Trong lịch sử hình thành vật liệu xây dựng từ xa xưa. Khi mà lông đuôi ngựa và rơm được trộn lẫn vào trong bùn nát để tạo thành vật liệu xây. Thì sự phát triển luôn luôn không bao giờ dừng lại. Bê tông cốt sợi cũng là một trong những phát minh cải tiến từ vật liệu bê tông thông thường. Nếu bê tông dẻo ECC là vật liệu cải tiến để nâng cao tính đàn hồi, chịu uốn của cấu kiện. Bê tông khí chưng áp để biến vật liệu xây nặng thành vật liệu siêu nhẹ nổi tiếng. Thì bê tông cốt sợi phát minh để tăng khả năng liên kết của cấu trúc bên trong vật liệu. Cùng tìm hiểu về công nghệ bê tông cốt sợi.

Tấm bê tông cốt sợi thủy tinh GFRC

Bê tông cốt sợi tên tiếng Anh là Fiber-reinforced concrete. Tên viết tắt in English là FRC nên có thể gọi bê tông cốt sợi FRC. Đây là loại vật liệu bê tông khi trộn hỗn hợp được kết hợp với các thành phần cốt sợi. Các cốt sợi có các chức năng khác nhau mà từ đó cho ra các sản phẩm có tính chất khác nhau. Tất nhiên, xét về góc độ chung bê tông cốt sợi sẽ cải thiện rất nhiều khả năng liên kết. Từ đó khả năng chịu lực nén, chịu lực uốn và khả năng chống va đập cũng rất tốt.

Tấm bê tông cốt sợi được ứng dụng mạnh mẽ trong xây dựng, sản xuất các cấu kiện tấm bê tông đúc sẵn. Ngoài ra còn sử dụng làm các sản phẩm rời như bàn ghế bê tông sợi, bồn tắm bê tông sợi v.v….

Tấm bê tông sợi được đúc sẵn thành từng cấu kiện dạng tấm panel lắp ghép. Các sản phẩm dạng tấm panel này có trọng lượng nhẹ hơn nhiều so với tấm bê tông đúc sẵn thông thường. Chính vì vậy ứng dụng bê tông sợi sản xuất tấm bê tông nhẹ đúc sẵn được phát triển rộng rãi.

Trong quá trình sản xuất các loại tấm bê tông nhẹ cốt sợi, người ta sử dụng thêm phụ gia tạo bọt. Các lỗ bọt này bên trong tấm bê tông nhẹ sẽ giảm khối lượng đi. Những cấu kiện này phù hợp với xây nhà lắp ghép, tăng khả năng chống nóng, cách âm, cách nhiệt.

Cốt sợi PP cho bê tông

Các loại bê tông cốt sợi phổ biến

Bê tông cốt sợi thủy tinh

Bê tông cốt sợi thủy tinh là gì?

Bê tông cốt sợi thủy tinh tiếng anh là gì? Tên tiếng anh của bê tông cốt sợi thủy tinh là Glass Fiber Reinforced Concrete. Tên viết tắt bằng tiếng anh thường sử dụng là bê tông cốt sợi GFRC, hoặc bê tông sợi thủy tinh GFRC

Đặc điểm của bê tông cốt sợi thủy tinh

Bê tông cốt sợi thủy tinh đã được ứng dụng hàng chục năm qua. Sản phẩm được sử dụng nhiều nhất trong lĩnh vực bê tông trang trí, mang tính kiến trúc cao. Thời gian qua tấm bê tông cốt sợi thủy tinh được ứng dụng làm tấm bê tông trang trí khá phổ biến. Ví dụ như ốp trang trí bao quanh lò sưởi, mặt bàn bê tông và các tác phẩm bằng đá nhân tạo.

