Dầm cầu bằng thép ống nhồi bê tông và vữa siêu nhẹ (Ultralight Motar)

Rất dễ hiểu về ưu điểm này, bởi lẽ ống thép nhồi có tính ổn định cao, nên kết cấu dầm không cần bản tăng cường, cũng không phải làm nhiều mối hàn như dầm, dàn thép bản và thép hình đang thịnh hành.

Dầm thép ống được nhồi ruột bằng bê tông với cường độ thiết kế tùy theo khẩu độ và thường được dùng ở dầm liên tục.

Các đoạn tỳ lên gối trung gian chỉ cần nhồi thêm bê tông cốt liệu nhẹ cũng đủ (loại 16 kN/m3).

Bê tông nhồi ruột chịu nén và tham gia chịu uốn; bản bê tông và ống thép liên kết bằng các chốt chịu cắt. So với dầm thép thông dụng, dầm thép ống ít ồn và ít rung hơn, bê tông nhồi lèn kỹ vì lấy ngay ống thép làm khuôn. Tiến thêm một bước nữa, người ta đã bắt đầu nghiên cứu dùng "vữa siêu nhẹ" nhồi ruột ống, để có thể giảm trọng lượng bản thân.

Đây là loại vật liệu mới gồm "vữa xi măng" trộn với bọt không khí nên trọng lượng đơn vị chỉ cần 10kN/m3.

Các tác giả chương trình nghiên cứu này đã dùng nhiều mô hình để thử nghiệm các loại vật liệu nhồi, đối chiếu với vữa siêu nhẹ. Ống thép được nhồi với ba loại vữa siêu nhẹ, bê tông cốt liệu nhẹ và bê tông cốt liệu thường. Ống thép là loại đường kính 609,6mm, thành dày 7,9mm, thép là loại cường độ 360 Mpa. Ba loại vữa siêu nhẹ có tính năng lần lượt như sau: 1) loại A1 có thể tích không khí 73,3%, tỷ lệ nước/xi măng 93%, trọng lượng đơn vị 4.8 kN/m3; 2) loại A2 thể tích không khí 61,9%, tỷ lệ nước/xi măng 75,5% trọng lượng đơn vị 5,9 kN/m3; loại A3 thể tích không khí 37%, tỷ lệ nước/xi măng 57,1% trọng lượng đơn vị 10,9kN/m3. Sức bền nén của 3 loại vữa này lần lượt là: 0,43; 0,88; 5,65 Mpa, còn hai loại bê tông là 31,80; 44,93 Mpa.

Mô hình thử nghiệm là dầm đơn giản khẩu độ 4,5 m, chịu hai tải trọng đặt ở hai điểm cách mút dầm 1,5 m, tất cả đều được gia tải với trạng thái bị hoàn toàn phá hủy.

Phân tích một số dữ liệu đã cho biết một số kết quả: ống thép nhồi bê tông có sức bền uốn cao hơn 1,8 lần so với ống thép rỗng ống thép nhồi vữa siêu nhẹ sức bền dưới 1 Mpa không hơn gì ống thép rỗng, nhưng nếu nhồi vữa siêu nhẹ sức bền chừng 5 Mpa thì biến dạng cực hạn của thép tăng lên quá hai lần so với ống thép rỗng.

Rõ ràng là tính năng cơ học của vật liệu nhồi ruột ống có ảnh hưởng rất đáng kể và có thể dùng vật liệu nhồi làm một căn cứ để thiết kế, tính toán, về đại thể, bê tông nhồi đảm bảo cho cường độ chống uốn của dầm tăng 1,8 lần, còn vữa siêu nhẹ sẽ có tác dụng tốt nếu sức bền nén cao hơn 5Mpa. Các tác giả đã đề xuất một phương pháp tính sức bền chống uốn của ống thép nhồi vữa siêu nhẹ trên cơ sở các dữ liệu thí nghiệm mô hình trên đây.