Compozit - Vật liệu xây dựng của thế kỷ XXI

Tóm tắt Compozit - Vật liệu xây dựng của thế kỷ XXI: ...Bản năm 1980, đầu tiên mục đích là giảm hiện tượng ăn mòn cho các cấu kiện bêtông dự ứng lực. Tuy nhiên, các khó khăn về cấu tạo neo và giá thành tương đối cao, nên đã không hấp dẫn các doanh nghiệp sản xuất và phát triển. Tấm ván khuôn bằng chất liệu FRP để lại sau khi đúc kết cấu BTCT đã ph...chịu uốn và chịu cắt (Hình 1). Để gia cố các ứng suất cắt của dầm chịu uốn có thể dùng các dải FRP rộng W f cuốn vòng quanh dầm một góc nghiêng gần bằng 450 dọc theo chiều dài của dầm cách nhau những bước dài s f theo tính toán. 2) Đối với kết cấu thép. Cũng có thể dùng chất liệu cômpôzit ...ng chế tạo. Quy trình chế tạo quyết định hàm lượng thể tích sợi, lượng các lỗ rỗng trong vật liệu và độ đặc chắc nói chung. Để phân tích tính toán kết cấu bêtông cốt FRP, ta có thể dùng nguyên tắc chung, tương tự cho kết cấu BTCT theo các trạng thái giới hạn hoặc theo phương pháp LRFD [1]. ...

pdf11 trang | Chia sẻ: Tài Phú | Ngày: 19/02/2024 | Lượt xem: 169 | Lượt tải: 0download
Nội dung tài liệu Compozit - Vật liệu xây dựng của thế kỷ XXI, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
n thiện với môi trường, có thể làm 
vật liệu xây dựng để tạo ra những kết cấu công trình bền vững.
Từ khóa: Cômpôzit FRP (Chất dẻo cốt sợi), vật liệu xây dựng, lưới và khung, 
tao cáp dự ứng lực, dây văng, dây co, ván khuôn để lại. 
ABSTRACT
This paper provides an overview of Composite FRP, a new material of construction, 
that has excellent behavior in comparison with traditional materials such as steel, concrete, 
masonry, woodThe applications include rods, and meshes for reinforcing concrete; 
tendons for prestressing of concrete; stay cables for bridges, guy wires for towers; stay-in-
place forms for concrete beams, columns or slabs; especially strengthening and repairing 
several of deteriorated structures (timber, masonry, metal, reinforced and prestressed 
concrete). The material is quite friendly with environment and may be developed into 
viable construction materials for the “sustainable structures”.
Key words: Composite FRP (Fiber reinforced plastic); material of construction; 
meshes and rods; tendons; stay cables; guy wires; stay-in-place forms.
Vật liệu Cômpôzit chất dẻo cốt sợi là một loại vật liệu xây dựng mới, có nhiều 
ưu điểm vượt trội, như: không han gỉ, cường độ rất cao, trọng lượng nhẹ, trung tính với 
hiện tượng điện từ, dễ thi công, bảo quản ít tốn kémDo đó, gần đây vật liệu này đã 
được nghiên cứu nhiều trên thế giới như một loại vật liệu lý tưởng, có nhiều hiệu quả, 
* GS. TSKH, Đại Học Kiến Trúc Hà Nội
Bộ Giáo dục và Đào tạo - Trường Đại học Duy Tân
68
nhất là thân thiện với môi trường. 
Hầu như vật liệu này sẽ và đang tiếp tục quá trình lịch sử phát triển của các loại 
vật liệu truyền thống, lần lượt từ gạch, đá, gỗ, kim loại, bêtông cốt thép...và thực sự đã 
lôi cuốn nhiều nhà khoa học, những kiến trúc sư, những kỹ sư kết cấu, kỹ sư thi công 
và các nhà sản xuất vật liệu vào một guồng máy, nhằm nghiên cứu phát triển và ứng 
dụng một loại vật liệu mới, với công nghệ mới trong các ngành xây dựng công trình. 
Khả năng sử dụng vật liệu
Khả năng sử dụng vật liệu cômpôzit có thể rất đa dạng:
1) Làm cốt cho cấu kiện bêtông cốt mềm với hình thức thanh rời và lưới buộc 
và có thể gọi là kết cấu bêtông cốt cômpôzit;
2) Làm các loại cáp (căng trước hoặc căng sau) cho kết cấu bê-tông dự ứng lực 
cốt cômpôzit;
3) Làm ván khuôn để lại, khi đúc tại chỗ những cấu kiện bêtông cốt thép đổ tại 
chỗ, lắp ghép hoặc bán lắp ghép;
4) Để gia cường, sửa chữa những công trình đã hư hỏng hoặc nứt, xuống cấp 
bằng gỗ, thép, gạch, đá và bêtông cốt thép;
5) Làm nguyên vật liệu cho kết cấu xây dựng mới hoàn toàn bằng chất liệu 
cômpôzit (chất dẻo cốt sợi FRP);
6) Làm kết cấu liên hợp vật liệu giữa cômpôzit và thép hoặc bêtông cốt thép;
7) Làm kết cấu vòm cuốn hoặc kết cấu cột chịu nén, bằng ống cômpôzit trong 
nhồi bêtông, một loại kết cấu liên hợp giữa cômpôzit và bêtông;
8) Phối hợp với các vật liệu khác trong kết cấu liên hợp nhiều vật liệu;
9) Làm dây văng, cáp treo trong kết cấu dây mềm phục vụ ngành viễn thông, 
ngành giao thông vận tải và ngành xây dựng, đặc biệt những công trình có khẩu độ lớn 
như kết cấu mái treo .
Làm cốt cho kết cấu BTCT
Vật liệu cômpôzit như: chất dẻo cốt sợi cacbon (CFRP), cốt sợi thủy tinh (GFRP), 
cốt sợi aramid (AFRP), hoặc các loại sợi khác, được gọi chung là cômpôzit chất dẻo 
cốt sợi (viết tắt là FRP).
Về nguyên tắc có thể bố trí thay cốt thép trong kết cấu BTCT. Cũng có thể dùng 
cáp bằng vật liệu cômpôzit thay cho cáp thép trong kết cấu bêtông dự ứng lực. Như 
vậy, có khả năng tránh được hiện tượng han gỉ của thép trong môi trường không khí, 
nhất là môi trường có nhiều tác nhân ăn mòn thép, như trong các nhà máy hóa chất, 
trong môi trường ven biển. Điều này rất có ý nghĩa đối với nước ta, một nước có miền 
duyên hải dài rộng, công trình xây dựng bằng BTCT hoặc bằng thép, thường trực diện 
với sự ăn mòn trong môi trường xâm thực của hơi nước biển. 
KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC
69
Kiến trúc sư và các kỹ sư kết cấu có thể sử dụng kết cấu bêtông với cốt loại mới, 
không phải cốt thép này, với các dạng sau đây:
1. Cốt thanh rời hoặc lưới FRP làm cốt cho các cấu kiện dầm bêtông chịu 
uốn cũng như cột chịu nén và những cấu kiện chịu lực phức tạp khác;
2. Cáp bằng vật liệu cômpôzit FRP làm cốt ứng lực trước thay cáp thép 
để căng kéo trong cấu kiện bêtông dự ứng lực, có thể gọi là bêtông dự ứng lực với cáp 
cômpôzit;
3. Các tấm mỏng bằng vật liệu cômpôzit FRP có thể làm ván khuôn để lại, 
tạo hình, khi đúc bêtông tươi cho kết cấu bêtông cốt thép, như vậy sẽ có hai tác dụng: 
a) Có khả năng giảm được khối lượng thép trong bêtông;
b) Đồng thời bảo vệ tốt cho cốt thép trong kết cấu chống xâm thực của môi 
trường.
Loại hình kết cấu công trình đầu tiên được làm bằng cômpôzit đã được xây dựng 
từ thập kỷ 70 của thế kỷ trước. Tuy nhiên, chưa thể cạnh tranh về mặt kinh tế với loại 
thép không gỉ, và mới chỉ có tính chất là phương án thay thế.
Sang đầu thập kỷ 80 các thanh côm-pôzit FRP lại được sử dụng làm vật liệu xây 
dựng cho công nghệ “Vega” cùng với các thiết bị cần trung tính với hiện tượng điện từ 
trong ngành Viễn thông.
Càng về sau vật liệu mới này được áp dụng tập trung vào ý nghĩa chống ăn mòn 
thay cho cốt thép của kết cấu bêtông cốt thép và các công trình bằng thép. 