Tấm bê tông GFRC thích nghi với mọi thời tiết và môi trường bên ngoài. Chính vì vậy GFRC được đưa vào các phối cảnh nghệ thuật, tạo dựng mặt cong 3D. Vật liệu tạo được các điểm nhấn trong thiết kế của từng hạng mục. Độ bền của tấm bê tông GFRC có tuổi thọ cao, bền vững theo thời gian. Ưu điểm nữa cần nhắc đến là trọng lượng nhẹ hơn nhiều sơ với bê tông truyền thống. Vật liệu tấm bê tông sợi GFRC có thể dễ dàng tạo hình vì vậy còn được sử dụng mạnh mẽ trong nghệ thuật điêu khắc.

Kiến trúc bên ngoài với bê tông cốt sợi

Phương thức sản xuất tấm bê tông sợi GFRC

Trong hàng chục năm qua, bê tông sợi thủy tinh GFRC được sản xuất thường với 03 cách khác nhau.

  • Phương thức sản xuất truyền thống: Đây là cách mà hầu hết các tấm bê tông đúc sẵn kiến trúc GFRC được sản xuất ra. Sản phẩm được sản xuất thủ công, sử dụng súng phun bằng tay với hỗn hợp có hàm lượng chất xơ cao hơn thông thường 4 đến 6%. Tuy nhiên phương thức này cần kỹ thuật giàu kinh nghiệm, kiểm soát chất lượng kỹ lưỡng.

  • Phương thức sản xuất đổ bê tông kết hợp đầm rung: Cách đúc rung tấm bê tông GFRC đã được trộn sẵn vào khuôn. Sau đó kết hợp với đầm rung để đạt được sự liên kết trong hỗn hợp. Đây là cách sản xuất đơn giản hơn nhiều. Tuy nhiên cần chú ý đến vật liệu sử dụng làm khuôn đúc và khuôn là vật liệu không được thấm nước.

  • GFRC trộn sẵn dạng phun với các sợi đã được cắt nhỏ và trộn sẵn trong hỗn hợp. Cần phải kết hợp với một máy bơm thích hợp và đầu phun chuyên dụng. Phương pháp này đòi hỏi ít chuyên môn hơn và dễ dàng thực hiện nhất. Tuy nhiên hỗn hợp cần được tính toán theo đúng tỷ lệ và cấp phối chính xác từ trước.

Ứng dụng sản phẩm của bê tông sợi GFRC

Với các tính năng mạnh mẽ của bê tông GFRC. Tại các nước hàng đầu trên thế giới, vật liệu này đóng vai trò quan trọng trong các vật liệu trang trí, nội thất. Nhất là các khu vực có khí hậu khắc nghiệt, thời tiết thường xuyên thay đổi. Tấm bê tông GFRC tồn tại và tránh mọi tác động bên ngoài. Vật liệu luôn duy trì được các tính năng và tính thẩm mỹ bền vững. Sau đây là các ý tưởng thiết kế đã được các đơn vị thi công và kiến trúc sư tạo dựng từ GFRC. Các sản phẩm được chúng tôi tham khảo từ concretenerwork.com. Đây là một đơn vị hàng đầu về GFRC trên thế giới.

Tham khảo một số sản phẩm trang trí được ứng dụng rộng rãi từ tấm bê tông cốt sợi thủy tinh GFRC

Mặt bàn bê tông, đảo bếp cốt sợi màu trắng

Rất nhiều chủ đầu tư và khách hàng luôn ưa thích màu trắng tinh khiết trên mặt bàn. Sau khi sử dụng hỗn hợp tấm bê tông sợi thủy tinh GFRC. Dưới sự kết hợp từ màu trắng titan, màu trắng của xi măng póoc lăng và cát trắng. Sợi thủy tinh trong hỗn hợp có khả năng chịu kiềm rất nhỏ bên trong hỗn hợp bê tông. Tấm bê tông GFRC vừa giảm trọng lượng của mặt bàn, vừa tạo được độ bền. Đặc biệt là màu trắng tinh khiết mà yêu cầu về thẩm mỹ đưa ra.

