Nguyên nhân và biện pháp chống và xử lý nứt công trình xây dựng

Nguyên nhân và biện pháp chống và xử lý nứt công trình xây dựng

Phần 1. Giới thiệu

Nứt công trình là hiện tượng rất phổ biến. Cấu kiện công trình bị nứt khi ứng suất trong cấu kiện lớn hơn độ bề của nó. Ứng suất trong cấu kiện gây ra bởi tác động của các ngoại lực như tải trọng tĩnh, tải trọng động, gió hoặc do chấn động, lún nền móng hoặc do chuyển vị nhiệt, thay đổi về độ ẩm, phản ứng hóa học vv. Nứt có thể được phân ra làm 2 nhóm chính là nứt kết cấu và nứt phi kết cấ Nứt kết cấu là các loại nứt do thiết kế sai, lỗi thi công hoặc do quá tải. Các dạng nứt này có thể ảnh hưởng đến sự an toàn của công trình. Nứt dầm bê tông là một dạng nứt kết cấu, thường do nội ứng suất trong vật liệu xây dựng gây ra và thường không trực tiếp làm yếu kết cấu. Tuy nhiên, theo thời gian, do hơi nước ngấm qua các vết nứt, do tác động của thời tiết, làm ăn mòn cốt thép, đôi khi các vết nứt phi kết cấu cũng có thể gây mất an toàn cho kết cấu. Các vết nứt dọc trên hệ tường dài do co ngót vật liệu hoặc do co giãn nhiệt là ví dụ điển hình về nứt phi kết cấu. Nứt phi kết cấu thường không ảnh hưởng đến sự an toàn của công trình nhưng lại gây mất thẩm mỹ hoặc tạo ấn tượng xấu về chất lượng công trình hoặc tạo ra cảm giác thiếu tính ổn đị Trong một số trường hợp, do hơi ẩm thấm qua các vết nứt, các vết nứt làm hỏng lớp hoàn thiện, làm tăng chi phí bảo trì. Vì vậy, cần thực hiện các biện pháp cần thiết để ngăn ngừa hoặc giảm thiểu các vết nứt phi kết cấu này. Bài loại bài viết này sẽ trình bày các nguyên nhân, các biện pháp phòng ngừa và xử lý nứt phi kết cấu (không phải do kết cấu không đủ khả năng chịu tải, lỗi thi công, quá tải vv). Nội ứng suất trong các cấu kiện công trình dẫn đến các thay đổi về kích thước và bất cứ khi nào chuyển vị bị hạn chế, khi đó sẽ xảy ra nứt. Do sự thay đổi về kích thước gây ra bởi độ ẩm hoặc nhiệt độ, các cấu kiện công trình có xu hướng dịch chuyển khỏi vị trí đã được neo cứng. Đối với các kết cấu đối xứng, tim của kết cấu đóng vai trò là điểm cố định, chuyển vị diễn ra quanh tâm trụ Một tòa nhà có thể dễ dàng dịch chuyển theo phương dọc nhưng đối với phương ngang thì nền đất và móng tạo ra lực giữ, tác động lên chuyển vị của các cấu trúc bên trên. Vì vậy, nứt dọc tường xảy ra thường xuyên hơn do chuyển vị ngang. Các thay đổi về thể tích do phản ứng hóa học trong một cấu kiện dẫn đến hiện tượng giãn nở hoặc co ngót và gây ra nứt cấu kiện. Các nội ứng suất trong các cấu kiện công trình có thể ở dạng nén, kéo hoặc cắ Hầu hết các loại vật liệu xây dựng bị nứt như khối xây, vữa, bê tông vv, có độ bền kéo và xé thấp vì vậy ngay cả các lực có biên độ nhỏ cũng có thể gây ra nứt khi chúng tạo ra lực căng hoặc lực xé trong một cấu kiện. Có thể phân biệt giữa nứt do căng kéo và nứt do xé bằng cách kiểm tra kỹ tính năng cơ lý của chúng.

Các vết nứt có chiều rộng khác nhau, từ nứt nhỏ bằng sợi tóc (0.01mm) đến các vết nứt rộng 5mm hoặc hơn. Vết nứt thường được phân loại thành nứt nhỏ (dưới 1mm), nứt trung bình (1-2mm) và nứt lớn (trên 2mm). Nứt có thể có chiều rộng đều hoặc có 1 đầu nhỏ và dần mở rộng sang đầu còn lạ Các vết nứt có thể ở dạng thẳng, zig zag, nứt đa hướng hoặc nứt ngẫu nhiên, nưt dọc, ngang hoặc nứt chéo. Các vết nứt có thể chỉ xuất hiện trên bề mặt hoặc có thể mở rộng xuống hết lớp 1 vật liệu. Các vết nứt nhỏ trên bề mặt còn gọi là nứt rạn chân chim, cần phải quan sát kỹ để xác định dạng nứt và có phương án xử lý phù hợp. Tùy thuộc vào một số đặc tính của vật liệu xây dựng, các vết nứt do co ngót có thể rộng hơn nhưng cách xa nhau hoặc cũng có thể ở gần nhau hơn. Thông thường, các vết nứt nhỏ, dù có gần nhau nhưng lại gây ít ảnh hưởng đến kết cấu và không làm mất thẩm mỹ như là các vết nứt lớn, dù các vết nứt lớn lại ít hơn về số lượ Các kết cấu công trình hiện đại thường khá cao và mảnh, có các bức tường ngăn mỏng được thiết kế để chịu các ứng suất cao hơn và được thi công nhanh. Vì vậy các kết cấu này thường dễ bị nứt hơn so với các kết cấu thấp, có tường dày, ít bị ứng suất và được thi công chậm hơn.

Ngoài ra, hơi nước có thể dễ dàng ngấm vào bên trong và làm ảnh hưởng đến phần hoàn thiện bên trong công trình có tường mỏng. Vì vậy, việc thực hiện các biện pháp kiểm soát nứt có vai trò rất quan trọng trong xu thế xây dựng hiện nay. Nguyên nhân chính gây ra nứt trong các công trình gồm có.

Thay đổi về độ ẩm
Thay đổi về nhiệt độ
Biến dạng đàn hồi
Vật liệu bị rão (biến dạng)
Phản ứng hóa học
Chuyển vị nền móng và lún nền đất, và
Do hệ thực vật

Để có thể ngăn ngừa và giảm thiểu nứt xảy ra, cần phải hiểu đúng các nguyên nhân gốc gây ra nứt và có kiến thức về đặc tính của một số vật liệu xây dựng. Loạt bài viết này sẽ trình bày một số nguyên nhân gây nứt và một số ví dụ điển hình về nứt và một số đề suất biện pháp ngăn ngừa và xử lý nứt. Một số hướng dẫn cách xác định nguyên nhân gây nứt và biện pháp xử lý nứt phù hợp. 1.9. Bài viết này được lược dịch và tổng hợp từ cuốn Sổ tay Xác định nguyên nhân và các phòng ngừa và xử lý nứt công trình của Bộ Tiêu chuẩn Ấn Độ (được soạn thảo dựa trên các nguồn tài liệu tham khảo như ACI manual of concrete practice 1976, American Concrete Institute, Cracking in Buildings, British Research Establishment Digest-75, Control of cracking in concrete structures. Report of ACI committee 224 ACI Journal 1972, IS:3414-1968 Design and installation of joints in buildings. Indian Standards Institution. Xem tiếp Phần 2. Chuyển động của hơi nước