Làm chậm quá trình rão của bê tông

Ngày 30/06/2009

Lần đầu tiên, các kỹ sư Viện Công nghệ Masachussetts, Mỹ, vừa xác định được nguyên nhân khiến cho bê tông, vật liệu xây dựng thông dụng nhất trên trái đất, dần dần bị biến dạng, làm giảm độ bền và rút ngắn tuổi thọ của các cơ sở hạ tầng ví dụ như các cây cầu. Nhóm nghiên cứu cho biết, bê tông rão (thuật ngữ kỹ thuật chỉ sự biến dạng phụ thuộc vào thời gian xảy ra ở bê tông khi nó chịu tải) là do sự tái sắp xếp của các hạt ở cỡ nano.

Nhóm nghiên cứu cho biết, hiện họ chưa thể ngăn ngừa quá trình rão xảy ra, nhưng nếu họ làm chậm quá trình này lại, thì sẽ làm tăng độ bền của bê tông và kéo dài được tuổi thọ của các cấu trúc. Nghiên cứu của nhóm đã đặt nền tảng cho ý tưởng gia cố bê tông từ quy mô cỡ nano.

Nhóm nghiên cứu giải thích, bê tông rão xảy ra khi các hạt canxi silicat hyđrat, hay C-S-H cỡ nano mét tái phân bố lại theo các mật độ biến đổi, một số lỏng hơn còn một số lại được nén chặt hơn. Họ cũng cho biết có thể tạo ra pha thứ ba, đặc hơn của C-S-H bằng cách điều khiển cẩn thận hỗn hợp xi măng với các chất khoáng khác ví dụ như khói silica, một chất phế thải của ngành công nghiệp nhôm. Các loại khói phản ứng này hình thành thêm các hạt nhỏ hơn vừa với các khoảng trống giữa các hạt C-S-H cỡ nano, các khoảng trống này trước đó được đổ đầy nước. Việc này tạo ra hiệu ứng tăng mật độ C-S-H lên tới 87%, làm cản trở mạnh tới chuyển động của các hạt C-S-H theo thời gian.

Trong bài báo công bố, các nhà nghiên cứu chứng minh trên thử nghiệm tỷ lệ rão là số lôga, có nghĩa là quá trình rão chậm lại làm tăng độ bền theo hàm mũ. Họ chứng minh bằng toán học độ rão có thể chậm tới tỷ lệ 2,6. Đó sẽ là một hiệu ứng đáng kể về độ bền: ví dụ, một bể chứa chất thải hạt nhân được xây có tuổi thọ 100 năm bằng loại bê tông hiện thời có thể có tuổi thọ tới 16.000 năm nếu được xây bằng một loại bê tông mật độ siêu cao (UHD).

Theo Eurekalert