Trong các công trình xây dựng, việc kết hợp hai loại vật liệu là Bê tông và Thép là một cộng tác chịu lực rất tốt, sản phẩm này 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 khá thông dụng và phổ biến.
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.
Đặc điểm của Bê Tông Cốt Thép
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, còn nhược điểm của bê tông là chỉ chịu nén tốt, còn chịu kéo thì kém.
Trong dầm bê tông cốt thép, thép dọc được đặt vào vùng kéo do uốn, thép xiên ở vùng chịu ứng suất kéo chính. Ngoài ra, thép dọc cũng được đặt vào vùng nén để giảm kích thước tiết diện.
Tại sao Bê tông và cốt thép có thể cùng cộng tác chịu lực
Bê tông và cốt thép dính chặt với nhau nên có thể truyền lực qua lại. Lực dính có tầm quan trọng hàng đầu. Nhờ có lực dính mà cường độ của thép mới được khai thác, bề rộng vết nứt (của bê tông) trong vùng kéo mới bị hạn chế… Vì vậy, người ta tìm mọi cách để tăng cường lực dính giữa bê tông và cốt thép.
Giữa bê tông và cốt thép không xảy ra phản ứng hoá học. Bê tông bao bọc cốt thép, bảo vệ, chống lại sự xâm thực của môi trường. Vì vậy, khi thi công kết cấu bê tông cốt thép phải rất thận trọng khi dùng các phụ gia (hoá dẻo hoặc đông cứng), phải đầm kỹ bê tông để đạt tới độ sít chặt cần thiết.
Cốt thép và bê tông có hệ số giãn nở nhiệt gần giống nhau (của bê tông = 0,00001 -:- 0,000015), của thép = 0,000012). Do đó khi nhiệt độ thay đổi trong phạm vi thông thường (dưới ) trong cấu kiện không xuất hiện nội ứng suất đáng kể, không phá hoại lực dính giữa chúng. Bê tông có đặc tính chịu kéo kém, khi có cốt thép nhược điểm này sẽ được khắc phục do thép là vật liệu chịu kéo khá tốt.
Bê tông bảo vệ cốt thép khỏi sự xâm thực của môi trường. Bê tông giữ cốt thép khỏi bị ăn mòn. Do đó lượng xi măng tối thiểu phải là và chiều dày lớp bảo vệ phải được chọn tuỳ theo loại cấu kiện và môi trường làm việc của nó.
Vậy Ưu, nhược điểm của Bê tông cốt thép như thế nào?
Ưu điểm của việc sử dụng vật liệu xây dựng bê tông cốt thép là tạo cho kết cấu công trình nhà có độ cứng cao hơn nhiều so với sử dụng vật liệu thép, đây là điều rất cần thiết trong xây dựng nhà cao tầng và cả tháp truyền hình (tham khảo mục các công trình nhà và tháp cao nhất thế giới). Nhưng nhược điểm của vật liệu bê tông cốt thép là có cường độ chịu lực khá thấp và tính dẻo không cao...
Bất cứ sản phẩm nào cũng có ưu điểm và nhược điểm riêng của nó, bê tông cốt thép cũng không ngoại lệ. Nếu chúng ta nắm bắt và hiểu rõ những điều này, thì việc vận dụng nó trong xây dựng sẽ tốt hơn và hiệu quả hơn.
MT