Thông tin chuyên ngành

Đôi nét về bê tông dự ứng lực:

Ngày nay phương pháp dự ứng lực phổ biến nhất là kéo trước cốt thép để tạo ra lực nén trước trong bê tông. Nếu một cấu kiện chịu kéo được làm hoàn toàn từ bê tông có cường độ chịu nén bằng 35 MPa thì bê tông sẽ xảy ra tình trạng nứt và sẽ bị phá hủy khi ứng suất kéo đạt đến giá trị của cường độ chịu kéo. Chúng ta đều biết 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 hủy này thường xảy ra rất đột ngột và đó được gọi là “phá hoại giòn”. Để cải thiện vấn đề đó người ta sẽ được tăng cường cấu kiện trên bằng các thanh cốt dọc thích hợp nhưamf mục đích tăng khả năng chịu kéo của nó. Tăng khả năng chịu kéo sẽ giúp 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 đó sẽ 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 gây ra hiện tượng biến dạng) để phá hoại cấu kiện nên, có thể nói rằng, cấu kiện là dai và dẻo. Tuy nhiên vấn đề khác của việc này đó là độ cứng của cấu kiện sẽ bị giảm đáng kể sau khi nứt. Dự ứng lực nén làm tăng đáng kể khả năng chống nứt cho bê tông và qua đó đã tạo ra một cấu kiện có độ dai và cứng hơn so với các cấu kiện không có áp dụng biện pháp nén dự ứng lực.

Eugene Freyssinet là cha đẻ của bê tông dự ứng lực ứng dụng, ông là một kỹ sư người Pháp. Mặc dù các thử nghiệm của ông về việc chế tạo bê tông dự ứng lực bằng cốt thép cường độ thường đã không thành công. Đối với bê tông sau khi được nén trước thì bê tông đó tiếp tục co ngắn lại theo thời gian do từ biến và co ngót vào mức khoảng 1‰. Đối với các loại cốt thép bình thường thì sẽ có cường độ thấp nên, không thể được kéo để tạo dự ứng lực với biến dạng giãn lớn hơn 1,5‰. Vì những lý dó đó mà trong những lần thử ban đầu để tạo dự ứng lực trong bê tông, kết quả là 2/3 dự ứng lực trong cốt thép đã bị mất do từ biến và co ngót.

Vào năm 1928 ông đã bắt đầu sử dụng các sợi thép có cường độ cao trong việc nén bê tông.  Các sợi thép cường độ cao có thể được kéo đến biến dạng đến mức độ 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 đã sử dụng cả cốt thép cường độ cao kèm theo cả bê tông cường độ cao. Sau khi công trình nghiên cứu này của Freyssinet thí nghiệm thành công thì bê tông dự ứng lực được sử dụng ngày càng rộng rãi ở khắp nơi trên thế giới.

Từ những nghiên cứu đầu tiên này, bê tông dự ứng lực đã phát triển thành một ngành công nghiệp có doanh thu đạt mức khổng lồ. Số liệu trung bình trong 01 năm chúng ta có được 600.000 tấn bê tông dự ứng lực được sử dụng trên toàn thế giới. Trên toàn thế giới thì 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 một số loại công trình khác tùy theo mục đích. 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. Ngày ngay chúng ta thường thường dùng các phương pháp tạo dự ứng lực đó là: phương pháp dự ứng lực kéo sau và phương pháp dự ứng lực kéo trước.