các loại bê tông thông thường.

Phương pháp hút chân không bê tông sau khi đổ bê tông sàn là gì?

Phương pháp hút chân không bê tông sau khi đổ bê tông sàn là phương pháp loại bỏ lượng nước và không khí thừa lẫn trong bê tông tươi (sau khi đổ bê tông sàn một thời gian nhất định). Phương pháp này chủ yếu dùng bạt hút chân không và bơm hút chân không, được tiến hành sau khi đổ bê tông sàn.

Theo các kết quả nghiên cứu, trong quá trình đổ bê tông sàn, lượng nước cần để bê tông sàn cứng chắc là khoảng 35%~37% trọng lượng xi măng. Tuy nhiên để tăng hiệu suất trong quá trình thi công đổ bê tông sàn, bơm bê tông thì lượng nước cần dùng lớn hơn thế rất nhiều.

Nhờ lượng nước thừa ra đó mà việc đổ bê tông sàn và xoa nền bê tông trở nên dễ dàng, hiệu suất cao hơn nhưng lại ảnh hưởng không tốt đến cường độ bê tông sau này, đường nước thừa thoát ra từ bê tông cũng chính là nguyên nhân gây nứt bê tông sàn trong tương lai. Chính vì lý do trên mà chúng ta cần hạn chế lượng nước dư thừa để bê tông sàn đạt cường độ tối đa. Để làm được như vậy thì bê tông tươi cần được trộn đúng tỷ lệ (mác, độ sụt thích hợp) và đổ bê tông sàn đúng kỹ thuật.

Kết quả đạt được bằng phương pháp hút chân không bê tông sau khi đổ bê tông sàn:

Ngăn ngừa nguyên nhân gây nứt, vỡ ngay từ công đoạn đổ bê tông sàn, tăng độ bền, tăng khả năng chịu mài mòn và ăn mòn, tăng khả năng bám dính khi sơn epoxy, rút ngắn thời gian chờ, đẩy nhanh tiến độ công trình.

  1. Bê tông bơm

Một trong những đặc điểm chính đặc biệt của loại bê tông này phục vụ cho việc xây dựng nhà cao tầng. Do đó bê tông để bơm phải dễ dàng.

Bê tông được sử dụng để bơm phải có khả năng  chuyển tải qua đường ống dễ dàng. Các đường ống được sử dụng sẽ kết nối linh hoạt sẽ xả bê tông đến khu vực mong muốn.

Bê tông được sử dụng phải chất lỏng nhưng đầy đủ vật liệu cốt cũng như nước để lấp đầy khoảng trống. Càng sử dụng vật liệu mịn hơn thì sẽ có sự kiểm soát lớn hơn khi bơm bê tông.

  1. Bê tông ép.

Bê tông ép là một loại bê tông kiến ​​trúc. Các mẫu được làm thực tế tương tự như đá tự nhiên, đá granit. Việc này được thực hiện trên bê tông khi nó ở trong tình trạng dẻo của nó.

Màu sắc khác nhau và kết cấu cốt liệu sẽ cung cấp cho một cấu trúc rất giống với đá tự nhiên. Nhưng chi phí lại rẻ hơn rất nhiều.

  1. Bê tông nhựa đường.

Bê tông nhựa là vật liệu hỗn hợp, hỗn hợp cốt liệu và nhựa đường. Thường được sử dụng để làm đường giao thông, bãi đậu xe, sân bay, cũng như cốt của đập chắn. Bê tông loại này có ưu điểm chống thấm cao hơn bê tông thường.

Bê tông nhựa là một loại vật liệu rất quan trọng và phổ biến trong đường bộ. Thường được sử dụng trong các dự án sân bay, nhà xưởng, bãi đỗ xe, đường sá đô thị… Bê tông nhựa bao gồm hỗn hợp cát, đá, nhựa đường và bột cấp phối. Thường được sử dụng để thảm các bề mặt đường mềm.

Bê tông nhựa nóng được sản xuất bằng cách đốt nóng chảy nhựa đường. Trộn với vật liệu đã được rang khô để loại bỏ hết hơi ẩm trước khi trộn. Các vật liệu được trộn ở nhiệt độ 140- 160oC.

Bê tông nhựa nóng có những loại nào?

Chủng loại bê tông sản xuất:

Bê Tông Nhựa Nóng được sản xuất bao gồm nhiều chủng loại. Được áp dụng cho việc làm mới, sửa chữa, nâng cấp mặt đường ôtô, bến bãi, đường phố, quảng trường…  bao gồm 2 chủng loại chính:

– Bê Tông Nhựa Nóng thường:

Là một hỗn hợp bao gồm hỗn hợp cốt liệu (đá dăm, cát, bột khoáng) và chất kết dính (nhựa đường 60/70). Được phối trộn đồng nhất với nhau theo một tỷ lệ nhất định tại điều kiện nhiệt độ cho phép. Hỗn hợp bê tông nhựa được dùng để thảm lớp mặt của nền đường. Nhằm mục đích bảo vệ nền hạ tránh sự tác động trực tiếp từ môi trường và phương tiện giao thông.

