Công tác sửa chữa các vết nứt trong dự toán năm 2024

Trong thời gian gần đây, trên một số công trình bê tông, bê tông cốt thép xuất hiện những vết nứt mà thường xuất hiện ngay trong giai đoạn đang thi công xây dựng. Nhiều người khi lý giải về hiện tượng nứt ở kết cấu bê tông, bê tông cốt thép đã đưa ra những lập luận không công bằng đối với hệ kết cấu cực kỳ quan trọng này trong ngành xây dựng. Trong y học, con người khi bị bệnh, dấu hiệu bệnh lý quan trọng nhất là nhiệt độ cơ thể tăng cao. Cũng như vậy, việc xuất hiện vết nứt trên bề mặt hay cắt qua tiết diện kết cấu công trình xây dựng nói chung, kết cấu bê tông, bê tông cốt thép nói riêng được xem là dạng bệnh lý quan trọng nhất, phổ biến nhất khi công trình có “bệnh”. Vì vậy, muốn chẩn đoán đúng “bệnh” của công trình, chúng ta cần có cách tiếp cận khoa học vấn đề nứt kết cấu bê tông, bê tông cốt thép. Trong bài viết này, tác giả muốn trao đổi kinh nghiệm của cá nhân về cách thu thập thông tin, cách đánh giá vết nứt và một vài kiến nghị.

Thu thập thông tin về vết nứt

Khi phát hiện vết nứt trên kết cấu, việc dự đoán thời gian xuất hiện của vết nứt, xem xét hiện trạng các vết nứt có còn phát triển hay không là rất quan trọng trong việc xác định nguyên nhân gây ra nó. Sự xuất hiện vết nứt trong bê tông là hậu quả của sự giải phóng “năng lượng” tích tụ bên trong kết cấu hoặc cấu kiện đã đạt tới đỉnh điểm do một nguyên nhân nào đó gây nên. Hiện tượng nứt trên công trình xảy ra do nhiều nguyên nhân khác nhau, tuỳ thuộc vào đặc điểm vật liệu, sơ đồ làm việc, giá trị tải trọng tác dụng...

Về thời gian hình thành và phát triển vết nứt cũng thường khác nhau. Có vết nứt xuất hiện ngay trong thời gian thi công, một số khác lại hình thành trong quá trình sử dụng. Do vậy, trong nhiều trường hợp việc dự đoán thời gian xuất hiện của vết nứt là rất khó khăn. Những vấn đề cần lưu tâm tới khi dự đoán thời gian xuất hiện vết nứt như sau:

- Góc phát triển của vết nứt sắc nhọn hay không?

- Xung quanh vết nứt tróc mảng bê tông hay không?

- Bên trong vết nứt có bụi, rác bịt chặt hay không?

- Số lượng và hướng phát triển của các vết nứt trong bê tông

Nắm bắt được tình trạng phát triển của những hư hỏng càng chính xác càng tốt, nhằm xác định rõ liệu những hư hỏng được phát hiện còn đang phát triển hay đã kết thúc?

Thông thường, trong nhiều trường hợp, tình trạng phát triển của những hư hỏng được phán đoán thông qua những vết nứt trong bê tông. Do đó, trường hợp những hư hỏng được phát hiện trong kết cấu, tình trạng của chúng còn đang phát triển hay không cần phải xác định rõ, và đây cũng là một yếu tố rất quan trọng trong việc xác định nguyên nhân và chẩn đoán tính chất của vết nứt để quyết định phương pháp sửa chữa. Nhìn chung, những vết nứt xuất hiện bởi một số nguyên nhân nào đó trong thời gian đang thi công thì thường không phát triển, trái lại những vết nứt xuất hiện bởi nguyên nhân kết cấu và tính chất vật liệu thì đa phần là tiếp tục phát triển. Việc đo độ rộng vết nứt bằng kính phóng đại và những phương pháp đơn giản sau đây cũng mang lại hiệu quả đáng kể cho công tác chẩn đoán.

- Đánh dấu vào đuôi của những vết nứt, sau đó kiểm tra theo dõi xem liệu vết nứt có phát triển vượt quá dấu hay không?

- Kiểm tra xem liệu miệng đường nứt có rộng ra thêm hay không, bằng cách đặt vào khe nứt một cái chốt bằng cục sáp hoặc dán băng giấy qua miệng vết nứt.

- Kiểm tra đường nứt có phát triển hay không bằng cách trát vữa dẻo ngang qua miệng đường nứt.