Hiện nay, các thanh FRP dùng làm cốt cho kết cấu bêtông đã được sản xuất trong 
các công ty ở bắc Mỹ, châu Á và châu Âu. Áp dụng chủ yếu cho các công trình cầu 
hầm.
Loại hình làm cáp dự ứng lực đã được thí nghiệm thí điểm tại Hà Lan, Đức và 
Nhật Bản năm 1980, đầu tiên mục đích là giảm hiện tượng ăn mòn cho các cấu kiện 
bêtông dự ứng lực.
Tuy nhiên, các khó khăn về cấu tạo neo và giá thành tương đối cao, nên đã không 
hấp dẫn các doanh nghiệp sản xuất và phát triển. Tấm ván khuôn bằng chất liệu FRP 
để lại sau khi đúc kết cấu BTCT đã phát triển mạnh trong thời gian gần đây. Vừa làm 
ván khuôn đúc, vừa tăng cường chịu kéo sau khi bêtông đã khô cứng vì ván khuôn đó 
sẽ được để lại vĩnh viễn trong kết cấu.
Ở Hoa Kỳ năm 1999 và 2003 đã xây dựng hai cầu 2 nhịp bằng bêtông cốt FRP, 
lần lượt ở các bang Ohio và Wisconsin.
Các ván khuôn hình ống để lại, còn sử dụng hiệu quả để đúc trụ cột và kết cấu 
nhịp cầu ở bang California gọi là kết cấu ống FRP nhồi bêtông.
Gia cường cho kết cấu có sẵn
Vật liệu cômpôzit đã được sử dụng có hiệu quả nhất để sửa chữa nâng cấp công 
Bộ Giáo dục và Đào tạo - Trường Đại học Duy Tân
70
trình xây dựng ở nhiều nước như một vật liệu mới vì có nhiều ưu điểm mà các liệu 
truyền thống như gạch đá, kim loại (thép nhôm), gỗ, bêtôngđều khiếm khuyết. 
Đối với các cấu kiện cần nâng cấp thường sử dụng hai hình thức: gia cường và 
sửa chữa. 
Gia cường khi kết cấu nguyên thủy không đủ cường độ hoặc độ cứng. Gia cường 
cũng có thể dùng khi cần thiết phải thay đổi cho phù hợp với quy chuẩn hiện hành hoặc 
khi thay đổi cho phù hợp nhu cầu sử dụng mới của công trình (đặc biệt khi gia cố để 
chịu tải trọng động đất).
Vấn đề sửa chữa thường dùng khi công trình xuống cấp do tác động của môi 
trường, như cốt thép trong kết cấu bị han gỉ nặng, hoặc trong quá trình thiết kế và xây 
dựng bố trí thiếu cốt thép v.v không đủ khả năng chịu tải hoặc bị biến dạng nhiều.
Có thể sử dụng để gia cường sửa chữa bằng vật liệu FRP, không những cho kết 
cấu bêtông cốt thép và kết cấu bêtông dự ứng lực, mà còn sử dụng hiệu quả cho các 
loại kết cấu công trình xây gạch đá, kết cấu gỗ và kim loại.
Công thức tính toán khi gia cường kết cấu bêtông cốt thép cũng xuất phát từ hai 
phương trình cơ bản tương tự trong công thức tính kết cấu BTCT, chỉ khác là trong 
tiết diện có cả cốt thép trong kết cấu cũ và tấm gia cường dán phía dưới dầm bêtông 
cốt thép.
Vậy ta có:
Chiều cao phần bêtông chịu nén:
 c =
bf
fAfA
c
ffss
1
' βγ
+
 (ACI 440.2R-02:9-10)
trong đó:
A
s 
– diện tích cốt thép chịu kéo của tiết diện;
f
s
 – cường độ tính toán của cốt thép chịu kéo;
A
f 
– diện tích mặt cắt của tấm gia cường;
f
f
 – cường độ tính toán của FRP gia cường;
γ – hệ số của tổng hợp lực ứng suất bêtông (cường độ tương đương quy đổi);
b – bề rộng của dầm bêtông cần gia cố;
'
cf – cường độ tính toán chịu nén của bêtông;
β1 – hệ số quy đổi về chữ nhật tương đương.
Khả năng chịu mômen uốn của tiết diện đã gia cố sẽ tính như sau:
KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC
71
)
2
()
2
( 11 chfAcdfAM fffssn
βψβ −+−=
 (ACI 440.2R-02:9-11)
Gia cường cho kết cấu có sẵn có thể là công trình bêtông cốt thép (kể cả bêtông 
dự ứng lực), công trình thép gỗ hoặc công trình xây nề bằng gạch đá khi muốn khôi 
phục, nâng cấp để công trình phục vụ đúng yêu cầu hiện tại, bảo đảm theo tiêu chuẩn 
hiện hành.
1) Đối với công trình bêtông cốt thép thường gia cường bằng cách bọc ngoài với 
các tấm hoặc dải CFRP chế tạo sẵn trong nhà máy. Những cấu kiện chịu uốn như dầm, 
bản thường gia cường bằng cách dán trực tiếp các dải cômpôzit lên đáy dầm hoặc bản 
tức là những vị trí theo đúng chiều chịu ứng suất kéo của cấu kiện. Nếu cần có thể dán 
đè lên đó những dải theo chiều thẳng góc (những dải hình chữ U) để neo lại.
Những cấu kiện chịu nén như cột bêtông cốt thép với các mặt cắt ngang dạng tròn, 
dạng hình vuông hoặc dạng chữ nhật thường gia cường bằng cách như “bó bột”cấu 
kiện, tức là cuốn quanh chu vi cột bằng các dải CFRP.
Có nhiều nghiên cứu đã được báo cáo và công bố về cách gia cường kết cấu 
bêtông cốt thép dạng tấm chịu lực hai hướng cũng như cấu kiện chịu xoắn và hình thức 
gia cường các liên kết giữa dầm và cột.
Cũng có thể gia cường những cấu kiện bêtông cốt thép chịu uốn bằng phương 
pháp gia cố kiểu bố trí các thanh FRP gần mặt ngoài (NSM- near-surface mounted) để 
gia cường dầm chịu uốn và chịu cắt (Hình 1).
Để gia cố các ứng suất cắt của dầm chịu uốn có thể dùng các dải FRP rộng W
f
cuốn vòng quanh dầm một góc nghiêng gần bằng 450 dọc theo chiều dài của dầm cách 
nhau những bước dài s
f
 theo tính toán.
2) Đối với kết cấu thép.
Cũng có thể dùng chất liệu cômpôzit FRP để gia cường các thớ chịu kéo trong 
mặt cắt của cấu kiện thép các loại (kể cả trong các dầm chịu uốn, các thanh giàn chịu 
lực dọc trục, với tải trọng tĩnh, hoặc động và trạng thái giới hạn mỏi..).
3) Đối với kết cấu xây gạch đá.
Rất nhiều công trình xây gạch đá cũng có nhu cầu được gia cố sửa chữa hoặc 
nâng cấp để duy trì và tồn tại, đặc biệt với yêu cầu của tiêu chuẩn hiện hành về chống 
động đất.
Phương pháp gia cường các khối nề cũng có thể tham khảo cách gia cố đối với 
kết cấu công trình bêtông cốt thép. 
Bộ Giáo dục và Đào tạo - Trường Đại học Duy Tân
72
Hình 1. bố trí các thanh FRP gần mặt ngoài để gia cố dầm chịu uốn
Thực chất của vật liệu Cômpôzit
Vật liệu Cômpôzit (FRP) gồm hai hoặc nhiều pha vật liệu khác nhau: cốt sợi và 
môi trường chất dẻo làm nền cho cốt sợi gia cường. Cốt sợi nói chung đều có tính chất 
đặc biệt: cường độ và độ cứng rất cao, tỷ trọng thấp. Nếu so sánh về cường độ và độ 
cứng thì môi trường chất dẻo làm nền thường thấp hơn. Sợi và cách sắp xếp sẽ quyết 
định tính chất cơ học của vật liệu và sức chịu tải trọng. Chất dẻo làm nền có nhiệm vụ 
truyền tải trọng vào các sợi, giữ vị trí và hướng cần thiết cho các sợi, đồng thời đẻ bảo 
vệ các sợi khỏi bị xâm thực về mặt hoá học cũng như cơ học.
 Có thể bố trí các sợi theo vị trí, phương hướng và thể tích trong vật liệu nền đúc 
tại các miền có ứng suất cao trong cấu kiện để cốt sợi đạt hiệu quả lớn nhất.