Bê tông nhựa nóng Polymer:

Là một loại bê tông nhựa đặc biệt với thành phần chất kết dính là nhựa đường polymer. Được thiết kế theo tiêu chuẩn 22 TCN 356-06 nhằm mục đích cải thiện một số đặc tính làm việc của bê tông nhựa thông thường. Để ứng dụng vào những hạng mục giao thông có yêu cầu kỹ thuật cao.

  1. Bê tông cường độ mạnh

Như tên của nó, bê tông loại này sẽ có được sức mạnh sau vài giờ sản xuất. Do đó việc loại bỏ khuôn được thực hiện dễ dàng. Do đó việc, xây dựng công trình được thực hiện một cách nhanh chóng. Chúng có một ứng dụng rộng rãi trong việc sửa chữa đường vì chúng có thể được sử dụng sau vài giờ.

  1. Kính bê tông

Kính có thể được sử dụng làm cốt liệu trong bê tông. Vì vậy, bê tông của thời hiện đại có thể là bê tông thủy tinh. Bê tông này sẽ làm tăng tính thẩm mỹ của bê tông. Họ cũng cung cấp sức mạnh lâu dài và cách nhiệt tốt hơn.

Bê tông thủy tinh

Bê tông thủy tinh

Một sàn bê tông cốt théo dùng thép dự ứng lưc là các bó thép màu trắng

Kết cấu sàn bê tông ứng lực trước

Kết cấu sàn bê tông ứng lực trước là gì? Sàn bê tông ứng lực trước có những ưu điểm vượt trội nào so với sàn bê tông truyền thống? Chúng ta cùng đi tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

Tìm hiểu về kết cấu sàn bê tông ứng lực trước

Thế nào là sàn bê tông ứng lực trước?

Kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước còn gọi là kết cấu bê tông ứng lực trước, hay bê tông tiền áp, hoặc bê tông dự ứng lực (tên gọi Hán-Việt). Là kết cấu bê tông cốt thép sử dụng sự kết hợp ứng lực căng rất cao của cốt thép ứng suất trước. Cùng sức chịu nén của bê tông để tạo nên trong kết cấu những biến dạng ngược với khi chịu tải. Ở ngay trước khi chịu tải. Nhờ đó những kết cấu bê tông này có khả năng chịu tải trọng lớn hơn kết cấu bê tông thông thường. Hoặc vượt được những nhịp hay khẩu độ lớn hơn kết cấu bê tông cốt thép thông thường.

Kết cấu sàn bê tông ứng lực trước

Kết cấu sàn bê tông ứng lực trước

Trong công nghệ bê tông ứng lực, các dầm, sàn có khẩu độ lớn được tăng cường khả năng chịu lực. Bằng cách tạo một lượng ứng suất dư ngược chiều với tải trọng mà dầm sẽ phải chịu đựng trong quá trình làm việc. Ứng suất dư được tạo ra bằng cách kéo căng các sợi cáp đặt trong dầm bê tông. Lượng ứng suất dư đó làm khả năng chịu tải, tuổi thọ của dầm, sàn tăng lên rất mạnh.

Lịch sử ra đời của kết cấu sàn bê tông ứng lực trước

– Một trong những phát minh lớn trong kỹ thuật xây dựng ở thế kỷ 20 chính là bê tông ứng lực trước. Nó được ứng dụng rộng rãi tại hầu hết các nước tiến tiến trên thế giới từ hơn 50 năm nay.

Kết cấu sàn bê tông ứng lực trước ở Việt nam

Ở Việt Nam việc ứng dụng công nghệ bê tông ứng lực trước đã được thực hiện từ những năm 70, 80. Tuy nhiên phạm vi áp dụng còn hạn hẹp. Chỉ trong những năm gần đây, với chủ trương công nghiệp hoá, hiện đại hoá. Các doanh nghiệp trong ngành bê tông đã mạnh dạn ứng dụng công nghệ dự ứng lực trong việc sản xuất các cấu kiện bê tông dự ứng lực. Đó là dầm cầu của Bê tông Châu Thới, cột điện của Bê tông Thịnh Liệt. Cọc dự ứng lực của Công ty Phan Vũ, ống cấp nước của Bê tông Tân Bình, Bê tông Chèm. Dầm cầu, dầm sàn nhà dân dựng và công nghiệp của công ty cổ phần BT & XD Vinaconex Xuân Mai.