Bàn được làm bằng tấm bê tông cốt sợi GFRC

Tấm tường bê tông nhẹ

Dự án tòa nhà Amazon ở thành phố Seattle sử dụng tấm tường bê tông nhẹ GFRC. Tuy nhiên, ban đầu kiến trúc sư của dự án muốn sử dụng loại tấm bê tông cốt thép đúc sẵn. Khối lượng của các tấm bê tông cốt thép đúc sẵn rất lớn ảnh hưởng cả về thi công và chất lượng cũng như thẩm mỹ.

Chuyên gia Steve Silberman của hãng Absolute ConcreteWorks đã góp ý với kiến trúc sư để đưa tấm tường bê tông nhẹ GFRC vào sử dụng. Và thực tế đã chứng minh, sau khi sử dụng tấm bê tông nhẹ GFRC nhẹ hơn hẳn 25% so với vật liệu thông thường. Tiến độ lắp đặt được đảm bảo và tính thẩm mỹ của GFRC đã đáp ứng các yêu cầu kiến trúc cho dự án.

Tấm bê tông cốt sợi trang trí tường nhẹ

Đảo bếp liền mạch

Một hỗn hợp bê tông GFRC có thể đúc một chiếc đảo bếp với kích thước và khuôn mẫu liên tục. Không có chi tiết ghép nối nào ở đây hết. Vật liệu đồng nhất và liên tục xuyên suốt chiếc đảo bếp được đúc từ hỗn hợp GFRC.

Bàn đảo bếp bằng tấm bê tông cốt sợi thủy tinh

Nhà bếp trang trí với gạch bê tông cốt sợi thủy tinh trang trí

Căn phòng bếp được trang trí bởi các viên gạch bê tông cốt sợi thủy tinh ốp lên tường. Bê tông màu xám tự nhiên. Nhiều nhà thầu trên thế giới nói rằng, họ thường xuyên sử dụng gạch bê tông cốt sợi thủy tinh GFRC để làm nội thất phong cách riêng. Với các kỹ thuật khác nhau, các nhà thầu thi công có thể tạo bê tông GFRC trông giống với bất kỳ vật liệu nào mà họ muốn.

Bê tông sợi thép

Trong hỗn hợp bê tông để tăng cường độ và khả năng liên kết người ta còn bổ sung sợi thép. Các sợi thép đổ bê tông được cắt nhỏ dài khoảng 30cm. Đường kính mỗi sợi thép thường dùng là 0,5mm. Trong quá trình pha trộn còn sử dụng thêm các phụ gia, cát vàng và tro bay.

Việc khống chế tỷ lệ sử dụng cấp phối sẽ quyết định đến chất lượng của bê tông sợi thép. Thông thường sợi thép đổ bê tông được khống chế từ 20kg đến 40kg cho 1m3 bê tông. Các sợi thép được đan xen nhau trong hỗn hợp bê tông. Từ đó giúp cho bê tông có độ liên kết tốt, chống nứt.

Tuy nhiên khi trộn bê tông sợi thép cần chú ý tránh việc sợi thép tập trung một khu vực. Việc phân bổ các sợi thép không đồng đều bên trong cũng ảnh hưởng tới chất lượng của bê tông. Các khu vực phân bổ quá nhiều và các khu vực quá ít sẽ tạo thành sự khác nhau giữa hai cấu trúc. Điều này ảnh hưởng lớn tới chất lượng và khả năng chịu lực của vật liệu khi sử dụng.

Nguyên liệu sản xuất bê tông sợi thép

Làm nhà bằng bê tông sợi thép có tốt không?

