Thanh polymer cốt sợi thay thế cốt thép trong kết cấu beton cốt thép sắp xuất hiện trong xây dựng việt nam

Ths Đỗ Đức Thắng TGĐ Cty NUCETECH THANH POLYMER CỐT SỢI THAY THẾ CỐT THÉP TRONG KẾT CẤU BETON CỐT THÉP SẮP XUẤT HIỆN TRONG XÂY DỰNG VIỆT NAM

Ths Đỗ Đức Thắng

TGĐ Cty NUCETECH

THANH POLYMER CỐT SỢI  THAY THẾ CỐT THÉP

 

TRONG KẾT CẤU BETON CỐT THÉP SẮP XUẤT HIỆN

 

TRONG XÂY DỰNG VIỆT NAM

 

 

Vật liệu thanh polyme cốt sợi ( PCS ) với tính năng chịu kéo cao hơn thép nhiều lần lại nhẹ và không bị ăn mòn sắp xuất hiện tại Việt Nam để thay thế một phần thép trong  kết cấu beton cốt thép cho ngành xây dựng, sẽ mang lại nhiều ích lợi to lớn cho Việt Nam.

 

Vật liệu PCS có đặc tính bền vững trong môi trường muối, axit và các chất ăn mòn khác, lại có tính năng chịu lực cao hơn thép, dễ tạo hình nên đã du nhập vào Việt Nam khoảng 15 năm nay, song chủ yếu ở dạng tấm mỏng dùng làm các loại bể chứa, vỏ cano tàu xe, chứ chưa hề có dạng thanh vật liệu được dùng làm cốt chịu lực trong kết cấu xây dựng.

Ở Việt Nam chúng ta ít biết về xu thế phát triển mạnh mẽ  của thanh polyme  cốt sợi đang diễn ra khắp thế giới cho tới giữa năm 2012, tại Triển lãm Vietconstech lần đầu người Việt Nam mới được tiếp cận với những đoạn thanh vật liệu mới lạ trông giống như thanh thép gai, nhưng nhẹ và có vẻ cứng hơn thép này. Đó là sản phẩm PCS do ARMASTEK- một công ty chuyên sản xuất thanh PCS của Cộng hoà Liên bang Nga mang sản phẩm đến giới thiệu với thị trường Việt Nam.

Lịch sử phát triển của thanh PCS bắt đầu từ ứng dụng PCS cho phần bản mặt của các công trình cầu ô tô ở Bắc Mỹ thay thế cho cốt thép, nhằm hạn chế sự phá hoại cốt thép của thành phần clo xâm nhập vào bê tông khi người ta buộc phải rải muối lên mặt cầu đường để phá tan băng tuyết cho xe lưu thông những năm 1980, đến nay càng ngày càng nhiều ứng dụng của PCS được nghiên cứu và phát triển.

alt

Thống kê sơ bộ có trên 30 quốc gia phát triển đã có nhiều nghiên cứu và sử dụng PCS, riêng tại Mỹ có trên 3000 doanh nghiệp với 250.000 lao động đang làm việc trong ngành nghề liên quan đến PCS, đã có nhiều Hiệp hội về sản xuất ứng dụng các dạng sản phẩm của PCS được ra đời, trong đó nổi tiếng nhất là ACMA (American composites manufacturers association).

alt

Logo của Tổ chức ACMC Hoa Kỳ

Với sự ra đời của Hiệp hội sản xuất Composite Mĩ  thì sự phát triển của PCS tại Bắc Mỹ được đẩy nhanh thêm vì hiệp hội lo thúc đẩy ban hành các tiêu chuẩn thiết kế, tiêu chuẩn thử nghiệm chất lượng sản phẩm, quy phạm thi công chuyên dùng cho PCS, lo hối thúc chính quyền ban hành các chính sách để mở đường cho PCS phát triển mạnh mẽ hơn.

Ở Trung Quốc, PCS được nghiên cứu và ứng dụng cho các cây cầu cho người đi bộ từ 1982, qua gần ba mươi năm nghiên cứu đến nay đã có sản lượng sử dụng PCS hàng năm tăng nhanh chóng như bảng thống kê ở dưới, với các dự án quan trọng..... Hơn nữa Trung quốc đã trở thành một cường quốc sản xuất sợi thuỷ tinh và thiết bị chế tạo, sản xuất PCS xuất khẩu đi nhiều nước trên thế giới.

Quy trình sản xuất PCS

Đối với Việt Nam, việc sản xuất và ứng dụng PCS sẽ có nhiều thuận lợi hơn các nước khác. Việt Nam có nguồn cát trắng chất lượng cao, khối lượng rất lớn phân bố rộng ở Quảng Ninh và các tỉnh Miền Trung đây là nguồn vật liệu quan trọng chiếm tỷ lệ trên 70% về khối lượng để sản xuất ra PCS. Các nhà máy kính hiện có ở Việt Nam đã sản xuất được thuỷ tinh lỏng từ cát trắng và đá vôi, sô đa, nay hoàn toàn có thể chuyển sang sản xuất sợi thuỷ tinh, để cung cấp cho các nhà máy sản xuất PCS. Như vậy việc đầu tư sản xuất từ cát trắng thành sản phẩm PCS ở Việt Nam có nhiều thuận lợi. Công nghệ khá quen thuộc dễ làm chủ và ít tốn kém hơn nhiều so với sản xuất thép bắt đầu từ khai thác quặng ferit luyện ra gang rồi đúc phôi và cán ra thép cán...điều này ngoài tác dụng bảo vệ môi trường còn rất phù hợp với năng lực của nền kinh tế Việt Nam hiện nay. Các nhà máy sản xuất PCS không đòi hỏi kỹ thuật cao, không cần diện tích lớn và không gây ô nhiễm môi trường như các nhà máy luyện cán thép.

