Vào ngày thứ Bảy, 21 tháng 6 năm 2025, sau một loạt cuộc không kích chưa từng có mà Israel thực hiện nhằm vào Iran chỉ vài ngày trước đó, Hoa Kỳ đã tham gia vào cuộc chiến và sử dụng bom phá hủy hầm để tấn công ba cơ sở hạt nhân chủ chốt của Iran cùng các hầm ngầm của chúng: nhà máy làm giàu urani Fordow, cơ sở hạt nhân Natanz và trung tâm công nghệ hạt nhân Isfahan.
Chiến dịch Midnight Hammer, tên mã của Lầu Năm Góc cho những cuộc tấn công vào Iran, đánh dấu lần đầu tiên Mỹ sử dụng bom Massive Ordnance Penetrator (MOP), một quả bom khổng lồ nặng 13,600 kg mà chỉ có máy bay ném bom tàng hình B-2 mới có thể mang. Do đó, Hoa Kỳ đã được coi là quốc gia duy nhất có khả năng tiêu diệt các cơ sở hạt nhân dưới lòng đất của Iran, và do đó là chương trình hạt nhân của nước này - nhưng liệu điều đó có thực sự xảy ra hay không vẫn còn phải chờ xem.
Trong khi Tổng thống Trump tuyên bố rằng chiến dịch đã “hoàn toàn và hoàn hảo phá hủy” các địa điểm này, các quan chức Iran lại hạ thấp mức độ của các cuộc tấn công. Tại thời điểm công bố thông tin, vẫn chưa rõ mức độ thiệt hại do hình ảnh vệ tinh cung cấp, nhưng một báo cáo của CNN công bố vào chiều thứ Ba cho biết các cuộc tấn công vào Iran không làm tiêu diệt chương trình hạt nhân của nước này và chỉ khiến nó lùi lại vài tháng, theo thông tin tình báo ban đầu của Mỹ.
Nếu lịch sử có gì đó để chỉ dẫn, có khả năng các cơ sở hạt nhân dưới lòng đất của Iran có thể vẫn còn nguyên vẹn một phần hoặc toàn bộ. Điều này là do cho đến nay, trong cuộc chạy đua vũ trang yên tĩnh giữa bê tông và bom, bê tông luôn là bên chiến thắng.
Trong những năm cuối thập kỷ 2000, ví dụ, đã có tin đồn về một hầm ngầm ở Iran bị bom phá hủy hầm tấn công. Quả bom đã không thể xuyên qua và bị mắc kẹt trên bề mặt của hầm, có lẽ cho đến khi những người bên trong gọi đến đội tháo gỡ bom. Thay vì phá hủy bê tông, quả bom đã bất ngờ bị chặn lại. Nguyên nhân không khó đoán: Iran là một trong những nước đi đầu trong công nghệ bê tông Ultra High Performance Concrete (UHPC), và những tiến bộ mới nhất trong bê tông của họ rõ ràng đã quá sức với các loại bom phá hủy hầm tiêu chuẩn.
Stephanie Barnett, Tiến sĩ đến từ Đại học Portsmouth tại Vương quốc Anh, tham gia phát triển bê tông mạnh hơn để bảo vệ các tòa nhà dân sự khỏi các cuộc tấn công khủng bố, và đã nghe về bê tông siêu bền của Iran. Trong khi khán giả dân sự tỏ ra hào hứng với những tiến bộ trong bê tông, cô cũng đôi khi nhận được những phản hồi không mấy tích cực từ các quân nhân tham gia các buổi thuyết trình của mình.
“Một sĩ quan đã nói với tôi, ‘Nếu bạn tạo ra vật liệu kháng nổ và tác động mạnh hơn này, chúng tôi cần phải nghĩ cách để vượt qua nó,’” Barnett cho biết.
Không quân Mỹ đã giới thiệu bom phá hủy hầm hiện đại đầu tiên của mình vào năm 1985. Các loại bom thông thường có lớp vỏ thép mỏng chứa đầy thuốc nổ, trong khi các loại bom phá hủy hầm có kiểu dáng hẹp hơn, với lớp vỏ dày hơn và ít thuốc nổ hơn. Thiết kế này tập trung tất cả trọng lượng vào một diện tích nhỏ hơn, biến bom thành một chiếc dùi thay vì một cái búa, vì vậy nó có thể đâm xuyên qua bê tông hoặc chọc sâu vào lòng đất để tấn công các mục tiêu chôn sâu.