Thực tế đối với các công trình xây nhà bằng bê tông sợi thép. Đáng giá chung hỗn hợp này cải thiện được khả năng chịu lực và độ dày của bê tông thông thường. Việc sử dụng hỗn hợp được trộn với tỷ lệ cốt sợi thép nhất định. Điều này giúp giảm công đoạn sử dụng cốt thép và quá trình thi công. Tùy từng khu vực và hạng mục thi công, sử dụng bê tông sợi thép đem lại nhiều hiệu quả nhất định.

Sử dụng vật liệu trộn sẵn với sợi thép sẽ tiết kiệm được thời gian thi công. Tuổi thọ của bê tông sợi thép cũng rất cao. Về mặt giá bê tông sợi thép so với giá bê tông cốt thép thông thường. Thì giá bê tông sợi thép có chi phí thấp hơn. Đem lại được hiệu quả kinh tế nhất định. Tuy nhiên, bê tông sợi thép chưa được đánh giá cao với các công trình quy mô lớn. Tại các công trình quy mô lớn công đoạn kiểm soát cấu kiện cốt thép rất quan trọng. Cốt sợi thép khó để kiểm soát và đảm bảo được tính liên tục, đồng đều bên trong hỗn hợp.

Bê tông sợi thép làm nhà

Bê tông sợi carbon

Sợi carbon được biết đến từ lâu và được ứng dụng mạnh mẽ trong hàng không. Nền công nghiệp ô tô, tàu thủy cũng sử dụng loại vật liệu tổng hợp chất lượng cao này. Gần đây bê tông sợi carbon được biết đến là vật liệu nhẹ, có độ bền tương tự bê tông cốt thép. Nhờ ứng dụng của sợi carbon bên trong thay thế cốt thép. Vật liệu này có khả năng chịu nhiệt cực tốt, chống ăn mòn cao.

Theo viện sĩ Theo Viện sĩ Frank Shladish sợi các-bon ở đây là một sợi mảnh hơn cả sợi tóc. Năm mươi ngàn sợi như vậy cấu tạo thành một sợi tổng hợp, và chính từ sợi tổng hợp đó các chuyên gia đã chế tạo nên vải sợi các-bon để gia cường cho bê tông. Đây không phải là một công việc đơn giản, đòi hỏi các chuyên gia của Viện dày công nghiên cứu suốt hơn 10 năm.

Bởi vải sợi các-bon giống như một tấm vải thô nên sẽ rất khó đưa vào trong bê tông. Để các sợi có thể liên kết với vữa bê tông và với nhau, trên các sợi có một lớp phủ đặc biệt. Công thức cho lớp phủ này cũng như phương pháp phủ được các chuyên gia giữ bí mật tuyệt đối.

Bê tông cốt sợi polypropylene

Sợi polypropylene hay còn gọi là sợi PP. Sợi PP khi kết hợp với hỗn hợp bê tông giúp kết cấu chống nứt rất tốt. Chức năng của sợi PP thường cho thấy có khả năng chống nứt và giảm sự co ngót của bê tông. Sợi PP thích nghi với mọi điều kiện thời tiết rất thích hợp trong việc sản xuất bê tông cốt sợi.

Ngoài ra các hỗn hợp bê tông hiện nay còn sử dụng thêm các loại cốt sợi khác: Tấm bê tông cốt sợi kẽm, bê tông cốt sợi Polyme v.v.. Tùy vào ứng dụng và mục đích sử dụng. Các cốt sợi sẽ được lựa chọn kỹ lưỡng và tham khảo các tỷ lệ cấp phối đạt tiêu chuẩn. Việc sử dụng cốt sợi không đúng quy cách, tỷ lệ sẽ dẫn đến khó kiểm soát được chất lượng của sản phẩm sau khi hoàn thành.

GHI CHÚ:

Bài viết được tổng hợp nhiều thông tin từ Moc.Gov.Vn. Tài liệu chi tiết về bê tông sợi carbon của Moc.Gov.VN tại đây

Nguồn thông tin tham khảo về bê tông cốt sợi thủy tinh GFRC tại concretenetwork.com