TS. Trần Phương và cộng sự sử dụng công nghệ in 3D để chế tạo loại bê tông có cấu trúc nhẹ và khỏe như kết cấu vỏ tôm hùm.

Tôm hùm sống ở khu vực nước sâu, nên kết cấu vỏ tôm hùm phải chịu áp lực rất lớn từ khối nước biển. Vỏ tôm được cấu tạo bởi hàng trăm lớp giống như vật liệu composite, liên kết bằng cách xếp so le với nhau theo một góc nhất định. Cách sắp xếp này tạo nên cấu trúc xoắn ốc giúp vỏ tôm bền chắc dưới tác dụng của lực nén trên bề mặt.

Áp dụng theo kết cấu này, từ năm 2018 đến nay, TS. Trần Phương và nhóm nghiên cứu vật liệu in 3D thông minh tại Đại học RMIT (Melbourne, Australia) phát triển loại bê tông in 3D, với những ưu điểm vượt trội hơn so với loại truyền thống.

Bê tông tạo ra bằng công nghệ in 3D có cấu trúc nhẹ và khỏe. Khác với in song song truyền thống, các lớp bê tông được in theo hướng khác nhau, đặc biệt là thiết kế xoáy (mô phỏng theo cấu trúc vi mô của vỏ tôm hùm). Thiết kế này giúp các lớp vật liệu được bố trí so le một góc 10-45 độ theo vòng xoáy kiểu trôn ốc. Cấu trúc này giúp giảm thiểu khả năng nứt vỡ của bê tông khi chịu tác động của lực uốn, tăng khả năng chống chịu lực.
Các lớp bê tông được in so le với nhau một góc 10 - 45 độ.
TS. Phương cho biết, từ mô hình in được thiết kế trên máy tính, để tạo ra các lớp bê tông in, nhóm nghiên cứu sử dụng cánh tay robot. Thiết bị này được lập trình để di chuyển theo quỹ đạo định trước. Trong quá trình in, máy soi X-quang được vận hành tích hợp để tìm hiểu cấu trúc vi mô, quan sát vị trí các sợi thép trong mẫu in, và phát hiện các vết nứt hoặc lỗ rỗng vật liệu.

Các thành phần, nhiệt độ và độ ẩm ảnh hưởng đến chất lượng vật liệu in bê tông. Bê tông sau khi trộn có độ nhớt nhất định và thời gian chuyển từ trạng thái lỏng sang rắn trong vòng 20 -3 0 phút. "Hỗn hợp trộn bê tông quá lỏng hoặc quá rắn có thể khiến các lớp in bị biến dạng, ảnh hưởng tới tính ổn định của cấu trúc", TS. Phương nói và cho biết, nhóm nghiên cứu thử nghiệm nhiều mẫu trộn khác nhau để tìm ra phương pháp tối ưu.

Cụ thể, ngoài các thành phần trộn bê tông thông thường, nhóm nghiên cứu kết hợp thêm những sợi thép có kích thước như sợi tóc vào các lớp bê tông. Tuy thành phần sợi thép chưa chiếm tới 2% trọng lượng bê tông, nhưng làm vật liệu bền chắc hơn và hạn chế xuất hiện lỗ rỗng trong kết cấu khi in kích thước lớn.

Các sợi kim loại dài khoảng 6 milimet nằm ngẫu nhiên theo các hướng khác nhau. Khi được in ra, những sợi kim loại xếp thẳng theo hướng in, giúp bê tông được gia cố, tăng khả năng chống chịu lực theo nhiều phương. "Hiệu quả này khó có thể đạt được bằng phương pháp sản xuất bê tông thông thường", TS. Phương nói.

Nhờ vậy, bê tông được tạo ra bằng phương pháp in 3D và dựa theo kết cấu vi mô của vỏ tôm hùm có thể áp dụng trong kiến trúc yêu cầu độ phức tạp cao, không cần sử dụng khuôn ván, tiết kiệm thời gian, vật liệu thi công và chi phí xây dựng.

TS. Phương cho biết, trong tương lai, nhóm nghiên cứu dự định phát triển công nghệ này để xây các căn hộ giá thành rẻ ở Australia. Ngoài ra, nhóm đang trong quá trình nghiên cứu các loại vật liệu kết cấu thông minh như bê tông siêu nhẹ, thân thiên với môi trường, hoặc bê tông có thành phần tái chế từ nhựa, cao su hay sợi thủy tinh.
VLXD.org (TH/ Khoa học)
Du lịch nhật bản, hướng dẫn du lịch Nhật và đánh giá địa điểm Nhật Bản Japan travel news, japan travel guides, japan holiday destinations and japan reviews

Tin liên quan

Liên kết các hạt cát bằng cách sử dụng phản ứng giữa rượu và chất xúc tác

Bê tông là vật liệu xây dựng được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới, nhưng không may là xi măng được sử dụng để làm ra nó lại mang một lượng lớn khí thải carbon. Giờ đây, các nhà khoa học tại Đại học Tokyo đã tạo ra một giải pháp thay thế không chứa xi măng có thể liên kết trực tiếp các hạt cát với nhau bằng cách sử dụng phản ứng giữa rượu và chất xúc tác.