Trong khi những loại bom thông thường từ những năm 1990 vẫn được sử dụng ngày nay, bom phá hủy hầm đã phải trải qua nhiều thế hệ nâng cấp. Vào đầu những năm 2000, Không quân thậm chí đã phát triển một loại thép đặc biệt cho mục đích này, được gọi là Eglin Steel, kết hợp với công ty chuyên sản xuất thép Ellwood National Forge.
Eglin Steel là loại thép có carbon thấp, nickel thấp với dấu vết của tungsten, chromium, manganese, silicon và các nguyên tố khác, mỗi nguyên tố đều đóng góp một tính chất mong muốn cho toàn bộ. Eglin Steel là tiêu chuẩn vàng cho các loại đạn phá hủy hầm, mặc dù trong những năm gần đây, nó đã được bổ sung bằng một loại thép mới là USAF-96, có hiệu suất tương tự nhưng dễ sản xuất và làm việc hơn.
Các nhà khoa học vật liệu phân biệt giữa hai tính chất toughness (độ bền) và hardness (độ cứng), và sự cân bằng giữa chúng chính là điều thúc đẩy cuộc chạy đua vũ trang giữa vũ khí và giáp bảo vệ.
Ví dụ, khi một viên đạn chì mềm va chạm với áo giáp Kevlar, viên đạn sẽ bị biến dạng và mất năng lượng vì nó thiếu độ cứng. Tuy nhiên, nếu viên đạn có lớp vỏ thép cứng, áo giáp Kevlar sẽ không thể chịu nổi. Để đối phó, người ta đã làm cho áo giáp cứng hơn bằng cách thêm các lớp gốm siêu cứng làm từ các nguyên liệu như boron carbide. Những lớp gốm này quá cứng đến nỗi các viên đạn có lớp vỏ thép sẽ bị vỡ vụn khi va chạm. Điều này dẫn đến việc phát triển các viên đạn xuyên giáp đặc biệt có đầu mũi tungsten cứng. Khi chúng va chạm với một lớp gốm, lớp gốm sẽ bị vỡ trong một quá trình được gọi là thất bại giòn.
Cuộc chạy đua vũ trang với bom phá hủy hầm cũng tương tự, nhưng trong khi những kẻ tấn công có lợi thế là thép, thì phòng thủ lại dựa vào bê tông, vốn đã gặp bất lợi từ đầu. “Bê tông là vật liệu giòn tự nhiên,” giải thích Phil Purnell, Tiến sĩ, một chuyên gia về công nghệ bê tông tại Đại học Leeds. “Nó tốt trong việc bị nén, không phải kéo. Điểm yếu của nó nằm ở khả năng chịu kéo và độ bền.” Purnell lưu ý rằng trong khi một số loại bê tông hiện đại thực sự mạnh hơn cả nhôm, sự giòn của nó chính là điểm yếu chí mạng, dẫn đến việc nó bị nứt.
Tuy nhiên, điều này đã thay đổi với sự ra đời của loại bê tông gọi là UHPC. Trước đây, một sức chịu tải 3,400 kg trên inch vuông (psi) đã đủ để bê tông được xếp loại là “cường độ cao”, với các loại tốt nhất đạt tới 6,800 psi. Bê tông UHPC mới có thể chịu đựng 27,200 psi hoặc hơn.
Sức mạnh lớn hơn đạt được bằng cách biến bê tông trở thành một vật liệu composite với sự bổ sung của thép hoặc các sợi khác. Những sợi này giữ bê tông lại với nhau và ngăn chặn việc nứt lan rộng, làm giảm độ giòn. “Thay vì tạo ra một vài vết nứt lớn trong một tấm bê tông, bạn nhận được rất nhiều vết nứt nhỏ hơn,” Barnett cho biết. “Những sợi này tạo ra nhiều năng lượng bị nứt hơn.”
Năng lượng bị nứt được định nghĩa là lượng năng lượng cần thiết để mở rộng một vật liệu. Bê tông hấp thụ năng lượng động học từ một vật thể khi nó bị nứt, làm chậm lại và ngăn ngừa việc xuyên qua. Tất nhiên, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm để tìm ra tỉ lệ phối trộn tối ưu cho các sợi trong UHPC. Nhiều hơn thì tốt, nhưng cũng có giới hạn. “Vấn đề là nếu bạn cho vào hơn một phần trăm sợi thép, chúng bắt đầu bị kết lại,” Purnell nói. “Mẹo thông minh là làm thế nào để trộn nhiều hơn một phần trăm sợi vào bê tông.”
