Tin Xây Dựng

Đánh giá kết cấu bê tông cốt thép sau hỏa hoạn

4 lượt xem Kiểm định Xây dựng Kiểm định Xây dựng

Đánh giá kết cấu bê tông cốt thép sau hỏa hoạn

1. Giới thiệu
Hỏa hoạn là một trong những tác nhân gây suy giảm nghiêm
trọng khảnăng chịu lực và độ bền lâu của kết cấu bê tông cốt thép
(BTCT). Mặc dù kết cấu BTCT thường không sụp đổ tức thời như nhiều
dạng kết cấu khác, tác động của nhiệt độ cao vẫn làm biến đổi sâu sắc
tính chất cơ học, vi cấu trúc vật liệu và trạng thái làm việc của cấu kiện.
Các tổng quan quốc tế gần đây đều cho thấy sau hỏa hoạn, cường độ
còn lại của bê tông không chỉgiảm theo mức nhiệt cực đại mà còn phụ
thuộc mạnh vào thời gian chịu nhiệt, chếđộlàm nguội và mức độkhông
đồng nhất theo chiều sâu của vùng chịu lửa. Trong đó, việc xác định
chiều sâu lớp bê tông bịhư hỏng được xem là một trong những vấn đề
trọn tâm của đánh giá sau cháy, bởi đây là cơ sở đểphân biệt giữa hư
hỏng bề mặt có thể sửa chữa và hư hỏng sâu ảnh hưởng trực tiếp đến
khảnăng chịu lực còn lại của cấu kiện [1], [2].
Các nghiên cứu nền tảng về vật liệu chịu nhiệt cao đã sớm chỉra
rằng bê tông chịu tác động nhiệt sẽxuất hiện mất nước liên kết, phân
hủy các pha ngậm nước, gia tăng hệvi nứt và suy giảm đáng kể cường
độ nén cũng như mô đun đàn hồi. Hướng nghiên cứu này được phát
triển từcác công trình kinh điển vềcường độbê tông ởnhiệt độcao,
như Abrams, Khoury, Schneider và các báo cáo RILEM về ứng xử của
bê tông khi chịu nhiệt. Các công trình đó đã đặt nền móng cho việc hiểu
bản chất suy giảm vật liệu, đồng thời cho thấy ảnh hưởng của cốt liệu,
tốc độ gia nhiệt và cơ chế bong tách nổ bề mặt đến mức độhư hỏng
còn lại của kết cấu [3].
Hỏa hoạn là một trong những tác nhân nguy hiểm gây suy giảm
nghiêm trọng khảnăng chịu lực và độ bền lâu của kết cấu bê tông cốt
thép (BTCT), đặc biệt trong bối cảnh gia tăng mật độxây dựng và phát
triển hạ tầng đô thị. Các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng mặc dù kết
cấu BTCT có khảnăng chịu lửa tương đối tốt, tác động của nhiệt độcao
vẫn gây ra sựsuy giảm đáng kể các đặc trưng cơ học của vật liệu, bao
gồm cường độchịu nén, mô đun đàn hồi và khả năng bám dính giữa bê
tông và cốt thép. Đồng thời, vật liệu sau cháy thường xuất hiện tính
không đồng nhất theo chiều sâu, gây khó khăn đáng kểcho công tác
đánh giá và phục hồi kết cấu [1], [2].
Các nghiên cứu về kết cấu BTCT sau hỏa hoạn có thểđược phân
thành ba hướng chính. Thứ nhất, nhóm nghiên cứu vềcơ chếsuy giảm
vật liệu tập trung làm rõ ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến vi cấu trúc và
tính chất cơ học của bê tông. Các công trình của Phan và Carino (2001)
và Kodur và Raut (2012) đã chỉra rằng cường độbê tông giảm mạnh
theo nhiệt độvà thời gian chịu nhiệt, đồng thời phụthuộc vào thành
phần vật liệu và điều kiện gia nhiệt [3].
Thứhai, nhóm nghiên cứu vềphương pháp đánh giá kết cấu sau
cháy tập trung vào việc phát triển các kỹthuật thí nghiệm tại hiện
trường và trong phòng. Các phương pháp không phá hoại (NDT) như
siêu âm truyền xung, búa bật nảy và các phương pháp bán phá hoại
như khoan lõi đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi. Tuy nhiên,
Wróblewska và Kowalski (2020) [2]đã chỉ ra rằng độtin cậy của các
phương pháp này bị ảnh hưởng đáng kể bởi tính không đồng nhất của
bê tông sau cháy, đặc biệt là sựphân bố hư hỏng theo chiều sâu cấu
kiện. Ngoài ra, các nghiên cứu thực nghiệm gần đây của Momin cũng
nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kết hợp nhiều phương pháp để
nâng cao độ chính xác trong đánh giá [4].
Thứba, các nghiên cứu gần đây có xu hướng tích hợp các công
nghệhiện đại nhằm nâng cao độchính xác và tự động hóa quá trình
đánh giá. Các nghiên cứu của Liu và cộng sự (2025) [5] và Wang và
cộng sự(2025)[6] đã ứng dụng trí tuệ nhân tạo và học sâu đểnhận
diện và phân loại các dạng hư hỏng của kết cấu BTCT sau cháy với độ
chính xác cao. Đồng thời, các mô hình sốtiên tiến như nghiên cứu của
Miao và cộng sự(2025)[7] cho phép mô phỏng chi tiết sựtương tác
nhiệt –cơ học trong bê tông, góp phần làm rõ cơ chếsuy giảm vật liệu.
Bên cạnh đó, các kỹthuật đo đạc hiện trường hiện đại như quét laser
3D cũng cho thấy tiềm năng lớn trong việc đánh giá toàn diện mức độ
hư hỏng của kết cấu (Makupa và cộng sự, 2016[8]).
Tại Việt Nam, các nghiên cứu về kết cấu BTCT sau hỏa hoạn còn
tương đối hạn chếvà chủ yếu tập trung vào khảo sát thực tếcông trình.
Nguyễn Cao Dương và Hoàng Anh Giang đã chỉra rằng kết cấu sau cháy
thường xuất hiện các dạng hư hỏng như bong tróc lớp bảo vệ, lộ cốt
thép và suy giảm khảnăng chịu lực, đồng thời nhấn mạnh yêu cầu đánh
giá một cách khoa học và hệthống. Bên cạnh đó, các báo cáo khảo sát
của Hoàng Anh Giang (2009) [3]đã cung cấp dữliệu thực nghiệm quan
trọng vềđặc điểm hư hỏng và phương pháp phân cấp mức độ ảnh
hưởng của hỏa hoạn. Ngoài ra, nghiên cứu của Liang Chaoqun (2018)
[9]cho thấy sự suy giảm đáng kể khả năng chịu lực của cấu kiện sau
cháy và đềxuất các giải pháp gia cường phù hợp.
Mặc dù đã đạt được nhiều tiến bộ, các nghiên cứu hiện nay vẫn
tồn tại một số hạn chếđáng kể. Thứ nhất, phần lớn các công trình tập
trung vào từng phương pháp riêng lẻmà thiếu một khung đánh giá tích
hợp kết hợp giữa khảo sát hiện trường, thí nghiệm vật liệu và mô hình
hóa số. Thứhai, các phương pháp và mô hình hiện có chủ yếu được
phát triển trong điều kiện phòng thí nghiệm hoặc tại các quốc gia phát
triển, do đó chưa phản ánh đầy đủđiều kiện thực tế tại các nước đang
phát triển, đặc biệt là các quốc gia nhiệt đới như Việt Nam. Thứba,
việc xác định chiều sâu lớp bê tông bịhư hỏng – một thông số then chốt
trong đánh giá sau cháy – vẫn chưa có phương pháp thống nhất và đáng
tin cậy (Ibrahim và cộng sự, 2025[10]).
Trong những năm gần đây, tại Việt Nam đã ghi nhận nhiều vụ
hỏa hoạn xảy ra trong các công trình dân dụng và hạ tầng giao thông,
gây ra những hư hỏng đáng kể đối với kết cấu bê tông cốt thép. Các sự
cốcháy tại khu vực tầng hầm để xe, nhà ởcao tầng hoặc công trình
công cộng cho thấy đặc điểm chung là nhiệt độcao cục bộ trong thời
gian ngắn nhưng đủđểgây bong tróc lớp bê tông bảo vệ, lộ cốt thép và
suy giảm khảnăng chịu lực của cấu kiện. Thực tế này đặt ra yêu cầu
cấp thiết đối với việc đánh giá nhanh vàchính xác mức độhư hỏng của
kết cấu sau cháy nhằm đưa ra quyết định sửa chữa, gia cường hoặc
tháo dỡ.
Tuy nhiên, theo các nghiên cứu trong nước, công tác đánh giá
hiện nay chủ yếu dựa vào quan sát hiện trường và kinh nghiệm chuyên
gia, trong khi việc áp dụng các phương pháp tiên tiến như thí nghiệm
không phá hoại kết hợp mô hình sốhoặc trí tuệnhân tạo còn rất hạn
chế. Do đó, bài báo này nhằm tổng hợp và phân tích các nghiên cứu
hiện có vềcơ chếhư hỏng, phương pháp đánh giá và giải pháp phục
hồi kết cấu BTCT sau hỏa hoạn. Trên cơ sở đó, bài báo đềxuất một
hướng tiếp cận tích hợp, kết hợp giữa các phươngpháp truyền thống
và công nghệhiện đại, hướng tới xây dựng quy trình đánh giá phù hợp
với điều kiện thực tế tại Việt Nam.
2.Cơ chếhư hỏng của bê tông cốt thép dưới tác động của hỏa hoạn
2.1. Biến đổi vật lý và hóa học của bê tông
Trong điều kiện hỏa hoạn, nhiệt độ, độẩm, thành phần hóa học
và cấu trúc vi mô của bê tông thay đổi đồng thời, dẫn đến sựsuy giảm
đáng kểcác tính chất cơ học của nó. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ
ra rằng cơ chếphá hoại của bê tông ởnhiệt độ cao không phải do một
yếu tố duy nhất gây ra, mà là do sựtương tác của nhiều yếu tố, bao
gồm gradient nhiệt độ, sựdi chuyển của hơi ẩm, áp suất hơi nước trong
lỗ rỗng và sựphân hủy các hydrat trong hỗn hợp xi măng[11].
Ở nhiệt độ100–200 °C, nước tựdo và nước hấp phụ trong hệ
thống mao dẫn bắt đầu bay hơi. Quá trình này làm tăng áp suất lỗ rỗng
và tạo ra các vết nứt nhỏban đầu trong hỗn hợp xi măng. Khi khảnăng
thoát ẩm của bê tông bị hạn chế, áp suất hơi nước tích tụ gần bề mặt,
càng thúc đẩy sựhình thành các vết nứt nhỏ. Ởnhiệt độ200–400°C,
nước liên kết trong gel C-S-H dần dần tách ra, làm suy yếu cấu trúc liên
kết chính của hỗn hợp xi măng. Đồng thời, sựkhác biệt về hệ số giãn
nở nhiệt giữa cốt liệu và hỗn hợp xi măng tạo ra ứng suất nhiệt không

