Cấu kiện bê tông đúc sẵn có thể tái sử dụng an toàn

Một nghiên cứu mới do Viện Công nghệ Hoàng gia KTH của Thụy Điển phối hợp với Đại học Tampere của Phần Lan thực hiện cho thấy, với phương pháp đánh giá phù hợp, các cấu kiện bê tông đúc sẵn đã qua sử dụng vẫn có thể tái sử dụng an toàn trong các công trình mới.
 

Nhóm nghiên cứu cho biết, họ đã phát triển thành công một khung đánh giá cho phép tái sử dụng các cấu kiện bê tông đúc sẵn một cách an toàn và đáng tin cậy. 

Khung đánh giá này giúp các kỹ sư và nhà thiết kế dự đoán chính xác tuổi thọ còn lại của bê tông khi được đưa vào công trình mới, từ đó giảm rủi ro kỹ thuật, hạn chế lãng phí vật liệu và giảm nhu cầu sản xuất bê tông mới.

Theo Kjartan Gudmundsson, trưởng bộ phận Công trình bền vững thuộc Trường Kiến trúc và Môi trường xây dựng của KTH, tái sử dụng bê tông là một trong những biện pháp hiệu quả nhất để cắt giảm phát thải của ngành xây dựng. 

Nghiên cứu cung cấp các công cụ giúp đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu thực tế, góp phần giảm chất thải xây dựng, hạn chế ô nhiễm và kéo dài vòng đời vật liệu, phù hợp với các nguyên tắc cốt lõi của kinh tế tuần hoàn.

Cơ sở của nghiên cứu được xây dựng từ dữ liệu thu thập tại 2 công trình bê tông đúc sẵn đã được tháo dỡ ở Thụy Điển và Phần Lan. Trên nền tảng các dữ liệu này, nhóm nghiên cứu đã thực hiện hàng nghìn mô phỏng máy tính để dự báo tuổi thọ của các cấu kiện bê tông trong nhiều kịch bản tái sử dụng khác nhau, bao gồm sử dụng trong nhà hoặc ngoài trời, có hoặc không tiến hành sửa chữa và gia cường.

Song song với đó, nhóm nghiên cứu cũng tổng hợp dữ liệu từ nhiều năm nghiên cứu và đo đạc về quá trình carbonat hóa và ăn mòn cốt thép trong điều kiện khí hậu Bắc Âu. 

Các dự báo được xây dựng theo phương pháp đánh giá dựa trên hiệu năng, sử dụng tình trạng thực tế của bê tông sau nhiều thập kỷ sử dụng và tiếp xúc với môi trường, thay vì chỉ dựa trên các quy định chung vốn được thiết kế cho bê tông mới.

Tác giả chính của nghiên cứu Arlind Dervishaj, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại KTH, cho biết cách tiếp cận này mang lại độ tin cậy cao hơn so với các phương pháp truyền thống. Nghiên cứu cũng cung cấp những hiểu biết mới về tác động của độ ẩm và nồng độ CO₂ ngày càng tăng đối với quá trình carbonat hóa của bê tông. 

Yếu tố này đặc biệt quan trọng khi các cấu kiện bê tông được tái sử dụng trong điều kiện môi trường khác so với ban đầu, chẳng hạn khi một tấm bê tông từng được sử dụng trong môi trường khô trong nhà được chuyển sang điều kiện ngoài trời có độ ẩm cao.

Carbonat hóa làm giảm tính kiềm bảo vệ của bê tông và có thể dẫn đến ăn mòn cốt thép, ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền và an toàn của kết cấu. Tuy nhiên, nghiên cứu cũng chỉ ra rằng các biện pháp xử lý bề mặt và sửa chữa có mục tiêu có thể mang lại hiệu quả rất lớn. 

Việc áp dụng các lớp phủ chống thấm hoặc vật liệu xử lý gốc silicone có thể làm giảm tới 70% tốc độ ăn mòn, giúp kéo dài đáng kể thời gian xuất hiện các vết nứt đầu tiên và đảm bảo khả năng chịu lực của cấu kiện trong nhiều thập kỷ tiếp theo.

Một điểm đáng chú ý khác của nghiên cứu là cách tiếp cận toàn diện trong việc đánh giá tuổi thọ bê tông. Thay vì coi vòng đời kết cấu kết thúc ngay khi quá trình carbonat hóa chạm tới cốt thép, mô hình mới tiếp tục phân tích cả giai đoạn ăn mòn sau đó, đồng thời tính đến các yếu tố như thời gian lưu kho, thay đổi điều kiện sử dụng và các biện pháp sửa chữa, gia cường.

Theo nhóm nghiên cứu, ngay cả sau nhiều thập kỷ sử dụng, các cấu kiện bê tông vẫn có thể được cải tạo và tái sử dụng an toàn nếu được đánh giá đúng tình trạng và áp dụng giải pháp kỹ thuật phù hợp. Các cấu kiện có tiềm năng tái sử dụng bao gồm sàn rỗng, sàn đặc, dầm, cột, sàn chữ T, tường và cầu thang bê tông đúc sẵn.

Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí khoa học Materials and Structures và đang đóng góp quan trọng cho quá trình xây dựng tiêu chuẩn quốc gia về tái sử dụng cấu kiện bê tông đúc sẵn tại Thụy Điển. 

Cả Kjartan Gudmundsson và Arlind Dervishaj hiện đều là thành viên của ủy ban thuộc Viện Tiêu chuẩn Thụy Điển chuyên xây dựng tiêu chuẩn cho tái sử dụng sản phẩm bê tông đúc sẵn, cho thấy tiềm năng ứng dụng thực tiễn cao của nghiên cứu này đối với ngành xây dựng.

BÀI CÙNG CHỦ ĐỀ:
>> Những điều cần biết khi sử dụng bê tông đúc sẵn cho các công trình xây dựng
>> Những ưu, nhược điểm của cột bê tông đúc sẵn
>> Bài giảng Công nghệ chế tạo bê tông đúc sẵn
>> Tấm tường bê tông đúc sẵn vẫn chưa tìm được chỗ đứng trên thị trường
>> Bê tông đúc sẵn: Lựa chọn cho nhiều công trình xây dựng tại Việt Nam

Buildata