Liên kết website
Thống kê truy cập
Đang trực tuyến : 20309
Tổng truy cập : 57,998

Thông tin kết quả nhiệm vụ KH&CN

Nghiên cứu ứng dụng thanh Polyme cốt sợi thủy tinh trong việc sản xuất cấu kiện bê tông phục vụ công trình kè bờ sông và hồ tại Hải Phòng (20/02/2024)

Hải phòng là thành phố biển, hàng năm chịu ảnh hưởng của trên dưới 10 cơn bão lớn nhỏ đi kèm với bão là các trận lũ lụt khá nghiêm trọng, trong khi đó hệ thống kè bảo vệ bờ sông và hồ đa phần được xây dựng từ lâu, xuống cấp nhiều, đa số có thời gian khai thác trên 10 năm. Chính vì vậy, hệ thống kè bảo vệ bờ sông và hồ của Hải phòng luôn luôn đặt trong trạng thái báo động cao mỗi khi có bão, thiệt hại hàng năm do bão và nước biển dâng đến các khu vực Đồ Sơn, Cát Hải, Cát Bà và Đình Vũ… lên đến hàng chục tỷ đồng. Bên cạnh đó các công trình kè bờ của Hải phòng chủ yếu là chịu ảnh hưởng nhiều của môi trường nước lợ và nước biển, các cấu kiện bê tông cốt thép trong kết cấu kè thường bị ăn mòn nhanh, đặc biệt khi xẩy ra hiện tượng nứt vỡ bê tông, điều này dẫn đến cấu kiện bị phá hủy nhanh hơn so với thiết kế.

Các nghiên cứu về các cấu kiện bê tông cho thấy, Fibre Reinforced Polymer (FRP) là một vật liệu Composite bao gồm cốt sợi cường độ cao (sợi carbon, sợi Aramid hoặc sợi thủy tinh) kết hợp với chất kết dính. Vật liệu FRP là vật liệu nhẹ, ít bị suy giảm chất lượng do tác động của môi trường, chịu được môi trường nước biển và cường độ chịu kéo cao (có thể cao đến gấp khoảng 3 lần thép).

Những thông tin trên là cơ sở để TS. Trần Long Giang - Phó Viện trưởng Viện Nghiên cứu Khoa học công nghệ Hàng Hải (Trường Đại học Hàng hải) cùng các cộng sự thực hiện đề tài "Nghiên cứu ứng dụng thanh Polyme cốt sợi thủy tinh trong việc sản xuất cấu kiện bê tông phục vụ công trình kè bờ sông và hồ tại Hải Phòng", được tư vấn đánh giá kết quả thực hiện tại Sở Khoa học và Công nghệ vào tháng 6/2020.

Mục tiêu của đề tài là kết hợp sử dụng thanh Polyme cốt sợi thủy tinh (FRP) để thay thế cho cốt thép trong cấu kiện bê tông (cọc, dầm và bản) kết hợp với kết cấu dạng khung cứng, nhằm tận dụng cường độ chịu kéo cao, trong lượng nhẹ, chống ăn mòn và không bị han gỉ của thanh FRP.

Thanh polyme cốt sợi thủy tinh.

Bên cạnh những nghiên cứu tổng quan về kết cấu công trình kè bờ sông và hồ, điều kiện tự nhiên khu vực Hải phòng ảnh hưởng đến lựa chọn kết cấu kè bờ sông và bờ hồ, tổng quan về thanh FRP; nhóm tác giả nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất cấu kiện bản bê tông cốt thanh FRP (nghiên cứu phương pháp ứng dụng dạng thanh FRP thay thế cốt thép trong sản xuất cấu kiện dạng bản, nghiên cứu xác định cấp phối vật liệu bê tông tối ưu dùng cho cấu kiện bản bê tông cốt thanh FRP, xây dựng quy trình công nghệ sản xuất cấu kiện bản bê tông cốt thanh FRP); nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất cấu kiện dầm và cọc bê tông cốt thanh FRP (nghiên cứu phương pháp ứng dụng dạng thanh FRP thay thế cốt thép trong sản xuất cấu kiện dạng dầm và cọc, xây dựng quy trình công nghệ sản xuất cấu kiện dầm và cọc bê tông cốt thanh FRP); nghiên cứu đề xuất dạng liên kết tối ưu các cấu kiện bê tông cốt thanh FRP lắp ghép trong kết cấu kè bờ sông và hồ; nghiên cứu thiết kế mẫu tối ưu sử dụng kết cấu khung bê tông cốt thanh FRP lắp ghép trong kết cấu kè bờ sông và hồ.