Cận cảnh kết cấu Bê tông ứng lực trước

Cận cảnh kết cấu Bê tông ứng lực trước

Công ty CP BT & XD Vinaconex Xuân Mai tiên phong đưa công nghệ bê tông ứng lực trước

– Năm 1997, Tổng công ty VINACONEX đã nhập công nghệ bê tông ứng lực trước tiền chế của nước Cộng Hoà Pháp để sản xuất dầm sàn nhẹ cho xây dựng nhà ở (hệ PPB) tại công ty cổ phần BT & XD Vinaconex Xuân mai. Sản phẩm này hiện nay đã được áp dụng rộng rãi cho các công trình  nhà công nghiệp và nhà ở dân dụng tại Hà Nội. Và đặc biệt đã phát triển để xây dựng trên 10.000 căn nhà sàn vượt lũ tại các tỉnh ĐBSCL và dự án nhà ở tái định cư công trình Thuỷ điện Sơn La.

– Năm 1999, Liên doanh VINAROSE (hợp tác giữa VINACONEX và Hãng RONVEAUX – Vương quốc Bỉ) đã hợp tác triển khai công nghệ bê tông ứng lực trước tại công ty cổ phần bê tông và xây dựng Xuân Mai để sản xuất các cấu kiện vượt khẩu độ lớn bằng phương pháp căng kéo trước. Phục vụ cho xây dựng nhà ở dân dụng, nhà công nghiệp, sân vận động và đặc biệt sản xuất dầm cầu phục vụ cho giao thông…. Phạm vi áp dụng rất rộng rãi, giải quyết hầu hết các phương án xây dựng hiện đại mang tính công nghiệp cao.

– Công nghệ này được áp dụng xây dựng các nhà chung cư cao tầng tại khu đô thị mới Trung Hoà – Nhân Chính. Khu chung cư cao cấp Mỹ Đình – Sông Đà (Hà Nội) đã đem lại hiệu quả to lớn về: Giá thành hạ, thời gian thi công nhanh và chất lượng công trình đảm bảo.[2]

Nguyên lý làm việc của kết cấu bê tông ứng lực trước

Cốt thép trong bê tông, là cốt thép cường độ cao, được kéo căng ra bằng máy kéo ứng suất trước, đạt tới một giá trị ứng suất nhất định, được thiết kế trước, nằm trong giới hạn đàn hồi của nó, trước khi các kết cấu bê tông cốt thép này chịu tải. Lực căng cốt thép này làm cho kết cấu bê tông biến dạng ngược với biến dạng do tải trọng gây ra sau này khi kết cấu làm việc.

Nhờ đó, kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước có thể chịu tải trọng lớn gần gấp đôi so với kết cấu này, khi không căng cốt thép ứng suất trước. (Khi chịu tải trọng bình thường, biến dạng do tải trọng gây ra chỉ đủ để triệt tiêu biến dạng do căng trước, kết cấu trở lại hình dạng ban đầu trước khi căng, giống như không hề chịu tải gì.)

Ở kết cấu bê tông cốt thép thông thường, thì cốt thép cùng với vật liệu bê tông chỉ thực sự làm việc (có ứng suất) khi có sự tác dụng của tải trọng. Còn ở kết cấu bê tông ứng lực trước, trước khi đưa vào chịu tải thì kết cấu đã có trong nó một phần ứng suất ngược rồi. Cốt lõi của việc kết cấu bê tông ứng lực trước có khả năng chịu tải rất lớn là nhờ việc tạo ra các biến dạng ngược với khi làm việc bình thường. Việc sử dụng vật liệu cơ tính cao như: cốt thép cường độ cao, bê tông mác cao,… chỉ là điều kiện phụ trợ để tăng khả năng chịu tải của kết cấu bê tông ứng suất trước.

Các ưu điểm của kết cấu bê tông ứng lực trước

– Bê tông ứng lực trước tiết kiệm được 15-30% khối lượng bê tông và 60-80% khối lượng cốt thép so với cấu kiện bê tông cốt thép thường. Nhưng lại phải tăng chi phí cho bê tông cường độ cao, thép cường độ cao, neo và các thiết bị khác. Đối với cấu kiện nhịp lớn thì sử dụng bê tông ứng suất trước nói chung kinh tế hơn.

– Còn nếu xét về độ cứng thì khung sàn bê tông ứng lực trước nhỏ hơn khung dầm sàn. Tuy nhiên, công nghệ dự ứng lực có thể được áp dụng đồng thời với các công nghệ khác để tăng tiến độ (cốp pha leo, côp pha bản, cút nối thép, cốp pha vách định hình…). Do đó nhiều trường hợp việc tăng độ cứng của vách chịu lực để khắc phục việc giảm yếu độ cứng ngang vẫn được áp dụng ở nhiều nơi ( HK, AUS, Thái lan…..).

