Trong lĩnh vực xây dựng thì chắc hẳn các bạn quan tâm và tìm hiểu khái niệm bê tông ứng lực trước (bê tông ứng suất). Vậy bê tông ứng lực trước là gì? hãy cùng chúng tôi tìm hiểu nhé.
Khái niệm chung về bê tông ứng suất trước:
Bê tông ứng lực trước (BT ULT) là bê tông, trong đó thông qua lực nén trước
để tạo ra và phân bố một lượng ứng suất bên trong phù hợp nhằm cân bằng với một lượng mong muốn ứng suất do tải trọng ngoài gây ra. Với các cấu kiện BT ULT, ứng suất th−ờng đ−ợc tạo ra bằng cách kéo thép cường độ cao.
Bê tông thường có cường độ chịu kéo rất nhỏ so với cường độ chịu nén. Đó là nhân tố dẫn đến việc xuất hiện một loại vật liệu hỗn hợp là “bê tông cốt thép” (BTCT).
Việc xuất hiện sớm của các vết nứt trong BTCT do biến dạng không tương thích giữa thép và bê tông là điểm khởi đầu cho việc xuất hiện một loại vật liệu mới là “bê tông ứng suất trước”. Việc tạo ra một ứng suất nén cố định cho một vật liệu chịu nén tốt nh−ng chịu kéo kém như bê tông sẽ làm tăng đáng kể khả năng chịu kéo vì ứng suất kéo xảy ra sau khi ứng suất nén đã bị vô hiệu. Sự khác nhau cơ bản giữa BTCT và bê tông ULT là ở chỗ trong khi BTCT chỉ là sự kết hợp đơn thuần giữa bê tông và cốt thép để chúng cùng làm việc một cách bị động thì bê tông ULT là sự kết hợp một cách tích cực, có chủ ý giữa bê tông cường độ cao và cốt thép cường độ cao.
Trong cấu kiện bê tông ULT, người ta đặt vào một lực nén trước tạo bởi việc kéo cốt thép, nhờ tính đàn hồi, cốt thép có xu hướng co lại và sẽ tạo nên lực nén trước, lực nén trước này gây nên ứng suất nén trước trong bê tông và sẽ triệt tiêu hay làm giảm ứng suất kéo do tải trọng sử dụng gây ra, do vậy làm tăng khả năng chịu kéo của bê tông và làm hạn chế sự phát triển của vết nứt. Sự kết hợp rất hiệu quả đó đã tận dụng được các tính chất đặc thù của hai loại vật liệu, đó là trong khi thép có tính đàn hồi và cường độ chịu kéo cao thì bê tông là vật liệu dòn và có cường độ chịu kéo rất nhỏ so với cường độ chịu nén của nó. Như vậy ứng lực trước chính là việc tạo ra cho kết cấu một cách có chủ ý các ứng suất tạm thời nhằm tăng cường sự làm việc của vật liệu trong các điều kiện sử dụng khác nhau. Chính vì vậy
bê tông ULT đã trở thành một sự kết hợp lý tưởng giữa hai loại vật liệu hiện đại có cường độ cao.
So với BTCT thường, BTCT ứng suất trước có các ưu điểm cơ bản sau:
- Cần thiết và có thể dùng được thép cường độ cao.
ứng suất trong thép thông thường giảm từ 100 đến 240Mpa , như vậy, để phần ứng suất bị mất đi chỉ là một phần nhỏ của ứng suất ban đầu thì ứng suất ban
đầu của thép phải rất cao, vào khoảng 1200 đến 2000Mpa. Để đạt được điều này thì
việc sử dụng thép cường độ cao là thích hợp nhất.
Cần phải sử dụng bê tông cường độ cao trong BTCT ULT vì loại vật liệu này có khả năng chịu kéo, chịu cắt, chịu uốn cao và sức chịu tải cao. Bê tông c−ờng độ cao ít xảy ra vết nứt do co ngót, có mô đun đàn hồi cao hơn, biến dạng do từ biến ít hơn, do đó ứng suất trước trong thép sẽ bị mất ít hơn. Việc sử dụng bê tông cường
độ cao sẽ làm giảm kích thước tiết diện ngang của cấu kiện. Việc giảm trọng lượng của cấu kiện, vượt nhịp lớn hơn sẽ làm tăng hiệu quả kinh tế và kỹ thuật. - Có khả năng chống nứt cao hơn (do đó khả năng chống thấm tốt hơn). Dùng BTCT ULT, người ta có thể tạo ra các cấu kiện không xuất hiện các khe nứt trong vùng bê tông chịu kéo hoặc hạn chế sự phát triển bề rộng của khe nứt khi chịu tải trọng sử dụng.
