Những loại vật liệu xây dựng, công nghệ giúp công trình nhà ở chống chịu tốt hơn khi động đất xảy ra

Trận động đất mạnh 7,7 độ richter xảy ra tại Myanmar vào ngày 28/3/2025 đã gây rung chấn lan rộng đến nhiều quốc gia lân cận, bao gồm cả Việt Nam. Tại Hà Nội và TP.HCM, nhiều người dân sống và làm việc trong các tòa nhà cao tầng đã cảm nhận rõ rệt sự rung lắc.

Hàng loạt video ghi lại cảnh đèn chùm rung bần bật, nước trong cốc chao đảo, cư dân chung cư cao tầng hốt hoảng sơ tán.

Đây không phải là lần đầu Việt Nam chịu ảnh hưởng từ địa chấn. Nhưng câu hỏi lớn hơn đặt ra là: chúng ta có thể làm gì để bảo vệ mình trước thiên tai này?

Bên cạnh các phương pháp thi công hiện đại, vật liệu xây dựng cũng là một trong những yếu tố quan trọng giúp giảm thiểu tối đa những thiệt hại mà động đất gây ra

Một trong những giải pháp thiết thực nhất nằm ngay trong những viên gạch, khối bê tông và kết cấu thép - vật liệu xây dựng chống động đất. Công nghệ hiện đại đã tạo ra những loại vật liệu có khả năng “co giãn” cùng mặt đất khi xảy ra động đất, giảm nguy cơ sụp đổ và bảo vệ tính mạng cư dân.

Nguyên nhân gây động đất

Động đất là sự rung chuyển trên bề mặt trái đất do kết quả của sự giải phóng năng lượng bất ngờ ở lớp vỏ trái đất và phát sinh ra sóng địa chấn. Các nguyên nhân tạo ra động đất có nội sinh, ngoại sinh và nhân sinh.

Trong đó, nguyên nhân nội sinh là do vận động của các mảng kiến tạo trong vỏ trái đất, dẫn đến các hoạt động đứt gãy hoặc phun trào núi lửa ở các đới hút chìm.

Nguyên nhân ngoại sinh là do thiên thạch va chạm vào trái đất, các vụ trượt lở đất đá với khối lượng lớn; do sụp lở các hang động ngầm dưới mặt đất và động đất do các vụ trượt lở đất đá tự nhiên với khối lượng lớn.

Tương tự, nguyên nhân nhân sinh dẫn đến động đất là do hoạt động làm thay đổi ứng suất đá gần bề mặt, đặc biệt là các vụ thử hạt nhân, nổ nhân tạo dưới lòng đất hoặc tác động của áp suất cột nước của các hồ chứa nước, hồ thủy điện.

Mức độ động đất được xác định bằng độ richter. Theo đó, động đất thường làm rung cuộn mặt đất, gây ra hiện tượng nứt vỡ, làm sụp đổ các công trình xây dựng, gây sạt lở đất, lở tuyết. Mức độ nghiêm trọng của nó dựa trên cường độ, khoảng cách tính từ chấn tâm, và các điều kiện về địa chất.

Ngoài ra, các trận động đất xảy ra dưới đáy biển có thể gây ra lở đất hay biến dạng đáy biển, làm phát sinh sóng thần. Đôi khi động đất còn khiến núi lửa hoạt động, thậm chí là những núi lửa đã tắt từ lâu.

Động đất là một thiên tai không thể dự báo trước, nếu có cũng trong thời khoảng rất ngắn nên không thể tránh được. Tuy nhiên, vẫn có thể chủ động trong việc thi công, xây dựng để hạn chế thiệt hại do động đất gây ra.

Các loại vật liệu xây nhà có thể chống chọi với động đất

Phần lớn, nhiều người cho rằng xây nhà "kiên cố", tường dày, móng chắc là đã đủ an toàn. Nhưng với động đất, vấn đề không nằm ở độ dày, mà ở khả năng “chịu chuyển động”.

Khi mặt đất rung lắc, công trình cần có khả năng co giãn theo, hấp thụ và phân tán lực, thay vì chống lại bằng sự cứng nhắc - vốn dễ dẫn tới đổ sập toàn bộ. Và đó là lúc các loại vật liệu xây dựng chống động đất phát huy sức mạnh.

Động đất là một thiên tai không thể dự báo trước, nhưng vẫn có thể chủ động trong việc thi công, xây dựng để hạn chế thiệt hại

Dưới đây là một số loại vật liệu tiên tiến được đánh giá cao trong việc tăng cường khả năng chống động đất cho các công trình xây dựng.

