Bê tông dự ứng lực là gì? Ưu - nhược điểm| Phân loại| Ứng dụng

1/ Bê tông dự ứng lực là gì?

Bê tông dự ứng lực, hay còn được gọi với những cái tên khác như là bê tông ứng lực trước, hay bê tông tiền áp là kết cấu bê tông cốt thép sử dụng công nghệ ứng lực căng rất cao của cốt thép ứng suất trước và sức chịu nén của bê tông. Nhờ đó mà những kết cấu bê tông này có khả năng chịu tải trọng lớn hơn kết cấu bê tông cốt thép truyền thống trước đây. Thậm chí còn vượt được những nhịp hay khẩu độ lớn hơn kết cấu bê tông cốt thép cũ.

2/ Quá trình hình thành nên công nghệ bê tông dự ứng lực

Bê tông vốn dĩ là loại vật liệu chịu nén tốt chịu kéo kém. Đối với các cấu kiện bê tông chịu uốn và chịu kéo, bê tông cốt thép truyền thống sử dụng cốt thép thường để chịu ứng suất kéo, bê tông chịu ứng suất nén. Từ đó hình thành nên các cấu kiện bê tông cốt thép truyền thống. Khi tải trọng hoặc khẩu độ tăng lên momen uốn và ứng suất kéo sẽ tăng đòi hỏi kích thước tiết diện cấu kiện bê tông cốt thép phải tăng theo. Kèm theo đó là các vấn đề về trọng lượng, cũng như yêu cầu về kiến trúc thẩm mỹ… 

Để giải quyết vấn đề này, ngay từ giữa thế kỷ trước các kỹ sư xây những đã nhiều lần nghiên cứu các giải pháp sử dụng bê tông dự ứng lực nhằm điều chỉnh biểu đồ ứng suất trên tiết diện cấu kiện.

Ứng suất trước trong bê tông được tạo thành bằng cách kéo căng các bó cáp dự ứng lực cường độ cao đặt bên trong (hoặc bên ngoài) cấu kiện bê tông. Cáp dự ứng lực tương đương với tải trọng ngược hướng với tải trọng tác dụng giảm momen uốn và ứng suất kéo trên tiết diện cấu kiện. Về lý thuyết, có thể hiểu rằng thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép dự ứng lực mà vật liệu bê tông chỉ chịu nén và hoàn toàn không chịu kéo.

Theo đánh giá từ nhiều chuyên gia xây dựng, ứng dụng của công nghệ bê tông dự ứng lực trong xây dựng dân dụng và công nghiệp đang là lựa chọn thích hợp của các nhà thầu thi công đô thị hiện đại trên thế giới. Chuyên gia Amold Van Acker (Bỉ) cho biết: “Bê tông dự ứng lực đã được dùng phổ biến từ lâu ở châu Âu.

Sử dụng bê tông dự ứng lực có thể giúp tiết kiệm và giảm giá thành, đồng thời mang lại chất lượng cao cho công trình xây dựng. Thêm vào đó là yếu tố rút ngắn thời gian, đẩy nhanh tốc độ thi công, cũng như đảm bảo các yếu tố về mỹ thuật và chất lượng của công trình. Hiện nay được đánh giá là giải pháp tối ưu trong cuộc cách mạng xây dựng tiên tiến trên thế giới.

3/ Nguyên lý hoạt động của bê tông dự ứng lực

Các loại cốt thép có cường độ cao là nguyên vật liệu chính giúp tăng độ dẻo hay độ đàn hồi của hỗn hợp bê tông. Nó sẽ được kéo ngang bằng với ứng suất trước, cho đến khi đạt đến một giá trị nhất định đã được thiết kế trước. Làm sao cho đến khi nó được nằm vào trong khoảng đàn hồi cho phép thì có thể dừng.

Đặc biệt, loại bê tông dự ứng lực này có khả năng chịu được lực tải cao hơn gấp nhiều lần so với các loại bê tông truyền thống. Chất lượng của công trình tốt xấu ra sao tất cả sẽ phụ thuộc rất nhiều vào vật liệu sử dụng. Cho nên các nhà đầu tư cũng cần lưu ý để chọn vật liệu phù hợp.

4/ Ưu - nhược điểm 2 loại bê tông dự ứng lực đang được sử dụng phổ biến.

Trên thị trường hiện nay đang có 2 loại bê tông dự ứng lực được sử dụng chính, đó là bê tông dự ứng lực căng trước và bê tông dự ứng lực sau. Dưới đây là chi tiết ưu - nhược điểm của 2 loại bê tông này.

