23/06/2026
[SINH VIÊN HỌC NGÀNH XÂY DỰNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY ĐÔ SẼ ĐƯỢC TIẾP CẬN CÁC GIẢI PHÁP VẬT LIỆU MỚI VÀ BỀN VỮNG]
* Giới thiệu về cốt thanh chịu lực phi kim (FRP)
** Cốt thanh chịu lực phi kim là một loại vật liệu composite (Fiber-Reinforced Polymers - FRP), được chế tạo từ sự kết hợp của sợi gia cường như sợi thủy tinh (G), sợi cacbon (C), sợi aramid (A) và sợi basalt (B), và chất kết dính như keo epoxy, keo vinyl esters hoặc keo polyesters. Yêu cầu kỹ thuật của cốt thanh phi kim dùng cho kết cấu bê tông đã được hướng dẫn trong các tiêu chuẩn liên quan.
Vật liệu FRP có khả năng chịu lực kéo dọc trục theo hướng sợi rất cao và trọng lượng nhẹ hơn so với các vật liệu truyền thống như thép. Vật liệu FRP có thể chống chịu các tác nhân ăn mòn (như hóa chất hoặc nước biển), không dẫn điện và dẫn nhiệt. Vật liệu FRP có ứng xử tuyến tính, mô-đun đàn hồi thấp, hệ số giãn nở vì nhiệt theo phương vuông góc với sợi cao, có thể bị ảnh hưởng do tiếp xúc bức xạ mặt trời hoặc nhiệt.
** Cốt chịu lực phi kim (FRP) đang trở thành giải pháp thay thế tiềm năng cho cốt thép truyền thống, đặc biệt trong các công trình đòi hỏi khả năng chống ăn mòn và độ bền cao. Xu hướng phát triển vật liệu FRP ngày càng được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi nhờ các lợi ích về mặt kỹ thuật và kinh tế trong dài hạn. Các nghiên cứu hiện nay tập trung giúp cải thiện tính năng chịu nhiệt và khả năng chống cháy, hướng đến mục tiêu giảm chi phí sản xuất để tăng khả năng cạnh tranh với thép, đồng thời phát triển vật liệu FRP thân thiện với môi trường.
• Đặc tính cơ học:
Cốt GFRP có cường độ kéo cao hơn đáng kể so với cốt thép nhưng có mô đun đàn hồi thấp (khoảng 1/4 so với thép) và làm việc hoàn toàn đàn hồi tuyến tính đến khi phá hoại giòn, không có giai đoạn chảy dẻo. Ngược lại, cốt thép có mô đun đàn hồi lớn, khả năng biến dạng dẻo tốt và có vùng chảy rõ rệt trước khi phá hoại, nhờ đó giúp cấu kiện có khả năng phân phối lại nội lực và cảnh báo trước khi mất khả năng chịu lực.
• Ứng xử kết cấu:
Do mô đun đàn hồi thấp, cấu kiện sử dụng cốt GFRP thường có độ võng lớn hơn và xuất hiện vết nứt sớm hơn so với cấu kiện cốt thép; thiết kế vì vậy thường bị khống chế bởi trạng thái sử dụng (độ võng, bề rộng khe nứt) thay vì trạng thái cường độ. Trong khi đó, cấu kiện BTCT truyền thống có độ cứng lớn hơn và khả năng tiêu tán năng lượng tốt nhờ tính dẻo của thép, đặc biệt có lợi khi chịu tải trọng lặp hoặc tải va đập. Tuy nhiên, ứng xử này có xu hướng suy giảm theo thời gian khi thép bị ăn mòn trong môi trường biển.
• Khả năng chống ăn mòn trong môi trường bê tông nước biển cát biển hoặc môi trường xâm thực:
Cốt thép rất nhạy cảm với ion clorua có trong nước biển và cát biển, dẫn đến ăn mòn điện hóa, làm giảm tiết diện thanh cốt, suy giảm lực bám dính và gây nứt, b**g tách lớp bê tông bảo vệ, từ đó ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ bền lâu của kết cấu. Trái lại, cốt GFRP là vật liệu phi kim, không bị ăn mòn điện hóa và hầu như không bị ảnh hưởng bởi môi trường clorua, nên duy trì được khả năng làm việc ổn định trong điều kiện bê tông nước biển cát biển, góp phần nâng cao tuổi thọ và giảm chi phí bảo trì công trình.
Bộ môn Xây dựng, Khoa KT-CN.