Các nhà nghiên cứu của Đại học Dong-A (Hàn Quốc) đã phát triển thành công công nghệ cảm biến mới cho phép đo lường và giám sát các đặc tính động của bê tông theo thời gian thực, góp phần nâng cao hiệu quả đánh giá chất lượng, theo dõi quá trình phát triển cường độ và phát hiện sớm các hư hỏng trong công trình xây dựng.
Trong thông báo ngày 4/8/2026, Đại học Dong-A cho biết nhóm nghiên cứu do Giáo sư Jeon Dong Ho, Khoa Kỹ thuật Hệ thống Xây dựng, đứng đầu đã phát triển công nghệ cảm biến áp điện đa chế độ (multi-mode piezoelectric sensor), cho phép đo đồng thời nhiều đặc tính động của bê tông bằng phương pháp không phá hủy (Non-Destructive Testing - NDT) và hoàn toàn tự động.
Các đặc tính động như mô đun đàn hồi (Elastic Modulus) và hệ số Poisson (Poisson's Ratio) là những thông số cơ học quan trọng phản ánh trạng thái của vật liệu bê tông. (Ảnh minh họa Internet)
Các đặc tính động như mô đun đàn hồi (Elastic Modulus) và hệ số Poisson (Poisson's Ratio) là những thông số cơ học quan trọng phản ánh trạng thái của vật liệu bê tông. Các chỉ số này thay đổi theo quá trình thủy hóa của xi măng, sự phát triển cường độ, độ ẩm bên trong và mức độ xuất hiện của các vi nứt hoặc hư hỏng trong suốt vòng đời công trình. Vì vậy, việc theo dõi liên tục các thông số này giúp đánh giá chính xác tình trạng kết cấu mà không cần lấy mẫu hay phá hủy cấu kiện.
Trước đây, các phương pháp kiểm tra cộng hưởng truyền thống chỉ có thể đo từng chế độ dao động riêng lẻ, trong khi hệ số Poisson thường được giả định là một giá trị không đổi trong quá trình tính toán. Điều này làm giảm độ chính xác khi đánh giá sự thay đổi tính chất của bê tông theo thời gian, đồng thời hạn chế khả năng tự động hóa và giám sát liên tục đối với các kết cấu quy mô lớn.
Để khắc phục những hạn chế trên, nhóm nghiên cứu đã phát triển công nghệ cảm biến PZT (Lead Zirconate Titanate) đa chế độ. Cảm biến áp điện được gắn trực tiếp lên bề mặt vật liệu xi măng, có khả năng vừa phát tín hiệu kích thích vừa thu nhận phản hồi dao động của kết cấu. Nhờ đó, hệ thống có thể đồng thời ghi nhận dao động dọc trục và dao động uốn chỉ với một lần đo tần số, giúp xác định đồng thời nhiều thông số cơ học của bê tông với độ chính xác cao.
Một ưu điểm nổi bật của công nghệ này là khả năng giám sát liên tục theo thời gian thực mà không ảnh hưởng đến kết cấu công trình. Dữ liệu thu thập được có thể được xử lý tự động để theo dõi quá trình đóng rắn của bê tông, đánh giá sự phát triển cường độ ở giai đoạn đầu, phát hiện sớm các dấu hiệu xuống cấp hoặc hư hỏng, đồng thời hỗ trợ xây dựng mô hình dự báo tuổi thọ và lập kế hoạch bảo trì tối ưu.
Theo Đại học Dong-A, công nghệ mới mở ra triển vọng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực Giám sát sức khỏe công trình (Structural Health Monitoring - SHM), đặc biệt đối với các công trình cầu, hầm, nhà cao tầng, đập thủy điện, cảng biển, đường sắt và các dự án hạ tầng trọng điểm. Việc tích hợp cảm biến thông minh vào kết cấu giúp hình thành hệ thống giám sát trực tuyến, cung cấp dữ liệu liên tục phục vụ công tác quản lý tài sản hạ tầng, giảm chi phí kiểm định định kỳ, hạn chế rủi ro mất an toàn và kéo dài tuổi thọ công trình.
Bên cạnh đó, công nghệ này còn được kỳ vọng sẽ đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển công trình thông minh (Smart Infrastructure) và bản sao số (Digital Twin) trong ngành xây dựng. Dữ liệu thời gian thực từ cảm biến có thể kết nối với nền tảng BIM, IoT và trí tuệ nhân tạo (AI) để phân tích xu hướng hư hỏng, dự báo nhu cầu bảo trì và hỗ trợ ra quyết định dựa trên dữ liệu.
Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí quốc tế uy tín Cement and Concrete Composites, một trong những tạp chí hàng đầu trong lĩnh vực vật liệu xi măng và kỹ thuật bê tông. Việc được đăng tải trên tạp chí này cho thấy tính mới, độ tin cậy khoa học cũng như tiềm năng ứng dụng thực tiễn cao của công nghệ cảm biến do nhóm nghiên cứu Đại học Dong-A phát triển.
Xu hướng tích hợp cảm biến thông minh vào vật liệu và kết cấu đang trở thành một trong những hướng phát triển quan trọng của ngành xây dựng trên thế giới. Thay vì chỉ kiểm định theo chu kỳ hoặc sau khi xảy ra sự cố, các hệ thống giám sát thời gian thực đang giúp chủ đầu tư và đơn vị quản lý chuyển sang mô hình bảo trì dựa trên tình trạng thực tế (Condition-Based Maintenance - CBM) và tiến tới bảo trì dự báo (Predictive Maintenance).
Trong bối cảnh nhiều quốc gia đang đẩy mạnh chuyển đổi số ngành xây dựng và quản lý hạ tầng, dữ liệu thu thập từ cảm biến sẽ trở thành nền tảng để xây dựng các hệ thống quản lý tài sản thông minh, nâng cao độ an toàn khai thác, giảm chi phí vận hành và tối ưu hóa toàn bộ vòng đời công trình. Đây được xem là một bước tiến quan trọng hướng tới các công trình có khả năng "tự theo dõi sức khỏe", góp phần nâng cao tính bền vững và khả năng chống chịu của hạ tầng trong tương lai.
BuilData