Khi tiến hành khảo sát vết nứt, cần lưu ý đến những đặc điểm riêng về vật liệu sử dụng trong kết cấu chịu lực. Xét vai trò và ảnh hưởng của vết nứt đối với sự làm việc và khả năng chịu lực, có thể kể đến một số dạng nứt cần quan tâm trong khảo sát như sau:

- Nứt dọc theo trục cốt thép, tình trạng bong tróc lớp bê tông bọc ngoài đã ở trạng thái mất tác dụng trong vai trò bảo vệ. Đây có thể là hậu quả của quá trình phong hoá vật liệu bê tông trong môi trường ăn mòn, môi trường nhiệt ẩm, làm cho lớp rỉ ngoài của cốt thép dầy lên và trương nở, phá vỡ lực bám dính và đẩy tách lớp bê tông phủ ngoài. Tình trạng này xảy ra đối với cả cốt chịu lực và cốt đai.

- Nứt dọc trên thân cấu kiện chịu nén (Cấu kiện cột, cấu kiện chịu nén của hệ dàn, vết nứt không nhất thiết trùng với cốt thép chủ). Hình ảnh này thể hiện biến dạng theo phương ngang tiết diện đã vượt quá giới hạn chịu kéo của vật liệu. Đây là biểu hiện rất nguy hiểm đối với kết cấu, vì cấu kiện có thể bị phá huỷ đột ngột bất kỳ lúc nào do mất ổn định.

- Nứt vuông góc với trục làm việc của cấu kiện. Vết nứt này nếu từ phía dưới cấu kiện đi lên, có liên quan mật thiết đến tình trạng cong võng lớn, đến việc giảm yếu khả năng làm việc chịu uốn và chịu cắt. Riêng đối với cột BTCT chịu nén lệch tâm, trạng thái vết nứt này thường đi đôi với tình trạng cong phát triển nhanh dẫn đến mất ổn định cấu kiện.

Phân tích nguyên nhân và mức độ ảnh hưởng đến kết cấu

Trạng thái nứt trên công trình được coi là một trong những yếu tố quan trọng để xác định tình trạng nguy hiểm của bộ phận kết cấu hay tổng thể công trình. Hình ảnh về tình trạng nứt cho phép đưa ra những nhận định sau đây đối với chất lượng công trình:- Vết nứt làm thu hẹp tiết diện làm việc của cấu kiện có thể ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu lực của cấu kiện. Vì vậy chúng ta phải kiểm tra vị trí của vết nứt có nằm trong phương làm việc của cấu kiện chịu lực hay không? Có những vết nứt không làm giảm khả năng chịu lực tức thì nhưng làm suy giảm khả năng chịu lực lâu dài của kết cấu. Mỗi tình huống như vậy cần thiết có giải pháp khắc phục khác nhau.

- Vết nứt ảnh hưởng gây suy giảm độ cứng kết cấu, ảnh hưởng đến trạng thái ổn định chung của công trình. Bài toán này cũng phải xét vết nứt trong phương có nguy cơ làm mất ổn định do các tác động khác gây ra. Ví dụ, vết nứt trong đập thuỷ lợi có nằm trong phương chống thấm của đập không? Sự thấm ấy chính là nguy cơ gây mất ổn định của đập.

- Nứt gây suy giảm chất lượng vật liệu và tính liền khối cấu kiện, giảm tính đồng nhất của vật liệu. Vết nứt làm tăng quá trình gỉ và phong hoá vật liệu. Những dạng nứt này sẽ làm suy giảm độ bền lâu của kết cấu.

- Nứt tham gia làm tăng thêm trạng thái ứng suất – biến dạng cục bộ và chuyển vị kết cấu do một quá trình phân chia lại nội lực. Trong những trường hợp này, khi không được phát hiện kịp thời và có giải pháp xử lý cần thiết, công trình dễ dẫn tới sự sụp đổ.

Nguyên nhân gây nứt hoặc do từng tác động riêng rẽ hoặc do hậu quả của nhiều yếu tố tác động đồng thời, như: co ngót vật liệu, tác dụng của tải trọng, gỉ phát triển, ảnh hưởng của yếu tố môi trường nhiệt ẩm, do hậu quả của sự cố lún – nghiêng công trình... Đó là mới chỉ đề cập đến các vết nứt bộc lộ ra trên bề mặt ngoài, còn có trường hợp khuyết tật nứt nằm sâu bên trong tiết diện kết cấu, để phát hiện chúng phải bằng các thiết bị chuyên dùng.

