Bêtông thông minh

Xưa nay ít ai nghĩ rằng bêtông là một dạng công nghệ lưỡng dụng phục vụ mục đích dân sự lẫn quân sự. Giờ đây họ phải nghĩ lại. Iran đang dùng loại bêtông có tính năng cực cao, gọi tắt theo tiếng Anh là UHPC, để làm áo giáp che chắn các hầm kiên cố (boong-ke) chứa bí mật quân sự, ví dụ như dàn máy ly tâm làm giàu uranium mà Mỹ và Israel nghi ngờ dùng để chế tạo vũ khí hạt nhân hay hầm chứa tên lửa.

Với loại bê tông có độ dẻo đặc biệt kể trên, Iran thách thức tất cả các loại bom xuyên phá boong-ke hiện đại nhất, bao gồm bom GBU-43/B và GBU-57A/B của Mỹ có khả năng chui vào lòng đất, chọc thủng hầm rồi mới nổ. GBU-57A/B được mệnh danh là “mẹ của các loại bom” trong đợt tuyên truyền rầm rộ gần đây nhất ở Mỹ.

Phát minh của nữ giới

Nguyên tắc cơ bản của bêtông chịu lực cao là giảm tối đa các khoảng trống li ti trong khối bêtông bằng các thứ phụ gia. Tùy theo vật liệu lấp chỗ trỗng, bêtông trở thành vật liệu thông minh theo kiểu riêng.

Tiến sĩ Deborah Chung và mẫu bêtông thông minh do bà sáng chế. h: AP

Bằng sáng chế bêtông thông minh đầu tiên năm 1998 thuộc về nữ giáo sư - tiến sĩ Deborah Chung công tác tại Trường Đại học
Buffalo, Mỹ. Phát minh của nhà nghiên cứu vật liệu xây dựng gốc châu Á này đã được dùng để xây lại đê điều bị siêu bão Katrina tàn phá năm 2005 và những công trình xây dựng kiên cố có khả năng  chống chọi với thiên tai rất cao.

Bêtông truyền thống là một hỗn hợp nước, xi măng, cát và sỏi. Bêtông thông minh của bà Chung có thêm phụ gia là sợi carbon ngắn. Nó làm tăng tính điện trở của bêtông cho phép phát hiện những biến dạng nhỏ và ứng suất bên trong khối bêtông.

10 năm sau, cũng một nhà khoa học nữ khác ở Pháp, bà Sylvie Lorente, phát minh loại bêtông thông minh có khả năng tự hàn vá những vết nứt nhỏ.  Bà Lorente là giáo sư công chánh tại Học viện Khoa học Ứng dụng Quốc gia (INSA) Pháp. Bà đã nghiên cứu vật liệu thông minh này cùng với các nhà nghiên cứu Mỹ ở Trường Đại học Duke, bang Bắc Carolina, trong vòng 2 năm.

Phụ gia trong bêtông thông minh của bà Lorente là mạng sợi hoàn thiện có khả năng dẫn chất lỏng, keo và nhiệt. Năm 2008, bà Lorente đã được Hiệp hội Kỹ sư Mỹ tặng giải thưởng cao quý của hội. Lúc đó bà mới 38 tuổi.

Ứng dụng công nghệ nano

Iran là một nước nằm trong vùng hoạt động tích cực của núi lửa cho nên những công trình nghiên cứu chế tạo vật liệu xây dựng có khả năng chống động đất cao ở nước này phong phú và tiến rất xa. Nói chung họ rất giỏi trong lĩnh vực này.

Một địa điểm tình nghi có nhà máy bí mật làm giàu uranium ngầm trong lòng đất của Iran nhìn từ vệ tinh do thám. Ảnh: AP

Công trình nghiên cứu bêtông UHPC của Iran bắt đầu từ cuối thập niên 1980. Bêtông thông minh của Iran có phụ gia là sợi polypropylene và bột thạch anh. Kỹ thuật pha trộn này do nhà nghiên cứu Mahmoud Nili công tác ở Đại học Bu-Ali Sina, thành phố Hamadan, sáng chế. Đặc tính của nó là hấp thụ lực đập từ bên ngoài cao hơn rất nhiều so với bêtông thông thường.

Kế đó, tiến sĩ Rouhollah Alizadeh và Ali Nazari cải tiến thêm bằng cách ứng dụng công nghệ nano vào bêtông. Họ dùng nhiều loại hạt nano oxid kim loại (sắt, nhôm, zirconium, titannium và đồng) lấp các vi mạch trong kết cấu bê tông, tạo ra một thứ bê tông chịu lực cao gấp 4 lần Ductal, bêtông thông minh dân dụng tốt nhất của Pháp hiện đang lưu hành trên thị trường quốc tế.

Bêtông UHPC đã được dùng để xây đê đập, hầm chui qua núi, qua biển, cầu đường, công trình nhà ở chống động đất và hệ thống thoát nước cực kỳ vững chắc ở Iran. Ngoài ra, Iran còn ứng dụng nó vào một lĩnh vực mà theo tờ The Economist của Anh, Mỹ hết sức chú ý lẫn lo  ngại là xây dựng các siêu boong-ke.

Đại học Tehran năm 2008 đã xuất bản một công trình nghiên cứu, theo đó, bêtông UHPC có khả năng chống đạn thép. Nghiên cứu cho thấy loại bêtông này chứa sợi thép dài  với mật độ càng cao thì kết cấu của nó càng chắc chắn. Trước đó, một công trình nghiên cứu khác năm 1995 cho biết chỉ cần thêm chất phụ gia là sợi polymer, khả năng chịu lực của bêtông tăng gấp 7 lần.

Bê tông UHPC của Iran được chế tạo theo một công thức bí mật, phức tạp mà phương Tây đang tìm hiểu và tìm cách khắc chế. Nó không cứng như bê tông thông thường mà mềm dẻo. Điều này cho phép xây dựng những công trình mỏng hơn, nhẹ hơn nhưng  có khả năng chống lực rất lớn từ bên ngoài.

Hơn thế nữa, các boong-ke xây dựng bằng bêtông UHPC rất an toàn cho con người ở bên trong. Các loại bê tông truyền thống khi bị va đập mạnh thường  vỡ ra từng mảnh, bắn tứ tung có thể làm binh lính núp trong boong- ke bị thương từ nhẹ đến nặng.

Các nước phương Tây cũng biết sử dụng bê tông thông minh UHPC vào mục đích quân sự cách đây gần 8 năm. Để kiểm tra sức bền bỉ của bêtông UHPC, các nhà khoa học Úc đã làm nhiều cuộc thử nghiệm tại Woomera. Họ cho nổ một quả bom chứa 6 tấn TNT trực tiếp nhắm vào các tấm panen đúc bằng bê tông UHPC. Tấm panen chỉ bị nứt nhưng không tan vỡ thành mảnh vụn.

Kỳ tới: Mẹ của các loại bom