Nhiều đội ngũ trên khắp thế giới đã làm việc với các kỹ thuật để trộn sợi thành công. Phần lớn công việc này được thực hiện bởi quân đội, nhưng như Barnett lưu ý, trong kinh nghiệm của cô, quân đội đôi khi đến và đặt câu hỏi cho các nhà nghiên cứu dân sự nhưng không bao giờ nói gì về công việc của riêng họ. Trong lĩnh vực bê tông chống tác động - một lĩnh vực thiếu thốn trong công việc dân sự - họ có thể đi trước các đối tác dân sự.
Vào tháng 1 năm 1991, khi Mỹ dẫn đầu chiến dịch tại Kuwait, tình báo Mỹ phát hiện một điều đáng lo ngại. Người Iraq đã xây dựng một loạt các hầm chỉ huy mới quanh Baghdad sâu dưới lòng đất và được bảo vệ bằng nhiều mét bê tông cốt thép, được ước tính là không thể xuyên thủng bởi các quả bom phá hủy hầm nặng 900 kg của không quân Mỹ. Một chương trình khẩn cấp đã được khởi động để xây dựng một quả bom mới nặng 2,300 kg cho nhiệm vụ này. Không quân đã yêu cầu ý tưởng vào ngày 18 tháng 1, và công việc đã bắt đầu ngay lập tức tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Vũ khí của Không quân ở Căn cứ Không quân Eglin, Florida. Không có thời gian để chế tạo các lớp vỏ bom từ đầu, vì vậy các thùng đại bác 8 inch dư thừa được sử dụng làm cơ sở cho thân bom, được tay đổ đầy thuốc nổ, với một phần đầu mới được thêm vào. Những nguyên mẫu đầu tiên được chuyển giao cho không quân chưa đầy một tháng sau đó. Trong một thử nghiệm trên đường ray tên lửa, vũ khí mới đã xuyên qua hơn 6 mét bê tông. Hai quả bom hoạt động đã được đưa đến khu vực chiến sự vào ngày 27 tháng 2 và được giao bởi các máy bay F-111F. Sáu giây sau khi va chạm vào một trong những hầm mới của Iraq, khói đã bốc ra từ lối vào, cho thấy hầm đã bị xuyên thủng và phá hủy. Ngày hôm đó đã được cứu bởi một loại đạn được phát triển trong vòng sáu tuần.
Vào năm 2012, không quân Mỹ đã khởi động một dự án để đánh giá thách thức do các hầm làm từ UHPC gây ra. Không quân cuối cùng đã phát triển phiên bản UHPC riêng của mình, được gọi là bê tông cường độ cao Eglin, cho quá trình thử nghiệm.
Trong khi kết quả của nghiên cứu của không quân Mỹ là tuyệt mật, một nghiên cứu của Trung Quốc công khai đã so sánh bê tông cường độ cao thông thường với UHPC gia cường bằng sợi. Các vật thể đã đập xuyên qua các mục tiêu bê tông gia cường, nhưng các mục tiêu UHPC chỉ bị nứt nhẹ, và các vật thể “hoặc bị mắc kẹt trong hoặc bật lại” từ các mục tiêu.
Không quân đã lo ngại rằng ngay cả những quả bom nặng 2,300 kg cũng không đủ, và vào năm 2011, họ đã nhận được Massive Ordnance Penetrator. Quả bom này còn lớn hơn cả loại bom nổi tiếng nặng 9,500 kg, được gọi là Massive Ordnance Air Blast (MOAB, hay “mẹ của tất cả các loại bom”), nhằm phá hủy những hầm ngầm sâu và chắc chắn nhất bằng sức mạnh động năng thuần túy. MOP là quả bom lớn nhất bạn có thể bay - chỉ có máy bay ném bom chiến lược B-2 Spirit mới có khả năng mang - vì vậy những vũ khí nhỏ hơn nặng 900 kg và 2,300 kg vẫn sẽ cần làm phần lớn công việc chống lại những mục tiêu thấp hơn.
Sau nghiên cứu về bê tông, không quân đã nâng cấp MOP. Sau đó, họ lại nâng cấp thêm một lần nữa. Đến năm 2018, nó đã được nâng cấp lần thứ tư. Những nâng cấp tương tự đã được thực hiện cho các vũ khí nhỏ hơn.
