Động đất là một trong những thiên tai nguy hiểm nhất, có thể gây ra thiệt hại lớn về người và tài sản. Để giảm thiểu hậu quả do động đất gây ra, các kỹ sư và nhà khoa học đã phát triển nhiều vật liệu xây dựng tiên tiến, giúp tăng cường độ bền và khả năng chịu lực của công trình trước rung chấn. Dưới đây là một số vật liệu xây dựng tiên tiến đang được ứng dụng để nâng cao khả năng chống động đất.
1. Bê Tông Cốt Sợi ( Carbon, FRP…)
Đặc điểm
Bê tông cốt sợi là sự kết hợp giữa bê tông truyền thống và các sợi carbon, FRP, sợi thủy tinh…giúp gia tăng khả năng chịu kéo, giảm nứt gãy và tăng độ dẻo của công trình.
Ưu điểm
- Khả năng chống chịu rung chấn tốt hơn bê tông thông thường.
- Giảm trọng lượng tổng thể của công trình, giúp giảm lực tác động từ động đất.
- Tăng độ bền và tuổi thọ của kết cấu.
Ứng dụng
- Các tòa nhà cao tầng tại khu vực dễ xảy ra động đất.
- Cầu và kết cấu hạ tầng giao thông.
Các nghiên cứu được phát triển dần đến các ứng dụng gia cường cho kết cấu cột thông qua phương pháp bọc kín (quấn chặt thân cột chịu nở ngang) bằng các loại tấm hoặc vải FRP. Hướng đi này đặc biệt hiệu quả trong giải quyết vấn đề chịu tải trọng ngang của cột bê tông, nhất là cột chịu động đất trên các cây cầu thuộc hệ thống đường cao tốc.
2. Gạch chống địa chấn Sisbrick
Loại gạch này được phát triển bởi Đại học Bách khoa Valencia (Tây Ban Nha) và có thể dễ dàng ứng dụng trong các kỹ thuật xây dựng truyền thống mà không cần trang thiết bị bổ sung.
Khác với gạch thông thường dễ đổ sập khi chịu tác động của động đất, gạch chống địa chấn Sisbrick có khả năng ngắt mạch rung chấn, ngăn chặn sự lan truyền của lực địa chấn và bảo vệ cấu trúc chính của công trình. Đây là một giải pháp đơn giản nhưng hiệu quả để tăng độ an toàn cho nhà cửa tại những khu vực có nguy cơ động đất cao.
3. Bê tông đúc sẵn
Bê tông đúc sẵn được sản xuất tại nhà máy với chất lượng đồng đều, sau đó được lắp đặt tại công trình. Nhờ sự kết hợp giữa cốt thép và khả năng chịu lực cao của bê tông, vật liệu này giúp các tòa nhà chống chọi tốt hơn trước tác động của địa chấn.
Một ưu điểm quan trọng của bê tông đúc sẵn là khả năng tích hợp vi mạch cảm biến đo áp lực, độ rung và chuyển động. Khi có động đất, hệ thống này sẽ gửi cảnh báo sớm cho cư dân, giúp họ có thời gian sơ tán kịp thời, giảm thiểu thương vong.
4. Bê Tông Tự Lành (Self-Healing Concrete)
Đặc điểm
Bê tông tự lành chứa vi khuẩn hoặc vật liệu vi sinh có thể tự sửa chữa các vết nứt nhỏ khi tiếp xúc với nước và không khí.
Ưu điểm
- Giảm nguy cơ suy yếu kết cấu do các vết nứt nhỏ gây ra.
- Tăng tuổi thọ công trình trong môi trường khắc nghiệt.
- Giảm chi phí bảo trì và sửa chữa sau động đất.
Ứng dụng
- Các công trình hạ tầng như cầu, đường cao tốc và bãi đỗ xe.
- Các tòa nhà và kết cấu quan trọng tại khu vực động đất.
5. Bê tông dạng phun (EDCC)
Phát triển bởi Đại học British Columbia (Canada), bê tông dạng phun EDCC là một loại xi măng composite dẻo, có thể được phun trực tiếp lên tường để tăng khả năng chịu lực và chống rung chấn.
Vật liệu này cũng sử dụng tro bay kết hợp với sợi polymer, giúp tăng độ bền và tính linh hoạt của công trình mà không cần thay đổi cấu trúc xây dựng ban đầu. Điều này giúp EDCC trở thành giải pháp hiệu quả trong việc gia cố các tòa nhà cũ tại những vùng có nguy cơ động đất cao.
6. Cao Su Chống Rung (Seismic Rubber Bearings)
Đặc điểm
Cao su chống rung là một loại vật liệu đàn hồi được sử dụng trong hệ thống móng của công trình, giúp giảm tác động của động đất bằng cách hấp thụ và phân tán năng lượng rung chấn.
Ưu điểm
- Giảm thiểu sự chuyển động ngang của công trình khi xảy ra động đất.
- Tăng độ bền của nền móng và kết cấu.
- Dễ dàng lắp đặt vào các công trình hiện có.
Ứng dụng
- Nhà cao tầng và trung tâm thương mại tại khu vực dễ bị động đất.
- Cầu và đường cao tốc.
7. Bê tông uốn cong
Loại bê tông đặc biệt này có khả năng chịu rung chấn tốt nhờ vào thành phần sợi polymer siêu nhỏ và tro bay. Khi bị tác động, thay vì nứt vỡ như bê tông thông thường, bê tông uốn cong chỉ xuất hiện những vết nứt siêu nhỏ, giúp công trình giữ được sự ổn định.
Ngoài khả năng chống động đất, bê tông uốn cong còn thân thiện với môi trường, giúp giảm tới 76% lượng khí CO2 thải ra trong quá trình sản xuất. Thử nghiệm thực tế cho thấy, loại bê tông này có thể uốn cong gấp 400 lần so với bê tông truyền thống, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các khu vực dễ xảy ra địa chấn.
Việc sử dụng các vật liệu xây dựng tiên tiến trong thiết kế và thi công công trình có thể giúp giảm thiểu thiệt hại do động đất gây ra, đồng thời kéo dài tuổi thọ và tăng cường độ an toàn của kết cấu. Các vật liệu như bê tông cốt sợi carbon, thép nhớ hình, bê tông tự lành, PU Foam và cao su chống rung đang mở ra hướng đi mới cho ngành xây dựng hiện đại, giúp bảo vệ con người và tài sản trước những thiên tai khó lường.
Xem thêm:
Nhà vườn tường kính dùng vật liệu tái chế, sống xanh bền vững
Tại Sao Các Dự Án Lớn Luôn Chọn ADO Là Đối Tác Nhôm Kính?