Công trình xây dựng áp dụng kết cấu bê tông ứng lực trước

Ngoài việc áp dụng cho các nhà cao tầng, công nghệ bê tông dự ứng lực tiền chế còn có thể áp dụng hiệu quả cho nhiều dạng công trình khác. Trên thực tế, công nghệ trên đã được áp dụng thành công cho các dự án khu công nghiêp và dân dụng như sau :

– Nhà máy Chế tác Kim cương ở khu công nghiệp Sài Đồng – Hà Nội. Nhà máy đá ốp lát cao cấp VINASTONE tại Phú Cát – Hà Tây. Nhà máy gốm sứ cao cấp Chúc Sơn, Chương Mỹ – Hà Tây. Nhà máy may công nghiệp tại Thái Bình. Nhà máy sứ vệ sinh TOTO giai đoạn 2 tại khu công nghiệp Thăng Long. Và hàng vạn m2 sàn panen PPB do đại lý công ty cổ phần bê tông và xây dựng Xuân Mai  đã thi công cho các công trình bằng kết cấu thép tiền chế tại các khu công nghiệp. Như khu công nghiệp Thụy Vân (Việt trì). Khu công nghiệp Khai Quang (Vĩnh Phúc) Khu công nghiêp Như Quỳnh (Hưng Yên). Và Khu Công nghiệp Mê Linh, khu công nghiệp Láng Hoà lạc….

Kéo căng cáp dự ứng lực trước cho kết cấu sàn bê tông dự ứng lực trước

Kết cấu Bê tông Ứng lực trước tiền chế

Kết cấu bê tông dự ứng lực trước tiền chế đã được phát triển và ứng dụng trong xây dựng ở các nước tiên tiến trên thế giới. Ở Việt Nam, kết cấu bê tông dự ứng lực cũng được ứng dụng nhiều trong xây dựng công nghiệp và dân dụng. Chúng tôi xin giới thiệu phương pháp sản xuất bê tông dự ứng lực trước tiền chế.

Kết cấu bê tông ứng lực trước tiền chế được sản xuất theo 2 phương pháp.

Kết cấu bê tông ứng lực kéo căng trước.

Kết cấu bê tông ứng lực kéo căng trước được thực hiện tại nhà máy. Hệ thống bệ đúc cố định có thể dài tới 120m. Các sợi cáp được tạo lực căng trước khi đổ bê tông. Sau khi bê tông đông kết và được dưỡng hộ hơi nước nóng đạt tới cường độ 70% R28 thì tiến hành cắt các sợi cáp trên. Lực kéo trong dây cáp sẽ chuyển thành lực nén trong cấu kiện bê tông.

Xem thêm>>> Tìm hiểu một số loại bê tông trong xây dựng hiện nay

Kết cấu bê tông kéo căng sau.

Cấu kiện bê tông được chế tạo đặt sẵn các ống dẫn để luồn các sợi cáp hoặc các thanh thép cường độ cao, được gọi là thanh căng. Các thanh căng này sẽ được kéo căng sau khi bê tông đã đạt tới cường độ 70% của R 28 ngày. Ứng suất trước căng sau thường được sử dụng cho các kết cấu chế tạo tại công trường có khối lượng lớn như si lô, dàn kèo, dầm cầu hộp đúc hẫng …

Việc sử dụng công nghệ căng trước hoặc căng sau tuỳ thuộc vào điều kiện thi công tại công trường. Nhưng nói chung nên sử dụng công nghệ kéo căng trước vì tiết kiệm vật liệu hơn.

Sàn bê tông dự ứng lực sẽ hạn chế được các cột bê tông

Sàn bê tông dự ứng lực sẽ hạn chế được các cột bê tông

Cấu kiện dùng cho nhà cao tầng:

Sử dụng kết cấu bê tông ứng lực trước tiền chế trong các công trình có thể mang lại những hiệu quả to lớn. Các cấu kiện được sản xuất trong nhà máy đạt hiệu quả kinh tế cao và giảm thời gian xây dựng. Do vậy thiết kế nên hướng tới một kết cấu đơn giản với sự điển hình hoá cao nhất trong quá trình sản xuất, lắp dựng, liên kết và hoàn thiện kết cấu.

• Cột:

Toàn bộ các cột có thể nằm trong tường, và chúng ta sử dụng cùng chiều dày với tường.
• Dầm: Dầm ứng lực trước tiết diện chữ nhật nằm trong tường, với dầm bao xung quanh chúng ta nên chọn chiều cao sao cho đáy dầm cùng cao trình với lanh tô cửa.

• Dầm dẹt:

Đây là một thế mạnh của kết cấu bê tông tiền chế vì có thể tạo ra
được những dầm dẹt ứng lực trước có khẩu độ lớn.

• Bản sàn:

Với nhịp nhỏ hơn 3.6 m ta dùng sàn đặc ứng lực trước với tiết diện chữ nhật, với nhịp khoảng 8m dùng sàn sườn hoặc có lỗ rỗng bằng bọt xốp ở giữa. Có chiều dày đúc sẵn 150 mm và 50 mm bê tông lưới thép trên mặt đổ tại công trường, tổng chiều dày 200 mm.

• Cầu thang:

Sử dụng cầu thang ứng lực trước đúc sẵn trong nhà máy.

• Ban công:

Bằng bê tông cốt thép thường được thiết kế với mô đun đặc biệt
để có thể sử dụng với số lượng lớn.

