Kỹ sư Nga tạo xi măng kỵ nước, bền gấp 2,3 lần so với loại thông thường, thách thức mọi công trình biển

Các kỹ sư, nhà khoa học thuộc Đại học Quốc gia Kiến trúc và Xây dựng Tomsk (TSUAB) đã sử dụng polymer tổng hợp polyurethane (PU) để nâng cao hệ số chất lượng kết cấu của vật liệu.

Theo bộ phận báo chí của trường, TSUAB đã phát triển một loại vật liệu composite xi măng kỵ nước (chống thấm nước) có độ bền cao. Hệ số chất lượng kết cấu của vật liệu này cao gấp 2,3 lần so với xi măng thông thường, truyền thông Nga đưa tin ngày 4/11.

Khi so sánh mẫu thử nghiệm đã qua cải tiến với mẫu chuẩn, các nhà nghiên cứu ghi nhận sự gia tăng đáng kể về các thông số kỹ thuật.

Cụ thể, cường độ chịu nén của vật liệu mới đã tăng hơn 32%, từ 42,0 MPa lên 55,0 MPa. Mức độ này tương đương với tiêu chuẩn của các loại bê tông cường độ cao.

Độ hấp thụ nước của vật liệu giảm 2,3 lần, từ 14,0% xuống còn 6,2%. Hệ số chất lượng kết cấu tổng hợp - chỉ số phản ánh hiệu quả vận hành của composite xi măng - đã tăng từ 12,9 lên 29,7, đại diện nhà trường nhấn mạnh.

Nền tảng của vật liệu cải tiến này là loại xi măng mác CEM I 42.5N. Trong quá trình chế tạo, các nhà khoa học đã đưa vào thành phần một loại polyurethane hòa tan trong nước. Chất này có khả năng lấp đầy các vi lỗ rỗng của vật liệu khi đóng rắn. Nhờ sự có mặt của polymer, kết cấu xi măng trở nên mật thiết hơn, đặc chắc hơn và có khả năng chống lại sự khuếch tán của nước.

Loại xi măng này còn đóng vai trò then chốt trong việc thúc đẩy xây dựng bền vững thông qua việc kéo dài vòng đời công trình và giảm thiểu tác động đến môi trường, có thể được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng các công trình thủy lợi/dưới biển, nền móng trên nền đất phức tạp, mố trụ cầu và các công trình hạ tầng thường xuyên chịu ảnh hưởng của độ ẩm, hay biến động nhiệt độ đột ngột.

Bằng cách lấp đầy các vi lỗ rỗng và tăng độ kỵ nước, vật liệu ngăn chặn hiệu quả sự xâm nhập của nước cùng các hóa chất ăn mòn, từ đó bảo vệ cốt thép bên trong, giảm thiểu nguy cơ nứt vỡ do biến động nhiệt độ đột ngột, đồng thời cắt giảm tối đa chi phí bảo trì và sửa chữa định kỳ.

Đáng chú ý, việc gia tăng cường độ chịu nén vượt trội cho phép tối ưu hóa thiết kế kết cấu, giảm lượng bê tông cần sử dụng trên mỗi công trình mà vẫn đảm bảo khả năng chịu lực, gián tiếp cắt giảm khai thác tài nguyên thiên nhiên và hạ thấp lượng phát thải carbon (CO2) trong sản xuất xi măng.

Khi ứng dụng vào các hạ tầng chịu tải trọng lớn hoặc môi trường khắc nghiệt như công trình thủy lợi, trụ cầu và móng nhà trên nền đất yếu, vật liệu này không chỉ tăng cường khả năng chống chịu biến đổi khí hậu mà còn giảm lượng phế thải xây dựng về lâu dài, mang lại giải pháp kiến trúc xanh và hiệu quả kinh tế bền vững.

Tham khảo: FT