1. Bê tông uốn cong

Đây là loại bê tông có khả năng cong vênh nhẹ khi bị lực tác động mà không nứt vỡ như bê tông truyền thống. Nhờ sợi polymer siêu nhỏ và tro bay trong thành phần, nó có thể chịu được rung chấn mạnh mà chỉ xuất hiện các vết nứt siêu nhỏ.

Không chỉ an toàn, bê tông uốn cong còn thân thiện với môi trường, giảm tới 76% khí CO2 trong quá trình sản xuất.

Bê tông uốn cong chống động đất

Các thử nghiệm thực tế cho thấy, khi chịu cùng một lực tác động, bê tông từ tro bay và sợi polymer tổng hợp cho khả năng uốn cong gấp 400 lần bê tông thông thường, khiến vật liệu trở nên lý tưởng để sử dụng ở những khu vực thường xuyên xảy ra động đất.

2. Bê tông dạng phun (EDCC)

Một sáng chế khác đến từ Đại học British Columbia (Canada) có tên EDCC - xi măng composite dễ uốn dẻo. Loại bê tông này cũng sử dụng tro bay kết hợp với sợi polymer nhưng được ứng dụng theo cách khác: phun trực tiếp lên tường hiện hữu để tăng khả năng chống chịu động đất cho công trình cũ.

Chỉ cần lớp phủ dày vài centimet, EDCC đã có thể tăng cường đáng kể sức chịu chấn cho tòa nhà. Công nghệ này từng được áp dụng để gia cố các trường học tại Ấn Độ và cho kết quả ấn tượng.

3. Bê tông đúc sẵn

Đây là loại bê tông được sản xuất tại nhà máy, sau đó lắp ráp tại công trình, đảm bảo chất lượng đồng đều, khả năng chịu lực cao.

Bê tông đúc sẵn có khả năng chống động đất bởi có thể hấp thụ các tác động cực đoan, có nghĩa là loại vật liệu này có thể chống lại các lực có áp suất cao.

Điểm đặc biệt là trong mỗi khối bê tông đều tích hợp vi mạch cảm biến đo áp lực, chuyển động, độ rung... Khi có động đất, hệ thống này gửi tín hiệu sớm tới chủ nhà hoặc hệ thống điều khiển để sơ tán, gia cố, giúp giảm rủi ro.

4. Gạch chống địa chấn Sisbrick

Được phát triển tại Tây Ban Nha, Sisbrick là loại gạch đặc biệt có khả năng hấp thụ các chuyển động ngang từ mặt đất.

Không giống các loại gạch truyền thống vốn dễ sập khi địa chấn truyền lực lên tường phân vùng, gạch Sisbrick lại giúp ngắt mạch rung chấn, bảo vệ cấu trúc chính khỏi bị ảnh hưởng dây chuyền.

Điểm cộng lớn của loại vật liệu này là có thể ứng dụng dễ dàng vào công trình mới lẫn cải tạo nhà cũ, không yêu cầu máy móc hay kỹ thuật phức tạp.

5. Kết cấu khung thép

Thép là vật liệu có độ bền cao và tính linh hoạt, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các công trình chống động đất. Kết cấu khung thép có khả năng chịu lực tốt, đồng thời độ dẻo của thép cho phép công trình hấp thụ và tiêu tán năng lượng từ sóng địa chấn, giảm thiểu hư hại cấu trúc.

Nhiều quốc gia có nguy cơ động đất cao như Nhật Bản đã áp dụng rộng rãi kết cấu thép trong xây dựng để tăng cường độ an toàn cho các tòa nhà.

6. Kỹ thuật cách ly địa chấn

Không chỉ là vật liệu, công nghệ thi công cũng đóng vai trò cực kỳ quan trọng. Một trong những phương pháp được đánh giá cao là “cách ly địa chấn” (seismic base isolation).

Kỹ thuật cách ly địa chấn

Hiểu đơn giản, công trình được đặt trên các thiết bị có khả năng di chuyển - như lò xo, bi thép, đệm cao su, cho phép tòa nhà “lắc lư” theo chuyển động đất mà không bị phá hủy. Tuy đầu tư ban đầu lớn, nhưng về lâu dài, đây là lựa chọn tối ưu cho các tòa nhà cao tầng, bệnh viện, trung tâm dữ liệu...

Việc lựa chọn vật liệu xây dựng phù hợp và áp dụng các kỹ thuật thi công tiên tiến là yếu tố then chốt trong việc xây dựng các công trình có khả năng chống chịu động đất.

Từ bê tông dạng phun EDCC, bê tông uốn cong, bê tông đúc sẵn, gạch chống địa chấn Sisbrick đến kết cấu khung thép và nền "cách ly địa chấn", mỗi giải pháp đều mang lại những ưu điểm riêng, góp phần bảo vệ an toàn cho con người và tài sản trước thiên tai.