Sợi carbon được sử dụng để củng cố các tòa nhà; Bảo vệ khỏi vụ nổ

Bọc CFRP xung quanh các cột làm tăng lực cắt và độ bền dọc trục để cải thiện độ dẻo dai và tiêu tán năng lượng.

Giờ đây, một nhà nghiên cứu tại Đại học Missouri đang hợp tác với Quân đội Hoa Kỳ để thử nghiệm một phương pháp bổ sung cho các tòa nhà để bảo vệ chúng trong trường hợp bị tấn công khủng bố. Sarah Orton, trợ lý giáo sư kỹ thuật dân dụng tại Đại học Kỹ thuật MU, đã tập trung vào việc sử dụng CFRP (carbon fiber reinforced polymer), một loại vải có thể chịu được lực 143.000 pound mỗi inch vuông và có nhiều ứng dụng khác nhau để gia cố các tòa nhà bê tông cốt thép. CFRP đã được sử dụng trước đây để tăng cường các tòa nhà trong các trận động đất.

“CFRP đã được sử dụng ở những nơi như California từ những năm 1980 để bảo vệ các tòa nhà khỏi động đất, nhưng nó có rất nhiều ứng dụng”, theo Sarah Or Orton. “Bây giờ, chúng ta phải lo lắng về thiệt hại do các cuộc tấn công gây ra. Loại vải này có thể là một công cụ tuyệt vời để bảo vệ con người trong các tòa nhà bị đe dọa”.

Để bảo vệ tòa nhà khỏi sự kiện cực đoan, CFRP có thể được sử dụng để tăng khả năng uốn của tường hoặc cột. Trước đây, Orton đã phát minh ra một loại neo có thể được gắn vào cột hoặc khe nứt để làm cho CFRP hiệu quả hơn. Trong công việc đó, Orton thấy rằng các neo cho phép CFRP đạt được cường độ căng đầy đủ của nó thay vì bị tách ra khỏi bê tông chỉ bằng một nửa cường độ.

CFRP có thể được sử dụng để bảo vệ toàn bộ bức tường khỏi vụ nổ. Để nghiên cứu tính hiệu quả của các cách áp dụng CFRP khác nhau, Sarah Orton đã làm việc với Trung tâm nghiên cứu và phát triển kỹ sư quân đội Hoa Kỳ (ERDC) để kích nổ chất nổ gần các tấm bản bê tông gia cường CFRP. Cô thấy rằng CFRP, khi được xếp lớp và neo, cung cấp một sự bảo vệ đáng kể. Tuy nhiên, cô nói rằng việc áp dụng bảo vệ bổ sung cho mặt trước của tấm bê tông, chẳng hạn như một tấm thép, sẽ tăng cường hiệu năng của tấm.

Sarah Orton nói rằng chi phí cao khoảng 30 đô la mỗi feet vuông đã khiến CFRP không được triển khai rộng rãi ở các khu vực dễ xảy ra động đất.

“Đây là một vật liệu thực sự hữu ích. Tôi tiếp tục bị mê hoặc bởi các ứng dụng và cường độ của vật liệu này. Trang bị thêm các tòa nhà bằng CFRP sẽ giúp bảo vệ mọi người khỏi các cuộc tấn công và khả năng sụp đổ tòa nhà”.

Nghiên cứu “Sử dụng các neo sợi carbon để cải thiện hiệu năng của các kết cấu bê tông tăng cường CFRP chịu tải trọng nổ và tác động”, sẽ được công bố trong một ấn phẩm đặc biệt của Viện bê tông Mỹ.

Trần Mạnh Khải
https://www.worldconstructiontoday.com