Theo Cục Quản lý Đường cao tốc Liên bang Hoa Kỳ (FHWA): UHPC là vật liệu composite gốc xi măng bao gồm của các thành phần dạng hạt tối ưu , tỷ lệ nước so với vật liệu gốc xi măng nhỏ hơn 0,25 và có chứa cốt sợi phân bố không liên tục; gồm các đặc tính cơ học như cường độ chịu nén lớn hơn 150MPa và độ bền kéo sau nứt lớn hơn 5MPa. 

UHPC có cấu trúc lỗ rỗng không liên tục giúp giảm sự xâm nhập của chất lỏng, tăng cường đáng kể độ bền lâu so với các loại bê tông thông thường khác. UHPC có một số đặc tính ưu việt như: hỗn hợp UHPC chảy cao, không cần đầm; cường độ nén rất cao; cường độ kéo uốn rất cao; độ dẻo dai cao; có thềm chảy dẻo; chống cháy như bê tông thường, không cháy; chống thấm, chống ăn mòn biển cao, chống mài mòn và bào mòn cao; chi phí bảo trì cực thấp.

Cấp phối cơ bản của UHPC bao gồm: cát mịn, bột quartz, silica fume, xi măng, sợi gia cường, phụ gia siêu dẻo và nước, trên cơ sở nguyên lý lấp đầy lỗ rỗng và tối ưu hóa thành phần hạt. Có rất nhiều cấp phối khác nhau được công bố trên thế giới tùy theo điều kiện vật liệu ở từng quốc gia mà người sử dụng có thể áp dụng loại cấp phối phù hợp. So với bê tông truyền thống, xét về mặt cường độ cũng như độ bền thì UHPC là loại bê tông thế hệ mới với nhiều ưu điểm vượt trội hơn. UHPC đã được nghiên cứu và phát triển cũng như ứng dụng trên khắp thế giới hơn 40 năm tính đến thời điểm hiện tại. 

Nói về ứng cụng của UHPC, TS. Trần Bá Việt - Phó Chủ tịch Hội Bê tông Việt Nam cho biết, UHPC là vật liệu hàng đầu cho xây dựng bê tông đúc sẵn, xuất hiện với tên gọi “bê tông bột phản ứng” vào đầu những năm 1990, hiện nay vật liệu này đã được sử dụng ngày càng nhiều ở Mỹ và nước ngoài trong thập kỷ qua. Trên thế giới, các công trình xây dựng cao hàng trăm tầng đều sử dụng bê tông cường độ siêu cao UHPC. Với khả năng chịu tải lớn, chuyển tải hiệu quả, bê tông UHPC góp phần giảm tổng trọng lượng công trình, mang lại hiệu quả kinh tế cao trong xây dựng kết cấu.

Cầu Vàng (Phú Thọ) sử dụng dầm U hở bằng bê tông; dầm UHPC nhịp lớn nhằm giảm bớt cọc khoan nhồi, trụ

Theo các nghiên cứu mà TS. Trần Bá Việt tổng hợp được, đến năm 2020, số lượng cầu được xây dựng bằng vật liệu UHPC tại Malaysia là 185 cầu, tại Bắc Mỹ là 389 cầu. UHPC được chọn làm vật liệu xây dựng Bảo tàng các nền văn minh châu Âu và Địa Trung Hải (Mucem) - Bảo tàng quốc gia đầu tiên được xây dựng ở Pháp bên ngoài Pháp. Độ bền và lợi ích thẩm mỹ là lý do chính để vật liệu UHPC được sử dụng.

Mặc dù chi phí ban đầu của vật liệu chế tạo UHPC cao, song với thiết kế tối ưu, tiết diện cấu kiện giảm, UHPC được dự báo sẽ dần thay thế sản phẩm bê tông cốt thép truyền thống. Bê tông tính năng siêu cao mang lại giá trị kinh tế cao trên cơ sở tối ưu chi phí ban đầu được kết quả tăng giá trị sử dụng, vòng đời công trình kéo dài.

Tại Việt Nam, “Chiến lược phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam  thời kỳ 2021-2030, định hướng đến năm 2050” nêu rõ: “đẩy mạnh đầu tư các nhà máy sản xuất cấu kiện bê tông các loại (bê tông nhẹ, bê tông phục vụ công trình ven biển và hải đảo; bê tông cường độ cao, tính năng cao, bê tông xuyên nước chống ngập úng, giảm tiếng ồn cho các đô thị...) để phục vụ nhu cầu trong nước và có thể xuất khẩu... Phát triển và áp dụng rộng rãi các loại bê tông cường độ cao trên 100MPa; các sản phẩm cấu kiện bê tông tiền chế, lắp ghép theo mô-đun, bản mỏng, tiết diện nhỏ; bê tông bền với môi trường biển, bê tông chịu nhiệt, bê tông thích ứng với biến đổi khí hậu, bê tông in 3D”. 

Như vậy bê tông tính năng siêu cao - UHPC với cường độ từ 120MPa trở lên là một trong những loại vật liệu xây dựng được ưu tiên nghiên cứu, phát triển và ứng dụng tại Việt Nam. Trên thực tế, từ năm 2016 đến nay đã có gần 100 cầu sử dụng vật liệu UHPC được xây dựng trên toàn quốc, với nhịp 8-20m. Đặc biệt, UHPC cũng đã được sử dụng trong dự án sửa chữa mặt cầu Thăng Long.

Thời gian qua, Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng (IBST) đã chế tạo thành công phiến dầm cầu bê tông ứng suất trước tính năng siêu cao. Với sản phẩm này, IBST mong muốn được triển khai ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân nông thôn, đồng bào vùng sâu, vùng xa, đồng thời giúp tiết giảm chi phí cho giao thông đô thị của các thành phố lớn. Ngoài ra, một số doanh nghiệp thành viên Hội Bê tông Việt Nam cũng đang đẩy mạnh nghiên cứu, ứng dụng UHPC vào xây dựng công trình.

Bên cạnh những ưu điểm, TS. Trần Bá Việt cũng nêu lên một số hạn chế trong việc triển khai áp dụng rộng rãi vật liệu này, như: Việt Nam hiện chưa nắm vững công nghệ về UHPC, giá thành sản xuất cao nên thường hiệu quả hơn đối với những công trình lớn. Tuy nhiên theo thời gian, sự tiến bộ của khoa học công nghệ sẽ giúp giảm giá thành sản xuất UHPC và với những tính năng vượt trội của mình, UHPC vẫn được dự báo sẽ dần trở thành vật liệu xây dựng phổ biến ở Việt Nam trong tương lai.

Trần Hà