Hỏa hoạn là một trong những tác nhân nguy hiểm gây suy giảm
nghiêm trọng khảnăng chịu lực và độ bền lâu của kết cấu bê tông cốt
thép (BTCT), đặc biệt trong bối cảnh gia tăng mật độxây dựng và phát
triển hạ tầng đô thị. Các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng mặc dù kết
cấu BTCT có khảnăng chịu lửa tương đối tốt, tác động của nhiệt độcao
vẫn gây ra sựsuy giảm đáng kể các đặc trưng cơ học của vật liệu, bao
gồm cường độchịu nén, mô đun đàn hồi và khả năng bám dính giữa bê
tông và cốt thép. Đồng thời, vật liệu sau cháy thường xuất hiện tính
không đồng nhất theo chiều sâu, gây khó khăn đáng kểcho công tác
đánh giá và phục hồi kết cấu [1], [2].
Các nghiên cứu về kết cấu BTCT sau hỏa hoạn có thểđược phân
thành ba hướng chính. Thứ nhất, nhóm nghiên cứu vềcơ chếsuy giảm
vật liệu tập trung làm rõ ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến vi cấu trúc và
tính chất cơ học của bê tông. Các công trình của Phan và Carino (2001)
và Kodur và Raut (2012) đã chỉra rằng cường độbê tông giảm mạnh
theo nhiệt độvà thời gian chịu nhiệt, đồng thời phụthuộc vào thành
phần vật liệu và điều kiện gia nhiệt [3].
Thứhai, nhóm nghiên cứu vềphương pháp đánh giá kết cấu sau
cháy tập trung vào việc phát triển các kỹthuật thí nghiệm tại hiện
trường và trong phòng. Các phương pháp không phá hoại (NDT) như
siêu âm truyền xung, búa bật nảy và các phương pháp bán phá hoại
như khoan lõi đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi. Tuy nhiên,
Wróblewska và Kowalski (2020) [2]đã chỉra rằng độtin cậy của các
phương pháp này bị ảnh hưởng đáng kể bởi tính không đồng nhất của
bê tông sau cháy, đặc biệt là sựphân bố hư hỏng theo chiều sâu cấu
kiện. Ngoài ra, các nghiên cứu thực nghiệm gần đây của Momin cũng
nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kết hợp nhiều phương pháp để
nâng cao độ chính xác trong đánh giá [4].
Thứba, các nghiên cứu gần đây có xu hướng tích hợp các công
nghệhiện đại nhằm nâng cao độchính xác và tự động hóa quá trình
đánh giá. Các nghiên cứu của Liu và cộng sự (2025) [5] và Wang và
cộng sự(2025)[6] đã ứng dụng trí tuệ nhân tạo và học sâu đểnhận
diện và phân loại các dạng hư hỏng của kết cấu BTCT sau cháy với độ
chính xác cao. Đồng thời, các mô hình sốtiên tiến như nghiên cứu của
Miao và cộng sự(2025)[7] cho phép mô phỏng chi tiết sự tương tác
nhiệt –cơ học trong bê tông, góp phần làm rõ cơ chếsuy giảm vật liệu.
Bên cạnh đó, các kỹthuật đo đạc hiện trường hiện đại như quét laser
3D cũng cho thấy tiềm năng lớn trong việc đánh giá toàn diện mức độ
hư hỏng của kết cấu (Makupa và cộng sự, 2016[8]).
Tại Việt Nam, các nghiên cứu về kết cấu BTCT sau hỏa hoạn còn
tương đối hạn chếvà chủ yếu tập trung vào khảo sát thực tếcông trình.
Nguyễn Cao Dương và Hoàng Anh Giang đã chỉra rằng kết cấu sau cháy
thường xuất hiện các dạng hư hỏng như bong tróc lớp bảo vệ, lộ cốt
thép và suy giảm khảnăng chịu lực, đồng thời nhấn mạnh yêu cầu đánh
giá một cách khoa học và hệthống. Bên cạnh đó, các báo cáo khảo sát
của Hoàng Anh Giang (2009) [3]đã cung cấp dữliệu thực nghiệm quan
trọng vềđặc điểm hư hỏng và phương pháp phân cấp mức độảnh
hưởng của hỏa hoạn. Ngoài ra, nghiên cứu của Liang Chaoqun (2018)
[9]cho thấy sự suy giảm đáng kể khả năng chịu lực của cấu kiện sau
cháy và đềxuất các giải pháp gia cường phù hợp.
Mặc dù đã đạt được nhiều tiến bộ, các nghiên cứu hiện nay vẫn
tồn tại một số hạn chếđáng kể. Thứ nhất, phần lớn các công trình tập
trung vào từng phương pháp riêng lẻmà thiếu một khung đánh giá tích
hợp kết hợp giữa khảo sát hiện trường, thí nghiệm vật liệu và mô hình
hóa số. Thứhai, các phương pháp và mô hình hiện có chủ yếu được
phát triển trong điều kiện phòng thí nghiệm hoặc tại các quốc gia phát
triển, do đó chưa phản ánh đầy đủ điều kiện thực tế tại các nước đang
phát triển, đặc biệt là các quốc gia nhiệt đới như Việt Nam. Thứba,
việc xác định chiều sâu lớp bê tông bịhư hỏng – một thông số then chốt
trong đánh giá sau cháy – vẫn chưa có phương pháp thống nhất và đáng
tin cậy (Ibrahim và cộng sự, 2025[10]).
Trong những năm gần đây, tại Việt Nam đã ghi nhận nhiều vụ
hỏa hoạn xảy ra trong các công trình dân dụng và hạ tầng giao thông,
gây ra những hư hỏng đáng kể đối với kết cấu bê tông cốt thép. Các sự
cốcháy tại khu vực tầng hầm để xe, nhà ởcao tầng hoặc công trình
công cộng cho thấy đặc điểm chung là nhiệt độcao cục bộ trong thời
gian ngắn nhưng đủđểgây bong tróc lớp bê tông bảo vệ, lộ cốt thép và
suy giảm khảnăng chịu lực của cấu kiện. Thực tế này đặt ra yêu cầu
cấp thiết đối với việc đánh giá nhanh vàchính xác mức độhư hỏng của
kết cấu sau cháy nhằm đưa ra quyết định sửa chữa, gia cường hoặc
tháo dỡ.
Tuy nhiên, theo các nghiên cứu trong nước, công tác đánh giá
hiện nay chủ yếu dựa vào quan sát hiện trường và kinh nghiệm chuyên
gia, trong khi việc áp dụng các phương pháp tiên tiến như thí nghiệm
không phá hoại kết hợp mô hình sốhoặc trí tuệnhân tạo còn rất hạn
chế. Do đó, bài báo này nhằm tổng hợp và phân tích các nghiên cứu
hiện có vềcơ chếhư hỏng, phương pháp đánh giá và giải pháp phục
hồi kết cấu BTCT sau hỏa hoạn. Trên cơ sở đó, bài báo đềxuất một
hướng tiếp cận tích hợp, kết hợp giữa các phươngpháp truyền thống
và công nghệhiện đại, hướng tới xây dựng quy trình đánh giá phù hợp
với điều kiện thực tế tại Việt Nam.
2.Cơ chếhư hỏng của bê tông cốt thép dưới tác động của hỏa hoạn
2.1. Biến đổi vật lý và hóa học của bê tông
Trong điều kiện hỏa hoạn, nhiệt độ, độẩm, thành phần hóa học
và cấu trúc vi mô của bê tông thay đổi đồng thời, dẫn đến sựsuy giảm
đáng kểcác tính chất cơ học của nó. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ
ra rằng cơ chếphá hoại của bê tông ởnhiệt độ cao không phải do một
yếu tố duy nhất gây ra, mà là do sựtương tác của nhiều yếu tố, bao
gồm gradient nhiệt độ, sựdi chuyển của hơi ẩm, áp suất hơi nước trong
lỗ rỗng và sựphân hủy các hydrat trong hỗn hợp xi măng[11].
Ở nhiệt độ100–200 °C, nước tựdo và nước hấp phụ trong hệ
thống mao dẫn bắt đầu bay hơi. Quá trình này làm tăng áp suất lỗ rỗng
và tạo ra các vết nứt nhỏban đầu trong hỗn hợp xi măng. Khi khảnăng
thoát ẩm của bê tông bị hạn chế, áp suất hơi nước tích tụ gần bề mặt,
càng thúc đẩy sựhình thành các vết nứt nhỏ. Ởnhiệt độ200–400°C,
nước liên kết trong gel C-S-H dần dần tách ra, làm suy yếu cấu trúc liên
kết chính của hỗn hợp xi măng. Đồng thời, sựkhác biệt về hệ số giãn
nở nhiệt giữa cốt liệu và hỗn hợp xi măng tạo ra ứng suất nhiệt không
tương thích trong vùng chuyển tiếp liên kết (ITZ), làm cho vùng này dễ
bịhình thành các vết nứt nhỏ hơn.
Khi nhiệt độtăng lên khoảng 400–600°C, các biến đổi hóa học
trởnên đáng kểhơn. Ca(OH)₂ bắt đầu phân hủy, làm hư hại nghiêm
trọng lớp gel C-S-H và làm giảm đáng kể mật độ, cường độnén và mô
đun đàn hồi của bê tông. Ở nhiệt độcao hơn, sựgiãn nởkhông đồng
đều giữa các thành phần vật liệu tiếp tục làm tăng ứng suất bên trong,
cuối cùng dẫn đến các vết nứt sâu và bong tróc bề mặt. Nói chung, sự
giảm cường độbê tông theo nhiệt độcó thểđược biểu thị như sau:
fc,T=kT⋅fc,20
Trong đó fc,T là cường độbê tông ở nhiệt độ T, kT là hệ số giảm
cường độtheo nhiệt độ, và fc,20 là cường độ ban đầu trong điều kiện
bình thường.
Hình 1.Sơ đồ biến đổi vật lý và hóa học của
bê tông dưới tác động của nhiệt độcao.
Hình 1 cho thấy bê tông dưới tác động của nhiệt độcao bịsuy
thoái theo từng giai đoạn nhiệt độ. Ở100–200°C, nước tự do và nước
hấp phụbay hơi, làm tăng áp suất lỗ rỗng và khởi phát vi nứt. Trong
khoảng 200–400°C, gel C–S–H mất nước liên kết, làm suy yếu pha liên
kết chính của hồxi măng. Ở400–600°C, Ca(OH)₂ phân hủy, cấu trúc