Vấn đề là ngay cả quả bom lớn nhất có thể, làm từ vật liệu cứng chắc nhất hiện có, cũng có thể không còn đủ khả năng. Gregory Vartanov, Tiến sĩ, từ Công ty Phát triển Vật liệu Tiên tiến tại Toronto, khẳng định rằng UHPC chất lượng cao đơn giản là quá mạnh đối với các loại bom làm từ thép hiện có. “Các thiết bị xuyên thấu với vỏ monolithic làm bằng các vật liệu như … Eglin Steel … không thể xuyên qua các hầm làm từ UHPC,” Vartanov lưu ý trong một bài báo tháng 2 năm 2021 trên tạp chí Aerospace & Defense Technology, dựa trên các công thức thâm nhập công khai.
Nhưng đó không phải là kết thúc của câu chuyện. UHPC tốt, nhưng ngay cả sự bảo vệ tốt hơn cũng đã được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm.
Nghiên cứu gần đây của Trung Quốc mô tả Composite Xi măng Đặc biệt Định chức năng (FGCC), được tạo ra bằng cách xếp lớp các loại bê tông hiệu suất cao khác nhau với các tính chất khác nhau. Lớp ngoài mỏng là UHPC gia cường bằng cốt liệu siêu cứng, bên dưới là một lớp dày của UHPC gia cường bằng sợi hybrid được tối ưu hóa để chống nứt. Cuối cùng, có một lớp UHPC gia cường bằng sợi thép cứng. Như Purnell giải thích, mỗi lớp có tác động khác nhau.
“Bạn có lớp ngoài cứng để làm hỏng vật thể,” sau đó là lớp dày với khối lượng để hấp thụ năng lượng của nó, và lớp trong cùng được thiết kế để giữ lại các mảnh,” ông nói. Lớp trong cùng này, lớp chống vỡ, đảm bảo rằng nếu bê tông bị nứt, sẽ không có mảnh vụn nào (hay “spalling”) rơi vào trong hầm.
Theo nghiên cứu của Trung Quốc công bố vào năm 2021, FGCC chống lại sự xuyên thấu và nổ tốt hơn nhiều so với UHPC: “độ sâu xuyên thấu, diện tích hố và thiệt hại xuyên thấu đã giảm mạnh nhờ các hiệu ứng tương hỗ của các sợi cường độ cao và các cốt liệu thô.” Barnett cho biết cô đã làm việc với một khái niệm tương tự, và kỹ thuật kết hợp các loại vật liệu có các tính chất khác nhau có thể hiệu quả hơn bất kỳ vật liệu đơn lẻ nào.
Nghiên cứu mới nhất theo sau ít nhất bốn năm nghiên cứu của Trung Quốc về bê tông xếp lớp, với sự tập trung đặc biệt vào việc hấp thụ tác động và nổ. Dự đoán rằng các hầm mới sẽ rất khó bị phá vỡ.
Có giới hạn trong việc làm cho các bom phá hủy hầm lớn hơn và mạnh hơn, nhưng cũng có những cách tiếp cận khác. Cuộc chạy đua vũ trang có thể không tiếp tục theo cùng một con đường mà sẽ phát triển theo một hướng khác.
“Các vũ khí siêu thanh cung cấp một chế độ tấn công tiềm năng mới đối với các hầm ngầm được bảo vệ,” Justin Bronk của tổ chức tư vấn quốc phòng Vương quốc Anh RUSI cho biết. Vũ khí siêu thanh là tên lửa di chuyển qua bầu khí quyển với tốc độ vượt quá Mach 5. Trang bị với các bộ xuyên tungsten, chúng có thể hoạt động như “các thanh từ Chúa,” xuyên thủng bê tông xếp lớp như một viên đạn xuyên giáp. Không có đầu đạn nổ, những vũ khí này gây thiệt hại chỉ bằng năng lượng động học.
Bronk cũng lưu ý rằng không nhất thiết phải thật sự tiêu diệt một hầm ngầm. Bạn có thể tấn công lối vào, phá hủy các ăng-ten, và cắt đứt thông tin liên lạc đến một hầm chỉ huy bằng cách tấn công đúng chỗ. Trong thuật ngữ quân sự, điều đó có thể cũng giống như một miệng hố, ngay cả khi những người bên trong vẫn an toàn.
