Việc ứng dụng thành công công nghệ bê tông tính năng siêu cao UHPC vào xây dựng nhịp chính công trình cầu Đập Đá tại phường 3, thành phố Vị Thanh, tỉnh Hậu Giang là một trong những kết quả của hoạt động Trình diễn kết nối cung – cầu công nghệ do Cục Ứng dụng và Phát triển công nghệ chủ trì tổ chức. Mặc dù kinh phí xây dựng không lớn, nhưng công trình mang ý nghĩa quan trọng trong việc kết nối, chuyển giao và ứng dụng thành tựu khoa học và công nghệ (KH&CN) vào thực tiễn xây dựng hạ tầng nông thôn, khẳng định hiệu quả của mô hình kết hợp giữa 3 nhà, mở ra tiềm năng lớn trong việc góp phần thực hiện một số nội dung của Chương trình mục tiêu quốc gia về xây dựng nông thôn mới.
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cầu dân sinh theo công nghệ UHPC
UHPC (Ultra High Performance Concrete) là công nghệ bê tông mang tính đột phá được phát triển từ những năm 90 của thế kỷ XX, với tên gọi ban đầu là Reactive Powder Concrete (RPC). Đây là bê tông có cường độ cực cao và độ dẻo dai lớn với cường độ nén lên đến 200 MPa, cường độ kéo khi uốn đến 40 MPa; cốt liệu của UHPC nhỏ hơn 0,6 mm để hạn chế việc sinh ra các vết nứt ở vùng truyền giữa bề mặt xi măng và cốt liệu do sự khác biệt về nhiệt độ trong quá trình đóng rắn của bê tông. Trên cơ sở nghiên cứu, làm chủ công nghệ này, các nhà khoa học thuộc 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. Kết quả thử tải cho thấy, phiến dầm cầu tại cấp tải gấp 10 lần tải trọng phân bố 1025 kg/m2, tức là gấp 3,5 lần tải thiết kế mà không xuất hiện vết nứt; tỷ lệ võng so với chiều dài dầm khoảng 1/290L, đảm bảo yêu cầu thiết kế.
Cầu bê tông sử dụng phiến dầm theo công nghệ UHPC cho phép thi công nhanh, chất lượng cao, quản lý chất lượng tốt, giảm tải trọng bản thân kết cấu, giảm số lượng mố cầu và trụ cầu. Với công nghệ đã được làm chủ, IBST có thể thiết kế thành phần bê tông, thiết kế kết cấu cũng như chế tạo các phiến dầm cầu có nhịp từ 12-25 m, trong khi nhịp cầu bê tông thường chỉ 6 hoặc 9 m. Nếu nối 3 nhịp dài 12 m thành cầu 36 m hoặc nối 2 nhịp 25 m thành cầu 50 m, thì giá thành sẽ giảm 20%, nếu tính cả mố và trụ cầu, thì tổng giá thành xây dựng cầu sẽ giảm chỉ còn 65-75% so với cầu bê tông truyền thống. Sản phẩm không chỉ dùng cho công trình cầu nông thôn mà còn có thể ứng dụng ở các cầu vượt bộ hành đô thị, cầu vượt bộ hành qua đường cao tốc, bởi tải trọng tính toán hoàn toàn giống nhau (300 kg/m2).
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.
Đúc phiến dầm cầu theo công nghệ UHPC tại phân xưởng của IBST
Đưa sản phẩm KH&CN vào phục vụ thực tiễn xây dựng
Ở các tỉnh miền núi phía Bắc, hầu hết các công trình cầu tạm thường có kết cấu bằng gỗ, không có lan can bảo vệ và được xây dựng trên các khe suối nhỏ, nhằm phục vụ cho việc đi lại của bà con các thôn, bản. Vào mùa mưa lũ, mặt cầu thường bị ngập, có cầu còn bị cuốn trôi, gây nguy cơ mất an toàn và cản trở giao thông. Các công trình này dù chỉ mang tính tạm thời nhưng lại đóng vai trò quan trọng trong sinh hoạt, sản xuất của người dân địa phương, bởi đây là các điểm kết nối giữa các thôn, bản, làng, xã, thị trấn, giúp người dân thuận tiện di chuyển đến trường học, trạm y tế, khu sản xuất tập trung. Còn ở các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long với hệ thống sông, ngòi chằng chịt, nhiều ấp, xã chưa có cầu, đường giao thông nên việc đi lại và vận chuyển nông sản vào mùa thu hoạch rất khó khăn. Theo số liệu của Tổng cục Đường bộ, trên cả nước cần xây dựng khoảng 130.000 cây cầu dân sinh, trong đó ở Đồng bằng sông Cửu Long là 4.300 cây cầu, khu vực miền núi phía Bắc là 2.300 cây cầu.
Trước thực tế đó, Cục Ứng dụng và Phát triển công nghệ đã thực hiện các hoạt động tìm kiếm, xác định cụ thể nguồn cung và cầu để đưa sản phẩm cầu bê tông theo công nghệ UHPC của IBST vào phục vụ thực tiễn xây dựng cầu nông thôn ở các địa phương. Kết quả, Cục đã kết nối, hỗ trợ chuyển giao và triển khai thành công công nghệ này tại công trình cầu Đập Đá (chiều dài 18 m) ở phường 3, thành phố Vị Thanh, tỉnh Hậu Giang.
Công trình cầu Đập Đá là một trong những kết quả của hoạt động “Trình diễn, kết nối cung – cầu công nghệ” do Bộ KH&CN giao Cục Ứng dụng và Phát triển công nghệ chủ trì thực hiện. Với sáng kiến, hướng dẫn, tư vấn của Cục, đã giúp hình thành quan hệ hợp tác giữa IBST và Sở KH&CN Hậu Giang trong hoạt động ứng dụng, chuyển giao công nghệ vào thực tiễn. Mặc dù cầu Đập Đá có kinh phí xây dựng không nhiều, nhưng có ý nghĩa lớn trong việc kết nối, chuyển giao và ứng dụng thành tựu KH&CN vào thực tiễn xây dựng hạ tầng nông thôn, khẳng định hiệu quả của mô hình kết hợp giữa nhà quản lý với các đơn vị nghiên cứu và đơn vị ứng dụng tại địa phương. Mặt khác, việc cầu Đập Đá được xây dựng bằng một phần kinh phí xã hội hóa cho thấy hiệu quả trong công tác vận động, tuyên truyền, khuyến khích người dân đóng góp một phần kinh phí để xây dựng nông thôn mới hiện nay.
Việc xây dựng thành công cầu nông thôn theo công nghệ UHPC với một phần kinh phí xã hội hóa là mô hình có thể nhân rộng cho các địa phương. Tiếp tục phát huy những kết quả đạt được, trong thời gian tới Cục Ứng dụng và Phát triển công nghệ sẽ tiếp tục kết nối, để đưa công nghệ UHPC của IBST vào ứng dụng trong xây dựng các công trình cầu tương tự ở các địa phương khác trên cả nước.
Nguyễn Vũ Thao
Cục Ứng dụng và Phát triển công nghệ, Bộ KH&CN