vi mô bịphá hủy mạnh hơn, kéo theo suy giảm cường độvà độ cứng.
Trên 600°C, nứt sâu và bong tróc bề mặt xuất hiện rõ, phản ánh sự mất
ổn định vật liệu ở cấp tiết diện.
Theo nghiên cứu của Ozawa và cộng sự, sựhư hại của bê tông
dưới tác động của lửa chủ yếu được chi phối bởi hai cơ chế. Cơ chế
thứnhất là cơ chếnhiệt–cơ học. Khi bề mặt bê tông chịu nhiệt độcao,
gradient nhiệt độtheo chiều sâu tiết diện tạo ra ứng suất nén song song
với bề mặt và ứng suất kéo vuông góc với bề mặt; khi ứng suất kéo
vượt quá cường độkéo của bê tông, hiện tượng nứt và bong tróc sẽ xảy
ra. Cơ chếthứ hai là cơ chế ẩm–nhiệt. Khi bê tông bị gia nhiệt, độ ẩm
bên trong tái phân bố, hình thành các vùng khô, vùng hơi và vùng ẩm;
sựgia tăng đột ngột của áp suất hơi nước, đặc biệt tại ranh giới giữa
vùng hơi và vùng ẩm, tạo ra ứng suất kéo nội bộ lớn, từ đó thúc đẩy
hiện tượng bong tróc nổ. Hai cơ chếnày được minh họa rõ trong các
sơ đồ cơ chếdo Ozawa và cộng sự đềxuất [11].
Hình 3a thểhiện cơ chếnhiệt–cơ học, trong đó gradient nhiệt tạo ra
chênh lệch giãn nởgiữa bề mặt và lõi, sinh ứng suất kéo vuông góc bề
mặt và dẫn đến nứt, bong tróc. Hình 3b mô tảcơ chếẩm–nhiệt, khi hơi
ẩm trong bê tông tái phân bốthành vùng khô, vùng hơi và vùng ẩm; áp
suất hơi tăng mạnh tại ranh giới các vùng này, gây ứng suất kéo nội bộ
và thúc đẩy bong tróc nổ. Hai cơ chếnày thường tương tác đồng thời
trong cấu kiện sau hỏa hoạn. Kết quảthí nghiệm của Ozawa và cộng sự
cũng cho thấy rằng trong các mẫu bê tông cường độcao, hiện tượng
bong tróc xảy ra khi áp suất hơi nước bên trong các lỗ rỗng đạt khoảng
3,2 MPa (mẫu ướt) và khoảng 3,5 MPa (mẫu khô trong không khí). Độ
sâu bong tróc tối đa quan sát được lần lượt là khoảng 15 mm (mẫu ướt)
và 12 mm (mẫu khô trong không khí). Những kết quảnày khẳng định
rằng hàm lượng ẩm ban đầu của bê tông đóng vai trò quan trọng trong
cơ chế hư hại do hỏa hoạn.
Cần nhấn mạnh rằng các biến đổi vật lý và hóa học nêu trên không
chỉphụthuộc vào mức nhiệt độ tức thời, mà còn chịu chi phối bởi toàn
bộ lịch sửnhiệt của cấu kiện, bao gồm nhiệt độ cực đại, thời gian chịu
lửa, tốc độgia nhiệt và điều kiện trao đổi ẩm trong quá trình cháy. Nói
cách khác, cùng một dạng biến đổi vi cấu trúc nhưng các kịch bản cháy
khác nhau có thể dẫn đến mức độsuy giảm cơ tính rất khác nhau. Vì vậy,
việc xác định nhiệt độcháy và phân bốnhiệt trong cấu kiện có ý nghĩa
nền tảng trong diễn giải cơ chếhư hại của bê tông sau hỏa hoạn. Quan
điểm này cũng được Wang Yuan nhấn mạnh, khi xem nghiên cứu quá
trình phát triển nhiệt độcháy, trường nhiệt bên trong cấu kiện và các
tham số kỹthuật sau cháy là cơ sở cho đánh giá tổn thương, khả năng
chịu lực còn lại và lựa chọn giải pháp phục hồi kết cấu [12].
Như vậy, dưới tác động của hỏa hoạn, bê tông đồng thời chịu ảnh
hưởng của các quá trình như bay hơi ẩm, dịch chuyển ẩm, phân hủy
hydrat, giãn nởnhiệt không đồng đều, hình thành vi nứt trong vùng ITZ
và bong tróc bề mặt. Hiểu rõ các cơ chế vật lý và hóa học này, đồng thời
đặt chúng trong bối cảnh của lịch sửnhiệt thực tế của cấu kiện, là cơ sở
khoa học quan trọng để lựa chọn các phương pháp đánh giá và giải pháp
sửa chữa phù hợp đối với kết cấu bê tông cốt thép sau hỏa hoạn.
2.2. Suy giảm tính chất cơ học của bê tông
Những biến đổi vật lý và hóa học trình bày ở mục 2.1 tất yếu dẫn
đến sựsuy giảm đáng kểcác tính chất cơ học của bê tông sau hỏa hoạn.
Các tổng quan gần đây thống nhất rằng cường độchịu nén, cường độ
chịu kéo, mô đun đàn hồi và quan hệứng suất–biến dạng của bê tông đều
thay đổi theo nhiệt độ; đồng thời mức độsuy giảm còn phụthuộc vào
loại cốt liệu, tỷ lệnước/chất kết dính, độẩm ban đầu, phụgia khoáng,
sợi gia cường, chế độgia nhiệt và phương pháp thí nghiệm [13].
Trong các chỉtiêu cơ học, cường độ chịu nén là đại lượng được
sử dụng phổ biến nhất đểđánh giá mức độsuy giảm của bê tông sau
cháy. Tuy nhiên, sựsuy giảm này thường không diễn ra tuyến tính theo
nhiệt độ. Chan, Peng và Anson cho thấy sau khi chịu nhiệt độcao đến
1200°C, cảbê tông thường và bê tông cường độ cao đều suy giảm
cường độ đáng kể, trong đó khoảng 400–800°C là vùng nhiệt độ tới
hạn đối với mất cường độ; đồng thời cấu trúc lỗ rỗng của cả hai loại bê
tông đều bịthô hóa [14]. Kết quảnày phù hợp với nhận định tổng quan
của Ma và cộng sự rằng tổn thương vi cấu trúc ở cấp vi mô và trung
mô là nguyên nhân nền tảng dẫn đến suy giảm cơ tính tổng thể của bê
tông ởnhiệt độcao [15].
Đối với bê tông cường độcao (HSC), mức độ suy giảm cơ tính
sau cháy không nhất thiết nhỏhơn bê tông thường. Chan và cộng sự
cho thấy HSC mất cơ tính theo cách tương tựNSC, dù có xu hướng bị
suy giảm mạnh hơn vềkhía cạnh liên quan đến độ thấm và độ bền lâu
[14]. Li, Qian và Sun cũng chỉra rằng cơ tính còn lại của HSC sau cháy
chịu ảnh hưởng mạnh bởi nhiệt độ, độ ẩm, kích thước mẫu, cấp độ bền
và phân bố nhiệt độ, đồng thời nhấn mạnh rằng HSC dễ gặp bất lợi hơn
do độthấm thấp và tính giòn cao, nên dễ xảy ra bong tróc nổhơn so
với NSC [16].
So với cường độchịu nén, mô đun đàn hồi thường suy giảm sớm
hơn và mạnh hơn, vì chỉtiêu này nhạy cảm trực tiếp với sự phát triển
của vi nứt và mức độ mất liên tục trong cấu trúc vật liệu. Tổng quan
của Babalola và cộng sựnhấn mạnh rằng mô đun đàn hồi là một trong
những đại lượng bịảnh hưởng nghiêm trọng nhất sau khi bê tông chịu
nhiệt độcao, đồng thời chỉra rằng các nghiên cứu hiện có đã xem xét
rộng rãi cường độ nén dư, cường độ kéo dư, mô đun đàn hồi và ứng
xử ứng suất–biến dạng sau cháy [13]. Điều này có ý nghĩa rất lớn đối
với kết cấu, bởi trong nhiều trường hợp sau cháy, bê tông vẫn còn duy
trì một phần cường độ nén, nhưng độ cứng của cấu kiện đã giảm mạnh,
kéo theo gia tăng độvõng, chuyển vịvà nguy cơ mất khảnăng làm việc
bình thường.
Bên cạnh đó, cường độchịu kéo của bê tông sau cháy cũng suy
giảm rõ rệt và thường nhạy với nhiệt độhơn so với cường độchịu nén.
Li và cộng sựcho thấy đối với HSC, không chỉcường độ chịu nén mà
cảcường độkéo chẻvà cường độ uốn đều suy giảm sau gia nhiệt, phản
ánh vai trò chi phối của hệvi nứt và tổn thương tại vùng ITZ đối với
khảnăng kháng nứt của vật liệu [16]. Đây là điểm đặc biệt quan trọng
đối với các cấu kiện chịu uốn như dầm và bản sàn, nơi sựsuy giảm khả
năng chịu kéo có thểlàm nứt phát triển nhanh hơn và dẫn đến thay đổi
cơ chếlàm việc của tiết diện.
Một đặc điểm rất quan trọng là sựsuy giảm tính chất cơ học của
bê tông sau hỏa hoạn không đồng đều theo chiều sâu tiết diện. Tổng
quan của Wróblewska và Kowalski nhấn mạnh rằng sau cháy, bê tông
trởthành vật liệu không đồng nhất, do đó việc xem cường độcòn lại
như một giá trịtrung bình duy nhất cho toàn tiết diện là không đầy đủ
[2]. Kết quả của Chan và cộng sự về sựthô hóa cấu trúc lỗ rỗng ở cả
NSC và HSC sau nhiệt độcao cũng củng cố nhận định rằng lớp bê tông
gần bề mặt chịu lửa thường bịhư hại nghiêm trọng hơn nhiều so với
phần lõi bên trong [14]. Vì vậy, trong đánh giá sau cháy, thông số cần
được ưu tiên không chỉ là cường độcòn lại trung bình mà còn là chiều
sâu lớp bê tông bịsuy giảm cơ học.
2.3.Ảnh hưởng đến cốt thép và liên kết bê tông – cốt thép
Bên cạnh sựsuy giảm cơ tính của bê tông, hỏa hoạn còn gây ảnh
hưởng đáng kể đến cốt thép và khả năng làm việc đồng thời giữa bê
tông với cốt thép trong kết cấu BTCT. Trên thực tế, khảnăng chịu lực
của cấu kiện BTCT không chỉphụthuộc vào cường độ riêng lẻ của bê
tông hoặc cốt thép, mà còn phụthuộc rất lớn vào cơ chếbám dính và
truyền lực tại vùng tiếp xúc giữa hai vật liệu. Vì vậy, đánh giá kết cấu
sau cháy cần xem xét đồng thời cả sự suy giảm cơ tính của cốt thép lẫn
sự suy yếu của liên kết bê tông–cốt thép. Wang Yuan cũng coi sựthay

