Phát minh "thép tự chữa lành" có thể rung chuyển ngành cầu đường toàn cầu

Thép "thông minh" đốt nóng 200°C giúp sửa cầu cũ, tăng gấp đôi sức chịu lực – Thử nghiệm thành công rực rỡ.

Các nhà khoa học Thụy Sĩ đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong việc cải thiện tuổi thọ của các cây cầu bê tông cũ sau khi phát triển một loại thép nhớ hình dạng thông minh, tự siết chặt khi bị nung nóng, giúp bịt kín các vết nứt và tăng gấp đôi độ bền kết cấu.

Phương pháp này hứa hẹn "cứu sống" hàng loạt cây cầu/công trình già cỗi sắp hết hạn sử dụng mà không cần phá bỏ xây mới tốn kém.

Nếu được áp dụng rộng rãi, phát minh này sẽ tạo nên cách mạng trong bảo trì hạ tầng giao thông trên toàn thế giới – tiết kiệm hàng tỷ USD và kéo dài tuổi thọ cầu đường thêm hàng chục năm.

Trong các bài kiểm tra thực tế trên những tấm bê tông dài 5 mét mô phỏng mặt cầu bị nứt nặng, hệ thống mới đã:

- Khôi phục hoàn toàn cấu trúc bị hỏng

- Đóng kín các vết nứt hiện có

- Nâng sức chịu lực lên gấp đôi so với cách gia cố thép truyền thống

Công nghệ cốt lõi là Hệ thống gia cường mới kết hợp bê tông cốt sợi siêu hiệu năng (UHPFRC) với thép nhớ hình dạng - gọi tắt là Thép Fe-SMA.

Khi được đốt nóng (chỉ khoảng 200°C), thanh thép tự co lại về hình dạng ban đầu, tạo lực nén nội tại cực mạnh, giúp vừa "chữa lành" vết nứt, vừa nâng đỡ và tăng cường toàn bộ kết cấu mà không cần dùng thiết bị căng phức tạp.

Nhóm nghiên cứu tại Empa (Phòng thí nghiệm nghiên cứu kỹ thuật cấu trúc Thụy Sĩ) còn dùng cảm biến sợi quang và hình ảnh kỹ thuật số để theo dõi biến dạng theo thời gian thực, giống như cách giám sát cáp quang viễn thông. Kết quả vượt trội rõ rệt so với mẫu chứng không sửa chữa hay sửa bằng thép thường.

Dù thép Fe-SMA hiện còn khá đắt, các nhà khoa học tin rằng khi áp dụng quy mô lớn, chi phí sẽ giảm mạnh. Angela Sequeira Lemos (nghiên cứu sinh tại Empa) chia sẻ: "Chỉ cần neo thanh thép vào, đun nóng lên – chúng sẽ tự làm hết phần còn lại!"

Dự án được hỗ trợ bởi Innosuisse, hợp tác với Đại học Khoa học Ứng dụng Đông Thụy Sĩ, công ty spin-off re-fer và Hiệp hội Xi măng Thụy Sĩ.