GIỚI THIỆU VỀ BÊ TÔNG CỐT SỢI THÉP DRAMIX

Bê tông thông thường có cường độ chịu kéo khi uốn và độ bền dẻo dai thấp, kháng nứt không cao, dễ bị phá hoại giòn. Những nhược điểm này có thể khắc phục bằng cách bổ xung cốt sợi thép Dramix trong thành phần cốt liệu. Bê tông trộn cốt sợi (BTTCS) được hình thành trên cơ sở bê tông thông thường có cốt sợi thép phân tán trong thành phần cốt liệu. Sợi thép Dramix là sợi thép cường độ cao và là sợi không liên tục, được phân bố ngẫu nhiên trong hỗn hợp bê tông. Khái niệm bê tông cốt sợi đã bắt đầu được nghiên cứu từ những năm 1960 trên thế giới. Cho đến nay, bê tông cốt sợi đã được ứng dụng phổ biến và rộng rãi trên thế giới. Bê tông trộn cốt sợi được ứng dụng ở rất nhiều lĩnh vực khác nhau như: cấu kiện đúc sẵn, sàn nhà công nghiệp, hầm tunnel, bảo vệ mái dốc… Đặc biệt, trong lĩnh vực sàn nhà công nghiệp, việc trộn cốt sợi vào bê tông giúp thay thế hoàn toàn thép thanh thông thường, và giảm chiều dày sàn. Chi phí thi công có thể tiết kiệm tới 30% so với phương án truyền thống. Tại Châu Âu, cứ 1000m3 bê tông được đổ, thì 300m3 là bê tông cốt sợi.

LIÊN KẾT CƠ HỌC CỦA BÊ TÔNG TRỘN CỐT SỢI DRAMIX

Sợi thép Dramix có hình sợi thẳng, 2 đầu có móc neo – khi được trộn vào bê tông sẽ phân tán một cách ngẫu nhiên và tương đối đều trong bê tông. Trong quá trình chịu lực, bê tông xuất hiện các vết nứt, cốt sợi có vai trò ngăn cản việc xuất hiện và hạn chế bờ rộng vết nứt, nhờ vào lực ma sát của sợi và bê tông. Việc thiết kế móc neo để nhằm tăng lực ma sát này. Mác thép của sợi Dramix cao (>1100Mpa) để nhằm đảm bảo khả năng chịu lực của liên kết này.
Để tìm hiểu quá trình làm việc của bê tông trộn cốt sợi thép Dramix, người ta tiến hành thí nghiệm uốn dầm hoặc uốn bản và phân tích sơ đồ quan hệ giữa ứng suất và biến dạng .

Giai đoạn đầu tiên, bê tông sẽ làm việc trong miền đàn hồi thông thường (đường 1), lúc này sợi thép chưa phát huy tác dụng. Khi ứng suất đạt tới giới hạn – cường độ chịu uốn của bê tông, vết nứt bắt đầu hình thành lớn. Đối với bê tông thông thường, cấu kiện sẽ bị phá hoại giòn, biểu đồ sẽ đi xuống nhanh theo đường 5. Còn đối với BTTCS, khi vết nứt xuất hiện, các sợi thép bắt đầu tham gia làm việc và ngăn cản sự phát triển vết nứt như nói ở trên. Tuy nhiên lúc đầu, số lượng sợi thép tham gia làm việc chưa đủ, nên ứng suất tiếp tục giảm theo đường 2. Khi lượng sợi tham gia làm việc đủ, BTTCS chịu lực uốn hoàn toàn thông qua lực ma sát của sợi và lực chịu kéo của sợi thép. Lúc này, thiết kế 2 đầu neo và cường độ chịu kéo lớn 1100Mpa phát huy tác dụng. Khả năng chịu uốn của cấu kiện tăng theo đường 3. Khả năng chịu lực của BTTCS –đỉnh của đường 3 thậm chí còn có thể lớn hơn khả năng chịu lực của bê tông thông thường – đỉnh đường 1. Khi ứng suất của BTTCS đạt tới giới hạn, cấu kiện bắt đầu xuất hiện phá hoại, ở các vết nứt xuất hiện điểm phá vỡ tại ngay chân của sợi thép- secondary crack. Biểu đồ từ từ đi xuống theo đường 4, đây là sự phá hoại dẻo khi độ võng tại thời điểm phá hoại là rất lớn. Ưu điểm lớn nhất của BTTCS là năng lượng phá hoại có thể lớn hơn gấp 40 lần so với bê tông thường. Năng lượng phá hoại là tích của ứng suất và chuyển vị, đơn vị là J/kJ. Diện tích vùng màu vàng – đặc trưng cho năng lượng phá hoại BTTCS lớn hơn gấp 40 lần so với diện tích vùng gạch chéo của bê tông thường. Nhờ tính chất này nên khi các cấu kiện sàn nền bê tông chịu lực, xuất hiện sự luân chuyển ứng suất ra các khu vực lân cận, giúp giảm và không xuất hiện vết nứt phá hoại (Như hình dưới).