2.2. Suy giảm tính chất cơ học của bê tông
Những biến đổi vật lý và hóa học trình bày ở mục 2.1 tất yếu dẫn
đến sựsuy giảm đáng kểcác tính chất cơ học của bê tông sau hỏa hoạn.
Các tổng quan gần đây thống nhất rằng cường độchịu nén, cường độ
chịu kéo, mô đun đàn hồi và quan hệứng suất–biến dạng của bê tông đều
thay đổi theo nhiệt độ; đồng thời mức độsuy giảm còn phụthuộc vào
loại cốt liệu, tỷ lệnước/chất kết dính, độẩm ban đầu, phụgia khoáng,
sợi gia cường, chế độgia nhiệt và phương pháp thí nghiệm [13].
Trong các chỉtiêu cơ học, cường độ chịu nén là đại lượng được
sử dụng phổ biến nhất đểđánh giá mức độsuy giảm của bê tông sau
cháy. Tuy nhiên, sựsuy giảm này thường không diễn ra tuyến tính theo
nhiệt độ. Chan, Peng và Anson cho thấy sau khi chịu nhiệt độcao đến
1200°C, cảbê tông thường và bê tông cường độ cao đều suy giảm
cường độ đáng kể, trong đó khoảng 400–800°C là vùng nhiệt độ tới
hạn đối với mất cường độ; đồng thời cấu trúc lỗ rỗng của cảhai loại bê
tông đều bịthô hóa [14]. Kết quảnày phù hợp với nhận định tổng quan
của Ma và cộng sự rằng tổn thương vi cấu trúc ở cấp vi mô và trung
mô là nguyên nhân nền tảng dẫn đến suy giảm cơ tính tổng thể của bê
tông ởnhiệt độcao [15].
Đối với bê tông cường độcao (HSC), mức độ suy giảm cơ tính
sau cháy không nhất thiết nhỏhơn bê tông thường. Chan và cộng sự
cho thấy HSC mất cơ tính theo cách tương tựNSC, dù có xu hướng bị
suy giảm mạnh hơn vềkhía cạnh liên quan đến độthấm và độ bền lâu
[14]. Li, Qian và Sun cũng chỉra rằng cơ tính còn lại của HSC sau cháy
chịu ảnh hưởng mạnh bởi nhiệt độ, độẩm, kích thước mẫu, cấp độ bền
và phân bố nhiệt độ, đồng thời nhấn mạnh rằng HSC dễ gặp bất lợi hơn
do độthấm thấp và tính giòn cao, nên dễ xảy ra bong tróc nổhơn so
với NSC [16].
So với cường độchịu nén, mô đun đàn hồi thường suy giảm sớm
hơn và mạnh hơn, vì chỉtiêu này nhạy cảm trực tiếp với sự phát triển
của vi nứt và mức độ mất liên tục trong cấu trúc vật liệu. Tổng quan
của Babalola và cộng sựnhấn mạnh rằng mô đun đàn hồi là một trong
những đại lượng bịảnh hưởng nghiêm trọng nhất sau khi bê tông chịu
nhiệt độcao, đồng thời chỉra rằng các nghiên cứu hiện có đã xem xét
rộng rãi cường độ nén dư, cường độ kéo dư, mô đun đàn hồi và ứng
xử ứng suất–biến dạng sau cháy [13]. Điều này có ý nghĩa rất lớn đối
với kết cấu, bởi trong nhiều trường hợp sau cháy, bê tông vẫn còn duy
trì một phần cường độ nén, nhưng độ cứng của cấu kiện đã giảm mạnh,
kéo theo gia tăng độvõng, chuyển vịvà nguy cơ mất khảnăng làm việc
bình thường.
Bên cạnh đó, cường độchịu kéo của bê tông sau cháy cũng suy
giảm rõ rệt và thường nhạy với nhiệt độhơn so với cường độchịu nén.
Li và cộng sựcho thấy đối với HSC, không chỉcường độ chịu nén mà
cảcường độkéo chẻvà cường độ uốn đều suy giảm sau gia nhiệt, phản
ánh vai trò chi phối của hệvi nứt và tổn thương tại vùng ITZ đối với
khảnăng kháng nứt của vật liệu [16]. Đây là điểm đặc biệt quan trọng
đối với các cấu kiện chịu uốn như dầm và bản sàn, nơi sựsuy giảm khả
năng chịu kéo có thểlàm nứt phát triển nhanh hơn và dẫn đến thay đổi
cơ chếlàm việc của tiết diện.
Một đặc điểm rất quan trọng là sựsuy giảm tính chất cơ học của
bê tông sau hỏa hoạn không đồng đều theo chiều sâu tiết diện. Tổng
quan của Wróblewska và Kowalski nhấn mạnh rằng sau cháy, bê tông
trởthành vật liệu không đồng nhất, do đó việc xem cường độcòn lại
như một giá trịtrung bình duy nhất cho toàn tiết diện là không đầy đủ
[2]. Kết quả của Chan và cộng sự về sựthô hóa cấu trúc lỗ rỗng ở cả
NSC và HSC sau nhiệt độcao cũng củng cố nhận định rằng lớp bê tông
gần bề mặt chịu lửa thường bịhư hại nghiêm trọng hơn nhiều so với
phần lõi bên trong [14]. Vì vậy, trong đánh giá sau cháy, thông số cần
được ưu tiên không chỉ là cường độcòn lại trung bình mà còn là chiều
sâu lớp bê tông bịsuy giảm cơ học.
2.3.Ảnh hưởng đến cốt thép và liên kết bê tông – cốt thép
Bên cạnh sựsuy giảm cơ tính của bê tông, hỏa hoạn còn gây ảnh
hưởng đáng kể đến cốt thép và khả năng làm việc đồng thời giữa bê
tông với cốt thép trong kết cấu BTCT. Trên thực tế, khảnăng chịu lực
của cấu kiện BTCT không chỉphụthuộc vào cường độ riêng lẻ của bê
tông hoặc cốt thép, mà còn phụthuộc rất lớn vào cơ chếbám dính và
truyền lực tại vùng tiếp xúc giữa hai vật liệu. Vì vậy, đánh giá kết cấu
sau cháy cần xem xét đồng thời cả sự suy giảm cơ tính của cốt thép lẫn
sự suy yếu của liên kết bê tông–cốt thép. Wang Yuan cũng coi sựthay
đổi cơ tính của cốt thép và tổn thất bám dính là những tham số quan
trọng trong đánh giá khả năng chịu lực còn lại của cấu kiện sau hỏa
hoạn [12].
Ởnhiệt độ cao, cường độ chảy và mô đun đàn hồi của cốt thép
giảm dần theo nhiệt độ. Khi nhiệt độtăng, thép trở nên mềm hơn, độ
cứng giảm và khảnăng chống biến dạng suy yếu rõ rệt. Điều này dẫn
đến việc cấu kiện BTCT không chỉ bịgiảm sức chịu tải mà còn tăng
nguy cơ biến dạng lớn, mất ổn định cục bộvà thay đổi cơ chếlàm việc
của tiết diện. Trong nghiên cứu trong nước vềsàn BTCT chịu lửa theo
EN 1992-1-2, các tác giảcũng nhấn mạnh rằng khi nhiệt độtăng cao,
cảcường độ và mô đun đàn hồi của bê tông và cốt thép đều suy giảm;
đồng thời các hệ sốsuy giảm cường độ của bê tông và cốt thép theo
nhiệt độđã được chỉra rõ thông qua các đồthị ứng suất–biến dạng và
hệ số suy giảm cường độ ởnhiệt độ cao [17].
Tuy nhiên, ảnh hưởng của hỏa hoạn lên cốt thép không chỉ dừng
ở bản thân vật liệu thép, mà còn gắn chặt với lớp bê tông bảo vệ. Khi
bê tông bị nứt sâu, bong tróc hoặc mất lớp bảo vệ, cốt thép sẽ bị đặt
trong môi trường nhiệt độ cao hơn nhiều so với trường hợp lớp bảo vệ
còn nguyên vẹn. Điều này làm gia tăng tốc độsuy giảm cơ tính của
