Language
Country/Area
No result found
Phép màu tự phục hồi: Bê tông ECC "tự phục hồi" trong nước mưa như thế nào?!
Khi nói đến sự đổi mới trong vật liệu xây dựng, vật liệu composite xi măng kỹ thuật (ECC) dần trở thành trọng tâm của ngành. Vật liệu này còn được gọi là vật liệu composite xi măng chịu kéo gia cường (SHCC) hoặc thường được gọi là bê tông uốn cong. Đây không chỉ là xu hướng trong ngành xây dựng mà còn là giải pháp khắc phục nhược điểm của bê tông truyền thống.
Sự khác biệt chính giữa ECC và xi măng thông thường là nó có thể chịu được độ biến dạng kéo 3-7%, so với chỉ 0,01% của xi măng thông thường. Điều này làm cho ECC hoạt động giống vật liệu kim loại dẻo hơn là vật liệu thủy tinh giòn.
Do đặc tính giòn, bê tông truyền thống thường bị hư hỏng không thể phục hồi khi chịu ứng suất. Sự ra đời của ECC đã cải thiện đáng kể tình hình này. Những cải tiến về thiết kế này không chỉ mang lại cho ECC những đặc tính chịu kéo tuyệt vời mà khả năng kiểm soát vết nứt nhỏ của nó còn tạo ra tiềm năng tự phục hồi của vật liệu.
Lịch sử phát triển của ECC
Sự phát triển của ECC không phải đạt được trong một sớm một chiều mà là kết quả của thiết kế có hệ thống đầu tiên dựa trên lý thuyết cơ học vi mô và cơ học gãy vỡ. Nhiều trường đại học nổi tiếng trên thế giới, như Đại học Michigan và Đại học Tokyo, đang tích cực tham gia vào nghiên cứu và phát triển ECC. Hệ thống thiết kế của nó bao gồm nhiều cấp độ từ nanomet, micromet đến cấp độ vĩ mô, điều này cũng cho phép ECC có nhiều loại giải pháp ứng dụng khác nhau trên thị trường.
Tính chất độc đáo của ECC
ECC có một tập hợp các tính chất độc đáo, bao gồm các tính chất chịu kéo vượt trội, khả năng gia công tuyệt vời và chỉ cần một lượng sợi nhỏ (khoảng 2%) để duy trì khả năng kiểm soát vết nứt chặt chẽ. Những đặc điểm này làm cho ECC vượt trội hơn nhiều so với bê tông cốt sợi truyền thống. Việc tạo ra các vết nứt nhỏ như vậy giúp ECC tránh được sự cố hỏng hóc lớn về mặt kết cấu trong quá trình chịu tải trọng ứng suất.
Trong môi trường tự nhiên, ECC dám tự sửa chữa. Khi các vết nứt nhỏ xuất hiện dưới tác động của nước, các hạt xi măng chưa phản ứng sẽ bắt đầu hydrat hóa, tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau để lấp đầy các vết nứt và dần khôi phục các đặc tính cơ học của xi măng.
Xác định loại
ECC có thể được chia thành nhiều loại khác nhau tùy theo yêu cầu thiết kế khác nhau. Ví dụ, ECC nhẹ rất phù hợp cho các ứng dụng trong nhà treo, bè, v.v. bằng cách thêm các lỗ rỗng hoặc hạt polyme để giảm mật độ. Bê tông tự san phẳng điều chỉnh tỷ lệ trộn để vật liệu có thể tự chảy, thích hợp để đổ vào khuôn có hình dạng phức tạp.
ECC dạng phun có khả năng bơm tốt và thích hợp để gia cố và sửa chữa đường hầm hoặc đường ống thoát nước, chứng minh đầy đủ tính thực tế và tính linh hoạt của ECC.
Ứng dụng thực tế
Vật liệu này đã được sử dụng trong nhiều dự án quy mô lớn ở Nhật Bản, Hàn Quốc, Thụy Sĩ, Úc và Hoa Kỳ. Ví dụ, Đập Mitaka ở Hiroshima đã được sửa chữa bằng ECC và các vết nứt về cấu trúc đã được khắc phục thành công. Các ứng dụng này không chỉ kiểm chứng hiệu suất của ECC mà còn chứng minh tác dụng thực tế của nó trong các dự án xây dựng.
Vào năm 2005, Cầu Mihara ở Hokkaido đã được thông xe. Gần 800 mét khối ECC đã được sử dụng trong nền đường bê tông cốt thép của cây cầu. Điều này giúp giảm 40% lượng vật liệu sử dụng so với thiết kế thông thường.
Những trường hợp thực tế này một lần nữa chứng minh những ưu điểm của ECC so với bê tông thông thường trong việc cải thiện độ bền kết cấu và khả năng sửa chữa tiềm tàng của nó.
Triển vọng tương lai
Với sự tiến bộ của công nghệ và sự phát triển của khoa học vật liệu, phạm vi ứng dụng của ECC chắc chắn sẽ dần được mở rộng. Cho dù là trong cầu, đường hầm hay các tòa nhà hàng ngày, đặc tính tự phục hồi và độ bền của nó làm cho ECC trở nên quan trọng và có giá trị thương mại cho các công trình xây dựng trong tương lai.
Tuy nhiên, trước những thách thức ngày càng nghiêm trọng về môi trường và nhu cầu vật liệu, chúng ta cần phải suy nghĩ về loại công nghệ tiên tiến nào có thể cải thiện hơn nữa hiệu suất của vật liệu xây dựng và do đó bảo vệ môi trường sống của nhân loại?
