Bài viết này sẽ giới thiệu tới bạn đọc những đặc điểm cơ bản nhất của bê tông cốt thép ứng suất trước và các phương pháp chế tạo bê tông cốt thép ứng suất trước.

Mặc dù bê tông cốt thép đã đạt được đỉnh cao trong sự phát triển của nó, nhưng vì năng lực chịu kéo quá kém, nên bê tông trong các phần chịu kéo của kết cấu bê tông cốt thép chỉ có tác dụng là lớp bảo vệ cốt thép và không có khả năng chịu lực. Mặt khác, dù kỹ nghệ luyện thép đã sản xuất được nhiều loại thép có cường độ cao, nhưng trong bê tông cốt thép vẫn phải dùng thép có cường độ thấp, độ giãn dài khi kéo bé, xấp xỉ với độ giãn dài của bê tông để bê tông không bị đứt vỡ, do đó trong sản xuất bê tông cốt thép đã không lợi dụng được tiến bộ kỹ thuật của luyện thép để tiết kiệm sắt thép.

Để khắc phục những hạn chế trên, người ta tìm cách tăng khả năng chịu kéo của bê tông bằng biện pháp kéo trước cốt thép rồi buông ra để gây tác dụng nén trước trong bê tông, tạo nên trong bê tông ứng suất nén trước, tức là làm cho bê tông tiềm tàng một thế năng chịu kéo. Khi kết cấu chịu tác dụng của ngoại lực gây nên lực kéo thì đầu tiên bê tông để mất đi phần ứng suất nén trước, đã có khi bị nén rồi mới chịu kéo, do đó khả năng chịu kéo của bê tông tăng lên đáng kể, có thể xấp xỉ cường độ chịu nén. Người ta gọi loại vật liệu mới này là bê tông ứng suất trước (dự ứng lực).

Cốt thép dùng trong bê tông ứng suất trước là thép sợi có cường độ cao được căng trước bằng thiết bị đặc biệt. Hiện nay có hai phương pháp chế tạo bê tông ứng suất trước.

Phương pháp căng trước

Theo phương pháp này, người ta kéo căng trước cốt thép, sau đó mới đổ bê tông. Khi bê tông đã rắn chắc, thả kích căng cốt thép ra. Cốt thép khi mất lực căng sẽ co lại và do lực bám dính của bê tông và cốt thép, bê tông sẽ bị nén, tạo nên ứng suất nén trước trong bê tông.

Phương pháp căng sau

Theo phương pháp này, khi đúc bê tông người ta thường đặt những ống nhỏ trong khuôn cấu kiện và luồn cốt thép qua những ống này, rồi đổ bê tông lấp lên các ống. Sau khi bê tông đã rán chắc, người ta kéo căng cốt thép và neo đầu các cốt thép này vào bản neo tì vào đầu cấu kiện bê tông. Cũng như trường hợp trước, cốt thép sau khi bỏ lực căng sẽ co lại ép chặt vào bản neo, truyền lực nén cho cấu kiện bê tông, gây nên ứng suất nén trước trong bê tông (các khe hở trong ống luồn cốt thép sẽ được lấp kín bằng cách phụt vữa xi măng mác cao vào).

Bê tông ứng suất trước có khả năng chống nứt, chống va chạm cao hơn, đồng thời tiết kiệm nguyên vật liệu, giảm nhẹ khối lượng cấu kiện so với bê tông thông thường.