Không quân Mỹ tất nhiên sẽ không bàn luận về khả năng phá hủy hầm hiện tại của họ hoặc cách mà chúng so với những mục tiêu tiềm năng ở Iran, Trung Quốc hoặc nơi khác. Và hầu hết các công việc quân sự về bê tông cường độ cao cũng tương tự là tuyệt mật. Nhưng mức độ thiệt hại mà chương trình hạt nhân của Iran phải chịu có lẽ sẽ cho chúng ta một số manh mối.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/mi...a-strong-concrete-stops-bunker-busting-bombs/
Chiến dịch Midnight Hammer, tên mã của Lầu Năm Góc cho những cuộc tấn công vào Iran, đánh dấu lần đầu tiên Mỹ sử dụng bom Massive Ordnance Penetrator (MOP), một quả bom khổng lồ nặng 13,600 kg mà chỉ có máy bay ném bom tàng hình B-2 mới có thể mang. Do đó, Hoa Kỳ đã được coi là quốc gia duy nhất có khả năng tiêu diệt các cơ sở hạt nhân dưới lòng đất của Iran, và do đó là chương trình hạt nhân của nước này - nhưng liệu điều đó có thực sự xảy ra hay không vẫn còn phải chờ xem.
Trong khi Tổng thống Trump tuyên bố rằng chiến dịch đã “hoàn toàn và hoàn hảo phá hủy” các địa điểm này, các quan chức Iran lại hạ thấp mức độ của các cuộc tấn công. Tại thời điểm công bố thông tin, vẫn chưa rõ mức độ thiệt hại do hình ảnh vệ tinh cung cấp, nhưng một báo cáo của CNN công bố vào chiều thứ Ba cho biết các cuộc tấn công vào Iran không làm tiêu diệt chương trình hạt nhân của nước này và chỉ khiến nó lùi lại vài tháng, theo thông tin tình báo ban đầu của Mỹ.
Nếu lịch sử có gì đó để chỉ dẫn, có khả năng các cơ sở hạt nhân dưới lòng đất của Iran có thể vẫn còn nguyên vẹn một phần hoặc toàn bộ. Điều này là do cho đến nay, trong cuộc chạy đua vũ trang yên tĩnh giữa bê tông và bom, bê tông luôn là bên chiến thắng.
Trong những năm cuối thập kỷ 2000, ví dụ, đã có tin đồn về một hầm ngầm ở Iran bị bom phá hủy hầm tấn công. Quả bom đã không thể xuyên qua và bị mắc kẹt trên bề mặt của hầm, có lẽ cho đến khi những người bên trong gọi đến đội tháo gỡ bom. Thay vì phá hủy bê tông, quả bom đã bất ngờ bị chặn lại. Nguyên nhân không khó đoán: Iran là một trong những nước đi đầu trong công nghệ bê tông Ultra High Performance Concrete (UHPC), và những tiến bộ mới nhất trong bê tông của họ rõ ràng đã quá sức với các loại bom phá hủy hầm tiêu chuẩn.
Stephanie Barnett, Tiến sĩ đến từ Đại học Portsmouth tại Vương quốc Anh, tham gia phát triển bê tông mạnh hơn để bảo vệ các tòa nhà dân sự khỏi các cuộc tấn công khủng bố, và đã nghe về bê tông siêu bền của Iran. Trong khi khán giả dân sự tỏ ra hào hứng với những tiến bộ trong bê tông, cô cũng đôi khi nhận được những phản hồi không mấy tích cực từ các quân nhân tham gia các buổi thuyết trình của mình.
“Một sĩ quan đã nói với tôi, ‘Nếu bạn tạo ra vật liệu kháng nổ và tác động mạnh hơn này, chúng tôi cần phải nghĩ cách để vượt qua nó,’” Barnett cho biết.
Không quân Mỹ đã giới thiệu bom phá hủy hầm hiện đại đầu tiên của mình vào năm 1985. Các loại bom thông thường có lớp vỏ thép mỏng chứa đầy thuốc nổ, trong khi các loại bom phá hủy hầm có kiểu dáng hẹp hơn, với lớp vỏ dày hơn và ít thuốc nổ hơn. Thiết kế này tập trung tất cả trọng lượng vào một diện tích nhỏ hơn, biến bom thành một chiếc dùi thay vì một cái búa, vì vậy nó có thể đâm xuyên qua bê tông hoặc chọc sâu vào lòng đất để tấn công các mục tiêu chôn sâu.
Trong khi những loại bom thông thường từ những năm 1990 vẫn được sử dụng ngày nay, bom phá hủy hầm đã phải trải qua nhiều thế hệ nâng cấp. Vào đầu những năm 2000, Không quân thậm chí đã phát triển một loại thép đặc biệt cho mục đích này, được gọi là Eglin Steel, kết hợp với công ty chuyên sản xuất thép Ellwood National Forge.