Về nguyên nhân thường gặp, ngoài những nguyên nhân do lún nền móng, kết cấu bị quá tải mà các nguyên nhân này đã được bàn nhiều, theo tác giả trong thời gian gần đây xuất hiện khá phổ biến các vết nứt do các nguyên nhân sau:

Nguyên nhân do không chuẩn bị tốt các thông số đầu vào: Trước hết là trình độ chuyên môn thấp của những người tham gia thiết kế từ thiết kế cấp phối bê tông đến thiết kế kết cấu và cả thiết kế công nghệ thi công bê tông. Họ không chỉ cần phải đầu tư khảo sát các số liệu đầu vào như cốt liệu, xi măng, nước mà còn cả các số liệu về điều kiện khí hậu, khí tượng nơi công trình được hình thành. Chế độ nhiệt ẩm của từng vùng đã là nguyên nhân gây nứt vỡ kết cấu BTCT, hoặc biến dạng nhiệt của bê tông gây phá vỡ kết cấu được làm từ loại vật liệu khác. Thậm chí việc thiết kế cốt thép trong bê tông thiếu kiến thức và kinh nghiệm mặc dù lượng thép quá thừa nhưng vẫn làm nứt vỡ kết cấu do hàm lượng, vị trí, đường kính thép dưới tác động của môi trường khí hậu khắc nghiệt.

Nguyên nhân do không chủ động phòng ngừa: Qui trình thi công cũng không được lựa chọn khoa học trên cơ sở các điều kiện đặc thù của khí hậu, khí tượng. Thời gian bắt đầu đổ bê tông, thời gian phát triển cường độ bê tông không chỉ phụ thuộc vào dạng kết cấu mà phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện môi trường. Từ đó, các nhà thầu không có các biện pháp chủ động phòng ngừa các tác động gây nứt vỡ kết cấu bê tông.

Nguyên nhân do không thực hiện chế độ theo dõi: Chúng ta còn coi nhẹ công tác theo dõi tình trạng của kết cấu trong suốt quá trình thi công thông qua các dấu hiệu hình thành và phát triển vết nứt. Khi đưa vào khai thác sử dụng, tình trạng làm việc của công trình cũng không có chế độ quan sát nên không có khả năng phát hiện sớm các trạng thái nguy hiểm gây nứt, vỡ kết cấu. Sự phát hiện muộn màng có thể xảy ra sự cố hoặc có sửa chữa cũng cực kỳ khó khăn và tốn kém.

Kiến nghị

- Cần đầu tư kinh phí phục vụ công tác điều tra, khảo sát thu thập các thông tin thông thường và đặc thù để lựa chọn được giải pháp thiết kế và thi công chủ động thích ứng với các tác động. Những dạng kết cấu mới, vật liệu mới cần thiết phải được nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình trước khi đưa vào thực tế. Việc nghiên cứu thực nghiệm cũng là con đường nhanh nhất để các cá nhân, doanh nghiệp Việt Nam đạt được các yêu cầu về điều kiện năng lực. Nếu không như vậy, đối chiếu với các quy định về điều kiện năng lực hiện hành, các cá nhân và các doanh nghiệp Việt Nam mãi mãi vẫn chỉ là các nhà thầu phụ.

- Đối với các công trình quan trọng cấp Quốc gia cần thiết phải thiết lập một hệ thống quan sát trạng thái làm việc của công trình từ trong lúc thi công và trong suốt quá trình khai thác sử dụng. Hệ thống quan sát suốt đời này hoạt động liên tục, thông suốt là hết sức cần thiết để ngăn chặn rủi ro về chất lượng. Ở nước ta, hệ thống theo dõi suốt đời này mới được áp dụng cho các đập lớn và gần đây là cầu Bãi Cháy, cầu Cần Thơ. Phần lớn các công trình không được lắp đặt hệ thống này vì chưa có quy định và do đó cũng không có kinh phí.

- Thông tin về các sự cố công trình là hết sức bổ ích đối với thực tiễn, nhưng tiếc thay chúng ta chưa có thói quen là cần phổ biến. Việc phổ biến sự cố sẽ mang lại giá trị thực sự lớn vì đó là bài học giúp chúng ta phòng ngừa để không tái lặp những sự cố tương tự. Vì vậy, chúng ta cần có các hình thức phổ biến về các bài học từ các sự cố để mỗi chủ thể tránh được các thất bại.