Vào tháng 11 năm 2023, một dự án cải tạo mặt cầu lớn trên Cầu tưởng niệm Delaware đã hoàn thành. Cầu tưởng niệm Delaware là cây cầu treo 2 nhịp bắc qua Sông Delaware, nối liền Delaware và New Jersey. Được khánh thành vào năm 1951 và 1968, những cây cầu thu phí khổng lồ này, mỗi bên dài hai dặm, là những tuyến giao thông quan trọng cho khu vực Đông Bắc.
Sau hơn 60 năm hoạt động, đến lúc cần phải cải tạo mặt cầu lớn hướng Bắc để kéo dài tuổi thọ của mặt cầu hiện có. Dự án cải tạo kéo dài hai năm, với ba giai đoạn thi công đã khởi động vào tháng 9 năm 2022, sau khi lắp đặt thí điểm thành công vào năm 2020.
Là một cây cầu thu phí quan trọng với hơn 80.000 phương tiện qua lại mỗi ngày, có những thách thức to lớn khi thực hiện một cuộc cải tạo lớn. Đáng chú ý nhất là sự gián đoạn giao thông và tác động của nó đối với người tham gia giao thông và các khoản thu phí. Công việc sửa chữa chỉ có thể được thực hiện trong các khung thời gian cụ thể khi lưu lượng giao thông tương đối thấp. Trong khoảng thời gian eo hẹp này, cần phải lắp đặt một sàn cầu mới, bền và hiệu suất cao mà không cần tăng thêm trọng lượng cho kết cấu.
Cơ quan quản lý vịnh và sông Delaware đã cân nhắc một số phương án để sửa chữa hoặc thay thế mặt cầu hiện có. Sau khi phân tích chi phí vòng đời, chủ sở hữu đã xác định rằng việc sử dụng bê tông hiệu suất cực cao (UHPC) là giải pháp sửa chữa được ưu tiên cho dự án. UHPC là vật liệu bê tông cực kỳ bền và chắc, bao gồm một lượng lớn sợi gia cường để đảm bảo tính siêu dẻo của bê tông và phụ gia siêu dẻo. (super-plasticizing agents).
UHPC sẽ được thi công như một hệ thống lớp phủ mới dọc theo chiều dài của cầu để bảo vệ và gia cố kết cấu cho mặt cầu hiện có. Ngoài ra, giải pháp này có thể được thi công trong thời gian ngắn hơn nhiều và với chi phí giảm đáng kể so với các kỹ thuật sửa chữa quan trọng khác (ví dụ: thay thế toàn bộ mặt cầu). So với lớp phủ bê tông truyền thống, cần có một lớp UHPC mỏng hơn, giảm thiểu bất kỳ trọng lượng bổ sung nào cho kết cấu và cung cấp độ bền lâu dài tốt hơn, kéo dài 50 năm hoặc hơn.
Hình 1: Giải pháp phủ lớp bê tông cường độ cao UHPC.
Vào tháng 9 năm 2023, giai đoạn thứ ba và cũng là giai đoạn cuối cùng của dự án cải tạo cầu bắt đầu, bao gồm việc loại bỏ hai đến ba inch bê tông bị hư hỏng khỏi bề mặt cầu hiện hữu của hai làn xe bên phải hướng Bắc ở phía New Jersey, sau đó thay thế bằng bê tông UHPC có độ dày tương đương. Để vượt qua các hạn chế về thời gian và đảm bảo mặt cầu mới sẽ chịu được thử thách của thời gian, công nghệ UHPC gia cố sợi của Ductal và công nghệ phụ gia của Chryso đã được chọn làm nhà cung cấp giải pháp.
Hình 2: Thi công sửa chữa cầu.
Hợp tác với UHPC Solutions (nhà thầu chính) và Ductal (nhà cung cấp vật liệu UHPC), nhóm kỹ thuật Chryso đã giúp xác định các chất phụ gia tốt nhất cho dự án. Việc đưa các chất phụ gia Chryso, chẳng hạn như phụ gia giảm nước tầm cao, cho phép sử dụng ít nước trong hỗn hợp UHPC, tạo ra bê tông đạt cường độ nén hơn 18.000 psi-mạnh hơn gấp ba lần so với bê tông mặt cầu thông thường. Ngoài ra, các chất phụ gia tạo điều kiện cho bê tông có độ đặc mà nhà thầu có thể lát theo hướng dốc xuống, điều này thường không được thực hiện trong quá trình lát bê tông, cho phép nhà thầu rút ngắn tiến độ thi công, giúp họ tiết kiệm cả thời gian và tiền bạc.
Hơn 5.000 mét khối bê tông UHPC đã được dùng trong dự án này, đặt trong máy trộn bê tông chuyên dụng do nhà thầu thiết kế và sau đó được mài và xẻ rãnh để đảm bảo bề mặt đường không trơn trượt.
Tiềm năng sử dụng của bê tông UHPC trong ngành Xây dựng ngày càng lớn. Độ bền cao hơn với ít vật liệu sử dụng và tuổi thọ dài hơn 50 năm khiến UHPC trở thành thành phần chính trong các mục tiêu phát triển bền vững của ngành xây dựng. Việc sử dụng UHPC trong dự án cải tạo mặt cầu Delaware Memorial là sự lựa chọn hoàn hảo, đảm bảo mục tiêu về tiến độ và độ bền.
Vào tháng 10 năm 2024, Tạp chí Engineering News Record (ENR) đã vinh danh dự án này và dự án đạt giải Giải thưởng Dự án Tốt nhất Khu vực năm 2024 ở hạng mục Đường cao tốc/Cầu Trung Đại Tây Dương. Giải thưởng này ghi nhận nỗ lực các nhóm thiết kế và xây dựng sáng tạo trên khắp Hoa Kỳ.
Sự kết hợp giữa chuyên môn về công thức bê tông của Ductal với công nghệ phụ gia của Chryso, cũng như các quy trình và thiết bị được tối ưu hóa của nhà thầu, đã vượt qua mọi thách thức. Các phụ gia Chryso đáp ứng mọi nhu cầu về lưu biến bê tông, cường độ, khả năng hoàn thiện và độ bền của bê tông. Lớp phủ UHPC được lắp đặt cực kỳ nhanh chóng, rút ngắn hai tuần so với thời gian thi công giai đoạn ba kéo dài 11 tuần. Ngoài ra, hiệu suất được cải thiện của UHPC mới tương đương với việc sử dụng ít bê tông hơn, giúp giảm thêm tác động CO2 của dự án.
Theo Gil Brindley, Giám đốc UHPC Bắc Mỹ, đây là cầu treo đầu tiên có lớp phủ UHPC, dự án UHPC lớn nhất tại Hoa Kỳ và phá vỡ kỷ lục về UHPC được đặt trong một ngày. Thành công của dự án là nhờ sự hợp tác của tất cả các bên tham gia, từ chủ sở hữu và nhà thiết kế, nhà cung cấp vật liệu và nhà thầu phụ, cho đến lực lượng lao động thực hiện công việc, mọi người đều đóng vai trò quan trọng và hợp tác chặt chẽ để biến dự án này thành hiện thực. Nhờ những cải tiến, chuyên môn và sự hợp tác, mặt cầu hiện bền hơn và có khả năng phục hồi tốt hơn với chi phí tài chính thấp.
https://gbdmagazine.com/high-performance-concrete-innovations/
ND: Mai Anh