Kiến thức cơ bản về “Bê tông cốt thép”

25/03/2021 0 Le Son 977

Kết cấu bê tông cốt thép được gia cố bằng các thanh thép là loại kết cấu bê tông cốt thép lâu đời nhất và được sử dụng rộng rãi nhất. Nó có đặc điểm riêng là biến dạng nhiệt độ của hai vật liệu bê tông và cốt thép là tương đương nhau.

Bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong các công trình dân dụng và xây dựng giao thông. Trong hầu hết các công trình hiện nay, kết cấu bê tông cốt thép đóng vai trò là kết cấu chịu lực chính trong toàn bộ công trình. Trong các công trình xây dựng, sự kết hợp giữa bê tông và thép là vật liệu chịu lực rất tốt, và sản phẩm này được gọi chung là bê tông cốt thép.

Hiện nay, bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong xây dựng, là loại vật liệu rất phổ biến và được ưa chuộng. Vậy bê tông cốt thép có những đặc điểm gì? Ứng dụng thức tế như thế nào? Hãy cùng tham khảo bài viết dưới đây để biết rõ hơn nhé!

Mục lục

Bê tông cốt thép là gì?

Sự kết hợp giữa bê tông và thanh thép xuất phát từ việc bê tông là vật liệu có cường độ chịu kéo thấp (chỉ bằng 1/20 đến 1/10 cường độ nén của bê tông). Gây hạn chế khả năng sử dụng của bê tông và gây lãng phí vật liệu trong quá trình sử dụng. Đặc điểm này có thể được khắc phục bằng cách thêm vào bê tông cốt thép; thường được làm bằng thép, có cường độ chịu kéo cao hơn nhiều so với bê tông. Do đó, chúng thường được đặt trong vùng căng của thành phần.

Ngày nay, các thanh thép có thể được làm từ các vật liệu khác ngoài thép. Chẳng hạn như polyme, sợi thủy tinh hoặc các vật liệu composite khác… Kết cấu sử dụng bê tông và các loại cốt liệu khác được gọi chung là kết cấu bê tông cốt thép.

Bê tông cốt thép được xem là một loại đá nhân tạo. Có ứng dụng cao trong xây dựng các công trình phục vụ dân dụng lẫn trong công trình giao thông. Trong hầu hết các công trình hiện nay, bê tông cốt thép đóng vai trò là kết cấu chịu lực chính cho cả công trình.

Bê tông cốt thép có những đặc điểm gì?

Nếu tách hai vật liệu đó ra chúng ta thấy rằng: Bê tông là vật liệu có khả năng chịu nén khá nhưng khả năng chịu kéo lại rất kém. Còn thép là vật liệu chịu nén hoặc chịu kéo đều tốt. Thép và bê tông có hệ số giãn nở nhiệt gần giống nhau; do đó tránh được sự ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường. Bê tông bảo vệ cốt thép khỏi sự xâm thực của môi trường; thép định vị bê tông nhằm tránh nứt vỡ. Bê tông có đặc tính chịu kéo và uốn kém. Khi có cốt thép nhược điểm này sẽ được khắc phục do thép là vật liệu chịu kéo khá tốt.

Chính vì vậy kết hợp hai loại vật liệu này lại sẽ tăng khả năng chịu lực cho kết cấu, đó chính là bê tông cốt thép. Sự kết hợp này đem lại nhiều ưu điểm nổi bật cho bê tông cốt thép. Về cơ bản trong cấu kiện bê tông cốt thép thì cốt thép sẽ chịu ứng suất kéo còn bê tông chịu ứng suất nén; vì cốt thép chịu nén và kéo đều tốt. Nhược điểm của bê tông là chỉ chịu nén tốt, còn chịu kéo thì kém.

Khả năng chịu lực của bê tông cốt thép đến từ đâu?