Quy trình sản xuất bê tông dự ứng lực căng trước

• Kéo căng thép cường độ cao bằng máy kéo thép PAUL – CHLB Đức.

• Buộc cốt thép thường.

• Lắp khuôn thép định hình.

• Đổ bê tông sử dụng cầu trục và phễu.

• Phủ bạt dưỡng hộ nhiệt bằng hơi nước.

• Tháo dỡ khuôn.

• Kiểm tra mẫu thí nghiệm, nếu cường độ mẫu nén đạt 70% của R28 ngày thì có thể cắt thép dự ứng lực.

• Cắt thép và cẩu chuyển kê xếp, hoàn thiện sản phẩm.

• Kiểm tra chất lượng, ghi nhãn mác sản phẩm, cấp chứng chỉ xuất xưởng.

• Vận chuyển cấu kiện đến chân công trình.

Cận cảnh cáp dự ứng lực dùng trong kết cấu sàn bê tông dự ứng lực

Cận cảnh cáp dự ứng lực dùng trong kết cấu sàn bê tông dự ứng lực

Mô tả về hệ kết cấu nhà cao tầng

Lõi trung tâm bằng bê tông cốt thép được thiết kế chịu toàn bộ tải trọng ngang (gió và động đất). Cột đúc sẵn và lõi được thiết kế chịu tải trọng đứng. Sàn làm việc như tấm phẳng truyền tải trọng động đất sinh ra do trọng lượng bản thân sàn và các tải trọng khác trên sàn tới kết cấu chịu lực động đất (lõi nằm ở trung tâm công trình).
Sự truyền tải trọng này được thực hiện thông qua lớp bê tông cốt thép đổ tại chỗ

trên mặt của sàn tiền chế. Lớp bê tông này liên kết các cấu kiện đúc sẵn với nhau và truyền tải trọng ngang tới hệ lõi chịu lực. Phương pháp cấu tạo này cũng áp dụng để chịu tải trọng gió.

Hệ chịu lực chính là lõi sử dụng công nghệ trượt, lõi được đúc liên tục không có mạch ngừng và bê tông có chất lượng cao.

Mối nối liên kết lắp dựng

Trong kết cấu bê tông dự ứng lực tiền chế, các mối liên kết giữa các cấu kiện có vai trò quan trọng. Nó tạo ra khả năng chịu lực cũng như độ bền của kết cấu tạo bởi các cấu kiện riêng rẽ. Ngoài ra, các mối liên kết giữa các cấu kiện cần phải đủ độ cứng và cường độ. Đảm bảo thoả mãn điều kiện ổn định, khả năng chịu lửa, sự phá hoại dây chuyền và động đất. Có nghĩa là một hệ kết cấu bê tông dự ứng lực được tạo nên từ các cấu kiện riêng lẻ. Các mối liên kết đủ lớn có thể đảm bảo được tính liên tục và liền khối.

Chính vì vậy việc thiết kế các chi tiết liên kết có vai trò đặc biệt quan trọng trong kết cấu bê tông tiền chế. Trong các dự án đã thực hiện tại Việt Nam, các mối liên kết hàn đã không được sử dụng. Thay vào đó là các mối liên kết bằng bê tông cốt thép có cường độ rất cao. Liên kết này được áp dụng cho bản sàn và lõi cứng, console và dầm, cột và dầm…

Cáp dự ứng lực được neo giữ

Cáp dự ứng lực được neo giữ

Những ưu điểm của kết cấu bê tông ứng lực trước tiền chế

Qua thời gian ứng dụng công nghệ bê tông dự ứng lực kéo căng trước chúng tôi nhận thấy có một số ưu điểm sau:

Kết cấu bê tông dự ứng lực có chất lượng cao

Điều kiện kiểm soát chất lượng tốt, bê tông được sản xuất tại nhà máy với mác 450 đến 600. Thép dự ứng lực cường độ cao 18.600 kg/cm2 và 17.700 kg/cm2. Qui trình kiểm soát theo hệ thống quản lý chất lượng tiêu chuẩn ISO 9001 nên đảm bảo chất lượng tốt hơn.

Kết cấu bê tông dự ứng lực tiết kiệm vật liệu

Bảng so sánh vật liệu dùng cho công trình 17T1 và 17T2

Bê tông Cốt thép Tỉ lệ thép/bê tông
17 T1(bê tông tại chỗ)  8702 m3 2559 T 294 kg/m3
17 T2(bê tông tiền chế) 7461 m3 1109 T 149 kg/m3
Chênh lệch  1241 m3  1450 T
Một sàn bê tông cốt théo dùng thép dự ứng lưc là các bó thép màu trắng

Một sàn bê tông cốt théo dùng thép dự ứng lưc là các bó thép màu trắng

Kết cấu bê tông dự ứng lực có tốc độ thi công nhanh

Hầu hết cấu kiện được sản xuất trong công xưởng nên thời gian thi công trên công trường giảm rất nhiều so với xây dựng truyền thống. Vì dưỡng hộ nhiệt nên tổng thời gian cắt thép cường độ cao, tháo khuôn và quay vòng nhanh. Tốc độ thi công nhanh có thể đạt được qua sự kết hợp nhiều yếu tố như: Mức độ điển hình hoá cấu kiện, trình độ tay nghề công nhân và sự tổ chức thi công hợp lý. Trong dự án khu đô thị cao tầng Trung Hoà – Nhân Chính (Hà Nội), tốc độ thi công trung bình là một tuần cho một tầng sàn 1100 m2 và còn có thể rút ngắn hơn nữa. Trong khi đổ tại chỗ phải mất 10 ngày cho một tầng.

