Ở Việt Nam, công nghệ bê tông dự ứng lực đã được ứng dụng hiệu quả cho nhiều dự án nhà ở thương mại, dự án nhà máy công nghiệp. Bê tông dự ứng lực là một trong những loại mang nhiều ưu điểm và đang được áp dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng.
Bê tông dự ứng lực là gì ?
Kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước, còn gọi là kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trước, hay bê tông tiền áp, hoặc bê tông dự ứng lực là kết cấu bê tông cốt thép sử dụng sự kết hợp ứng lực căng rất cao của cốt thép ứng suất trước và 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.
Theo nhiều chuyên gia xây dựng, ứng dụng của công nghệ bê tông dự ứng lực trong xây dựng dân dụng và công nghiệp là lựa chọn thích hợp cho những đô thị hiện đại trên thế giới. Chuyên gia Amold Van Acker (Bỉ) cho biết: Bê tông dự ứng lực được dùng phổ biến từ lâu ở châu Âu. Sử dụng bê tông dự ứng lực tiết kiệm và giảm giá thành công trình, 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 và đảm bảo tính mỹ thuật, kỹ thuật, chất lượng của công trình. Đây là giải pháp tối ưu trong cuộc cách mạng xây dựng.
Bản chất bê tông là vật liệu chịu nén tốt chịu kéo kém, đối với các cấu kiện 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 các cấu kiện bê tông cốt thép truyền thống. Khi tải trọng hoặc khẩu độ tăng lên moment uốn và ứng suất kéo sẽ tăng đòi hỏi tăng kích thước tiết diện cấu kiện bê tông cốt thép. Kèm theo đó là các vấn đề về trọng lượng bản thân, yêu cầu của kiến trúc thẩm mỹ… Để giải quyết vấn đề này từ giữa thế kỷ trước các kỹ sư đã đưa giải pháp dự ứng lực cho bê tông 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 moment uốn và ứng suất kéo trên tiết diện cấu kiện. Về lý thuyết có thể 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.
Các loại bê tông dự ứng lực
Hiện nay có 2 loại chính là bê tông dự ứng lực căng trước và căng sau. Hai loại này được phân biệt dễ dàng như dưới đây.
Bê tông dự ứng lực căng trước được đúc tại nhà máy (hoặc bãi đúc), đợi cho đủ cường độ, kéo cáp dự ứng lực. Khi cần sử dụng thì chở tới công trường, lắp ghép vào. Ưu điểm: chất lượng tốt (nhất là khi được đúc ở nhà máy và được sản xuất hàng loạt), thi công gần như là lắp ghép nên tiến độ nhanh hơn.
Khuyết điểm: Khi cần sử dụng cần vận chuyển đến công trình rồi lắp đặt theo thiết kế nên khá bất tiện (nhất là với các cấu kiện lớn như dầm cầu), chi phí vận chuyển cao, mối nối cần kiểm tra kỹ.
Bê tông dự ứng lực căng sau được đúc tại hiện trường (có đặt cáp sẵn khi đi thép), chờ đủ cường độ thì kéo cáp.
Ưu điểm: Không mất thời gia 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… ), sự cố khó xử lý, tốc độ thi công chậm hơn căng trước vì phải chờ bêtông đủ cường độ mới kéo cáp được.
Những ưu điểm của bê tông dự ứng lực
Ứng dụng rộng rãi
Công nghệ bê tông dự ứng căng trước được ứng dụng trong nhiều dạng công trình khác nhau: xây dựng công nghiệp, xây dựng dân dụng. Tuy nhiên, việc thi công ở những công trình lớn, nhà cao tầng của các chủ đầu tư hay dự án nước ngoài là chủ yếu. Đây là một trong những ưu điểm đầu tiên của công nghệ này.
Tiết kiệm thời gian
Trong thi công, bê tông dự ứng lực cần ít bê tông nhưng vẫn đảm bảo đàn hồi và độ ứng tốt hơn bê tông truyền thống. Do vậy, việc tháo dỡ cốp pha sẽ diễn ra sớm hơn. Chính điều này đã thúc đẩy công trình ngày càng được đẩy nhanh tiến độ và kết thúc dự án sớm là điều hoàn toàn có thể xảy ra. Rất nhiều công trình lớn trên thế giới, đặc biệt châu Âu thống kê thì đến 70% đều vượt tiến độ khi áp dụng công nghệ này.
Tiết kiệm nguyên liệu, chi phí rẻ
Bê tông ứng lực căng trước có khả năng vượt nhịp lên đến 20m.Do vậy, việc thi công với bê tông ứng lực trước luôn rẻ hơn bê tông truyền thống. Đặc biệt, việc công nghệ tạo được nhiều không gian dùng hơn khi sử dụng cùng một lượng nguyên liệu đã tiết kiệm chi phí tối đa. Ngoài ra, việc áp dụng công nghệ này còn tiết kiệm chi phí không sử dụng ván khuôn sàn trong thi công.
Độ cứng khung sàn cao gấp nhiều lần bê tông truyền thống
Bê tông dự ứng lực tiết kiệm nguyên liệu khối lượng cốt thép lên đến 80% nhưng lại tăng chi phí bê tông cường độ cao, neo, thép cường độ cao và nhiều thiết bị khác. Khi kết cấu lớn thì độ cứng khung sàn bê tông ứng lực nhỏ hươn đầm. Do vậy, độ cứng của bê tông dự ứng lực so với bê tông truyền thống thì cao hơn rất nhiều.
Chúng tôi vừa chia sẻ về bê tông dự ứng lực và những ưu điểm của nó khi áp dụng trong xây dựng. Hy vọng bạn đọc sẽ có những thông tin bổ ích từ bài viết.