Phát minh bê tông dẻo của Nga có thể xoay chuyển ngành xây dựng: Thêm chất phụ gia để loại bỏ hốc rỗng trong cầu, nhà cao tầng, hạn chế thấm nước và nứt gãy

Các nhà khoa học Nga phát triển loại phụ gia polymer giúp hỗn hợp bê tông chảy tốt hơn mà không cần bổ sung nhiều nước, qua đó hạn chế hốc rỗng, thấm nước và nguy cơ hình thành vết nứt trong công trình.

Nghiên cứu do nhóm chuyên gia tại Đại học Quốc gia Kabardino-Balkaria mang tên H.M. Berbekov thực hiện. Nhóm tập trung vào các phụ gia siêu dẻo có nguồn gốc từ oligomer melamine-formaldehyde và urê-melamine-formaldehyde. Trong số các hợp chất được thử nghiệm, nhựa melamine-formaldehyde sulfon hóa cho hiệu quả hóa dẻo cao nhất.

Công nghệ này sử dụng thành phần phụ gia để giải quyết một vấn đề quen thuộc trong xây dựng: làm thế nào giúp bê tông tươi dễ chảy vào khuôn phức tạp mà không làm suy giảm độ bền sau khi đông cứng.

Khi đổ bê tông cho cầu, đường hầm, nhà cao tầng hoặc các cấu kiện có mật độ cốt thép lớn, hỗn hợp phải đi qua những khe hẹp giữa các thanh thép và lấp kín toàn bộ khuôn. Nếu bê tông quá đặc, vật liệu có thể không điền đầy các khoảng trống, để lại hốc khí, lỗ rỗng hoặc những vùng không bao kín cốt thép.

Các vấn đề này có thể trở thành điểm yếu bên trong kết cấu. Nước và chất ăn mòn dễ xâm nhập theo hệ thống lỗ rỗng, làm thép bị gỉ và tạo áp lực lên lớp bê tông xung quanh. Theo thời gian, công trình có thể xuất hiện vết nứt, bong tróc hoặc giảm khả năng chịu lực.

Cách đơn giản nhất để làm bê tông dễ chảy là tăng lượng nước trộn. Tuy nhiên, đây cũng là giải pháp mang lại nhiều hệ quả bất lợi. Khi bê tông đông cứng, phần nước dư bay hơi và để lại các lỗ rỗng nhỏ. Cấu trúc vật liệu vì thế kém đặc chắc, dễ thấm nước và có thể chịu lực kém hơn.

Phụ gia siêu dẻo của nhóm nghiên cứu Nga được phát triển để giải quyết mâu thuẫn này. Nhựa melamine-formaldehyde sulfon hóa tác động ở cấp độ phân tử, làm giảm hiện tượng các hạt xi măng kết tụ thành từng cụm trong nước. Khi được phân tán đều hơn, các hạt có thể chuyển động tương đối dễ dàng, khiến hỗn hợp trở nên linh động mà không cần tăng nhiều nước.

Có thể hình dung các hạt xi măng trong hỗn hợp thông thường giống như những cụm nhỏ bám vào nhau, làm cản trở dòng chảy. Phụ gia giúp tách các cụm này, đồng thời giải phóng phần nước bị giữ giữa chúng. Nhờ đó, bê tông có thể len qua cốt thép dày, tiếp cận những vị trí khó và lấp đầy khuôn có hình dạng phức tạp.

Nhóm nghiên cứu tổng hợp các oligomer trong môi trường kiềm và axit nhẹ, với độ pH khoảng 4-7, sau đó thử nghiệm chúng trong vữa xi măng ở nhiều nồng độ khác nhau. Các nhà khoa học cũng điều chỉnh chiều dài mạch polymer để kiểm soát độ nhớt và khả năng chảy của hỗn hợp.

Theo công bố của trường, nồng độ phụ gia được nghiên cứu ở mức lên tới 10% khối lượng. Thông số mạch phân tử có thể đạt khoảng 5.000, dù tài liệu công khai chưa giải thích rõ đây là đơn vị cấu trúc hay chỉ số khối lượng phân tử.

Thế mạnh của công nghệ nằm ở khả năng cải thiện đồng thời chất lượng thi công và độ bền tiềm năng của kết cấu. Bê tông chảy tốt hơn có thể giảm nguy cơ hốc rỗng và vùng liên kết yếu. Trong khi đó, việc hạn chế lượng nước giúp cấu trúc sau khi đóng rắn đặc chắc hơn, giảm đường xâm nhập của nước và hóa chất.

Đặc tính này đặc biệt hữu ích đối với cầu, đường hầm, nhà cao tầng, cấu kiện thành mỏng và các công trình có thiết kế kiến trúc phức tạp. Đây là những nơi bê tông thông thường khó lấp đầy khuôn hoặc đòi hỏi nhiều công đầm rung để loại bỏ bọt khí.

Phụ gia mới cũng có thể giúp giảm một phần rủi ro do chất lượng đầm không đồng đều tại các vị trí khó tiếp cận. Tuy nhiên, các nguồn công bố hiện chưa xác nhận vật liệu có thể thay thế hoàn toàn công đoạn đầm rung trong thi công thực tế.

Nghiên cứu đã được đăng trên tạp chí Polymer Science, Series D. Nhóm tác giả cho biết bước tiếp theo là kiểm chứng công nghệ trong điều kiện sản xuất và đánh giá khả năng tổng hợp phụ gia ở quy mô lớn.

Theo Naked Science