Eglin Steel là loại thép có carbon thấp, nickel thấp với dấu vết của tungsten, chromium, manganese, silicon và các nguyên tố khác, mỗi nguyên tố đều đóng góp một tính chất mong muốn cho toàn bộ. Eglin Steel là tiêu chuẩn vàng cho các loại đạn phá hủy hầm, mặc dù trong những năm gần đây, nó đã được bổ sung bằng một loại thép mới là USAF-96, có hiệu suất tương tự nhưng dễ sản xuất và làm việc hơn.
Các nhà khoa học vật liệu phân biệt giữa hai tính chất toughness (độ bền) và hardness (độ cứng), và sự cân bằng giữa chúng chính là điều thúc đẩy cuộc chạy đua vũ trang giữa vũ khí và giáp bảo vệ.
Ví dụ, khi một viên đạn chì mềm va chạm với áo giáp Kevlar, viên đạn sẽ bị biến dạng và mất năng lượng vì nó thiếu độ cứng. Tuy nhiên, nếu viên đạn có lớp vỏ thép cứng, áo giáp Kevlar sẽ không thể chịu nổi. Để đối phó, người ta đã làm cho áo giáp cứng hơn bằng cách thêm các lớp gốm siêu cứng làm từ các nguyên liệu như boron carbide. Những lớp gốm này quá cứng đến nỗi các viên đạn có lớp vỏ thép sẽ bị vỡ vụn khi va chạm. Điều này dẫn đến việc phát triển các viên đạn xuyên giáp đặc biệt có đầu mũi tungsten cứng. Khi chúng va chạm với một lớp gốm, lớp gốm sẽ bị vỡ trong một quá trình được gọi là thất bại giòn.
Cuộc chạy đua vũ trang với bom phá hủy hầm cũng tương tự, nhưng trong khi những kẻ tấn công có lợi thế là thép, thì phòng thủ lại dựa vào bê tông, vốn đã gặp bất lợi từ đầu. “Bê tông là vật liệu giòn tự nhiên,” giải thích Phil Purnell, Tiến sĩ, một chuyên gia về công nghệ bê tông tại Đại học Leeds. “Nó tốt trong việc bị nén, không phải kéo. Điểm yếu của nó nằm ở khả năng chịu kéo và độ bền.” Purnell lưu ý rằng trong khi một số loại bê tông hiện đại thực sự mạnh hơn cả nhôm, sự giòn của nó chính là điểm yếu chí mạng, dẫn đến việc nó bị nứt.
Tuy nhiên, điều này đã thay đổi với sự ra đời của loại bê tông gọi là UHPC. Trước đây, một sức chịu tải 3,400 kg trên inch vuông (psi) đã đủ để bê tông được xếp loại là “cường độ cao”, với các loại tốt nhất đạt tới 6,800 psi. Bê tông UHPC mới có thể chịu đựng 27,200 psi hoặc hơn.
Sức mạnh lớn hơn đạt được bằng cách biến bê tông trở thành một vật liệu composite với sự bổ sung của thép hoặc các sợi khác. Những sợi này giữ bê tông lại với nhau và ngăn chặn việc nứt lan rộng, làm giảm độ giòn. “Thay vì tạo ra một vài vết nứt lớn trong một tấm bê tông, bạn nhận được rất nhiều vết nứt nhỏ hơn,” Barnett cho biết. “Những sợi này tạo ra nhiều năng lượng bị nứt hơn.”
Năng lượng bị nứt được định nghĩa là lượng năng lượng cần thiết để mở rộng một vật liệu. Bê tông hấp thụ năng lượng động học từ một vật thể khi nó bị nứt, làm chậm lại và ngăn ngừa việc xuyên qua. Tất nhiên, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm để tìm ra tỉ lệ phối trộn tối ưu cho các sợi trong UHPC. Nhiều hơn thì tốt, nhưng cũng có giới hạn. “Vấn đề là nếu bạn cho vào hơn một phần trăm sợi thép, chúng bắt đầu bị kết lại,” Purnell nói. “Mẹo thông minh là làm thế nào để trộn nhiều hơn một phần trăm sợi vào bê tông.”