Các loại cốt sợi
Chủ yếu hiện nay sử dụng ba loại sợi là sợi aramid, sợi thủy tinh và sợi cacbon 
(graphit) để làm cốt cho FRP.
Những số liệu trong bảng kê sau đây (bảng 1) [1] có tính chỉ dẫn (nếu cần các trị 
số thực sự của cốt sợi, nhà sản xuất sẽ cung cấp). Các sợi đều có tính chất đàn hồi tuyến 
tính cho tới tải trọng cực hạn và không có điểm chảy rõ ràng. Các đường biểu diễn tiêu 
chuẩn s-e của cốt sợi sẽ được giới thiệu trên hình vẽ 5 ở cuối bài.
Bảng 1
 Cốt sợi Cường độ chịu 
kéo (N/mm2-MPa)
Môđun đàn hồi 
(kN/mm2-GPa)
Độ dãn dài 
(%)
Tỷ trọng
(g/cm3)
Aramid 3400 - 4100 70 -125 2.4 1.44
Thủy tinh
 loại E
 loại A
 loại C
 loại S
3400
2760
2350
4600
72,5
73
74
88
2,5
2,5
2,5
3,0
2,57
2,46
2,46
2,47
 Cốt sợi Cường độ chịu 
kéo (N/mm2-MPa)
Môđun đàn hồi 
(kN/mm2-GPa)
Độ dãn dài 
(%)
Tỷ trọng
(g/cm3)
KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC
73
Carbon
Tiêu chuẩn
Cường độ cao
Môđun cao
Môđun cực lớn
3700
4800
3000
2400
250
250
500
800
1,2
1,4
0,5
0,2
1,7
1,8
1,9
2,1
Các loại chất dẻo làm nền
Chất dẻo chính thường là các loại polyester và epoxy không bão hoà, nếu cần 
chịu lửa dùng thêm phênôn. Tính chất chính của các loại chất dẻo được tóm tắt trong 
Bảng 2 dưới đây [1]:
Bảng 2
Chất dẻo
Cường độ chịu kéo Môđun đàn hồi Độ dãn dài Tỷ trọng
(N/mm2-MPa) (kN/mm2-GPa) (%) (g/cm3)
Polyester 65 4,0 2,5 1,2
Epoxy 90 3,0 8,0 1,2
Vinylester 82 3,5 6,0 1,12
Phenolic 40 2,5 1,8 1,24
Polyurethane 71 2,9 5,9 Thay đổi
Tính chất cơ học của Compôzit FRP
Tính chất của Cômpôzit FRP phụ thuộc tỷ số lượng sợi trên thể tích chất dẻo (gọi 
là hàm lượng sợi tính theo thể tích) và các tính chất cơ học của các vật liệu thành phần. 
Mô hình đơn giản nhất nói lên tính chất đàn hồi của vật liệu Cômpôzit đơn hướng dựa 
trên cơ sở chủ yếu là “luật trộn” và “ứng suất hằng”.
Ứng suất phá huỷ dọc của Cômpôzit FRP đơn hướng được tính theo công thức:
 ( )fmff VV −+= 11 σσσ ,
trong đó:
fσ ứng suất phá hủy của sợi;
mσ ứng suất phá hủy của nền;
V
f
 hàm lượng thể tích sợi.
Tương tự môđun đàn hồi dọc sẽ là:
 ( )fmff VEVEE −+= 11 ,
trong đó:
E
f
 Môđun đàn hồi của sợi;
E
m
 Môđun đàn hồi của nền;
V
f
 hàm lượng thể tích sợi.
Bộ Giáo dục và Đào tạo - Trường Đại học Duy Tân
74
Hàm lượng thể tích sợi lớn nhất của Cômpôzit FRP phụ thuộc các loại nguyên 
liệu và quy trình gia công chế tạo. Quy trình chế tạo quyết định hàm lượng thể tích sợi, 
lượng các lỗ rỗng trong vật liệu và độ đặc chắc nói chung.
Để phân tích tính toán kết cấu bêtông cốt FRP, ta có thể dùng nguyên tắc chung, 
tương tự cho kết cấu BTCT theo các trạng thái giới hạn hoặc theo phương pháp LRFD 
[1]. 
