Vào ngày thứ Bảy, 21 tháng 6 năm 2025, sau một loạt các cuộc không kích chưa từng có mà Israel thực hiện chống lại Iran chỉ vài ngày trước đó, Hoa Kỳ đã tham gia vào cuộc chiến và sử dụng bom xuyên phá hầm để tấn công ba cơ sở hạt nhân quan trọng 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 các cuộc tấn công vào Iran, đánh dấu lần đầu tiên sử dụng bom Massive Ordnance Penetrator (MOP) nặng tới 13.600 kg, chỉ có máy bay ném bom tàng hình B-2 mới có thể mang theo. Do đó, Mỹ được coi là quốc gia duy nhất có khả năng tiêu diệt các cơ sở hạt nhân ngầm của Iran và do đó, chương trình hạt nhân của nước này. Tuy nhiên, việc liệu Mỹ có thực sự thực hiện được điều này hay không vẫn đang còn là một dấu hỏi.
Trong khi Tổng thống Trump tuyên bố rằng chiến dịch này “hoàn toàn và hoàn toàn tiêu diệt” các cơ sở đó, các quan chức Iran lại giảm nhẹ mức độ tấn công. Tính đến thời điểm bài viết này được công bố, mức độ thiệt hại gây ra chỉ dựa trên hình ảnh vệ tinh vẫn chưa rõ ràng. Tuy nhiên, một báo cáo của CNN vào chiều thứ Ba khẳng định rằng những cuộc tấn công này không tiêu diệt được chương trình hạt nhân của Iran mà chỉ làm chậm lại trong một khoảng thời gian ngắn, theo những thông tin tình báo ban đầu của Mỹ.
Nếu lịch sử có thể là một chỉ dẫn, có khả năng các cơ sở hạt nhân ngầm của Iran có thể vẫn còn nguyên vẹn một phần hoặc toàn bộ. Điều này bởi vì cho đến nay, trong cuộc chạy đua vũ trang âm thầm giữa bê tông và bom, bê tông dường như đang chiếm ưu thế.
Vào cuối những năm 2000, từng có tin đồn rằng một hầm ngầm ở Iran đã bị bom xuyên phá tấn công. Tuy nhiên, quả bom này đã không thể xuyên thấu và chỉ còn lại trong lớp bê tông bề mặt của hầm, có lẽ cho đến khi các nhân viên xử lý bom được gọi đến. Thay vì phá vỡ bê tông, quả bom đã bị dừng lại một cách bất ngờ. Nguyên nhân không khó đoán: Iran là một trong những nước dẫn đầu về công nghệ bê tông siêu bền, hay còn gọi là Ultra High Performance Concrete (UHPC), và những tiến bộ gần đây trong bê tông của họ dường như đã vượt quá khả năng của các loại bom xuyên phá tiêu chuẩn.
Stephanie Barnett, tiến sĩ tại Đại học Portsmouth ở Anh, tham gia vào việc phát triển bê tông mạnh hơn nhằm bảo vệ các công trình dân dụng khỏi các cuộc tấn công khủng bố và đã nghe về bê tông siêu cứng của Iran. Trong khi công chúng dân sự tỏ ra hào hứng với những tiến bộ trong công nghệ bê tông, cô thỉnh thoảng cũng nhận được những phản hồi không mấy tích cực từ các quân nhân tham dự những buổi thuyết trình của mình.
"Một sĩ quan đã nói với tôi rằng, 'Nếu bạn tạo ra một loại vật liệu có độ bền và khả năng chịu va đập tốt hơn, chúng tôi cần nghĩ đến cách để xuyên qua nó'," Barnett chia sẻ.
Không quân Hoa Kỳ đã giới thiệu bom xuyên phá hiện đại đầu tiên vào năm 1985. Bom thông thường có lớp vỏ mỏng bằng thép chứa đầy thuốc nổ, trong khi các loại bom xuyên phá có hình dáng hẹp hơn, với lớp vỏ dày hơn và ít thuốc nổ hơn, tập trung toàn bộ trọng lượng vào một diện tích nhỏ hơn, giống như một chiếc đục đá thay vì một chiếc búa, cho phép bom có thể xé toạc bê tông hoặc xuyên qua đất để tấn công các mục tiêu được chôn sâu.
Trong khi các loại bom thông thường từ những năm 1990 vẫn đang được sử dụng, những loại bom xuyên phá đã phải trải qua nhiều thế hệ nâng cấp. Vào đầu những năm 2000, Không quân đã phát triển một loại thép đặc biệt cho mục đích này, gọi là Eglin Steel, hợp tác với một công ty chuyên về thép, Ellwood National Forge.
Eglin Steel là loại thép có hàm lượng carbon thấp, hàm lượng niken thấp với các thành phần như tungsten, chromium, manganese, silicon và các yếu tố khác, mỗi yếu tố đều góp phần tạo ra những đặc tính mong muốn cho sản phẩm. Eglin Steel được coi là tiêu chuẩn vàng cho các loại đạn xuyên phá, mặc dù trong những năm gần đây, nó đã được bổ sung bằng một loại thép mới, 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 khái niệm là độ bền và độ cứng, và sự cân bằng giữa chúng chính là điều thúc đẩy cuộc chạy đua giữa vũ khí và giáp bảo vệ. Chẳng hạn, khi một viên đạn mềm bằng chì va chạm với áo giáp Kevlar, viên đạn sẽ méo mó và biến dạng, mất năng lượng vì thiếu độ cứng. Nhưng nếu viên đạn này có lớp vỏ bằng thép cứng, thì áo giáp Kevlar sẽ không thể chịu đựng. Để đối phó, các nhà sản xuất giáp đã làm cho lớp bảo vệ trở nên cứng hơn bằng cách thêm các tấm gốm siêu cứng làm từ các vật liệu như boron carbide. Những loại tấm gốm này cứng đến mức các viên đạn có lớp vỏ thép bị vỡ vụn khi va chạm. Điều này dẫn đến việc phát triển các viên đạn xuyên giáp đặc biệt với đầu bằng tungsten cứng. Khi những viên đạn này va vào tấm gốm, tấm gốm sẽ bị vỡ ra trong một quá trình gọi là hỏng giòn.
Cuộc chạy đua giữa các loại bom xuyên phá cũng tương tự, nhưng trong khi những kẻ tấn công có lợi thế bằng thép thì phòng thủ lại dựa vào bê tông, vốn đã có một điểm yếu bẩm sinh. “Bê tông vốn dĩ giòn,” giải thích Phil Purnell, tiến sĩ chuyên gia về công nghệ bê tông tại Đại học Leeds. “Nó tốt ở khả năng bị nén, nhưng không tốt ở khả năng kéo. Điểm yếu là ở khả năng kéo và độ bền.” Purnell lưu ý rằng mặc dù một số bê tông hiện đại thực sự mạnh hơn cả nhôm, nhưng tính giòn của nó lại là điểm yếu chí mạng, dẫn đến việc nó có thể bị nứt.
Tuy nhiên, điều này đã thay đổi với sự xuất hiện của loại bê tông được gọi là UHPC. Trước đây, một cường độ 5.000 psi đủ để bê tông được coi là "cường độ cao", với những loại tốt nhất đạt đến 10.000 psi. Bê tông UHPC mới có thể chịu lực lên đến 27.600 psi hoặc hơn.
Cường độ lớn hơn đạt được bằng cách biến bê tông thành một vật liệu tổng hợp thông qua việc thêm thép hay các sợi khác. Những sợi này giữ bê tông lại với nhau và ngăn chặn nứt lan rộng trong cấu trúc, làm giảm tính giòn. “Thay vì chỉ xuất hiện một vài vết nứt lớn trong một tấm bê tông, bạn sẽ có nhiều vết nứt nhỏ hơn,” Barnett nói. “Các sợi này mang lại cho bê tông nhiều năng lượng nứt hơn.”
Năng lượng nứt được định nghĩa là lượng năng lượng cần thiết để tách một vật liệu ra. Bê tông hấp thụ năng lượng động học của một vật thể đang chuyển động khi nó nứt, làm chậm lại và ngăn không cho vật đó xuyên qua. Tất nhiên, các nhà nghiên cứu đã đang thử nghiệm tìm ra tỷ lệ pha trộn sợi tối ưu cho UHPC. Càng nhiều càng tốt, nhưng có giới hạn. “Vấn đề là nếu bạn thêm hơn khoảng một phần trăm sợi thép, nó bắt đầu có hiện tượng tụ lại,” Purnell cho biết. “Mẹo thông minh là làm sao để pha trộn được nhiều hơn một phần trăm sợi vào bê tông.”
Nhiều nhóm nghiên cứu trên toàn thế giới đã làm việc với các kỹ thuật để pha trộn sợi thành công. Phần lớn công việc này được thực hiện bởi quân đội, nhưng như Barnett nhận xét, trong kinh nghiệm của cô, quân đội đôi khi đến hỏi ý kiến các nhà nghiên cứu dân sự nhưng không bao giờ tiết lộ điều gì về công việc của họ. Trong lĩnh vực bê tông chống va đập – một lĩnh vực khá thiểu số trong các nghiên cứu dân sự – họ có thể đang đi trước các đồng nghiệp dân sự.
Vào tháng 1 năm 1991, khi Mỹ lãnh đạo chiến dịch tại Kuwait, tình báo Mỹ đã phát hiện ra một điều đáng lo ngại. Người Iraq đã xây dựng một loạt các hầm chỉ huy mới xung quanh Baghdad sâu dưới lòng đất và được bảo vệ bởi hàng vài feet bê tông cốt thép, được ước tính là không thể bị tấn công bằng các loại bom xuyên phá 2.000 pound hiện có của Không quân Mỹ. Một chương trình khẩn cấp đã được triển khai để chế tạo một loại bom mới nặng 5.000 pound cho nhiệm vụ này. Không quân đã yêu cầu ý tưởng vào ngày 18 tháng 1 và công việc đã được bắt đầu ngay lập tức tại Viện Nghiên cứu Vũ khí của Không quân tại Căn cứ Không quân Eglin, Florida. Do không có thời gian để chế tạo vỏ bom từ đầu, những ống pháo 8 inch của quân đội đã được sử dụng làm cơ sở cho lớp vỏ bom, được nạp thuốc nổ bằng tay, và thêm một phần đầu mới. Các nguyên mẫu đầu tiên được bàn giao cho Không quân chưa đầy một tháng sau đó. Trong một bài thử nghiệm trên đường ray, vũ khí mới đã xuyên qua hơn 6 mét bê tông. Hai quả bom hoạt động đã được chuyển đến khu vực chiến sự vào ngày 27 tháng 2 và được thả bởi máy bay F-111F. Sáu giây sau khi va chạm vào một trong những hầm Iraq mới, khói đã bốc lên từ lối vào, cho thấy rằng hầm đã bị xuyên thủng và phá hủy. Ngày hôm đó đã được cứu vãn nhờ một loại vũ khí được phát triển chỉ trong sáu tuần.
Vào năm 2012, Không quân Mỹ khởi động một dự án để đánh giá thách thức mà các hầm bê tông UHPC gây ra. Không quân đã phát triển phiên bản UHPC riêng của mình, được gọi một cách thích hợp là bê tông cường độ cao Eglin, cho quy trình thử nghiệm.
Mặc dù kết quả của nghiên cứu Không quân là bí mật, một nghiên cứu công khai của Trung Quốc đã so sánh bê tông cường độ cao thông thường với bê tông UHPC gia cường sợi. Các dự án đã xuyên qua các mục tiêu bê tông gia cường, nhưng các mục tiêu UHPC chỉ bị nứt nhẹ, và các vật thể “hoặc bị nhúng trong hoặc bật lại” khỏi các mục tiêu đó.
Không quân đã sớm lo lắng rằng ngay cả bom nặng 5.000 pound của họ cũng không đủ, và vào năm 2011, họ đã nhận được bom Massive Ordnance Penetrator. Loại bom này còn lớn hơn cả bom Massive Ordnance Air Blast (MOAB, hay còn gọi là “mẹ của mọi loại bom”) nặng 9.500 kg, được thiết kế để phá hủy những hầm sâu và cứng nhất bằng năng lượng động học thuần túy. MOP là loại bom lớn nhất mà bạn có thể bay – chỉ có máy bay ném bom B-2 Spirit mới có đủ khả năng mang theo – vì vậy các loại bom nhỏ hơn nặng 2.000 và 5.000 pound vẫn cần phải đảm nhiệm phần lớn công việc đối với các mục tiêu thấp hơn.
Sau nghiên cứu về bê tông, Không quân đã nâng cấp MOP. Rồi họ lại nâng cấp nó lần nữa. Đến năm 2018, nó đã ở phiên bản nâng cấp thứ tư. Các nâng cấp tương tự cũng được thực hiện với các loại vũ khí nhỏ hơn.
Vấn đề là ngay cả loại bom lớn nhất hiện có, được làm từ vật liệu cứng nhất, có thể sẽ không còn đủ sức mạnh. Gregory Vartanov, tiến sĩ từ Advanced Materials Development Corp tại Toronto, cho rằng bê tông UHPC loại cao cấp đơn giản là quá mạnh đối với các loại bom làm bằng thép hiện có. “Các loại xuyên phá với lớp vỏ monolithic làm bằng các vật liệu như … Eglin Steel … không thể xuyên qua các hầm bê tông UHPC,” Vartanov lưu ý trong một bài báo tháng 2 năm 2021 trên tạp chí Aerospace & Defense Technology, dựa vào các công thức xuyên thấu nguồn mở.
Nhưng câu chuyện còn chưa kết thúc. UHPC dù tốt, nhưng thậm chí có những sự bảo vệ tốt hơn đang được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm.
Nghiên cứu gần đây của Trung Quốc mô tả Chất kết cấu xi măng chức năng phân loại (FGCC), được sản xuất bằng cách xếp chồng các loại bê tông hiệu suất cao khác nhau với các tính chất khác nhau. Lớp ngoài cùng là UHPC gia cường với các hạt cứng; bên dưới lớp này là một lớp bê tông UHPC gia cường sợi hybrid dày được tối ưu hóa để ngăn chặn nứt. Cuối cùng, có một lớp UHPC gia cường sợi thép cứng. Như Purnell giải thích, mỗi lớp có một tác động khác nhau.
“Bạn có lớp ngoài cứng để làm hỏng vật thể tấn công, sau đó có lớp dày với khối lượng để hấp thụ năng lượng, và lớp bên trong được thiết kế để giữ lại các mảnh,” ông nói. Lớp trong cùng, chống vỡ, đảm bảo rằng nếu bê tông bị nứt, không có mảnh vụn nào (hay còn gọi là “spalling”) chui vào hầm bên dưới.
Theo nghiên cứu của Trung Quốc công bố vào năm 2021, FGCC đã kháng được sự xâm nhập và nổ tốt hơn rất nhiều so với UHPC: “độ sâu xâm nhập, diện tích hố crater, và thiệt hại xâm nhập đã giảm đáng kể nhờ vào hiệu ứng hợp tác giữa các sợi cường độ cao và các hạt thô.” Barnett cho biết, cô đã làm việc với một khái niệm tương tự, và kỹ thuật này của việc xếp lớp các vật liệu với các thuộc tính khác nhau có thể hiệu quả hơn bất kỳ vật liệu đơn nào.
Nghiên cứu mới nhất đi theo 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. Hãy chuẩn bị cho các hầm mới rất khó bị phá vỡ.
Có rất ít không gian để làm cho các loại bom xuyên phá lớn hơn và mạnh hơn, nhưng có những cách tiếp cận khác. Cuộc chạy đua vũ trang có thể không tiếp tục theo cùng một hướng mà lại chuyển theo con đường khác.
"Các vũ khí siêu thanh mang đến một phương thức tấn công mới tiềm năng chống lại các hầm kiên cố," nói Justin Bronk của viện nghiên cứu quốc phòng RUSI ở Vương quốc Anh. Các loại vũ khí siêu thanh là tên lửa di chuyển qua bầu khí quyển với tốc độ vượt quá Mach 5. Trang bị các đầu xuyên tungsten, chúng có thể hành động như “cọc từ Chúa,” xuyên qua bê tông xếp lớp như một viên đạn xuyên giáp. Không cần đầu đạn nổ, những loại vũ khí này gây thiệt hại chỉ bằng năng lượng động học.
Bronk cũng lưu ý rằng không nhất thiết phải phá hủy một hầm hoàn toàn. Có thể làm hỏng các lối vào, phá hủy các anten, và cắt đứt liên lạc đến một hầm chỉ huy bằng cách tấn công vào những điểm quan trọng. Về mặt quân sự, điều này tương tự như một cái hố, ngay cả khi những người bên trong không bị thương.
Mỹ sẽ không tiết lộ khả năng hiện tại của mình trong việc xuyên phá các hầm ngầm hay so sánh với các mục tiêu tiềm năng ở Iran, Trung Quốc hay nơi khác. Hầu hết các công việc quân sự về bê tông siêu cường cũng tương tự là bí mật. Tuy nhiên, mức độ thiệt hại gây ra cho chương trình hạt nhân của Iran sẽ có lẽ cho chúng ta thấy 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 các cuộc tấn công vào Iran, đánh dấu lần đầu tiên sử dụng bom Massive Ordnance Penetrator (MOP) nặng tới 13.600 kg, chỉ có máy bay ném bom tàng hình B-2 mới có thể mang theo. Do đó, Mỹ được coi là quốc gia duy nhất có khả năng tiêu diệt các cơ sở hạt nhân ngầm của Iran và do đó, chương trình hạt nhân của nước này. Tuy nhiên, việc liệu Mỹ có thực sự thực hiện được điều này hay không vẫn đang còn là một dấu hỏi.
Trong khi Tổng thống Trump tuyên bố rằng chiến dịch này “hoàn toàn và hoàn toàn tiêu diệt” các cơ sở đó, các quan chức Iran lại giảm nhẹ mức độ tấn công. Tính đến thời điểm bài viết này được công bố, mức độ thiệt hại gây ra chỉ dựa trên hình ảnh vệ tinh vẫn chưa rõ ràng. Tuy nhiên, một báo cáo của CNN vào chiều thứ Ba khẳng định rằng những cuộc tấn công này không tiêu diệt được chương trình hạt nhân của Iran mà chỉ làm chậm lại trong một khoảng thời gian ngắn, theo những thông tin tình báo ban đầu của Mỹ.
Nếu lịch sử có thể là một chỉ dẫn, có khả năng các cơ sở hạt nhân ngầm của Iran có thể vẫn còn nguyên vẹn một phần hoặc toàn bộ. Điều này bởi vì cho đến nay, trong cuộc chạy đua vũ trang âm thầm giữa bê tông và bom, bê tông dường như đang chiếm ưu thế.
Vào cuối những năm 2000, từng có tin đồn rằng một hầm ngầm ở Iran đã bị bom xuyên phá tấn công. Tuy nhiên, quả bom này đã không thể xuyên thấu và chỉ còn lại trong lớp bê tông bề mặt của hầm, có lẽ cho đến khi các nhân viên xử lý bom được gọi đến. Thay vì phá vỡ bê tông, quả bom đã bị dừng lại một cách bất ngờ. Nguyên nhân không khó đoán: Iran là một trong những nước dẫn đầu về công nghệ bê tông siêu bền, hay còn gọi là Ultra High Performance Concrete (UHPC), và những tiến bộ gần đây trong bê tông của họ dường như đã vượt quá khả năng của các loại bom xuyên phá tiêu chuẩn.
Stephanie Barnett, tiến sĩ tại Đại học Portsmouth ở Anh, tham gia vào việc phát triển bê tông mạnh hơn nhằm bảo vệ các công trình dân dụng khỏi các cuộc tấn công khủng bố và đã nghe về bê tông siêu cứng của Iran. Trong khi công chúng dân sự tỏ ra hào hứng với những tiến bộ trong công nghệ bê tông, cô thỉnh thoảng cũng nhận được những phản hồi không mấy tích cực từ các quân nhân tham dự những buổi thuyết trình của mình.
"Một sĩ quan đã nói với tôi rằng, 'Nếu bạn tạo ra một loại vật liệu có độ bền và khả năng chịu va đập tốt hơn, chúng tôi cần nghĩ đến cách để xuyên qua nó'," Barnett chia sẻ.
Không quân Hoa Kỳ đã giới thiệu bom xuyên phá hiện đại đầu tiên vào năm 1985. Bom thông thường có lớp vỏ mỏng bằng thép chứa đầy thuốc nổ, trong khi các loại bom xuyên phá có hình dáng hẹp hơn, với lớp vỏ dày hơn và ít thuốc nổ hơn, tập trung toàn bộ trọng lượng vào một diện tích nhỏ hơn, giống như một chiếc đục đá thay vì một chiếc búa, cho phép bom có thể xé toạc bê tông hoặc xuyên qua đất để tấn công các mục tiêu được chôn sâu.
Trong khi các loại bom thông thường từ những năm 1990 vẫn đang được sử dụng, những loại bom xuyên phá đã phải trải qua nhiều thế hệ nâng cấp. Vào đầu những năm 2000, Không quân đã phát triển một loại thép đặc biệt cho mục đích này, gọi là Eglin Steel, hợp tác với một công ty chuyên về thép, Ellwood National Forge.
Eglin Steel là loại thép có hàm lượng carbon thấp, hàm lượng niken thấp với các thành phần như tungsten, chromium, manganese, silicon và các yếu tố khác, mỗi yếu tố đều góp phần tạo ra những đặc tính mong muốn cho sản phẩm. Eglin Steel được coi là tiêu chuẩn vàng cho các loại đạn xuyên phá, mặc dù trong những năm gần đây, nó đã được bổ sung bằng một loại thép mới, 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 khái niệm là độ bền và độ cứng, và sự cân bằng giữa chúng chính là điều thúc đẩy cuộc chạy đua giữa vũ khí và giáp bảo vệ. Chẳng hạn, khi một viên đạn mềm bằng chì va chạm với áo giáp Kevlar, viên đạn sẽ méo mó và biến dạng, mất năng lượng vì thiếu độ cứng. Nhưng nếu viên đạn này có lớp vỏ bằng thép cứng, thì áo giáp Kevlar sẽ không thể chịu đựng. Để đối phó, các nhà sản xuất giáp đã làm cho lớp bảo vệ trở nên cứng hơn bằng cách thêm các tấm gốm siêu cứng làm từ các vật liệu như boron carbide. Những loại tấm gốm này cứng đến mức các viên đạn có lớp vỏ thép bị vỡ vụn khi va chạm. Điều này dẫn đến việc phát triển các viên đạn xuyên giáp đặc biệt với đầu bằng tungsten cứng. Khi những viên đạn này va vào tấm gốm, tấm gốm sẽ bị vỡ ra trong một quá trình gọi là hỏng giòn.
Cuộc chạy đua giữa các loại bom xuyên phá cũng tương tự, nhưng trong khi những kẻ tấn công có lợi thế bằng thép thì phòng thủ lại dựa vào bê tông, vốn đã có một điểm yếu bẩm sinh. “Bê tông vốn dĩ giòn,” giải thích Phil Purnell, tiến sĩ chuyên gia về công nghệ bê tông tại Đại học Leeds. “Nó tốt ở khả năng bị nén, nhưng không tốt ở khả năng kéo. Điểm yếu là ở khả năng kéo và độ bền.” Purnell lưu ý rằng mặc dù một số bê tông hiện đại thực sự mạnh hơn cả nhôm, nhưng tính giòn của nó lại là điểm yếu chí mạng, dẫn đến việc nó có thể bị nứt.
Tuy nhiên, điều này đã thay đổi với sự xuất hiện của loại bê tông được gọi là UHPC. Trước đây, một cường độ 5.000 psi đủ để bê tông được coi là "cường độ cao", với những loại tốt nhất đạt đến 10.000 psi. Bê tông UHPC mới có thể chịu lực lên đến 27.600 psi hoặc hơn.
Cường độ lớn hơn đạt được bằng cách biến bê tông thành một vật liệu tổng hợp thông qua việc thêm thép hay các sợi khác. Những sợi này giữ bê tông lại với nhau và ngăn chặn nứt lan rộng trong cấu trúc, làm giảm tính giòn. “Thay vì chỉ xuất hiện một vài vết nứt lớn trong một tấm bê tông, bạn sẽ có nhiều vết nứt nhỏ hơn,” Barnett nói. “Các sợi này mang lại cho bê tông nhiều năng lượng nứt hơn.”
Năng lượng nứt được định nghĩa là lượng năng lượng cần thiết để tách một vật liệu ra. Bê tông hấp thụ năng lượng động học của một vật thể đang chuyển động khi nó nứt, làm chậm lại và ngăn không cho vật đó xuyên qua. Tất nhiên, các nhà nghiên cứu đã đang thử nghiệm tìm ra tỷ lệ pha trộn sợi tối ưu cho UHPC. Càng nhiều càng tốt, nhưng có giới hạn. “Vấn đề là nếu bạn thêm hơn khoảng một phần trăm sợi thép, nó bắt đầu có hiện tượng tụ lại,” Purnell cho biết. “Mẹo thông minh là làm sao để pha trộn được nhiều hơn một phần trăm sợi vào bê tông.”
Nhiều nhóm nghiên cứu trên toàn thế giới đã làm việc với các kỹ thuật để pha trộn sợi thành công. Phần lớn công việc này được thực hiện bởi quân đội, nhưng như Barnett nhận xét, trong kinh nghiệm của cô, quân đội đôi khi đến hỏi ý kiến các nhà nghiên cứu dân sự nhưng không bao giờ tiết lộ điều gì về công việc của họ. Trong lĩnh vực bê tông chống va đập – một lĩnh vực khá thiểu số trong các nghiên cứu dân sự – họ có thể đang đi trước các đồng nghiệp dân sự.
Vào tháng 1 năm 1991, khi Mỹ lãnh đạo chiến dịch tại Kuwait, tình báo Mỹ đã phát hiện ra một điều đáng lo ngại. Người Iraq đã xây dựng một loạt các hầm chỉ huy mới xung quanh Baghdad sâu dưới lòng đất và được bảo vệ bởi hàng vài feet bê tông cốt thép, được ước tính là không thể bị tấn công bằng các loại bom xuyên phá 2.000 pound hiện có của Không quân Mỹ. Một chương trình khẩn cấp đã được triển khai để chế tạo một loại bom mới nặng 5.000 pound cho nhiệm vụ này. Không quân đã yêu cầu ý tưởng vào ngày 18 tháng 1 và công việc đã được bắt đầu ngay lập tức tại Viện Nghiên cứu Vũ khí của Không quân tại Căn cứ Không quân Eglin, Florida. Do không có thời gian để chế tạo vỏ bom từ đầu, những ống pháo 8 inch của quân đội đã được sử dụng làm cơ sở cho lớp vỏ bom, được nạp thuốc nổ bằng tay, và thêm một phần đầu mới. Các nguyên mẫu đầu tiên được bàn giao cho Không quân chưa đầy một tháng sau đó. Trong một bài thử nghiệm trên đường ray, vũ khí mới đã xuyên qua hơn 6 mét bê tông. Hai quả bom hoạt động đã được chuyển đến khu vực chiến sự vào ngày 27 tháng 2 và được thả bởi máy bay F-111F. Sáu giây sau khi va chạm vào một trong những hầm Iraq mới, khói đã bốc lên từ lối vào, cho thấy rằng hầm đã bị xuyên thủng và phá hủy. Ngày hôm đó đã được cứu vãn nhờ một loại vũ khí được phát triển chỉ trong sáu tuần.
Vào năm 2012, Không quân Mỹ khởi động một dự án để đánh giá thách thức mà các hầm bê tông UHPC gây ra. Không quân đã phát triển phiên bản UHPC riêng của mình, được gọi một cách thích hợp là bê tông cường độ cao Eglin, cho quy trình thử nghiệm.
Mặc dù kết quả của nghiên cứu Không quân là bí mật, một nghiên cứu công khai của Trung Quốc đã so sánh bê tông cường độ cao thông thường với bê tông UHPC gia cường sợi. Các dự án đã xuyên qua các mục tiêu bê tông gia cường, nhưng các mục tiêu UHPC chỉ bị nứt nhẹ, và các vật thể “hoặc bị nhúng trong hoặc bật lại” khỏi các mục tiêu đó.
Không quân đã sớm lo lắng rằng ngay cả bom nặng 5.000 pound của họ cũng không đủ, và vào năm 2011, họ đã nhận được bom Massive Ordnance Penetrator. Loại bom này còn lớn hơn cả bom Massive Ordnance Air Blast (MOAB, hay còn gọi là “mẹ của mọi loại bom”) nặng 9.500 kg, được thiết kế để phá hủy những hầm sâu và cứng nhất bằng năng lượng động học thuần túy. MOP là loại bom lớn nhất mà bạn có thể bay – chỉ có máy bay ném bom B-2 Spirit mới có đủ khả năng mang theo – vì vậy các loại bom nhỏ hơn nặng 2.000 và 5.000 pound vẫn cần phải đảm nhiệm phần lớn công việc đối với các mục tiêu thấp hơn.
Sau nghiên cứu về bê tông, Không quân đã nâng cấp MOP. Rồi họ lại nâng cấp nó lần nữa. Đến năm 2018, nó đã ở phiên bản nâng cấp thứ tư. Các nâng cấp tương tự cũng được thực hiện với các loại vũ khí nhỏ hơn.
Vấn đề là ngay cả loại bom lớn nhất hiện có, được làm từ vật liệu cứng nhất, có thể sẽ không còn đủ sức mạnh. Gregory Vartanov, tiến sĩ từ Advanced Materials Development Corp tại Toronto, cho rằng bê tông UHPC loại cao cấp đơn giản là quá mạnh đối với các loại bom làm bằng thép hiện có. “Các loại xuyên phá với lớp vỏ monolithic làm bằng các vật liệu như … Eglin Steel … không thể xuyên qua các hầm bê tông UHPC,” Vartanov lưu ý trong một bài báo tháng 2 năm 2021 trên tạp chí Aerospace & Defense Technology, dựa vào các công thức xuyên thấu nguồn mở.
Nhưng câu chuyện còn chưa kết thúc. UHPC dù tốt, nhưng thậm chí có những sự bảo vệ tốt hơn đang được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm.
Nghiên cứu gần đây của Trung Quốc mô tả Chất kết cấu xi măng chức năng phân loại (FGCC), được sản xuất bằng cách xếp chồng các loại bê tông hiệu suất cao khác nhau với các tính chất khác nhau. Lớp ngoài cùng là UHPC gia cường với các hạt cứng; bên dưới lớp này là một lớp bê tông UHPC gia cường sợi hybrid dày được tối ưu hóa để ngăn chặn nứt. Cuối cùng, có một lớp UHPC gia cường sợi thép cứng. Như Purnell giải thích, mỗi lớp có một tác động khác nhau.
“Bạn có lớp ngoài cứng để làm hỏng vật thể tấn công, sau đó có lớp dày với khối lượng để hấp thụ năng lượng, và lớp bên trong được thiết kế để giữ lại các mảnh,” ông nói. Lớp trong cùng, chống vỡ, đảm bảo rằng nếu bê tông bị nứt, không có mảnh vụn nào (hay còn gọi là “spalling”) chui vào hầm bên dưới.
Theo nghiên cứu của Trung Quốc công bố vào năm 2021, FGCC đã kháng được sự xâm nhập và nổ tốt hơn rất nhiều so với UHPC: “độ sâu xâm nhập, diện tích hố crater, và thiệt hại xâm nhập đã giảm đáng kể nhờ vào hiệu ứng hợp tác giữa các sợi cường độ cao và các hạt thô.” Barnett cho biết, cô đã làm việc với một khái niệm tương tự, và kỹ thuật này của việc xếp lớp các vật liệu với các thuộc tính khác nhau có thể hiệu quả hơn bất kỳ vật liệu đơn nào.
Nghiên cứu mới nhất đi theo 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. Hãy chuẩn bị cho các hầm mới rất khó bị phá vỡ.
Có rất ít không gian để làm cho các loại bom xuyên phá lớn hơn và mạnh hơn, nhưng có những cách tiếp cận khác. Cuộc chạy đua vũ trang có thể không tiếp tục theo cùng một hướng mà lại chuyển theo con đường khác.
"Các vũ khí siêu thanh mang đến một phương thức tấn công mới tiềm năng chống lại các hầm kiên cố," nói Justin Bronk của viện nghiên cứu quốc phòng RUSI ở Vương quốc Anh. Các loại vũ khí siêu thanh là tên lửa di chuyển qua bầu khí quyển với tốc độ vượt quá Mach 5. Trang bị các đầu xuyên tungsten, chúng có thể hành động như “cọc từ Chúa,” xuyên qua bê tông xếp lớp như một viên đạn xuyên giáp. Không cần đầu đạn nổ, những loại vũ khí này gây thiệt hại chỉ bằng năng lượng động học.
Bronk cũng lưu ý rằng không nhất thiết phải phá hủy một hầm hoàn toàn. Có thể làm hỏng các lối vào, phá hủy các anten, và cắt đứt liên lạc đến một hầm chỉ huy bằng cách tấn công vào những điểm quan trọng. Về mặt quân sự, điều này tương tự như một cái hố, ngay cả khi những người bên trong không bị thương.
Mỹ sẽ không tiết lộ khả năng hiện tại của mình trong việc xuyên phá các hầm ngầm hay so sánh với các mục tiêu tiềm năng ở Iran, Trung Quốc hay nơi khác. Hầu hết các công việc quân sự về bê tông siêu cường cũng tương tự là bí mật. Tuy nhiên, mức độ thiệt hại gây ra cho chương trình hạt nhân của Iran sẽ có lẽ cho chúng ta thấy một số manh mối.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/mi...a-strong-concrete-stops-bunker-busting-bombs/