Kết cấu bê tông dự ứng lực tạo ra những không gian lớn.

Việc sử dụng bê tông ứng lực trước cho phép áp dụng với những nhịp lớn. Chiều cao kết cấu nhỏ, ít cột và tường đỡ. Kết quả là tăng tính linh hoạt cho việc thiết kế nội thất, hiệu quả và kinh tế hơn.

Ít chịu ảnh hưởng của thời tiết như:

Mưa, nắng. Do toàn bộ quá trình sản xuất được tiến hành trong công xưởng.

Kết cấu bê tông dự ứng lực có hiệu quả kinh tế

Qua kinh nghiệm và tính toán của nhiều nước cho thấy, giá thành phần kết cấu nhà cao tầng thường chiếm tới 28 – 32% giá thành xây dựng. Trong phần kết cấu thì riêng lõi và sàn đã chiếm tới gần 80% giá thành. Các kết quả nghiên cứu trên thế giới cho thấy việc lựa chọn giải pháp giảm độ dày lõi cứng bằng cách tăng cường độ bê tông với công nghệ trượt đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất. Giải pháp kết cấu sàn cũng là một công tác chủ chốt có ảnh hưởng lớn tới thời gian thi công.

Sử dụng sàn tiền chế ứng lực trước là biện pháp tối ưu để giảm thời gian thi công. Tiết kiệm cốp pha đà giáo dẫn đến giảm đáng kể giá thành xây dựng. Do giảm được vật liệu và các chi phí trên công trường nên giá thành hạ hơn phương pháp xây dựng truyền thống. Một nhà 17 tầng tại Trung Hoà – Nhân Chính có tổng diện tích sàn 18.700 m2 tiết kiệm riêng phần thô so với thiết kế đổ tại chỗ được 4,5 tỷ đồng.

Kéo căng cáp dự ứng lực trước cho kết cấu sàn bê tông dự ứng lực trước

Kéo căng cáp dự ứng lực trước cho kết cấu sàn bê tông dự ứng lực trước

Những ứng dụng khác của kết cấu ứng lực trước tiền chế ở Việt Nam

 Đang áp dụng

Ngoài việc áp dụng cho các nhà cao tầng, công nghệ bê tông dự ứng lực tiền chế còn có thể áp dụng hiệu quả cho nhiều dạng công trình khác. Trên thực tế, công nghệ trên đã được áp dụng thành công cho các dự án khu công nghiêp và dân dụng như sau :

Công trình công nghiệp:

– Nhà máy Chế tác Kim cương ở khu công nghiệp Sài Đồng – Hà Nội; Nhà máy đá ốp lát cao cấp VINASTONE tại Phú Cát – Hà Tây; nhà máy gốm sứ cao cấp Chúc Sơn, Chương Mỹ – Hà Tây, nhà máy may công nghiệp tại Thái Bình, nhà máy sứ vệ sinh TOTO giai đoạn 2 tại khu công nghiệp Thăng Long…

Công trình dân dụng:

– Hai Trường trung học tại khu đô thị mới Thanh Trì và khu Trung Hoà-Nhân Chính

– Hà Nội; Trường Đại Học Y Thái Nguyên; Bậc ghế ngồi Sân vận động Quốc Gia Mỹ Đình – Hà Nội. Sân vận động Việt Trì – Phú Thọ, Siêu thị METRO CASH & CARRY- Hà Nội. Chung cư cao cấp 25 tầng SYRENA Tây Hồ và toà nhà 25 tầng VIMECO đường Phạm Hùng, Thanh Xuân – Hà Nội

– Vĩnh Trung Plaza – Đà Nẵng; Khu 04-06 Nguyễn Du – Đà Nẵng . . .

Một vài xu hướng phát triển trong tương lai:

– Tạo ra các không gian lớn cho các nhà văn phòng, gara ô tô nhiều tầng.

– Áp dụng cho kết cấu các công trình cao tầng (tới 40 tầng).

– Sử dụng bê tông có cường độ cao từ 600 – 900 Kg/cm2 cho kết cấu cột.

– Sử dụng công nghệ dầm Prebeam và dầm phức hợp (Flexstress) cho xây dựng
đường sắt trên cao, các cầu cạn.

– Tháp thông tin, truyền hình.