Khi nghiên cứu, người ta đã chứng minh bê tông và cốt thép có thể cùng tham gia làm việc với nhau nhằm giúp tăng cường khả năng chịu lực trong các điều kiện là do:

Lực dính giữa bê tông và cốt thép giúp cho cấu kiện trong quá trình chịu tải; thì bê tông có thể truyền lực sang cốt thép và cốt thép cững có thể truyền lực sang bê tông.

Không có phản ưng hóa học giữa bê tông và cốt thép, đồng thời bê tông còn bao bọc cốt thép giúp cốt thép tránh được sự ăn mòn của môi trường xung quanh. và cần lưu ý lượng xi măng cần ít nhất 250-270kg/m3 bê tông để bê tông giữ cho cốt thép khỏi bị ăn mòn.

Có hệ số giãn nở vì nhiệt gần như nhau, của bê tông hệ số giãn nở là 0,000010-0,000015. Còn cốt thép hệ số giãn nở là 0,000012. Do đó khi môi trường thay đổi trong phạm vi <100 độ C thì trong cấu kiện sẽ không xuất hiện nội ứng suất đáng kể; không làm phá hoại lực dính giữa bê tông và cốt thép.

Phân tích ưu nhược điểm của bê tông cốt thép

Ưu điểm

Giá thành thấp: bê tông được chế tạo chủ yếu từ các vật liệu sẵn có như đá, sỏi, cát… Các vật liệu khác như xi măng; thép đắt tiền hơn nhưng chỉ chiếm tỷ trọng khoảng 1/6 đến 1/5 tổng khối lượng.
Khả năng chịu lực lớn: khả năng chịu lực của bê tông cốt thép lớn hơn rất nhiều so với các dạng vật liệu khác như gạch, đá, gỗ… Hơn nữa, khác với các loại vật liệu xây dựng có nguồn gốc tự nhiên; bê tông cốt thép là vật liệu nhân tạo nên thông qua việc chế tạo có thể lựa chọn các tính năng mong muốn.
Độ bền cao: bê tông là một loại đá do đó có khả năng chịu ăn mòn; xâm thực từ môi trường cao hơn các vật liệu như thép, gỗ… Chi phí bảo dưỡng do đó cũng thấp hơn.
Khả năng tạo hình khối dễ dàng: trước khi đông cứng thì bê tông ở dạng hỗn hợp lỏng và dẻo; nên có khả năng tạo các hình khối phù hợp yêu cầu kiến trúc nhờ vào hệ thống ván khuôn.
Khả năng chống cháy tốt: trong ngưỡng dưới 400 °C thì cường độ của bê tông không bị suy giảm đáng kể. Hệ số dẫn nhiệt của bê tông cũng thấp nên giúp bảo vệ cốt thép ở nhiệt độ cao.
Khả năng hấp thụ năng lượng tốt: các kết cấu làm bằng bê tông cốt thép; thường có khối lượng lớn nên có khả năng hấp thụ lực xung kích tốt.

Nhược Điểm

Nặng nề: các kết cấu xây dựng làm từ bê tông cốt thép thường có nhịp tương đối nhỏ; chi phí xây dựng nền móng cao. Nhược điểm này hiện được khắc phục đáng kể bằng việc sử dụng kết cấu bê tông dự ứng lực hoặc kết cấu bê tông cường độ cao kết hợp với các giải pháp xây dựng hợp lý.
Thời gian thi công lâu: bê tông cần thời gian để đông cứng. Trong thời gian này chất lượng bê tông chịu nhiều ảnh hưởng của thời tiết môi trường… Nhược điểm này có thể khắc phục bằng cách sử dụng bê tông đúc sẵn lắp ghép hoặc bán lắp ghép.
Khả năng tái sử dụng thấp: việc tháo dỡ, vận chuyển và tái sử dụng bê tông sau khi sử dụng rất tốn kém và tiêu hao nhiều công sức.
Chi phí cho hệ thống ván khuôn.