Nhiều đội ngũ trên khắp thế giới đã làm việc với các kỹ thuật để trộn sợi thành công. Phần lớn công việc này được thực hiện bởi quân đội, nhưng như Barnett lưu ý, trong kinh nghiệm của cô, quân đội đôi khi đến và đặt câu hỏi cho các nhà nghiên cứu dân sự nhưng không bao giờ nói gì về công việc của riêng họ. Trong lĩnh vực bê tông chống tác động - một lĩnh vực thiếu thốn trong công việc dân sự - họ có thể đi trước các đối tác dân sự.
Vào tháng 1 năm 1991, khi Mỹ dẫn đầu chiến dịch tại Kuwait, tình báo Mỹ phát hiện một điều đáng lo ngại. Người Iraq đã xây dựng một loạt các hầm chỉ huy mới quanh Baghdad sâu dưới lòng đất và được bảo vệ bằng nhiều mét bê tông cốt thép, được ước tính là không thể xuyên thủng bởi các quả bom phá hủy hầm nặng 900 kg của không quân Mỹ. Một chương trình khẩn cấp đã được khởi động để xây dựng một quả bom mới nặng 2,300 kg cho nhiệm vụ này. Không quân đã yêu cầu ý tưởng vào ngày 18 tháng 1, và công việc đã bắt đầu ngay lập tức tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Vũ khí của Không quân ở Căn cứ Không quân Eglin, Florida. Không có thời gian để chế tạo các lớp vỏ bom từ đầu, vì vậy các thùng đại bác 8 inch dư thừa được sử dụng làm cơ sở cho thân bom, được tay đổ đầy thuốc nổ, với một phần đầu mới được thêm vào. Những nguyên mẫu đầu tiên được chuyển giao cho không quân chưa đầy một tháng sau đó. Trong một thử nghiệm trên đường ray tên lửa, vũ khí mới đã xuyên qua hơn 6 mét bê tông. Hai quả bom hoạt động đã được đưa đến khu vực chiến sự vào ngày 27 tháng 2 và được giao bởi các máy bay F-111F. Sáu giây sau khi va chạm vào một trong những hầm mới của Iraq, khói đã bốc ra từ lối vào, cho thấy hầm đã bị xuyên thủng và phá hủy. Ngày hôm đó đã được cứu bởi một loại đạn được phát triển trong vòng sáu tuần.
Vào năm 2012, không quân Mỹ đã khởi động một dự án để đánh giá thách thức do các hầm làm từ UHPC gây ra. Không quân cuối cùng đã phát triển phiên bản UHPC riêng của mình, được gọi là bê tông cường độ cao Eglin, cho quá trình thử nghiệm.
Trong khi kết quả của nghiên cứu của không quân Mỹ là tuyệt mật, một nghiên cứu của Trung Quốc công khai đã so sánh bê tông cường độ cao thông thường với UHPC gia cường bằng sợi. Các vật thể đã đập xuyên qua các mục tiêu bê tông gia cường, nhưng các mục tiêu UHPC chỉ bị nứt nhẹ, và các vật thể “hoặc bị mắc kẹt trong hoặc bật lại” từ các mục tiêu.
Không quân đã lo ngại rằng ngay cả những quả bom nặng 2,300 kg cũng không đủ, và vào năm 2011, họ đã nhận được Massive Ordnance Penetrator. Quả bom này còn lớn hơn cả loại bom nổi tiếng nặng 9,500 kg, được gọi là Massive Ordnance Air Blast (MOAB, hay “mẹ của tất cả các loại bom”), nhằm phá hủy những hầm ngầm sâu và chắc chắn nhất bằng sức mạnh động năng thuần túy. MOP là quả bom lớn nhất bạn có thể bay - chỉ có máy bay ném bom chiến lược B-2 Spirit mới có khả năng mang - vì vậy những vũ khí nhỏ hơn nặng 900 kg và 2,300 kg vẫn sẽ cần làm phần lớn công việc chống lại những mục tiêu thấp hơn.
Sau nghiên cứu về bê tông, không quân đã nâng cấp MOP. Sau đó, họ lại nâng cấp thêm một lần nữa. Đến năm 2018, nó đã được nâng cấp lần thứ tư. Những nâng cấp tương tự đã được thực hiện cho các vũ khí nhỏ hơn.
Vấn đề là ngay cả quả bom lớn nhất có thể, làm từ vật liệu cứng chắc nhất hiện có, cũng có thể không còn đủ khả năng. Gregory Vartanov, Tiến sĩ, từ Công ty Phát triển Vật liệu Tiên tiến tại Toronto, khẳng định rằng UHPC chất lượng cao đơn giản là quá mạnh đối với các loại bom làm từ thép hiện có. “Các thiết bị xuyên thấu với vỏ monolithic làm bằng các vật liệu như … Eglin Steel … không thể xuyên qua các hầm làm từ UHPC,” Vartanov lưu ý trong một bài báo tháng 2 năm 2021 trên tạp chí Aerospace & Defense Technology, dựa trên các công thức thâm nhập công khai.