Thi công cọc bằng hệ sàn đạo.

 

Thi công lắp ghép bản bê tông cốt thanh FRP.

Các nghiên cứu thực nghiệm cũng được triển khai gồm: thực nghiệm sản xuất cấu kiện bản bê tông cốt thanh FRP 3 kích thước ((0,6x1,0)m dày 6cm, (0,6x1,5)m dày 6cm, (0,6x2,0)m dày 6cm); thực nghiệm sản xuất cấu kiện dầm bê tông cốt thanh FRP 03 kích thước ((0,2x0,3)m dài 1,5m, (0,2x0,3)m dài 2,0m, (0,2x0,3)m dài 2,5m); thực nghiệm sản xuất cấu kiện cọc bê tông cốt thanh FRP 3 kích thước ((0,15x0,15)m dài 2m, (0,15x0,15)m dài 2,5m, (0,15x0,15)m dài 3m).

Việc thi công lắp ghép công trình từ các cấu kiện bê tông cốt thanh FRP cho công trình kè bảo vệ bờ sông và hồ được nhóm nghiên cứu đề xuất gồm: Quy trình sản xuất kiện bản bê tông cốt thanh FRP; Quy trình sản xuất kiện dầm bê tông cốt thanh FRP; Quy trình sản xuất kiện cọc bê tông cốt thanh FRP; Quy trình thi công lắp ghép công trình kè bảo vệ bờ sông và hồ từ các cấu kiện lắp ghép. Thực nghiệm lắp đặt các cấu kiện bê tông cho 01 công trình thử nghiệm tại địa điểm Hồ huấn luyện của Trường Đại học Hàng hải Việt Nam (thử nghiệm 01 đoạn kè hồ dài 10m theo thiết kế mẫu) và đánh giá về hiệu quả của việc ứng dụng kết cấu mới trong kè bờ sông và hồ. Kết quả so sánh và đánh giá hiệu quả kinh tế cho 10m công trình cho thấy, kết cấu mới sử dụng cốt thanh FRP giảm mức đầu tư trên 15% so với các phương án kết cấu truyền thống. Đồng thời quá trình thử nghiệm cũng rút ra, độ võng của các cấu kiện bê tông cốt thanh FRP là lớn hơn nhiều so với các cấu kiện bê tông cốt thép, do đó các vết nứt trong bê tông hình thành sớm khi tải trọng tác dụng đạt ½ tải trọng lớn nhất và độ rộng vết nứt cũng lớn hơn so với độ rộng vết nứt của cấu kiện bê tông cốt thép thông thường. Sau khi vết nứt đầu tiên xuất hiện, khả năng chịu tải trọng của cấu kiện bê tông cốt thanh FRP còn tiếp tục tăng lên nhiều. Kết cấu mới thích hợp để ứng dụng trong vùng nước nông, sóng nhỏ, nó có ưu điểm lớn là hầu như không có sự can thiệp nào vào môi trường trong quá trình thi công và khai thác. Khả năng sửa chữa, duy tu và bảo dưỡng định kỳ được tiến hành một cách dễ dàng.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài tại Trung tâm Thông tin, Thống kê khoa học và công nghệ Hải Phòng./.