Từ những cây cầu dân sinh, đến các công trình giao thông trọng điểm, bê tông siêu tính năng UHPC đang chứng minh nhiều ưu thế vượt trội về độ bền, khả năng chịu lực và tuổi thọ khai thác.
Giải pháp cho công trình đòi hỏi độ bền cao
Được chế tạo từ xi măng chất lượng cao, silica fume, cát siêu mịn, phụ gia khoáng, phụ gia siêu dẻo cùng các loại sợi gia cường đặc biệt, bê tông siêu tính năng (UHPC) sở hữu cấu trúc đặc chắc với cường độ chịu nén từ 120 - 200 MPa hoặc cao hơn, gấp nhiều lần bê tông thông thường.
UHPC được ứng dụng trong một số dự án cầu, đường, hạ tầng.
Bên cạnh khả năng chịu lực lớn, UHPC còn có ưu điểm chống thấm, chống nứt, chống mài mòn và chống ăn mòn tốt. Đây là những yếu tố đặc biệt quan trọng đối với các công trình hạ tầng trong điều kiện khắc nghiệt hoặc yêu cầu tuổi thọ khai thác dài.
Tại Triển lãm Quốc tế máy móc, thiết bị ngành Bê tông và Xi măng Việt Nam 2026 mới đây, TS Trần Bá Việt, Phó chủ tịch kiêm Tổng thư ký Hội Bê tông Việt Nam đề xuất nghiên cứu mở rộng ứng dụng cầu cạn sử dụng UHPC kết hợp đường đắp trong phát triển hạ tầng giao thông.
Theo TS Việt, mục tiêu phát triển hơn 6.400km đường cao tốc vào năm 2030 cho thấy nhu cầu đầu tư hạ tầng giao thông của Việt Nam còn rất lớn.
Tuy nhiên, quá trình phát triển mạng lưới cao tốc, đặc biệt tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long đang đối mặt với nhiều thách thức như: Thiếu hụt vật liệu đắp nền, nền đất yếu, thời gian chờ lún kéo dài và yêu cầu bảo đảm thoát lũ tự nhiên. Do vậy, cần tiếp tục nghiên cứu mở rộng ứng dụng cầu cạn sử dụng UHPC tại một số khu vực phù hợp.
Trước đó, UHPC đã được ứng dụng để xây dựng khoảng 200 cây cầu dân sinh nông thôn tại nhiều địa phương trên cả nước. Một trong những ưu điểm nổi bật của vật liệu này là cho phép giảm kích thước kết cấu nhưng vẫn bảo đảm khả năng chịu lực. Các cấu kiện được sản xuất sẵn tại nhà máy nên quá trình thi công, lắp dựng diễn ra nhanh chóng.
Hiệu quả của UHPC cũng được kiểm chứng tại dự án sửa chữa mặt cầu Thăng Long. Sau hơn 5 năm, công trình vẫn vận hành ổn định dù thường xuyên chịu tác động của điều kiện thời tiết khắc nghiệt và chênh lệch nhiệt độ lớn.
Theo ThS Đặng Văn Hiếu, Công ty CP Tư vấn Xây dựng Thăng Long, UHPC có cường độ chịu nén, chịu kéo và mô đun đàn hồi lớn, khả năng chống thấm và chống ăn mòn cao, giúp nâng tuổi thọ công trình lên khoảng 100 - 150 năm.
"Kết cấu dầm cầu UHPC có tiết diện thanh mảnh, giảm được chiều cao dầm, trong khi tải trọng bản thân chỉ khoảng 50% so với dầm bê tông thông thường. Qua đó giảm được chi phí mố trụ và chi phí đường dẫn", ông Hiếu cho biết.
Phù hợp với công trình hạ tầng và dân dụng
Không chỉ được sử dụng trong lĩnh vực giao thông, UHPC đang từng bước mở rộng phạm vi ứng dụng sang nhiều công trình hạ tầng kỹ thuật và dân dụng.
UHPC ứng dụng làm lan can sông.
