Nguyên nhân gây nứt và giải pháp hạn chế nứt trên khối xây sử dụng gạch xi măng cốt liệu

Lê Văn Hải Châu*,**, Trần Văn Miền*,**, Nguyễn Thị Thanh Hương*** *Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại học Bách khoa TP.HCM; **Đại học Quốc gia TP.HCM; ***Viện Xây dựng, Trường Đại học Giao thông vận tải TP.HCM.

07:00 13/09/2024

Giải pháp hạn chế nứt trên khối xây gạch xi măng cốt liệu cần tập trung vào yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm gạch xi măng cốt liệu và quy trình xây tô khối xây sử dụng gạch xi măng cốt liệu…

Vấn đề nghiên cứu chế tạo và ứng dụng gạch không nung đã được thực hiện nhiều trong và ngoài nước. Tuy nhiên, ở nước ta, việc ứng dụng gạch không nung hiện nay đang gặp thách thức lớn do tình trạng xuất hiện nhiều vết nứt trên khối xây, đặc biệt là khối xây sử dụng gạch xi măng cốt liệu có kích thước nhỏ và câu trả lời cho nguyên nhân nứt nêu trên vẫn chưa rõ ràng.

Trên địa bàn các tỉnh khu vực Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), gạch xi măng cốt liệu loại có hình dáng tương tự như gạch đất sét nung (gạch 4 lỗ, 2 lỗ có kích thước 8x8x18cm) được sử dụng phổ biến do người dân đã quen với hình dáng nhỏ gọn của viên gạch đất sét nung.

Bài báo này tập trung nghiên cứu về nguyên nhân gây nứt và giải pháp hạn chế hiện tượng nứt trên khối xây sử dụng loại gạch xi măng cốt liệu đang được sử dụng phổ biến ở vùng ĐBSCL. Trên cơ sở thực nghiệm xác định nguyên nhân gây nứt trên khối xây sử dụng gạch xi măng cốt liệu, bài báo đề xuất xem xét thêm hai chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng khi nghiệm thu gạch xi măng cốt liệu (ngoài các chỉ tiêu kỹ thuật đã đề cập trong TCVN 6477: 2016), đó là: hệ số mềm và biên độ co - nở.

1. Giới thiệu

Năm 2011, Thủ tướng chính phủ đã ban hành Quyết định số 567/QĐ-TTg về việc phê duyệt chương trình phát triển vật liệu xây không nung đến 2020. Theo Quyết định này, khuyến khích phát triển vật liệu xây từ gạch xi măng cốt liệu và gạch nhẹ thay thế cho 50% gạch đất sét nung năm 2015 và thay thế 70% gạch đất sét nung năm 2020 [4,5].

Trong quá trình sử dụng gạch không nung (GKN), đã xuất hiện nhiều vấn đề trên khối xây như [6]: nứt, bong tróc vữa xây tô. Về nguyên nhân gây nứt và giải pháp khắc phục hiện tượng nứt trên khối xây sử dụng gạch không nung, năm 2015, PGS.TS Trần Văn Miền và các cộng sự [7] đã thực hiện nghiên cứu vấn đề này trên cơ sở các công trình bị sự cố nứt của UBND TP Bến Tre.

Ở các dự án này, chủng loại gạch xi măng cốt liệu được sử dụng là gạch 80x80x180mm có 4 lỗ, đây là loại gạch phổ biến sử dụng trên thị trường vùng ĐBSCL.

Từ những hiện tượng và kết quả thí nghiệm nêu trên, nhóm nghiên cứu nhận định nguyên nhân gây nứt khối xây của tường bao che công trình sử dụng gạch xi măng cốt liệu là do:

- Cường độ của GKN suy giảm nhiều khi gạch hút ẩm;

- Gạch giãn nở khi hút ẩm trong điều kiện khung BTCT ngàm xung quanh, từ đó gây ứng suất nội trong khối xây và làm nứt gạch.

2. Tính chất cơ lý của gạch XMCL sử dụng ở vùng ĐBSCL

Các tính chất cơ lý của gạch XMCL loại 4 lỗ có kích thước 80x80x180 mm, hiện đang được sản xuất và sử dụng phổ biến ở các tỉnh vùng ĐBSCL, được trình bày ở bảng 1. Kết quả kiểm tra độ co khô của gạch XMCL như thể hiện ở hình 1 cho thấy rằng, gạch XMCL đạt đỉnh co khô sau khi sản xuất khoảng 45 ngày.