Kết luận

Kết cấu bê tông ứng lực trước tiền chế đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới từ nhiều thập kỷ trước. Hiện nay đã chiếm lĩnh phần lớn thị trường xây dựng, kể cả các nước đang phát triển ở khu vực Đông Nam Á. Ở Việt Nam, công nghệ này đã được áp dụng từ những thập kỷ 70, 80 của thế kỷ trước. Tuy nhiên chưa được phát triển rộng rãi vì gặp không ít khó khăn khách quan và chủ quan.

Sang một vài năm đầu thế kỷ này, ở miền Nam từ một công ty 620 Châu Thới đã có nhiều công ty, nhà máy phát triển công nghệ mới. Còn ở miền Bắc mới chỉ có rất ít cơ sở áp dụng, mặc dù nó đem lại hiệu quả to lớn về nhiều mặt. Song với những ưu điểm không thể phủ nhận, đây sẽ là hướng đi tất yếu trong quá trình phát triển kỹ thuật xây dựng ở Việt Nam. Góp phần đẩy nhanh tiến trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước

Sàn ứng lực thì quá trình thi công cũng gần như sàn BTCT thường. Chỉ khác ở chỗ bố trí các bó cáp và thi công căng cáp sau khi BT đã đạt cường độ thiết kế. Nhưng nhìn chung nó cũng tương tự như khi thi công sàn BTCT bình thường!

Nguồn: khoaluan.vn

Công trình sàn bê tông nhẹ và khung thép tại TT Hội nghị Quốc Gia 3

Tìm hiểu một số loại bê tông trong xây dựng hiện nay

Bê tông là một trong những vật liệu xây dựng được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới. Bất cứ nơi nào có bất kỳ cơ sở hạ tầng xây dựng.  Hầu như luôn có thể tìm thấy bê tông ở đó. Tuy nhiên, không phải tất cả đều giống nhau. Có nhiều loại khác nhau với nhiều công dụng khác nhau. Một trong những công thức tạo ra bê tông lâu đời nhất là của người La Mã. Gồm hỗn hợp tro núi lửa và vôi nung tôi nước. Nhưng nó cũng đã xuất hiện trước đó được một vài thế kỷ. Trong thời gian đó, nó đã phát triển và đã trở thành vật liệu xây dựng không thể thiếu và ngày càng đa dạng.

Các loại bê tông hiện nay

Bê tông hiện đại

Thông thường, bê tông thường được tạo ra bằng cách trộn xi măng Portland với cả hỗn hợp tổng hợp và nước – hóa chất. Thông thường, xi măng và bê tông không khác nhau nhiều. Bê tông là khi xi măng được trộn với nước và vật liệu để khô thành chất cứng. Tính chất giống như đá thường thấy ở các khu vực đô thị.

Xi măng là một thành phần bột mịn. Gồm nhiều hợp chất có tính chất kết dính. Khi trộn với nước và các phụ gia như cát, đá tạo ra bê tông. Nó là vật liệu được sản xuất nhiều nhất trên Trái đất. Và nó vẫn sẽ tiếp tục được sử dụng nhiều trong xây dựng cơ sở hạ tầng. Đặc biệt là ở các vùng có tốc độ đô thị hóa cao.

Bê tông nhẹ vật liệu xây dựng hiện đại

Bê tông nhẹ vật liệu xây dựng hiện đại

Bê tông cường độ cao

Loại bê tông cường độ cao khác với bê tông cường độ bình thường ở chỉ số chịu lực. Số lực mà nó có thể chống lại mà không bị vỡ. Tại Hoa Kỳ phân biệt độ bền cao với cường độ bình thường ở cường độ nén trên 6.000 psi (pound inch vuông).

Ngoài việc thay đổi tỷ lệ vật liệu được sử dụng trong bê tông cường độ bình thường. Phụ gia silica  được thêm vào hỗn hợp để tăng cường liên kết giữa xi măng và vật liệu. Tuy nhiên, hỗn hợp này làm cho xi măng hydrate nhanh hơn rất nhiều.  Có nghĩa là nó khô nhanh hơn loại bình thường. Để duy trì sự cân bằng giữa khả năng làm việc và sức mạnh. Một chất siêu dẻo được thêm vào bê tông cường độ cao. Điều này làm chậm phản ứng hóa học giữa xi măng và nước. Làm cho tốc độ cứng hóa bê tông ở một tốc độ hợp lý, hiệu quả hơn.

Bê tông hiệu suất cao (HPC)

Trái ngược với bê tông cường độ cao, bê tông hiệu suất cao không nhất thiết phải có khả năng chịu nén tốt. Trong khi bê tông hiệu suất cao có thể bao gồm cường độ nén cao. Các đặc tính khác được sử dụng để xác định “hiệu suất cao” là vị trí dễ dàng mà không ảnh hưởng đến độ bền. Tính chất cơ học lâu dài, độ dẻo dai. Và tuổi thọ trong các điều kiện thời tiết khác nhau.