thép, đồng thời làm tăng nguy cơ mất neo, trượt cốt thép hoặc giảm
khảnăng làm việc tổng thể của cấu kiện. Kết quảthực nghiệm của
Ozawa và cộng sựcho thấy chiều sâu bong tróc có thể đạt khoảng 12–
15 mm, qua đó làm giảm đáng kểhiệu quảche chắn nhiệt của lớp bê
tông bảo vệ[11].
Một nội dung đặc biệt quan trọng trong kết cấu BTCT sau cháy là
sự suy giảm liên kết bê tông–cốt thép. Trong điều kiện làm việc bình
thường, khảnăng bám dính bảo đảm cho việc truyền lực hiệu quảgiữa
bê tông và cốt thép, giúp hai vật liệu cùng tham gia chịu lực. Tuy nhiên,
dưới tác động của nhiệt độ cao, cơ chếbám dính bịsuy yếu do nhiều
nguyên nhân đồng thời: bê tông nứt và giãn nởkhông đồng đều, vùng
tiếp xúc bị tổn thương, thép bị giãn nở nhiệt, và lớp bê tông bảo vệ bị
bong tróc. Kết quảlà lực dínhbám giữa hai vật liệu giảm xuống, làm
giảm khảnăng truyền lực và tăng nguy cơ trượt cốt thép trong cấu kiện.
Wang Yuan dành riêng nội dung đểxem xét sự mất bám dính giữa bê
tông và cốt thép sau hỏa hoạn, qua đó cho thấy đây là thành phần không
thể bỏqua khi đánh giá sức chịu tải còn lại của cấu kiện BTCT.
Hình 4. Ảnh hưởng của hỏa hoạn đến lớp bê tông bảo vệ, cốt thép
và liên kết bê tông–cốt thép trong cấu kiện bê tông cốt thép.
Hình 4cho thấy ảnh hưởng của hỏa hoạn lên cấu kiện bê tông
cốt thép diễn ra theo một chuỗi cơ chếliên hoàn. Trước hết, lớp bê
tông bảo vệở vùng tiếp xúc trực tiếp với lửa bị nứt, bong tróc và suy
giảm chiều dày hữu hiệu. Khi lớp bảo vệkhông còn đảm bảo chức năng
cách nhiệt, nhiệt độtruyền vào cốt thép tăng lên, kéo theo sựsuy giảm
cường độ và mô đun đàn hồi của thép. Đồng thời, vùng tiếp xúc giữa
bê tông và cốt thép bị tổn thương do nứt, giãn nởnhiệt không đồng
đều và mất liên tục vật liệu, làm giảm khảnăng bám dính và truyền lực
giữa hai thành phần.
Ở cấp độtiết diện và cấu kiện, ảnh hưởng tổng hợp của sựsuy
giảm cơ tính bê tông, cốt thép và phân bốnhiệt không đồng đều có thể
được phản ánh rõ thông qua biểu đồtương tác lực dọc – mô men của
cột BTCT trong điều kiện cháy. Một nghiên cứu trong nước gần đây đã
phát triển cách xác định trường nhiệt độ trên tiết diện cột BTCT chữ
nhật và tiến hành phân tích tiết diện theo mô hình biến dạng phi tuyến
của EN 1992-1-2. Kết quảcho thấy các biểu đồ tương tác tại các thời
điểm 30, 60, 90, 120, 180 và 240 phút của đám cháy tiêu chuẩn đều
thu hẹp dần theo thời gian, qua đó phản ánh rõ sựsuy giảm khảnăng
chịu lực của tiết diện cột BTCT khi cháy. Điều này cho thấy ảnh hưởng
của hỏa hoạn không chỉ dừng ở sự suy giảm riêng lẻ của bê tông hoặc
cốt thép, mà còn làm giảm toàn bộmiền làm việc chịu lực của tiết diện
cấu kiện [18].
Tại Việt Nam, các nghiên cứu gần đây về cấu kiện bê tông cốt
thép trong điều kiện cháy đã bước đầu làm rõ sựsuy giảm sức kháng
của sàn, dầm và cột BTCT thông qua phân tích trường nhiệt độtiết diện,
quan hệ ứng suất–biến dạng của bê tông và cốt thép ởnhiệt độ cao,
cũng như các phương pháp tính khảnăng chịu lửa theo tiêu chuẩn nước
ngoài. Bài của Nguyễn Tuấn Trung và cộng sựcho thấy khảnăng chịu
lực khi cháy của sàn BTCT phụthuộc rõ vào chiều dày lớp bê tông bảo
vệ, hàm lượng cốt thép và thời gian cháy; đồng thời nhấn mạnh cường
độvà mô đun đàn hồi của cảbê tông và cốt thép đều suy giảm khi nhiệt
độtăng [17]. Bài của Đặng Việt Hưng và cộng sựtiếp tục cho thấy trong
dầm BTCT chịu cháy, sự suy giảm cơ tính của bê tông và cốt thép làm
giảm dần khảnăng chịu lực trên tiết diện thẳng góc và tiết diện nghiêng,
trong đó nhiệt độ tại vịtrí cốt thép và chiều dày lớp bê tông bịsuy giảm
là những tham sốthen chốt [19].
Từ góc độnghiên cứu trong nước, có thểnhận thấy rằng các công
bốhiện nay đã bước đầu làm rõ ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến cơ
tính của bê tông và cốt thép, cũng như sựsuy giảm khảnăng chịu lực
của tiết diện và cấu kiện BTCT trong điều kiện cháy. Tuy nhiên, các
nghiên cứu đi sâu riêng về cơ chếsuy giảm liên kết bê tông–cốt thép
sau hỏa hoạn vẫn còn tương đối hạn chế. Phần lớn các công trình mới
dừng ởviệc suy luận gián tiếp vai trò của liên kết thông qua khảnăng
chịu lực tổng thể, thay vì tách liên kết thành một đối tượng nghiên cứu
độc lập. Đây là khoảng trống quan trọng cần tiếp tục được làm rõ trong
các nghiên cứu tiếp theo, đặc biệt trong bối cảnh đánh giá và phục hồi
kết cấu BTCT sau hỏa hoạn tại Việt Nam.
Như vậy, hỏa hoạn ảnh hưởng đến kết cấu BTCT không chỉ thông
qua sựsuy giảm cơ tính của bê tông và cốt thép, mà còn thông qua sự
suy yếu của cơ chếtruyền lực giữa hai vật liệu. Vì vậy, đánh giá sau
cháy cần được thực hiện theo hướng tổng hợp, xem xét đồng thời cả
vật liệu bê tông, cốt thép, lớp bê tông bảo vệvà liên kết giữa chúng,
thay vì phân tích từng thành phần một cách tách rời.
Từgóc độ kết cấu, hệquảquan trọng nhất không chỉ là bê tông
và thép cùng suy yếu, mà còn là cơ chế làm việc đồng thời giữa chúng
bịphá vỡ. Khi liên kết bê tông–cốt thép giảm, ứng suất trong cốt thép
không còn được huy động đúng như giảthiết thiết kế, từ đó làm giảm
sức chịu tải còn lại, tăng biến dạng và gia tăng nguy cơ trượt cốt thép
hoặc mất neo. Sơ đồnày vì vậy nhấn mạnh rằng đánh giá kết cấu BTCT
sau hỏa hoạn phải được thực hiện theo hướng tổng hợp, xem xét đồng
thời lớp bê tông bảo vệ, trạng thái cốt thép và mức độsuy yếu liên kết
giữa hai vật liệu. Điều này phù hợp với các phân tích về bong tróc do
hỏa hoạn của Ozawa và cộng sự [11] và quan điểm đánh giá tổng hợp
của Wang Yuan [12].
2.4. Hiện tượng bong tróc (spalling)
Bong tróc bê tông khi cháy là một trong những dạng hư hỏng
nguy hiểm nhất của kết cấu bê tông cốt thép, vì nó làm mất lớp bê tông
bảo vệ, giảm tiết diện chịu lực và làm cốt thép tiếp xúc trực tiếp với