Bảng 1: Các tính chất cơ lý của GKN loại 4 lỗ, kích thước 80x80x180mm

Hình 1: Độ co khô của gạch xi măng cốt liệu theo thời gian.

3. Nguyên nhân nứt khối xây sử dụng gạch XMCL

Nghiên cứu này khảo sát 2 công trình đặc trưng ở Vĩnh Long sử dụng gạch xi măng cốt liệu:

- Trường THCS và THPT Đông Thành, Vĩnh Long.

- Nhà Bia kỷ niệm thành lập chi bộ Đảng đầu tiên tỉnh Vĩnh Long.

Đánh giá nguyên nhân nứt tường gạch XMCL:

Quy trình xác định nguyên nhân gây nứt trên khối xây sử dụng gạch XMCL ở Vĩnh Long được thực hiện theo hướng dẫn của Viện Nghiên cứu bê tông Nhật Bản (Japan Concrete Institute: Practical Guideline for Investigation, Repair and Strengthening of Cracked Concrete Structures, 2009) [8].

Các kết quả khảo sát tập hợp về những nguyên nhân gây nứt được thể hiện trong bảng 2.

Bảng 2: Tập hợp các kết quả khảo sát

Bảng tổng hợp 2 cho thấy, các nguyên nhân gây nứt có thể là:

- A2: Nhiệt thuỷ hoá của xi măng khi bê tông trong gạch đang trong quá trình ninh kết. Loại trừ nguyên nhân này vì hỗn hợp bê tông là dạng bán khô, gạch sản xuất sau khoảng 14 ngày mới sử dụng, gạch có kích thước nhỏ nên nhiệt hydrat hóa gây ảnh hưởng căng kéo gây nứt là hầu như không đáng kể.

- A9-A10: Kìm hãm co ngót - giãn nở của bêtông trong quá trình gạch đưa vào sử dụng. Co ngót của bê tông khi gạch đưa vào sử dụng chủ yếu là dạng co khô.

- B7: Tác động rung lắc trong giai đoạn bê tông đang ninh kết. Loại trừ nguyên nhân này vì khối xây không chịu tác động rung lắc.

- B17: Không có hoặc đặt khe lún sai, tường quá dài. Loại trừ nguyên nhân này vì khối xây có kích thước phù hợp, không quá dài, không quá cao.

Vì vậy, nguyên nhân chính của việc gây khối xây gạch XMCL của công trình là:

• Kìm hãm co ngót - giãn nở của bêtông trong quá trình gạch đưa vào sử dụng. Co ngót của bê tông khi gạch đưa vào sử dụng chủ yếu là dạng co khô.

4. Giải pháp hạn chế nứt khối xây sử dụng gạch XMCL

Từ kết quả thực nghiệm khảo sát nguyên nhân nứt khối xây sử dụng gạch XMCL, khảo sát tính chất cơ lý của gạch XMCL đang sử dụng phổ biến ở vùng ĐBSCL, các giải pháp sau được đề xuất để hạn chế hiện tượng nứt trên khối xây sử dụng gạch XMCL xem bảng 3:

- Bổ sung, cải tiến yêu cầu kỹ thuật của gạch XMCL.

- Cải tiến quy trình xây tô khối xây sử dụng gạch XMCL.

Gạch XMCL phải đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của TCVN 6477:2016, ngoài ra gạch XMCL cần phải đáp ứng các chỉ tiêu cụ thể như sau:

Quy trình tô vữa xi măng khối xây gạch XMCL như sau:

• Đóng lưới thép (loại lưới thép có mắt lưới hình thoi, vuông hoặc chữ nhật, ô lưới 20 - 30 mm, sợi thép có đường kính 0,2 - 0,5mm) tại vị trí liên kết giữa cột - tường, và tường - dầm (hình 2). Bề rộng lưới thép đóng 100 mm.

Hình 2: Đóng lưới thép và tạo khe co giãn tại vị trí cột - tường, và tường - dầm.

• Dùng hồ dầu xi măng tưới ẩm bề mặt tường trước khi tô.