Nó bao gồm xi măng Portland, silica fume, bột thạch anh và cát silic mịn. Tuy nhiên, các bộ giảm tốc độ cứng hóa, nước và các loại thép khác hoặc sơ hữu cơ được sử dụng để tăng cường độ của hỗn hợp. Bê tông hiệu suất siêu cao đặc biệt bền vì sự kết hợp của bột mịn. Các loại khác thường cần thép cây hoặc cốt thép để giữ lại cấu trúc dự định. Nhưng bê tông hiệu suất cao này có cường độ nén đáng kinh ngạc lên đến 29.000 psi. Tuổi thọ của nó là một trong những điểm mạnh. Bởi vì ngay cả có những vết nứt, nó vẫn có thể duy trì tính toàn vẹn về cấu trúc với sức bền ấn tượng là 725 psi.

Sàn bê tông nhẹ Xuân Mai là một loại sàn bê tông hiện đại

Sàn bê tông nhẹ Xuân Mai là một loại sàn bê tông hiện đại

Loại vật liệu đúc sẵn

Bê tông đúc sẵn thường được làm sẵn tại một địa điểm nào đó. Khi đạt đủ thời gian khô và bảo dưỡng sẽ được vận chuyển đến địa điểm thi công. Thường thấy trong bãi đậu xe, vỉa hè, hoặc các khu vực khác như cống thoát nước, cột điện, cọc tiêu giao thông giao thông. Bê tông đúc sẵn có nhiều ứng dụng kiến ​​trúc hơn.

Thi công sàn bê tông nhẹ tại Bắc Ninh

Thi công sàn bê tông nhẹ tại Bắc Ninh

Bê tông tự hợp nhất

Thông thường, bê tông đòi hỏi rung động cơ học trong khi được thiết lập để giải phóng không khí thừa có thể có trong hỗn hợp. Bê tông tự củng cố loại bỏ sự cần thiết cho sự củng cố cơ học (các rung động) chủ yếu thông qua độ nhớt dẻo. Có khả năng kiểm soát tính lưu động và ổn định, như đạt được bằng cách sử dụng các phụ gia khử nước cao cấp, cho phép bê tông được đặt nhanh hơn. Điều này không chỉ tiết kiệm thời gian, mà bởi vì không cần củng cố cơ khí, bê tông tự củng cố tiết kiệm lao động, tiết kiệm tiền và giúp người lao động dễ dàng lấp đầy các khu vực hạn chế hoặc khó tiếp cận.

Sàn bê tông nhẹ có giá thành rẻ hơn

Sàn bê tông nhẹ có giá thành rẻ hơn

Vật liệu SHOTCRETE

Được phát minh bởi nhà vật lý học, Carl Akeley vào năm 1907. Phương pháp khô ban đầu để đặt ống hút là bằng cách sử dụng một vòi phun khí nén để bắn hỗn hợp khô và bơm nước thông qua một vòi riêng biệt ở đầu vòi phun trong khi vật liệu khô được ném về phía tường. Hỗn hợp xây dựng này được phát triển sau đó vào những năm 1950. Chỉ hơi khác so với hỗn hợp trộn khô trong đó hỗn hợp khô trộn liên quan đến việc cho qua phễu liên tục qua đó hỗn hợp khô sẽ bắn qua vòi và trộn tại điểm thoát.

Tuy nhiên, công nghệ trộn ướt liên quan đến việc sử dụng bê tông trộn sẵn. Vật liệu này đã được chuẩn bị và do đó chỉ liên quan đến một máy bơm. Nhược điểm của việc sử dụng hỗn hợp trộn ướt là bột trộn khô tạo ra nhiều chất thải hơn (bột dư thừa rơi xuống sàn), sự hồi phục nhiều hơn trên tường và hỗn hợp phun ướt có thể đặt một lượng lớn hơn trong một khoảng thời gian nhỏ hơn.

Vật liệu LIMECRETE

Còn được gọi là bê tông vôi. Limecrete là một loại thay vì sử dụng xi măng trong hỗn hợp, vôi được thay thế. Làm như vậy có những lợi ích nhất định về môi trường và sức khỏe. Môi trường, vôi hấp thụ carbon dioxide khi nó đặt và cho phép các sản phẩm tự nhiên như gỗ, rơm, và cây gai dầu được sử dụng làm sợi mà không sợ ủ phân hoặc suy giảm vì độ ẩm điều khiển đơn lẻ.

Về sức khỏe, vôi thạch cao rút ra độ ẩm từ bên trong có nghĩa là kiểm soát độ ẩm . Được quy định nhiều hơn, dẫn đến phòng chống nấm mốc tăng trưởng. Hơn nữa, vôi không độc hại. Nên chúng không góp phần gây ô nhiễm không khí bên trong như các loại sơn khác.

Liên hệ tư vấn và thi công sàn bê tông nhẹ Mr Đô 0981.111.698