Xem chi tiết: Liên kết các hạt cát bằng cách sử dụng phản ứng giữa rượu và chất xúc tác

Tạo graphene từ lốp xe cao su nhằm giảm thiểu hạn chế của bê tông trong xây dựng

Nhằm hạn chế lượng khí thải carbon khi xử lý lốp xe cao su, nhóm nghiên cứu Đại học Rice (Mỹ) đã tìm ra quy trình biến lốp xe phế thải thành vật liệu graphene, sau đó có thể sử dụng để tăng cường độ bền của bê tông xây dựng.


Xem chi tiết: Tạo graphene từ lốp xe cao su nhằm giảm thiểu hạn chế của bê tông trong xây dựng

Những đặc trưng cơ bản của công nghệ bê tông tự lèn trong xây dựng

Công nghệ bê tông trong xây dựng ở Việt Nam thường được thảo luận và áp dụng nhiều, nhưng vấn đề về công nghệ bê tông tự lèn thì ít được quan tâm và chưa có nhiều nghiên cứu chia sẻ để cụ thể hóa công nghệ này trong thực tế xây dựng ở Việt Nam. Bài viết sẽ phân tích về những đặc trưng bản chất của công nghệ bê tông tự lèn trong xây dựng.


Xem chi tiết: Những đặc trưng cơ bản của công nghệ bê tông tự lèn trong xây dựng

Tương lai của vật liệu thông minh: Bê tông tự phục hồi

Một loại vật liệu thông minh có thể thay đổi và thích ứng với môi trường: Hãy tưởng tượng những cây cầu bê tông có thể tự hàn gắn vết nứt.


Xem chi tiết: Tương lai của vật liệu thông minh: Bê tông tự phục hồi

Bê tông chịu lửa – Vật liệu phụ trợ cho công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng

Vật liệu phụ trợ, công nghiệp phụ trợ cho ngành vật liệu xây dựng Việt nam được đánh giá là lĩnh vực có tiềm năng rất lớn, nhưng hoạt động chưa hiệu quả, chưa tương xứng với tầm vóc và tiềm năng của nó.


Xem chi tiết: Bê tông chịu lửa – Vật liệu phụ trợ cho công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng

Công nghệ bê tông ứng suất trước bán tiền chế: Hướng đi tất yếu trong xây dựng

Sau nhiều năm nghiên cứu và không ngừng cải tiến công nghệ cũng như phối hợp với Hiệp hội Bê tông Việt Nam và các Viện chuyên ngành Xây dựng để kiểm tra chất lượng thực tế tại các công trình, sản phẩm của Xuân Mai Corp đã có chỗ đứng vững chắc trên thị trường và ngày càng được khách hàng tin tưởng.


Xem chi tiết: Công nghệ bê tông ứng suất trước bán tiền chế: Hướng đi tất yếu trong xây dựng

Tìm hiểu về bê tông nhựa nguội

Bê tông được trộn trong môi trường nhiệt độ thông thường. Nó được tạo ra từ việc trộn các loại vật liệu như: đá, cát, bột khoáng…ở nhiệt độ bình thường cùng với chất kết dính dạng lỏng như: nhựa đường lỏng hay nhũ tương nhựa đường (một số trường hợp có thể thêm phụ gia tăng dính bám đá nhựa).


Xem chi tiết: Tìm hiểu về bê tông nhựa nguội

Nghiên cứu tăng độ bền cho kết cấu bê tông bằng tấm vữa bằng sợi dệt carbon

Một loại tấm vữa bằng vải dệt carbon mới hứa hẹn sẽ giúp gia cố kết cấu bê tông bền chắc hơn so với phương pháp sử dụng sợi carbon (CFRP) hay bọc thép tấm hoặc tăng độ dày cho lớp bê tông cốt thép.


Xem chi tiết: Nghiên cứu tăng độ bền cho kết cấu bê tông bằng tấm vữa bằng sợi dệt carbon

Khách sạn Babylonstoren ở Nam Phi chính thức mở cửa Vườn gia vị

Supernormal thiết kế lớp học kiểu mới cho trung tâm giáo dục trẻ em ở Massachusetts

Phòng tắm sẽ trông như thế nào trong tương lai?

Ván gỗ: Sự khác nhau giữa gỗ MDF, MDP, Plywood và OSB

10 ý tưởng thông minh để trưng bày nồi và chảo trong bếp

Thiết kế cửa gỗ xoay giúp căn hộ ở São Paulo trở nên mềm mại hơn

Phân biệt Coverlet, Duvet, Quilt và Comforter

9 cách để tận dụng tối đa không gian sân hiên nhà bạn

Yusuke Seki với lột xác Bang & Olufsen Audio Kyoto

10 sắc đỏ rạng rỡ cho Powder Room (phòng tắm dành cho khách)