Các nhà sản xuất vật liệu và kết cấu composite luôn coi lĩnh vực xây dựng và hạ tầng cơ bản như “vùng đất hứa” cho sự tăng trưởng mạnh của thị trường. Các tính chất nổi trội như dễ áp dụng, cường độ, độ bền và khả năng chống ăn mòn khiến vật liệu composite hầu như là giải pháp lý tưởng để sửa chữa các công trình cầu, đặt cốt bê tông, bảo vệ các công trình biển, xây dựng nền đường sắt, trụ kỹ thuật, hệ thống cấp nước... Tuy nhiên, trong khoảng thời gian dài, thị trường vật liệu composite đạt bước tiến rất nhỏ, không tăng trưởng nhanh như nhiều chuyên gia dự đoán. Lý do thứ nhất, các kỹ sư, các nhà xây dựng nhìn chung đang thiếu kiến thức về các vật liệu cơ bản, ngoài bê tông và thép. Các chương trình đào tạo kỹ thuật cũng ít đề cập tới các vật liệu tiên tiến như vật liệu composite, do đó rất khó để các kỹ sư sử dụng vật liệu composite và chịu trách nhiệm cho việc sử dụng vật liệu này. 

Cốt composite có trọng lượng nhẹ hơn 25% so với cốt thép, do đó đặt cốt nhanh và thuận lợi hơn nhiều so với cốt thép

Lý do thứ hai liên quan đến lý do đầu tiên và liên quan đến các quy chuẩn tiêu chuẩn hiện hành. Do vật liệu composite còn xa lạ với các kỹ sư xây dựng nên các tiêu chuẩn cũng ít được nghiên cứu để hướng dẫn họ sử dụng vật liệu composite trong các dự án hạ tầng. Tại Nga, gần đây nhất chỉ có bộ quy tắc về ứng dụng vật liệu composite để đặt cốt bên ngoài. Thực trạng này không chỉ có ở Nga mà ở nhiều nước khác trên thế giới. Cũng có những trường hợp ngoại lệ, chẳng hạn tại Mỹ, Cục Giao thông Vận tải Florida nổi tiếng về việc sử dụng vật liệu composite, đặc biệt là trên các tuyến đường thủy, hoặc gần các tuyến này.

Lý do thứ ba liên quan đến chi phí. Trong nhiều năm, chi phí ban đầu tương đối cao của vật liệu composite so với thép và bê tông là nguyên nhân khiến việc sử dụng vật liệu này bị loại ngay từ vòng đầu các cuộc thương thảo. Khách hàng thường không muốn trả trước nhiều hơn cho một loại vật liệu cải tiến nào đó, ngay cả khi vật liệu bảo đảm các tính chất cơ học tốt hơn và làm cho sản phẩm bền vững hơn đồng thời giảm chi phí bảo dưỡng kỹ thuật tổng thể.

Các cơ quan chính phủ và các công ty lớn ngày càng chú trọng đến tính sinh thái và kết quả vòng đời của vật liệu xây dựng, điều này đương nhiên có lợi cho phe ủng hộ vật liệu composite. Thời gian gần đây đã có một số dự án hạ tầng lớn được thực hiện trong đó vật liệu composite được sử dụng nhiều. Một trong những dự án nổi tiếng nhất là kênh đào để giảm nhẹ lũ lụt tại Jizan (thành phố nằm ở phía tây nam Ả Rập Xê út, phía bắc biên giới với Yemen). Lũ lụt thường xảy ra khi có lượng mưa lớn định kỳ do dòng chảy từ những ngọn núi gần đó. Một kênh thoát nước mưa bằng bê tông cốt thép dài 23 km, chiều rộng 800 mét được xây dựng để bảo vệ khu công nghiệp lớn, trong đó có nhà máy lọc dầu Saudi Aramco. 11.000 km cốt sợi thủy tinh đã được sử dụng để gia cố con kênh này. Cốt composite phải đảm bảo thời hạn sử dụng ít nhất 100 năm (tăng nhiều hơn so với cốt thép, do không bị ăn mòn như cốt thép). 

Saudi Aramco chuyên hoạt động kinh doanh dầu mỏ và sản phẩm phái sinh, và chiếm 10% thị phần xây dựng ở Ả Rập Xê út. Theo thông tin từ một nhà cung cấp cốt  composite, Saudi Aramco bắt đầu tìm kiếm các công nghệ thay thế do việc thay thế các kết cấu bê tông đang tiêu tốn một phần đáng kể ngân sách hàng năm. Độ mặn cao của cát trong vùng và sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa ngày và đêm khiến bê tông bị nứt và hư hỏng nhanh hơn, điều này cũng dẫn đến sự ăn mòn cốt nhanh chóng. Sau khi tìm hiểu nguyên nhân của vấn đề, Saudi Aramco đã chấp thuận sử dụng cốt sợi thủy tinh trong môi trường có mức độ ăn mòn cao. Ngay sau khi được cung cấp, cốt được lắp đặt bởi nhà thầu dự án Al Yamama Group (Ả Rập Xê út). Việc đặt cốt composite nhanh hơn nhiều so với cốt thép. Trọng lượng nhẹ hơn 25% so với cốt thép cho phép tiến độ công việc nhanh hơn, với nhân lực ít hơn. Ngoài ra, đối với cốt composite, việc di chuyển và xác định vị trí đơn giản hơn.

Một điều quan trọng, cốt sợi thủy tinh không thể thay thế trực tiếp cho cốt thép do có các thuộc tính khác với các thuộc tính của cốt thép, và cần phải được tính đến trong quá trình thiết kế. Ví dụ, cốt sợi thủy tinh có độ bền kéo cao hơn thép nhưng module đàn hồi thấp hơn. Trong kết cấu thép, lượng cốt thường được xác định bởi độ bền kéo. Đối với sợi thủy tinh, module thường là yếu tố quyết định lượng cốt cần thiết. Đáp ứng yêu cầu này sẽ có thể tạo kết cấu đảm bảo cường độ mong muốn.

Rõ ràng, các kỹ sư, các nhà xây dựng rất quan tâm tới vật liệu composite; tuy vậy, họ không chỉ cần có khả năng tiếp nhận mà cả công cụ để đưa vật liệu này vào cuộc sống. Vẫn còn rất nhiều việc phải làm để phổ biến sử dụng vật liệu composite trong xây dựng các công trình hạng mục kỹ thuật. 

https://www.techinsider.ru/technologies

ND: Lệ Minh