4.1. Bê tông dự ứng lực sử dụng lực căng trước.

Bê tông dự ứng lực căng trước được đúc tại nhà máy (hoặc bãi đúc). Cho đến khi đường độ đạt định mức, kéo cáp dự ứng lực. Khi cần sử dụng thì chỉ cần chở tới công trường và lắp ghép vào.

• Ưu điểm: chất lượng cao, được kiểm nghiệm qua nhiều công trình thi công đô thị tầm cỡ lớn. Hơn nữa, nó được đúc ở nhà máy và được sản xuất hàng loạt. Khi thi công gần như là chỉ cần lắp ghép nên tiến độ nhanh hơn.

• Khuyết điểm: Khi cần sử dụng cần vận chuyển cồng kềnh đến công trình rồi lắp đặt theo thiết kế nên khá bất tiện. Đặc biệt là với các cấu kiện lớn như dầm cầu, dẫn đến chi phí vận chuyển cao. Ngoài ra mối nối cần kiểm tra kỹ trước khi lắp đặt.

4.2. Bê tông dự ứng lực sử dụng lực căng sau.

Cải thiện nhược điểm của bê tông dự ứng lực căng trước, bê tông dự ứng lực sử dụng lực căng sau được đúc tại hiện trường. Đã có đặt cáp sẵn khi đi thép, chỉ cần chờ đủ cường độ thì kéo cáp.

• Ưu điểm: Tiết kiệm mất thời gian và chi phí vận chuyển.

• Khuyết điểm: Chất lượng cần kiểm soát kỹ, dễ gặp sự cố khi kéo cáp (tuột neo, đứt cáp, nổ dầm… ). Hơn nữa tốc độ thi công chậm, vì phải chờ bê tông đủ cường độ mới kéo cáp được.

5/ Vì sao bê tông dự ứng lực được ưa chuộng sử dụng hiện nay?

5.1. Là công nghệ bê tông hiện đại được ứng dụng rộng rãi

Hiện nay, bê tông dự ứng lực là công nghệ được sử dụng trong nhiều dạng công trình khác nhau như: nhà thép tiền chế, nhà xưởng công nghiệp, xây dựng dân dụng… Tuy nhiên, công nghệ này thường được lựa chọn áp dụng trong các công trình lớn, như nhà cao tầng của chủ đầu tư hoặc dự án nước ngoài. Đây cũng chính là ưu điểm hàng đầu của loại bê tông tiền áp.

5.2. Giúp rút ngắn thời gian thi công

Trong quá trình thi công công trình xây dựng, bê tông dự ứng lực cần ít bê tông hơn nhưng vẫn đảm bảo đàn hồi và độ ứng tốt so với bê tông truyền thống. Do vậy, công đoạn tháo dỡ cốp pha về sau sẽ kết thúc sớm hơn. Chính vì vậy, đã thúc đẩy toàn bộ công trình được đẩy nhanh tiến độ và kết thúc dự án sớm so với khi sử dụng công nghệ cũ. Rất nhiều công trình lớn trên thế giới, đặc biệt ở các nước châu Âu, theo thống kê thì có đến 70% đều vượt tiến độ khi áp dụng công nghệ bê tông dự ứng lực này.

5.3. Tiết kiệm nhiên liệu xây dựng, giảm giá thành và chi phí.

Bê tông ứng lực căng trước có khả năng vượt nhịp lên đến 20m. Do vậy, việc thi công với bê tông dự ứng lực căng trước luôn rẻ hơn bê tông truyền thống. Đặc biệt, việc công nghệ này tạo được nhiều không gian sử dụng hơn khi cùng một lượng nguyên vật liệu đã giúp các chủ đầu tư tiết kiệm tối đa chi phí. Ngoài ra, việc áp dụng công nghệ dự ứng lực này còn tiết kiệm chi phí ở phương diện không sử dụng ván khuôn sàn trong quá trình thi công.

5.4. Khung sàn có độ cứng cao, vượt trội hơn công nghệ cũ

Bê tông dự ứng lực có thể giúp tiết kiệm lên đến 80% nguyên liệu khối lượng cốt thép. Nhưng bù lại, nó lại tăng chi phí bê tông cường độ cao, neo, thép và nhiều thiết bị khác. Khi kết cấu lớn thì độ cứng của khung sàn bê tông dự ứng lực này cao hơn rất nhiều so với bê tông truyền thống.

Trên đây là tất cả những thông tin cơ bản và cần thiết nhất về bê tông dự ứng lực. Hy vọng bài viết đã đem đến cho đọc giả những kiến thức bổ ích, giúp bạn có cái nhìn rõ ràng hơn về loại công nghệ bê tông mới này trong lĩnh vực xây dựng tiên tiến hiện nay.