nhiệt độcao, từđó đẩy nhanh sựsuy giảm khả năng chịu lực của cấu
kiện (Nguyễn Phi Long & Nguyễn Trúc Lin Na, 2025[20]; Amran và
cộng sự, 2022 [21]). Nghiên cứu tổng quan gần đây cho thấy hiện
tượng này đặc biệt nghiêm trọng đối với bê tông cường độcao do vật
liệu có cấu trúc đặc chắc, độthấm thấp và khảnăng thoát hơi ẩm kém.
Vềcơ chế, spalling chủ yếu xuất phát từ sự kết hợp giữa áp suất
hơi nước trong lỗ rỗng và ứng suất nhiệt do chênh lệch nhiệt độgiữa
lớp ngoài và phần lõi bê tông. Khi các ứng suất này vượt quá khảnăng
chịu kéo của bê tông, bề mặt bê tông sẽ bị nứt, tách lớp hoặc bong bật
cục bộ; trong trường hợp nghiêm trọng có thể xảy ra bong tróc nổ
(explosive spalling) [21]. Theo Nguyễn Phi Long và Nguyễn Trúc Lin
Na (2025)[20], nguy cơ bong tróc tăng lên khi bê tông có độ ẩm ban
đầu cao, bịgia nhiệt nhanh và có tính thấm thấp.
Các nghiên cứu cũng chỉra rằng HSC và đặc biệt là UHPC có
nguy cơ bong tróc cao hơn bê tông thường. Amran và cộng cho rằng
UHPC tuy có cường độ rất cao nhưng lại nhạy cảm hơn với cháy do vi
cấu trúc rất đặc sít, làm áp suất hơi tích tụ nhanh trong quá trình gia
nhiệt. Vì vậy, vật liệu có cường độcàng cao chưa chắc càng an toàn
hơn trong điều kiện hỏa hoạn nếu không kiểm soát tốt hiện tượng bong
tróc [21].
Một hướng hạn chếbong tróc hiệu quảlà bổsung sợi
polypropylene (PP) vào cấp phối bê tông. Chen và Liu (2004) [22]cho
thấy bê tông cường độcao có sử dụng sợi, đặc biệt là sợi PP hoặc sợi lai,
có khảnăng hạn chếbong tróc tốt hơn rõ rệt so với HSC thông thường
sau khi chịu nhiệt cao. Điều này được giải thích do sợi PP nóng chảy ở
nhiệt độtương đối thấp, tạo ra các vi kênh giúp hơi nước thoát ra ngoài,
từđó làm giảm áp suất trong lỗ rỗng và giảm nguy cơ bong tróc.
Như vậy, spalling là hiện tượng cần được đặc biệt lưu ý trong
đánh giá bê tông sau cháy, vì nó vừa phản ánh mức độ tổn thương nhiệt
của vật liệu, vừa ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng bảo vệ cốt thép và
sức chịu lực còn lại của cấu kiện. Trong thực tế, việc đánh giá sau cháy
cần quan tâm đến mức độbong tróc bề mặt, chiều sâu lớp bê tông bị
tách, tình trạng lộ cốt thép và loại bê tông sử dụng trong công trình,
đặc biệt đối với HSC và UHPC.
2.5.Tính không đồng nhất của vật liệu sau cháy
Dưới tác động của hỏa hoạn, bê tông cốt thép hư hỏng chủ yếu
do tương tác nhiệt –ẩm –cơ học. Nhiệt độcao làm nước trong bê tông
bay hơi, tăng áp suất trong hệ lỗ rỗng, đồng thời tạo chênh lệch nhiệt
độgiữa lớp ngoài và lõi cấu kiện, từđó phát sinh ứng suất nhiệt và vi
nứt trong bê tông. Mức độ hư hỏng phụthuộc mạnh vào cường độđám
cháy, tốc độgia nhiệt và tính chất bê tông, đặc biệt là khả năng thấm
và thoát ẩm của vật liệu (Pulkit và cộng sự, 2025 [23]; Ibrahim và cộng
sự, 2025 [10]).
Khi nhiệt độtiếp tục tăng, bê tông bịsuy giảm cường độ và độ
cứng, còn lực bám dính giữa bê tông và cốt thép cũng giảm dần do vi
nứt nhiệt, suy yếu bê tông bao quanh thanh thép và chênh lệch giãn nở
nhiệt giữa hai vật liệu. Thí nghiệm gần đây cho thấy ởvùng nhiệt độ
thấp ảnh hưởng đến bám dính có thểchưa lớn, nhưng khi nhiệt độtăng
cao hơn thì cường độbám dính giảm rõ rệt và cơ chếphá hoại chuyển
dần sang dạng giòn hơn. Đây là một mắt xích quan trọng làm cấu kiện
BTCT mất khảnăng làm việc đồng thời giữa bê tông và cốt thép sau
cháy (Andrade và cộng sự, 2024 [24]; Banoth và cộng sự, 2024 [25]).
Với các loại bê tông đặc chắc, nhiệt và áp suất hơi còn có thểgây
bong tróc bề mặt hoặc bong tróc nổ, làm mất lớp bê tông bảo vệvà
khiến cốt thép bịnung nóng trực tiếp. Vì vậy, hư hỏng của BTCT trong
cháy không chỉ là suy giảm riêng rẽ của bê tông hay cốt thép, mà là sự
suy giảm đồng thời của bê tông, cốt thép và vùng liên kết giữa chúng,
dẫn đến giảm nhanh khảnăng chịu lực của cấu kiện và kết cấu sau hỏa
hoạn (Ibrahim và cộng sự, 2025 [10]; Alaskar và cộng sự, 2025 [26]).
3.Phương pháp đánh giá kết cấu sau hỏa hoạn (Assessment
methods)
3.1. Mục tiêu đánh giá sau cháy
Đánh giá kết cấu sau hỏa hoạn nhằm xác định mức độ hư hỏng
thực tế của vật liệu và cấu kiện, bao gồm bê tông, cốt thép và vùng liên
kết giữa chúng. Trên cơ sởđó, quá trình đánh giá cho phép xác định
khảnăng chịu lực còn lại của kết cấu sau khi chịu tác động của nhiệt
độ cao, đồng thời nhận diện các nguy cơ mất an toàn có thểtiếp tục
phát sinh trong giai đoạn khai thác sau cháy.
Ngoài ra, đánh giá sau cháy còn là cơ sở kỹthuật quan trọng để
lựa chọn phương án xử lý phù hợp, như tiếp tục sử dụng, sửa chữa, gia
cường hoặc tháo dỡthay thếcông trình. Vì vậy, mục tiêu của công tác
này không chỉ dừng ởviệc nhận diện hư hỏng mà còn hướng tới hỗtrợ
ra quyết định kỹthuật và quản lý an toàn công trình một cách khoa học
và hiệu quả.
cháy cần được thực hiện theo hướng tổng hợp, xem xét đồng thời cả
vật liệu bê tông, cốt thép, lớp bê tông bảo vệvà liên kết giữa chúng,
thay vì phân tích từng thành phần một cách tách rời.
Từgóc độ kết cấu, hệquảquan trọng nhất không chỉ là bê tông
và thép cùng suy yếu, mà còn là cơ chế làm việc đồng thời giữa chúng
bịphá vỡ. Khi liên kết bê tông–cốt thép giảm, ứng suất trong cốt thép
không còn được huy động đúng như giảthiết thiết kế, từ đó làm giảm
sức chịu tải còn lại, tăng biến dạng và gia tăng nguy cơ trượt cốt thép
hoặc mất neo. Sơ đồnày vì vậy nhấn mạnh rằng đánh giá kết cấu BTCT
sau hỏa hoạn phải được thực hiện theo hướng tổng hợp, xem xét đồng
thời lớp bê tông bảo vệ, trạng thái cốt thép và mức độsuy yếu liên kết
giữa hai vật liệu. Điều này phù hợp với các phân tích về bong tróc do
hỏa hoạn của Ozawa và cộng sự [11] và quan điểm đánh giá tổng hợp
của Wang Yuan [12].
2.4. Hiện tượng bong tróc (spalling)
Bong tróc bê tông khi cháy là một trong những dạng hư hỏng