Nhưng đó không phải là kết thúc của câu chuyện. UHPC tốt, nhưng ngay cả sự bảo vệ tốt hơn cũng đã được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm.
Nghiên cứu gần đây của Trung Quốc mô tả Composite Xi măng Đặc biệt Định chức năng (FGCC), được tạo ra bằng cách xếp lớp các loại bê tông hiệu suất cao khác nhau với các tính chất khác nhau. Lớp ngoài mỏng là UHPC gia cường bằng cốt liệu siêu cứng, bên dưới là một lớp dày của UHPC gia cường bằng sợi hybrid được tối ưu hóa để chống nứt. Cuối cùng, có một lớp UHPC gia cường bằng sợi thép cứng. Như Purnell giải thích, mỗi lớp có tác động khác nhau.
“Bạn có lớp ngoài cứng để làm hỏng vật thể,” sau đó là lớp dày với khối lượng để hấp thụ năng lượng của nó, và lớp trong cùng được thiết kế để giữ lại các mảnh,” ông nói. Lớp trong cùng này, lớp chống vỡ, đảm bảo rằng nếu bê tông bị nứt, sẽ không có mảnh vụn nào (hay “spalling”) rơi vào trong hầm.
Theo nghiên cứu của Trung Quốc công bố vào năm 2021, FGCC chống lại sự xuyên thấu và nổ tốt hơn nhiều so với UHPC: “độ sâu xuyên thấu, diện tích hố và thiệt hại xuyên thấu đã giảm mạnh nhờ các hiệu ứng tương hỗ của các sợi cường độ cao và các cốt liệu thô.” Barnett cho biết cô đã làm việc với một khái niệm tương tự, và kỹ thuật kết hợp các loại vật liệu có các tính chất khác nhau có thể hiệu quả hơn bất kỳ vật liệu đơn lẻ nào.
Nghiên cứu mới nhất theo sau ít nhất bốn năm nghiên cứu của Trung Quốc về bê tông xếp lớp, với sự tập trung đặc biệt vào việc hấp thụ tác động và nổ. Dự đoán rằng các hầm mới sẽ rất khó bị phá vỡ.
Có giới hạn trong việc làm cho các bom phá hủy hầm lớn hơn và mạnh hơn, nhưng cũng có những cách tiếp cận khác. Cuộc chạy đua vũ trang có thể không tiếp tục theo cùng một con đường mà sẽ phát triển theo một hướng khác.
“Các vũ khí siêu thanh cung cấp một chế độ tấn công tiềm năng mới đối với các hầm ngầm được bảo vệ,” Justin Bronk của tổ chức tư vấn quốc phòng Vương quốc Anh RUSI cho biết. Vũ khí siêu thanh là tên lửa di chuyển qua bầu khí quyển với tốc độ vượt quá Mach 5. Trang bị với các bộ xuyên tungsten, chúng có thể hoạt động như “các thanh từ Chúa,” xuyên thủng bê tông xếp lớp như một viên đạn xuyên giáp. Không có đầu đạn nổ, những vũ khí này gây thiệt hại chỉ bằng năng lượng động học.
Bronk cũng lưu ý rằng không nhất thiết phải thật sự tiêu diệt một hầm ngầm. Bạn có thể tấn công lối vào, phá hủy các ăng-ten, và cắt đứt thông tin liên lạc đến một hầm chỉ huy bằng cách tấn công đúng chỗ. Trong thuật ngữ quân sự, điều đó có thể cũng giống như một miệng hố, ngay cả khi những người bên trong vẫn an toàn.
Không quân Mỹ tất nhiên sẽ không bàn luận về khả năng phá hủy hầm hiện tại của họ hoặc cách mà chúng so với những mục tiêu tiềm năng ở Iran, Trung Quốc hoặc nơi khác. Và hầu hết các công việc quân sự về bê tông cường độ cao cũng tương tự là tuyệt mật. Nhưng mức độ thiệt hại mà chương trình hạt nhân của Iran phải chịu có lẽ sẽ cho chúng ta một số manh mối.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/mi...a-strong-concrete-stops-bunker-busting-bombs/
