Vật liệu composite sợi carbon là loại vật liệu xây dựng hiện đại được sản xuất trên quy trình nhiệt phân công nghệ tiên tiến nhằm tổng hợp các đặc tính ưu điểm của các vật liệu khác nhau.
Trước hiện trạng hư hỏng nhà ở và xuống cấp của các công trình hiện nay, việc nghiên cứu về sửa chữa, cải tạo, nâng cấp công trình xây dựng là vấn đề rất cần thiết. Thi công gia cố công trình bằng vật liệu sợi carbon composite (FRP) là một phương pháp mới đã được nghiên cứu và áp dụng tại các nước tiên tiến bắt đầu xuất hiện từ những năm 1990. Trong những năm gần đây thì việc ứng dụng sản phẩm này trong lĩnh vực gia cố các công trình xây dựng đã cho cho thấy nhiều ưu điểm nổi trội so với phương truyền thống (sử dụng thép tấm, tăng tiết diện cấu kiện….)
Phương pháp mới này tận dụng được ưu điểm khả năng chịu lực rất cao của vật liệu cùng với sự tiện lợi khi thi công đã trở thành một giải pháp rất đáng chú ý khi chọn lựa để sửa chữa, gia cố cho các công trình bê tông cốt thép. Phương pháp sửa chữa, gia cố công trình bằng cách sử dụng vật liệu FRP có rất nhiều ưu điểm như thi công đơn giản, nhanh chóng, không cần phải đập phá kết cấu, không cần sử dụng coffa, đảm bảo giữ nguyên hình dạng kết cấu cũ, có tính thẩm mỹ cao, đặc biệt là với các công trình đòi hỏi khả năng chống thấm và ăn mòn cao.
Sợi Carbon composite là loại sợi chứa ít nhất 90% nguyên tử carbon được kiểm soát chặt chẽ trong quá trình nhiệt phân sợi nguyên liệu ban đầu. Kim cương, than củi, than hoạt tính, graphite (than chì) và sợi carbon đều được cấu thành từ những nguyên tử carbon. Kim cương là vật liệu cứng và bền nhất trong khi graphite mềm và trơn. Sự khác nhau này là do cấu trúc tinh thể khác nhau của chúng tạo ra... Kim cương có cấu trúc carbon 3 chiều, sợi carbon có cấu trúc mạng lưới 2 chiều với các nguyên tố carbon sắp xếp trật tự thẳng hàng và quấn lấy nhau.
Ưu điểm của vật liệu carbon composite
• Cường độ chịu kéo cao, gấp 10 -15 lần cường độ chịu kéo thép.
• Nhẹ và đa năng.
• Thích hợp với hình dạng cấu kiện khác nhau.
• Gia cố những kết cấu chịu uốn, cắt và nén.
• Lắp đặt nhanh, dễ dàng, không ảnh hưởng đến kiến trúc của công trình.
• Bền bỉ với thời gian và trong môi trường hóa chất.
• Dễ dàng tính toán và kiểm tra lại với phần mềm do nhà sản xuất cung cấp.
Nhược điểm của vật liệu carbon composite
• Đây là nguồn vật liệu từ thị trường nước ngoài, Việt Nam chưa có công ty sản xuất.
• Trước khi tiến hành cải tạo phải lên dự toán xây dựng để lập kết hoạch cung ứng vật liệu cho công trình.
Ứng dụng của vật liệu composite
Gia cố dầm.
Gia cố sàn.
Gia cố cột.
Bích Ngọc (TH/ VLXD.org)