nguy hiểm nhất của kết cấu bê tông cốt thép, vì nó làm mất lớp bê tông
bảo vệ, giảm tiết diện chịu lực và làm cốt thép tiếp xúc trực tiếp với
nhiệt độcao, từđó đẩy nhanh sựsuy giảm khảnăng chịu lực của cấu
kiện (Nguyễn Phi Long & Nguyễn Trúc Lin Na, 2025[20]; Amran và
cộng sự, 2022 [21]). Nghiên cứu tổng quan gần đây cho thấy hiện
tượng này đặc biệt nghiêm trọng đối với bê tông cường độcao do vật
liệu có cấu trúc đặc chắc, độthấm thấp và khảnăng thoát hơi ẩm kém.
Vềcơ chế, spalling chủ yếu xuất phát từ sự kết hợp giữa áp suất
hơi nước trong lỗ rỗng và ứng suất nhiệt do chênh lệch nhiệt độgiữa
lớp ngoài và phần lõi bê tông. Khi các ứng suất này vượt quá khảnăng
chịu kéo của bê tông, bề mặt bê tông sẽ bị nứt, tách lớp hoặc bong bật
cục bộ; trong trường hợp nghiêm trọng có thể xảy ra bong tróc nổ
(explosive spalling) [21]. Theo Nguyễn Phi Long và Nguyễn Trúc Lin
Na (2025)[20], nguy cơ bong tróc tăng lên khi bê tông có độ ẩm ban
đầu cao, bịgia nhiệt nhanh và có tính thấm thấp.
Các nghiên cứu cũng chỉra rằng HSC và đặc biệt là UHPC có
nguy cơ bong tróc cao hơn bê tông thường. Amran và cộng cho rằng
UHPC tuy có cường độ rất cao nhưng lại nhạy cảm hơn với cháy do vi
cấu trúc rất đặc sít, làm áp suất hơi tích tụ nhanh trong quá trình gia
nhiệt. Vì vậy, vật liệu có cường độcàng cao chưa chắc càng an toàn
hơn trong điều kiện hỏa hoạn nếu không kiểm soát tốt hiện tượng bong
tróc [21].
Một hướng hạn chếbong tróc hiệu quảlà bổsung sợi
polypropylene (PP) vào cấp phối bê tông. Chen và Liu (2004) [22]cho
thấy bê tông cường độcao có sử dụng sợi, đặc biệt là sợi PP hoặc sợi lai,
có khảnăng hạn chếbong tróc tốt hơn rõ rệt so với HSC thông thường
sau khi chịu nhiệt cao. Điều này được giải thích do sợi PP nóng chảy ở
nhiệt độtương đối thấp, tạo ra các vi kênh giúp hơi nước thoát ra ngoài,
từđó làm giảm áp suất trong lỗ rỗng và giảm nguy cơ bong tróc.
Như vậy, spalling là hiện tượng cần được đặc biệt lưu ý trong
đánh giá bê tông sau cháy, vì nó vừa phản ánh mức độ tổn thương nhiệt
của vật liệu, vừa ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng bảo vệ cốt thép và
sức chịu lực còn lại của cấu kiện. Trong thực tế, việc đánh giá sau cháy
cần quan tâm đến mức độ bong tróc bề mặt, chiều sâu lớp bê tông bị
tách, tình trạng lộ cốt thép và loại bê tông sử dụng trong công trình,
đặc biệt đối với HSC và UHPC.
2.5.Tính không đồng nhất của vật liệu sau cháy
Dưới tác động của hỏa hoạn, bê tông cốt thép hư hỏng chủ yếu
do tương tác nhiệt –ẩm –cơ học. Nhiệt độcao làm nước trong bê tông
bay hơi, tăng áp suất trong hệ lỗ rỗng, đồng thời tạo chênh lệch nhiệt
độgiữa lớp ngoài và lõi cấu kiện, từđó phát sinh ứng suất nhiệt và vi
nứt trong bê tông. Mức độhư hỏng phụthuộc mạnh vào cường độđám
cháy, tốc độgia nhiệt và tính chất bê tông, đặc biệt là khả năng thấm
và thoát ẩm của vật liệu (Pulkit và cộng sự, 2025 [23]; Ibrahim và cộng
sự, 2025 [10]).
Khi nhiệt độtiếp tục tăng, bê tông bịsuy giảm cường độvà độ
cứng, còn lực bám dính giữa bê tông và cốt thép cũng giảm dần do vi
nứt nhiệt, suy yếu bê tông bao quanh thanh thép và chênh lệch giãn nở
nhiệt giữa hai vật liệu. Thí nghiệm gần đây cho thấy ởvùng nhiệt độ
thấp ảnh hưởng đến bám dính có thểchưa lớn, nhưng khi nhiệt độtăng
cao hơn thì cường độbám dính giảm rõ rệt và cơ chếphá hoại chuyển
dần sang dạng giòn hơn. Đây là một mắt xích quan trọng làm cấu kiện
BTCT mất khảnăng làm việc đồng thời giữa bê tông và cốt thép sau
cháy (Andrade và cộng sự, 2024 [24]; Banoth và cộng sự, 2024 [25]).
Với các loại bê tông đặc chắc, nhiệt và áp suất hơi còn có thểgây
bong tróc bề mặt hoặc bong tróc nổ, làm mất lớp bê tông bảo vệvà
khiến cốt thép bịnung nóng trực tiếp. Vì vậy, hư hỏng của BTCT trong
cháy không chỉ là suy giảm riêng rẽ của bê tông hay cốt thép, mà là sự
suy giảm đồng thời của bê tông, cốt thép và vùng liên kết giữa chúng,
dẫn đến giảm nhanh khảnăng chịu lực của cấu kiện và kết cấu sau hỏa
hoạn (Ibrahim và cộng sự, 2025 [10]; Alaskar và cộng sự, 2025 [26]).
3.Phương pháp đánh giá kết cấu sau hỏa hoạn (Assessment
methods)
3.1. Mục tiêu đánh giá sau cháy
Đánh giá kết cấu sau hỏa hoạn nhằm xác định mức độ hư hỏng
thực tế của vật liệu và cấu kiện, bao gồm bê tông, cốt thép và vùng liên
kết giữa chúng. Trên cơ sởđó, quá trình đánh giá cho phép xác định
khảnăng chịu lực còn lại của kết cấu sau khi chịu tác động của nhiệt
độ cao, đồng thời nhận diện các nguy cơ mất an toàn có thểtiếp tục
phát sinh trong giai đoạn khai thác sau cháy.
Ngoài ra, đánh giá sau cháy còn là cơ sở kỹthuật quan trọng để
lựa chọn phương án xửlý phù hợp, như tiếp tục sử dụng, sửa chữa, gia
cường hoặc tháo dỡthay thếcông trình. Vì vậy, mục tiêu của công tác
này không chỉ dừng ởviệc nhận diện hư hỏng mà còn hướng tới hỗtrợ
ra quyết định kỹthuật và quản lý an toàn công trình một cách khoa học
và hiệu quả.
3.2.Các phương pháp đánh giá kết cấu sau hỏa hoạn trên thếgiới
Trên thếgiới, đánh giá kết cấu sau hỏa hoạn thường được thực
hiện theo hướng kết hợp nhiều phương pháp để nâng cao độ tin cậy
của kết luận kỹthuật. Các nghiên cứu cho thấy quá trình này thường
bắt đầu bằng khảo sát trực quan hiện trường nhằm nhận diện nứt, bong
tróc, đổi màu bê tông, lộ cốt thép và biến dạng dư; sau đó kết hợp các
phương pháp không phá hủy như súng bật nẩy, siêu âm xung, radar
xuyên đất hoặc các kỹthuật chẩn đoán hiện trường khác; cuối cùng sử
dụng các phương pháp bán phá hủy hoặc phá hủy cục bộ như khoan
lõi và thí nghiệm nén mẫu lõi đểxác định đáng tin cậy hơn cường độ
còn lại của bê tông sau cháy [27]–[30].
Bên cạnh đó, một sốnghiên cứu còn phát triển phương pháp
đánh giá nhanh cường độdư dựa trên mối tương quan giữa kết quảthí