Công ty CP Bê tông ly tâm Thủ Đức 1 là một trong những đơn vị ứng dụng UHPC trong nhiều dự án cầu nông thôn, đồng thời sản xuất các cấu kiện kiến trúc như mặt dựng đúc sẵn, cầu thang đúc sẵn, nhịp cầu đúc sẵn và các chi tiết trang trí nội - ngoại thất cho văn phòng, khách sạn, khu dân cư và công viên. Nghiên cứu cho thấy UHPC có sức kháng cự tốt với các tác nhân phá hoại đến từ yếu tố thời tiết, nhiệt độ và môi trường.
Còn theo đại diện Công ty CP Sản xuất kinh doanh và xuất nhập khẩu Bách Vượng, tại dự án cao tốc Cao Bồ - Mai Sơn, UHPC được sử dụng nhằm tăng khả năng chịu lực, chống va đập, chống thấm và chống ăn mòn, đồng thời hạn chế nứt vỡ trong quá trình khai thác lâu dài.
Với dự án cải tạo đô thị Hà Tĩnh, UHPC được ứng dụng cho các sản phẩm như nắp hố ga, tấm chắn rác, cấu kiện thoát nước và nhiều hạng mục kỹ thuật khác. Nhờ cường độ cơ học lớn, UHPC còn phù hợp với các công trình cầu cảng, bến neo tàu, kè chắn sóng, tường bảo vệ bờ biển, công trình hạ tầng trên đảo...
Hiệu quả cần nhìn ở vòng đời công trình
Dù có nhiều ưu điểm vượt trội, song việc ứng dụng UHPC hiện nay vẫn chưa tương xứng với tiềm năng. Một trong những nguyên nhân được nhắc đến nhiều nhất là chi phí đầu tư ban đầu cao hơn so với các giải pháp bê tông truyền thống.
Tuy nhiên, theo TS Trần Bá Việt, nếu chỉ nhìn vào chi phí xây dựng ban đầu sẽ khó đánh giá đầy đủ hiệu quả của loại vật liệu này.
Ông phân tích, trong khi mức đầu tư bình quân đường cao tốc hiện nay khoảng 232 tỷ đồng/km, thì việc xây dựng cầu cạn sử dụng UHPC có thể đòi hỏi chi phí ban đầu lớn hơn. Đổi lại, công trình có khả năng giảm đáng kể nhu cầu bảo trì, hạn chế tác động của lún nền và nâng cao độ bền trong suốt quá trình khai thác.
"Vấn đề đặt ra không còn đơn thuần là xây dựng tuyến đường với chi phí thấp nhất, mà là lựa chọn giải pháp mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật tối ưu trong nhiều thập kỷ vận hành", TS Việt nhấn mạnh.
Cũng theo TS Việt, trong xu hướng ngành Xây dựng chú trọng nâng cao tuổi thọ công trình, giảm phát thải và giảm chi phí bảo trì, UHPC là vật liệu có nhiều lợi thế nhờ khả năng kéo dài tuổi thọ công trình, hạn chế sửa chữa và nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên.
PGS.TS Lê Trung Thành, Ủy viên Ủy ban Khoa học, Công nghệ và Môi trường của Quốc hội cho rằng, ngành bê tông Việt Nam đang đối mặt với nhiều thách thức như yêu cầu giảm phát thải carbon, biến động giá nguyên liệu đầu vào và sự suy giảm nguồn cát tự nhiên. Do vậy, ngành bê tông cần chuyển từ mô hình phát triển dựa vào sản lượng sang mô hình dựa vào công nghệ, hiệu quả sử dụng tài nguyên và vòng đời công trình; phát triển bê tông xanh, bê tông carbon thấp, bê tông UHPC; mở rộng sử dụng vật liệu thay thế cát tự nhiên; thúc đẩy bê tông đúc sẵn và đẩy mạnh chuyển đổi số trong toàn bộ chuỗi sản xuất - xây dựng, đảm bảo hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường.