Nguyên nhân một số sàn bê tông cốt thép bị nứt

Nguyên nhân một số sàn bê tông cốt thép bị nứt
Theo Rambod Hadidi và Rutgers Nguyên nhân gây ra hiện tượng nứt ngang thuộc về vật liệu và hỗn hợp trộn, công tác thi công và các yếu tố khác như thiết kế kết cấu. Các vết nứt ngang thường xuất hiện sau khi đổ xong bê tông và độ rộng của vết nứt phát triển theo thời gian. Hiện tượng này rất phổ biến ở khắp mọi nơi, trên nhiều loại kết cấu, nó có thể làm đẩy nhanh quá trình ăn mòn cốt thép của bê tông.
Untitled
Do khí hậu
Thường dưới tác dụng khí hậu, sàn mái có thể bị nứt.
Đặc điểm làm việc của kết cấu bê tông cốt thép trong điều kiện khí hậu nhiệt ẩm nước ta là: chúng biến dạng co nở thường xuyên dưới tác động của các điều kiện khí hậu. Trời nóng thì nở ra, lạnh thì co lại; gặp không khí ẩm thì nở ra, không khí lạnh thì co lại; ngày nở đêm co, mưa nở nắng co, mùa hè nở mùa đông co…Có thể coi đó là nhịp thở thường ngày của kết cấu theo thời tiết. Người thiết kế cần tôn trọng nhịp thở này để cho kết cấu được biến dạng tự do, tránh bị nứt phá hoại do tích tụ biến dạng không thực hiện được. Quan sát biến dạng liên tục trên mái bê tông cốt thép ở vùng khí hậu mùa hè ở Hà Nội thì thấy nó chịu biến dạng co nở liên tục tuỳ theo diễn biến của khí hậu. Một khi biến dạng co nở không được thực hiện Δ, gây nên ứng suất kéo trong bê tông vượt quá cường độ kéo giới hạn của bê tông, thì kết cấu sẽ bị nứt, gây xuống cấp công trình rất nhanh. Theo số liệu nghiên cứu thì giới hạn biến dạng co không thực hiện được có thể gây nứt kết cấu ở các mức như sau:
* Khi Δ <0,1mm/m, bê tông không bị nứt.
* Khi Δ = 0,1 ÷ 0,2mm/m, bê tông có thể bị nứt hoặc không nứt tuỳ theo vật liệu bê tông và tốc độ bê tông bị sấy khô.
* Khi Δ > 0,2mm/m, bê tông thường bị nứt.
Như vậy để cho bê tông không bị nứt do biến dạng co dưới tác động của khí hậu nóng ẩm thì cần phải khống chế sao cho biến dạng co không thực hiện được Δ nhỏ hơn 0,1mm/m. Cốt thép trong kết cấu bê tông hạn chế dạng co ε không nhiều. Bảo vệ kết cấu khỏi tác động trực tiếp của bức xạ mặt trời là giải pháp có hiệu quả để hạn chế biến dạng co ε và Δ. Biến dạng co không được thực hiện gây nứt kết cấu thường thấy ở các kết cấu bê tông cốt thép quá dài, như mái bê tông cốt thép, sênô, ô văng, đường ô tô, đường băng sâ bay, và các kết cấu dạng ngàm như vòm, tuynen, dầm liên tục nhiều nhịp…
Đối với các kết cấu chịu tác động trực tiếp của các yếu tố khí hậu, nhất là bức xạ mặt trời, thì việc chia nhỏ kích thước bằng các khe co giãn nhiệt ẩm là giải pháp có hiệu quả nhất để hạn chế ε và Δ, tránh cho kết cấu khỏi bị nứt. Cần phải xác định cụ thể khoảng cách lớn nhất Lmax giữa các khe cho các kết cấu làm việc thường xuyên dưới tác động của khí hậu nóng ẩm. Có 2 loại khe co giãn nhiệt ẩm. Đó là:
- Khe Giãn Expansion Joint;
- Khe Co Contraction Joint.
Trong đó Khe Giãn cần được thông thoáng, không có cốt thép chạy qua và không bị chèn bởi vật liệu khác, để cho bê tông được giãn nở tự do. Còn khe Co thì cho phép cốt thép đi qua. Dưới tác động của các yếu tố khí hậu, bê tông có thể nứt tại khe Co. Ta gọi đây là vết nứt chủ động.
Do nền móng
* Móng lún không đều giữa các cột, do nhà bị xoắn:
Do tải trọng
Tải trọng và tác động ảnh hưởng lớn tới bề rộng khe nứt và sự phân bố vết nứt.Bề rộng khe nứt tỷ lệ thuận với ứng suất kéo (trung bình) trong cốt thép . Sự phân bố và bề rộng của các khe nứt phụ thuộc vào sự thay đổi moment uốn dọc theo chiều dài cấu kiện.
* Quan hệ tải trọng – thời gian ảnh hưởng tới sự phát triển của các vết nứt, ví dụ: tải trọng lặp đi lặp lại hay tác dụng kéo dài làm tăng bề rộng khe nứt, mặc dù các ảnh hưởng này ít quan trọng hơn đối với các nhà cao tầng so với các loại kết cấu khác như cầu hay nhà công nghiệp. Tải trọng động của phương tiện giao thông (đặc biệt các công trình gần đường xe lửa) gây ra dao động các khung, dao động giữa các khung ngang không đồng điệu (do tải, độ cứng khác nhau) gây nứt giữa sàn (không theo vết nứt thông thường do tĩnh tải). Có thể hạn chế bằng cách bố trí thép sàn 2 lớp, tăng độ cứng sàn.
* Trong quá trình thi công chất tải nhiều hơn so với tính toán của thiết kế (chất gạch, xi măng lên trên sàn để xây) Hoặc tải tường hay thiết bị quá lớn trên sàn mà thiết kế không tính đến
* Độ cứng ngang thay đổi đột ngột dẫn tới tập trung ứng suất cục bộ gây nứt.
* Do tường xây trực tiếp lên sàn khiến sàn không đủ khả năng chịu tải cục bộ. Nhiều người dùng biện pháp gia cố bằng đặt “dầm chìm” nhưng vẫn có hiện tượng nứt.
nut san be tong
Do bê tông
* Bêtông có cường độ chịu nén cao (lớn hơn 300kg/cm2) dễ xảy ra hiện tượng nứt.
* Do quá trình thi công để mạch ngừng (2 lần đổ bê tông khác nhau, chất lượng bê tông khác nhau, vết nứt kéo dài qua sàn theo phương mạch ngừng.
* Nứt do biến dạng toàn nhà (do nhà dạng ống quá dài), ở trường hợp này có thể có kèm theo nứt tường.
* Sử dụng phụ gia trong bê tông đông cứng nhanh: dùng lượng hóa chất đông cứng nhanh vượt quá định mức cho phép (thời gian tháo cốp pha càng nhanh thì khả năng nứt sàn càng cao)
* Chất lượng bê tông trong quá trình thi công:
* Mác bê tông không đủ.
* Tỉ lệ cốt liệu, đầm, bào dưỡng không đảm bảo.
* Đầm không kĩ trong quá trình đổ bê tông.
* Nước sử dụng trộn bê tông không đảm bảo. Xảy ra hiện tượng mất nước xi măng (do ngấm xuống đất, do ván khuôn sàn bị hở…).
* Đổ bê tông không đều. Độ dày sàn giảm ở giữa (do thi công không kiểm tra kỹ)
* Đổ bêtông lúc nhiệt độ ngoài trời cao.
* Bảo dưỡng bêtông chưa tốt.
Do cốt thép
Bề rộng khe nứt bé đi tại vị trí gặp các thanh cốt thép (dọc) trong cấu kiện bê tông cốt thép và mở rộng theo bề mặt của cấu kiện. Vì vậy chiều dày lớp bê tông bảo vệ và khoảng cách giữa các thanh cốt ảnh hưởng tới bề rộng khe nứt. Các thanh thép nên được bố trí đều và tương đối gần với hai mặt bên và mặt đáy của dầm hoặc sàn.
* Bố trí thép ít và đặt quá thưa, bản quá rộng
* Đặt vào một vài thép đường kính lớn (> 1/10 chiều dày sàn) với hy vọng gia cường sàn, nhưng nó lại là nguyên nhân gây nứt.
* Nối buộc không cẩn thận.
* Do bị võng sàn (nứt ngang giữa trần theo phương cạnh dài), thông thường do lượng cốt thép chưa đủ
* Gia công lắp dựng cốt thép sai lóp bê tông bảo vệ,:
* Thiếu lớp bê tông bảo vệ:
* Nứt ở sát dầm là do cốt thép mũ bị đạp bẹp xuống Khi đó sơ đồ tính sàn không còn là ngàm hai đầu nữa mà chuyển thành sàn khớp hai đầu dẫn đến mô men dương của sàn tăng lên (gần gấp 2 lần) thì sàn nứt do coi thép chịu mômen dương được bố trí sát với tính toán ban đầu.
* Cốt thép sàn chưa được nắn thẳng triệt để trước khi đặt;
Biện pháp xử lý
Gia cố nếu vết nứt do không đảm bảo điều kiện chịu lực
* Cần phải xem dầm có đảm bảo không. Nếu dầm đã đảm bảo có thể xử lý bằng cách kẹp treo thêm lưới thép ở bên dưới trần (sau khi đã đập bỏ lớp trát và vệ sinh bề mặt). Lát ván khuôn và bơm thêm 1 lớp bê tông sạn nhỏ mác cao dày 3-4 phân. chú ý lưới thép mới phải có néo với lưới thép cũ (khoan các lỗ đường kính 10cm trên trần theo lưới ô vuông với các bước ô khoảng 1mét) Bơm bê tông (độ sụt cao) theo các lỗ này.
* Nếu dầm chưa đảm bảo thì phải gia cường thêm dầm theo cách tương tự hoặc đặt thêm dầm phụ (cách này sẻ làm xấu không gian phòng).
Nếu vết nứt do khí hậu
* Hạn chế dung hóa chất đông cứng nhanh.
* Nên đổ bêtông vào ban đêm, bảo dưỡng ngay khi bêtông mới đông cứng.
* Cần có khe co giãn nhiệt khi cạnh sàn quá dài (cạnh dài không nên vược quá 40m)
Giảm hàm lượng xi măng
Để giảm hiện tượng nứt ngang bề mặt sàn , có thể hạ thấp hàm lượng xi măng trong hỗn hợp bê tông và, nếu có thể, tránh sử dụng bê tông có cường độ ban đầu cao Dựa trên những nghiên cứu , các khuyến nghị nhằm làm giảm khả năng nứt của sàn bê tông như sau:
* Giảm hàm lượng xi măng xuống còn 650÷660 lb./yd.3 , duy trì sử dụng tro bay.
* Sử dụng bê tông có cường độ ban đầu thấp
* Sử dụng xi măng Loại II theo quy phạm AASHTO để thi công sàn cầu.
* Giới hạn tỷ lệ nước/xi măng ở mức 0,4÷0,45.
* Sử dụng cốt liệu đá cỡ lớn nhất theo tiêu chuẩn ACI 318, đá nghiền làm cốt liệu thô và sử dụng hàm lượng cốt liệu tối đa.
* Hỗn hợp bê tông dùng để thi công sàn cầu cần được làm thí nghiệm nứt sử dụng một trong số các thí nghiệm nứt tiêu chuẩn.
* Sử dụng biểu đồ tốc độ bay bơi của ACI. Đúc sàn cầu trong thời tiết mát.
* Tiến hành dưỡng hộ ngay sau khi hoàn thành công tác đổ bê tông, công tác dưỡng hộ phải được thực hiện ít nhất trong 7 ngày liên tục.
* Nếu có thể nên chống các dầm đỡ trong quá trình thi công.
* Đổ hoàn thiện một tấm sàn một lần trong phạm vi giới hạn chiều dài tối đa cho phép theo các thông số co ngót khi khô của bê tông.
* Nếu phải đổ bê tông nhiều lần cho một chiếc cầu nhiều nhịp đơn giản, nên hoàn thành mỗi nhịp trong một lần đổ bê tông.
* Nếu cầu chỉ có một nhịp đơn giản nhưng không thể hoàn thành sàn cầu trong một lần đổ bê tông thì nên chia sàn cầu theo chiều dọc và đổ bê tông 2 lần.
* Nếu cầu chỉ có một nhịp đơn giản nhưng việc đổ bê tông một lần cho toàn bộ chiều dài của cầu là không thể, khi đó nên đổ bê tông cho đoạn giữa của nhịp cầu trước và diện tích của đoạn này càng lớn càng tốt.
* Nếu cần nhiều lần đổ bê tông cho một cầu nhịp liên tục, nên đổ bê tông ở khu vực trung tâm mô men âm trước và đảm bảo khoảng cách 72 giờ giữa các lần đổ.
Sử dụng các biện pháp sửa chữa
Đối với một số vết nứt bê tông:có độ rộng từ 0.15mm đến 1mm, nứt do bê tông cốt thép khi thép bị rỉ. Có một số phương pháp xử lý thông thường hiện nay như sau:
* Để nguyên vị trí nứt kèm theo rò rỉ nước và không biết cách sửa chữa, và không trả tiền nhà thầu thi công
* Đập đi làm lại nhưng cũng khó tránh khỏi hiện tượng nứt trở lại vì nguyên nhân là do sự hạn chế trong xi măng, hoá chất dùng trong bê tông, đổ bê tông khối lớn; tường bê tông quá dài không co khe co ngót (có rất nhiều nguyên nhân gây lên vết nứt bê tông), việc này gây thiệt hại rất lớn cho nhà thầu thi công, chủ đầu tư về tiến độ và chất lượng
* Đục tại vết nứt thành hình chữ V và trám một số loại Epoxy ngoài thị trường. phương pháp này vẫn bị nứt trở lại vì tiết diện bám dính giữa hai mép của đường nứt nhỏ, khi nhiệt độ thay đổi , bê tông co giãn
* Bơm Epoxy vào các vết nứt bằng máy bơm áp lực cao: chỉ trị được các vết nứt có độ rộng lớn hơn 0,5 mm trở lên, còn các vết nứt có độ rộng từ,15 mm đến 0,5 mm(ở Việt Nam đa số là các vết nứt loại này) vẫn bị nứt lại sau khi bơm, bởi vì vết nứt nhỏ khi dùng áp lực cao để bơm keo Epoxy không đủ thời gian thẩm thấu vào hết toàn bộ chiều sâu khe nứt(vết nứt nhở cản trở)
* Phương pháp chống nứt của công ty Konishi-Nhật Bản
* Dùng hệ thống xy lanh (không dùng máy bơm) bơm với áp lực thấp do vậy đưa keo vào sâu các vết nứt có độ rộng từ 0.15 mm đến 1mm (keo chảy theo kiểu thẩm thấu chậm)
* Có nhiều loại keo Epoxy khác nhau ( E205, E206S, E206W, E207, E209, E2800)dùng cho các vết nứt có các độ rộng khác nhau (vết nứt nhỏ dùng loại keo có độ nhớt thấp, vết nứt lớn dùng loại keo có độ nhớt cao), ngoài ra còn có loại keo thi công trong mùa đông với nhiệt độ thấp, các hãng khác chỉ có một loại keo mả thôi
* Các loại keo trên đều dính được trên bề mặt ẩm (trị các vết nứt kèm theo rò rỉ nước)
* Không cần khoan đục vết nứt trứơc khi sửa chữa