nghiệm không phá hủy và mức suy giảm sức kháng của cấu kiện sau
cháy. Hướng tiếp cận này đặc biệt hữu ích trong giai đoạn kiểm định
ban đầu hoặc khi cần đánh giá nhanh trên diện rộng, nhưng vẫn cần
được kiểm chứng bằng các phép thửtrực tiếp tại những vịtrí nghi ngờ
hư hỏng nặng (Alcaíno và cộng sự, 2020 [31]).
Liên hệ với điều kiện Việt Nam, các nhóm phương pháp nêu trên
có thểđối chiếu với hệthống tiêu chuẩn hiện hành như TCVN
9343:2012 vềBê tông nặng – Phương pháp xác định cường độnén bằng
súng bật nẩy (năm 2012), TCVN 12252:2020 cho khoan lõi và xác định
cường độbê tông, cùng với TCVN 9356:2012, TCVN 13536:2022 và
TCVN 13537:2024 cho các phương pháp điện từ và siêu âm. Vì vậy,
bảng đối chiếu “phương pháp quốc tế–tiêu chuẩn Việt Nam tương
ứng” là cơ sởphù hợp đểchuyển hóa các phương pháp đánh giá trên
thếgiới thành cách tiếp cận có thểáp dụng trong thực tiễn Việt Nam.
Trên cơ sở các nhóm phương pháp đánh giá nêu trên và hệthống tiêu
chuẩn hiện hành có thểáp dụng ởViệt Nam, quá trình đánh giá kết cấu
sau cháy cần được tổchức theo một trình tự hợp lý, từkhảo sát sơ bộ
hiện trường, lựa chọn phương pháp kiểm tra phù hợp, đến phân tích
khảnăng chịu lực còn lại và đềxuất giải pháp xửlý. Quy trình này sẽ
được trình bày trong mục tiếp theo.
3.3.Quy trình đánh giá sau cháy
Quy trình đánh giá kết cấu sau cháy thường được thực hiện theo
trình tự từkhảo sát hiện trường, xác định mức độhư hỏng, lựa chọn
phương pháp kiểm tra phù hợp, đến phân tích khảnăng chịu lực còn
lại của cấu kiện và kết cấu. Ở bước đầu, cần kiểm tra sơ bộ mức độ an
toàn của công trình, nhận diện các dấu hiệu hư hỏng như nứt, bong
tróc, lộ cốt thép, đổi màu bê tông và biến dạng dư để phân vùng khu
vực bị ảnh hưởng nhiệt.
Sau đó, tùy theo mức độhư hỏng quan sát được, tiến hành kết
hợp các phương pháp đánh giá thích hợp như thí nghiệm không phá
hủy, khoan lõi, kiểm tra cốt thép hoặc các phân tích chuyên sâu khác
nhằm xác định mức suy giảm tính chất vật liệu và khảnăng làm việc
còn lại của cấu kiện. Trên cơ sở kết quảkiểm tra, cần đánh giá lại khả
năng chịu lực của kết cấu để đưa ra quyết định kỹthuật phù hợp, bao
gồm tiếp tục sử dụng, sửa chữa cục bộ, gia cường hoặc tháo dỡthay
thếcông trình. Quy trình này bảo đảm việc đánh giá sau cháy được
thực hiện một cách hệ thống, khách quan và có cơ sở kỹthuật.
3.4.Định hướng phục hồi kết cấu sau hỏa hoạn
Sau khi đánh giá mức độhư hỏng và khảnăng chịu lực còn lại,
cần lựa chọn phương án xửlý phù hợp cho kết cấu bê tông cốt thép
sau hỏa hoạn. Tùy theo mức độ ảnh hưởng của nhiệt đến bê tông, cốt
thép và liên kết giữa chúng, công trình có thểđược tiếp tục sử dụng,
sửa chữa cục bộ, gia cường hoặc tháo dỡthay thế.
Đối với các hư hỏng bề mặt như bong tróc lớp bê tông bảo vệ,
nứt cục bộ hoặc suy giảm nhẹ lớp ngoài, giải pháp thường áp dụng là
loại bỏphần bê tông hư hỏng, làm sạch cốt thép, xửlý chống gỉvà sửa
chữa bằng vữa hoặc bê tông chuyên dụng. Trong trường hợp cấu kiện
bị suy giảm đáng kểkhả năng chịu lực, có thểáp dụng các biện pháp
gia cường như bọc bê tông cốt thép, bọc thép hoặc sử dụng vật liệu
composite FRP nhằm phục hồi hoặc nâng cao khảnăng làm việc của
cấu kiện.
Việc lựa chọn giải pháp phục hồi cần dựa trên kết quảđánh giá
sau cháy, bao gồm mức độsuy giảm cơ tính của vật liệu, chiều sâu vùng
bê tông hư hỏng, tình trạng cốt thép và yêu cầu khai thác của công
trình. Do đó, đánh giá và phục hồi là hai bước có quan hệchặt chẽ,
trong đó độchính xác của công tác đánh giá quyết định hiệu quảvà độ
tin cậy của phương án xửlý kết cấu sau hỏa hoạn.
4. Kết luận
Bài báo đã tổng quan các cơ chếhư hỏng, phương pháp đánh giá an toàn công trình
và định hướng phục hồi kết cấu bê tông cốt thép sau hỏa hoạn. Kết quả
tổng hợp cho thấy, dưới tác động của nhiệt độcao, bê tông xảy ra đồng
thời các biến đổi vật lý, hóa học và cơ học như bay hơi nước, phân hủy
các sản phẩm thủy hóa, hình thành vi nứt, suy giảm cường độ, mô đun
đàn hồi và khả năng bám dính với cốt thép. Đặc biệt, hiện tượng bong
tróc bê tông và sựkhông đồng nhất của mức độhư hỏng theo chiều sâu
tiết diện là những yếu tốquan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến khảnăng
chịu lực còn lại của cấu kiện.
Các phương pháp đánh giá sau cháy cần được thực hiện theo
hướng kết hợp giữa khảo sát trực quan, thí nghiệm không phá hủy,
khoan lõi, thí nghiệm trong phòng và phân tích kết cấu. Việc đối chiếu
các phương pháp quốc tế với hệthống tiêu chuẩn Việt Nam cho thấy
có thểxây dựng một quy trình đánh giá phù hợp với điều kiện thực
tiễn trong nước. Tuy nhiên, công tác đánh giá và phục hồi kết cấu sau
hỏa hoạn tại Việt Nam vẫn cần được tiếp tục nghiên cứu, đặc biệt về
xác định chiều sâu vùng bê tông hư hỏng, đánh giá liên kết bê tông –
cốt thép và ứng dụng công nghệ số, trí tuệnhân tạo trong chẩn đoán
hư hỏng. Đây là cơ sởquan trọng để nâng cao độtin cậy trong quyết
định sửa chữa, gia cường hoặc thay thế kết cấu sau cháy.
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 16 Số 03 năm 2026
*Liên hệ tác giả: Chinhnv@epu.edu.vn

Đừng để sự chủ quan trở thành mối nguy hiểm tiềm tàng. Hãy hành động ngay hôm nay để đảm bảo sự bền vững. Chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn với chuyên môn cao nhất. Liên hệ ngay với Kiểm Định Xây Dựng Miền Nam để được tư vấn.

CÔNG TY TNHH KIỂM ĐỊNH & GIÁM ĐỊNH XÂY DỰNG MIỀN NAM

📍 Địa chỉ: 240 đường 14, phường Phước Long, TPHCM

📧 Email: info.kiemdinhmiemnam@gmail.com | admin@kiemdinhxaydungmiennam.com

📞 Hotline / Zalo: 0868 393 098

🌐 Website: kiemdinhxaydungmiennam.com

Chia sẻ:

Bài viết liên quan

Zalo
Hãy để chúng tôi phục vụ bạn
Hotline: 0868.393.098