- Có độ cứng lớn hơn (do đó có độ võng và biến dạng bé hơn).
Các phương pháp gây ứng suất trước:
Phương pháp căng trước:
Phương pháp này thường sử dụng cho quy trình sản xuất các cấu kiện đúc sẵn. Cốt thép ULT được neo một đầu cố định vào bệ còn đầu kia được kéo ra với lực kéo N.
Dưới tác dụng của lực N, cốt thép được kéo trong giới hạn đàn hồi và sẽ giãn dài ra một đoạn, tương ứng với các ứng suất xuất hiện trong cốt thép. Khi đó, đầu còn lại của cốt thép được cố định nốt vào bệ. Đổ bê tông, đợi cho bê tông đông cứng và đạt cường độ cần thiết thì buông cốt thép. Như một lò so bị kéo căng, các cốt thép này có xu hướng co ngắn lại và thông qua lực dính giữa thép và bê tông, cấu kiện sẽ bị nén với giá trị bằng lực N đã dùng khi kéo cốt thép. Ưu điểm của phương pháp
căng trước là có thể phân bố lực nén đều đặn trong cấu kiện.
Nhược điểm của phương pháp này là phải lắp đặt bệ tỳ phức tạp.
Phương pháp căng sau:
Phương pháp này thường sử dụng cho kết cấu bê tông đổ tại chỗ. Trước hết
đặt thép ULT và cốt thép thông thường rồi đổ bê tông. Khi bê tông đạt đến cường độ nhất định thì tiến hành căng cốt thép với ứng suất quy định. Sau khi căng xong, cốt thép ULT được neo chặt vào đầu cấu kiện, thông qua các neo đó, cấu kiện sẽ bị nén bằng lực đã dùng khi kéo căng cốt thép. Trong Phương pháp căng sau, kết cấu BTCT ULT được chia làm 2 loại: kết cấu bê tông ULT dùng cáp dính kết và kết cấu bê tông ULT dùng cáp không dính kết. Loại kết cấu bê tông ULT dùng cáp dính kết, khi thi công phải đặt sẵn ống gen để luồn cáp, sau khi kéo căng cốt thép, tiến hành bơm phụt vữa xi măng mác cao để chèn lấp khe hở giữa cáp thép và ống gen. Đầu cáp thép được neo chặt bằng nêm vào bê tông và trở thành các điểm tựa truyền lực nén vào bê tông.
Ưu điểm của Phương pháp căng sau là không cần bệ tỳ riêng, có thể dễ dàng thi công kéo căng thép tại vị trí kết cấu tại công trình như thân xi lô, ống khói, dầm, sàn…
Một số công nghệ khác tạo ứng suất trước:
Ngoài 2 phương pháp căng trước và căng sau, trong BTCT ứng suất trước còn sử dụng một số phương pháp sau:
Sử dụng xi măng nở tạo ứng suất trước trong bê tông:
Theo phương pháp này, trong quá trình ninh kết và phát triển cường độ, xi măng nở làm tăng thể tích, các cốt thép trong bê tông sẽ ngăn cản sự dãn nở của xi măng, kết quả là trong bê tông có một lực nén khoảng 600-700Mpa.
Người ta có thể sử dụng loại xi măng đặc biệt cho sự trương nở này. Song, thực tế cũng có thể biến xi măng Pooclang thông thường thành loại xi măng đặc biệt này bằng cách trộn thêm phụ gia aluminat và thạch cao. Loại xi măng trương nở tự tạo ứng suất trước này dùng để chế tạo các kết cấu như bể chứa, cầu tàu, cọc, dầm, panen mái che cho nhà công nghiệp. Phương pháp này còn gọi là phương pháp hoá học để tạo ULT.
Dùng kích ép ngoài để tạo ứng suất trước:
Khác với 2 phương pháp căng trước và căng sau, kích đặt ở 2 đầu kết cấu không dùng để kéo căng cốt thép ra mà dùng để ép chặt cấu kiện bê tông lại, cáp hoặc cốt thép được neo vào các gối tựa. Sau khi bỏ kích ra, tạo ra trường ULT luôn được duy trì trong kết cấu.
Với nhiều công trình xây dựng NND thường xuyên sử dụng công nghệ mới và hiện đại để phù hợp nhất với yêu cầu cũng như đảm bảo kỹ thuật và sử dụng bê tông ứng lực trước là phương pháp chúng tôi hay sử dụng.
Trên đây là những chia sẻ , hy vọng mang lại cho bạn kiến thức hữu ích. Trường hợp các bạn cần tư vấn sửa nhà trọn gói hay xây dựng công trình mới liên hệ trực tiếp chúng tôi để được tư vấn hoàn toàn miễn phí.