Ví dụ tính toán tiết diện ngang chữ nhật chịu uốn có thể lấy mô hình tính tương 
tự tiết diện BTCT với hai phương trình cân bằng:
 ∑ = 0X Rút ra:
bf
fA
a
c
ff
'85.0
= ; (ACI 440.1R-06)
 ∑ = 0/ fÀM Rút ra: 
 )
2
( adfAM ffu −= . (ACI 440.1R-06)
trong đó:
d – khoảng cách từ mép trên của tiết diện đến trọng tâm của cốt FRP;
 A
f
 – diện tích mặt cắt ngang của cốt FRP;
 f
f 
– cường độ tính toán của cốt FRP;
'
cf – cường độ tính toán của bêtông chịu nén;
b – bề rộng của mặt cắt ngang dầm bêtông 
 cổt FRP;
0.85 là hệ số quy đổi từ biểu đồ ứng suất thực về dạng chữ nhật.
 Hàm lượng cốt FRP tối thiểu có thể lấy theo công thức sau đây [1]:
db
f
db
f
f
A w
fu
w
fu
c
f
3309.4 '
min, ≥=
 (ACI 440.1R-06:8-8)
Ứng dụng Cômpôzit FRP trong xây dựng
Vật liệu Compôzit (FRP) đã được sử dụng thành công nhiều năm nay trong 
ngành công nghiệp hàng không vũ trụ và phương tiện giao thông (ô tô). Chúng cũng 
KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC
75
được dùng trong công nghệ xây dựng để làm những cấu kiện đặc biệt trong môi trường 
xâm thực và kết cấu bao che. 
Gần đây, FRP đã được dùng kết hợp với các loại vật liệu xây dựng truyền thống, 
Tuy nhiên, thường sử dụng Compozit FRP nhiều nhất là để gia cường và khôi 
phục kết cấu. công trình cũ đã xuống cấp.
Một vài ví dụ về kết cấu toàn bộ dùng Cômpôzit đầu tiên, chẳng hạn như cầu 
Aberfeldy ở Scôtlen và cầu Bonds Mill ở Anh quốc. 
Ở Nga, cũng đã thí điểm dùng FRP cho 4 cầu: 
1) Một cầu ôtô cho xe tải 10 tấn và xe xích 80 tấn qua sông Volga ở thành phố 
khoa học Dubna;
 2) Một cầu công viên (cầu treo dây văng) cũng ở thành phố Dubna, cho 
người đi bộ nhip dài 16m; 
 3) Một cầu người đi bắc qua đường sắt ở Moscow (ga Chertanovo), lắp dựng 
trong 2 tháng 4 và 5 năm 2004, cầu có 2 nhịp 13,2m và một nhịp 15m
 4) Một cầu cho đường sắt cũng được xây dựng ở đảo Sakhalin bắc qua 
thung lũng sâu 23,5m rộng 84m, cầu kiểu giàn đặt trên 2 trụ cũng kiểu giàn chữ V, với 
các thanh FRP có tiết diện ngang từ 30cm2 đến 150cm2
; 
môđun đàn hồi chịu kéo bằng 
30GPa và chịu cắt bằng 3GPa (Hình 4).
Hình 2 và 3. Cầu công viên ở TP Dubna và cầu ôtô ở TP Moscow (CHLBNga) 
toàn bộ làm bằng Cômpôzit FRP.
Hình 4. Cầu đường sắt xây dựng trên đảo Sakhalin ở CHLBNga hoàn toàn bằng FRP.
Bộ Giáo dục và Đào tạo - Trường Đại học Duy Tân
76
Năm 2002 một số tác giả Nhật Bản đã “thai nghén” một phương án cầu treo dây 
võng có nhịp tới 5000m bằng FRP.
Ở Trung Quốc năm 2004, các tác giả ở Đại học Thanh Hoa và Đại học Bách khoa 
Hồng Kông còn đề xuất phương án mái nhà có nhịp lớn (150m đường kính) làm bằng 
các dải FRP cường độ cao, đan thành mạng lưới tựa như tấm phên tre truyền thống và 
gây ứng suất trước bằng cách nâng hạ các vành đai giữa [2].