 

 

Hình ảnh nhà xưởng sản xuất FRP

Việc đưa PCS vào thay thế thép cho các công trình xây dựng ở ven biển, Hải đảo , ở nơi ngập mặn, nơi đất phèn,... hoặc đưa PCS vào các bộ phận ngầm dưới lòng đất của công trình nhà cửa, cầu cống là rất bức thiết.

Trên khía cạnh khác về tiêu chuẩn thiết kế và quy trình quy phạm hỗ trợ nghiệm thu sản phẩm và hướng dẫn thi công cốt sợi PCS cho kết cấu be ton cốt thép, điều kiện cần thiết để phát triển một vật liệu xây dựng mới đối với Việt Nam cũng đã sẵn sàng. Tham khảo các Tiêu chuẩn đã được ACI ( Hiệp Hội beton Mỹ ) và các Hiệp hội Cầu đường Canada, Anh, Pháp, Tây Ban Nha, Ý, Trung Quốc xuất bản, nay Công ty NUCETECH ( Công ty đầu tư phát triển công nghệ Đai Học Xây Dựng ) đang biên soạn Tiêu chuẩn Công ty cho Lĩnh vực mới mẻ này. Dự kiến quý 2/2013 Tiêu chuẩn này sẽ được Bộ Xây dựng tổ chức thẩm định và sau đó được ban hành để đi vào cuộc sống. Cũng thời điểm đó dự kiến Nhà máy sản xuất PCS do NUCETECH liên doanh với ARMASTEK để sản xuất PCS tại Việt Nam sẽ có sản phẩm cung cấp cho thị trường.

alt

Hình ảnh sản phẩm từ cốt thép FRP

Khi đó chi phí xây dựng công trình có thể giảm đến 7-10% khi ứng dụng PCS thay thế thép, đặc biệt mối lo ngại về nguy cơ ăn mòn cốt thép trong kết cấu beton cốt thép tại các khu vực môi trường có tính xâm thực mạnh, và chi phí duy tu sửa chữa công trình để khắc phục hiện tượng giảm tuổi thọ do ăn mòn cốt thép sẽ giảm gần như không còn nữa.

Ths. Đỗ Đức Thắng


TGĐ Công ty NUCETECH





 

PHỤ LỤC

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Đặc tính kỹ thuật của một số loại sợi thủy tinh

    FIBER

    Đường Kính

    Mật độ g/cm3

    Độ bền kéo, Mpa

    Độ đàn hồi/Mpa

    Độ dãn dài/%

    Hình thái sử dụng

    E-Glass

    13.22

    2.54

    350

    7400

    4.8

    Sợi Thô

    S-Glass

     

    2.49

    475

    8000

    5.5

    Sợi Thô

    Sợi Carbon độ bền cao

    7

    1.77

    350

    24000

    1.5

    -

    Sợi Carbon độ đàn hồi cao

    6.5~8

    1.80

    270

    35000

    0.7

    -

    KEV-LAR

    12

    1.45

    280

    13000

    2.4

    Sợi Thô

    TeChnora

    12

    1.45

    310

    70

    2.4

    Sợi Thô

     
    1. Tiêu chuẩn thiết kế FRP của Trung Quốc.

      FRP rebar

      Đường Kính

      Mật Độ (g/cm3)

      Độ bền kéo (MPa)

      Mô đun đàn hồi (GPa)

      Nồng độ Kiềm

      Glass FRP

      Ф3—Ф32

      1.5—2.0

      ≥550

      30—41

      ≥75

      Basalt FRP

      Ф3—Ф32

      1.9—2.1

      ≥700

      ≥45

      ≥75



       
      1. Các công trình đã sử dụng FRP tại Trung Quốc:

      +, Về đường sắt (tàu điện ngầm): Bao gồm các nhà ga, hầm ngầm dưới lòng đất của một số nhà ga tại Bắc Kinh, Thượng Hải, Quảng Châu, Thâm Quyến.

      +, Mỏ khai thác: Mỏ khai thác than của công ty Hạ Tây Trường An, mỏ khai thác than, quặng thô của Tập đoàn năng lượng Thần Hoa Bắc Kinh.

      +, Sử dụng FRP trong đóng tàu tại Trung Quốc rất lớn đặc biệt trong thiết kế du thuyền.

      +, Đường cao tốc Thạch Thái (Thạch gia trang, Tỉnh Thái nguyên).

      +, Quảng trường văn hóa Thiên Tân.

      +, Bờ kè sông Tương Giang, Hồ Nam.

      +, Bờ kè phía đông đường Phục Hưng, Thượng Hải

      +, Bến tàu cao tốc trên cao, Nghi Sơn, Giang Nam.

       
      1. Sản lượng FRP các năm gần đây của Trung Quốc.

      Năm 2010 sản lượng là 855.000 tấn

      Năm 2011 sản lượng là 946.000 tấn

      Năm 2012 (Tháng 1 đến tháng 9) sản lượng là 1.180.000 tấn

CÔNG TY CỔ PHẦN ĐẦU TƯ VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

  Địa chỉ: Phòng 905, Tầng 9, Nhà Thí nghiệm, Đại học Xây dựng, 55 Giải Phóng, Đồng Tâm, Hai Bà Trưng, Hà Nội

  Điện thoại: (+84-24) 3628 5490

  Fax: (+84-24) 3628 5491  

  Email: info@nucetech.vn 

  Website: http://nucetech.vn