• Sàng cát sông để loại bỏ mùn, bùn sét vón cục.
• Trộn đều vữa xi măng để tô tường với tỷ lệ như sau (theo khối lượng): 1XM + 4Cát + 0,6 - 0,8Nước.

• Tô tường với chiều dày mỗi lớp tô không quá 1,5 cm. Nếu chiều dày lớp vữa tô quá 1,5 cm thì sẽ tiến hành tô làm nhiều lớp.

Kết quả nghiên cứu độ co khô của gạch XMCL cho thấy, độ co khô của gạch XMCL tăng dần theo thời gian, đạt đỉnh co khô và ổn định sau 45 ngày từ lúc sản xuất (hình 1). Vì vậy, nên lựa chọn gạch XMCL có tuổi từ 45 ngày trở lên để thi công khối xây, hoặc dùng phương pháp dưỡng hộ nhiệt ẩm (hình 3) để rút ngắn thời gian lưu gạch trong bãi sản phẩm của nhà máy khi đẩy nhanh quá trình hydrat hóa của xi măng từ đó làm ổn định độ co khô của gạch khi đưa vào thi công khối xây.

Hình 3: Công ty CP Vật liệu xanh Đại Dũng dùng công nghệ dưỡng hộ gạch XMCL bằng hơi nước nóng.

5. Kết luận

Từ kết quả nghiên cứu, khảo sát thực nghiệm về nguyên nhân gây nứt khối xây sử dụng gạch XMCL ở vùng ĐBSCL, tác giả rút ra những kết luận như sau:

• Hiện tại, ở vùng ĐBSCL, loại gạch XMCL 4 lỗ với kích thước 8x8x18 cm có Mác gạch dao động từ 5 đến 10 MPa, hệ số mềm hóa mềm của gạch dưới 75%, độ thấm nước của gạch trên 16 Lit/m2.h và độ co nở tương đối trên 1 mm/m;

• Giải pháp hạn chế nứt trên khối xây gạch XMCL tập trung vào: yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm gạch XMCL và quy trình xây tô khối xây sử dụng gạch XMCL;

• Cần xem xét thêm hai chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng khi nghiệm thu gạch XMCL (ngoài các chỉ tiêu kỹ thuật đã đề cập trong TCVN 6477:2016), đó là hệ số mềm và biên độ co - nở;

• Nên lựa chọn gạch XMCL có tuổi từ 45 ngày trở lên để thi công khối xây, hoặc dùng phương pháp dưỡng hộ nhiệt ẩm để đẩy nhanh quá trình hydrat hóa của xi măng từ đó làm ổn định độ co khô của gạch trước khi đưa vào thi công khối xây.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Mohamed Abdalla Almherigh, Common Causes of Cracking in Masonry Walls - Diagnosis and Remedy, International Journal of Sciences: Basic and Applied Research, Vol.14, No.1, 2014.
[2] Concrete Foundations Association of North America, Cracking in Concrete Walls, Tech Notes, CFA-TN-004, 2004.
[3] The American Istitute of Architects, Crack Control in Conrete Masonry Walls, 2005.
[4] Bạch Đình Thiên, Giải pháp công nghệ nâng cao chất lượng gạch không nung, Phát triển vật liệu xây và cấu kiện không nung cho các công trình xây dựng - thực trạng và giải pháp, TP.HCM, 2019.
[5] Trần Văn Miền, Đặc điểm sử dụng vật liệu xây và cấu kiện không nung cho nhà cao tầng tại TP.HCM, Phát triển vật liệu xây và cấu kiện không nung cho các công trình xây dựng - thực trạng và giải pháp, TP.HCM, 2019.
[6] Công nghệ sàn xuất vật liệu xây và cấu kiện xây không nung, Dự án tăng cường sản xuất và sử dụng gạch không nung ở Việt Nam, NXB, 2019.
[7] Trần Văn Miền, Nguyên nhân gây nứt và giải pháp khắc phục nứt khối xây dùng gạch không nung trên địa bàn TP Bến Tre, Báo cáo kỹ thuật, 2015.
[8] Viện Nghiên cứu bê tông Nhật Bản: Hướng dẫn thực hành khảo sát, sửa chữa và gia cố các kết cấu bê tông cốt thép bị nứt, 2009.
[9] TCVN 6477:2016. Gạch bê tông.