Trên thế giới, từ năm 1993 Hội nghị khoa học về FRP đã được tổ chức hai năm 
một lần: 1993 ở Vancouver, 1995 ở Glent, 1997 ở Sapporo, 1999 ở Baltimore, 2001 ở 
Cambridge, 2003 ở Singapore, 2005 ở Kansas City, 2007 ở Patras
Ở Viêt Nam, năm 2001 và 2003 vật liệu mới FRP đã được tác giả bài báo này 
soạn thảo làm tài liệu giảng dạy cho các lớp bổ túc kỹ sư của “Dự án Đào tạo Nâng 
cao Năng lực Cán bộ ngành GTVT” do các chuyên gia Việt Nam cùng với hai công ty 
Scott Wilson UK (Dự án HRP1-2001) và SMEC International Pty Ltd, Australia (Dự 
án HRP2-2003).
Các nhà nghiên cứu đã tiếp tục tìm hiểu việc dùng cômpôzit FRP để gia cường 
kết cấu BTCT cũ đã xuống cấp và đã xuất hiện những luận văn luận án Thạc sỹ [5] và 
Tiến sỹ về đề tài FRP. 
Cũng đã hình thành những đề tài NCKH về vấn đề này, tuy nhiên việc thực thi 
còn nhiều rào cản, chủ yếu là vấn đề kinh phí nghiên cứu và nhà tài trợ. 
Kết luận
Có thể tin rằng, nếu công nghệ sản xuất phát triển và có đủ các chỉ dẫn thiết kế 
hiệu lực, thì vật liệu mới này chắc chắn có một tương lai tốt, sẽ được sử dụng rộng 
rãi, với những ph ương án hiệu quả, thân thiện với môi trường, xứng đáng để xây dựng 
những công trình xây dựng bền vững hơn cả kết cấu bêtông cốt thép và thép.
KIẾN NGHỊ
Cần cho sinh viên đại học và học viên cao học được tiếp thu những kiến thức mới 
về vật liệu cômpôzit, vì đây sẽ là bước phát triển tất yếu của kết cấu xây dựng trong 
quá trình tiếp theo. Các bộ môn chuyên ngành kết cấu công trình (Gạch đá, thép gỗ, 
bêtông cốt thép), rất cần thiết phân công cán bộ đi sâu vào loại vật liệu của thế kỷ 
XXI này. Trước hết là viết các giáo trình tài liệu liên quan đến vật liệu nói trên (chẳng 
hạn cuốn “Kết cấu Cômpôzit”), tương tự như các giáo trình giảng dạy về “Kết cấu 
thép” hoặc “kết cấu bêtông cốt thép”. Trong chương trình giảng dạy cần bổ sung thêm 
môn học liên quan với các tín chỉ tương xứng.
KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC
77
0
1000
2000
3000
4000
5000
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00
Strain, %
T
en
si
le
 S
tr
en
g
th
, 
N
/m
m
2
Aramid
Glass
Carbon HS
Carbon HM
Carbon UHM
Steel
 Hình 5. Đường cong s- e của sợi điển hình
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Lawrence C. Bank, (2006), Composites for Construction (Structural Design with FRP 
Materials). John Wiley & Sons, Inc., Hoboken. New Jersey.
[2] Seracino R. (2005), FRP Composites in Civil Engineering-CICE 2004.
Taylor & Francí Group plc, London, UK.
[3] Nguyễn Trâm, (2005), kết cấu và vật liệu xây dựng trong kiến trúc nhiệt đới nóng ẩm ở Việt 
nam. Hội thảo Khoa học “Kiến trúc Nhiệt đới Việt Nam-Định hướng và Giải pháp”.
[4] Nguyễn Trâm, (2006), Sử dụng vật liệu mới: Chất dẻo cốt sợi trong kết cấu bêtông. Báo 
Người Xây dựng, số tháng 6 năm 2006. Tổng hội Xây dựng Việt Nam. 
[5] Nguyễn Thanh Tùng (2008), Sửa chữa và gia cố những cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn. 
Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật. Đại học Kiến trúc Hà Nội. Người hướng dẫn GS. TSKH. Nguyễn Trâm.
[6] Nguyễn Trâm (2011), Vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường - Vật liệu của thế kỷ XXI. 
Conference “ Green Building – Green Future”. Conference Proceedings. Hà Nội. 2011, pp.16-22.

File đính kèm:

  • pdfcompozit_vat_lieu_xay_dung_cua_the_ky_xxi.pdf
Ebook liên quan