Kiểm định nứt bê tông

Các nguyên nhân gây nứt bê tông và biện pháp phòng tránh

Nứt do co ngót dẻo thường xảy ra trên bề mặt của bê tông tươi trong suốt quá trình hoàn thiện hoặc ngay sau khi hoàn thiện (trước khi bê tông kết thúc ninh kết). Vết nứt do co ngót dẻo thông thường xuất hiện ngẫu nhiên, không theo sự định hướng rõ ràng nào.

Loại vết nứt này thường xảy ra khi tốc độ thoát hơi nước của bề mặt vượt quá tốc độ thoát hơi nước từ trong lòng bê tông ra bề mặt. Nó làm cho bê tông bị co ngót cục bộ, trong khi những phần khác của bê tông không bị co do không bị mất nước. Quá trình này tạo ra ứng suất nội trong bê tông, nếu ứng suất nội này vượt quá ứng suất kéo của bê tông (thường rất thấp khi bê tông vừa mới được thi công), vết nứt sẽ xuất hiện.

Vết nứt này có thể rộng tới 1mm. Những kết cấu bê tông có mặt thoáng nằm ngang lớn như sàn thường dễ bị nứt do co ngót dẻo hơn.

b. Biện pháp phòng tránh nứt bê tông do co dẻo

• Tránh đổ bê tông trong các điều kiện khắc nghiệt như gió nhiều, thời tiết khô nhất trong ngày.
• Thực hiện việc bảo dưỡng ngay khi hoàn tất giai đoạn hoàn thiện bề mặt càng sớm càng tốt.
• Làm ướt ván khuôn, nền và cốt thép trước khi đổ bê tông (nhưng tránh nước đọng)
• Phun hợp chất chống thoát hơi nước sau khi làm mặt.
• Bao phủ bề mặt bê tông bằng các tấm chống thoát hơi nước ngay sau khi hoàn thiện.
• Sử dụng các sợi polypropylene trong cấp phối bê tông (giải pháp tăng cường nếu điều kiện kinh tế cho phép

3. Nứt rạn bề mặt

a. Nguyên nhân

Vết rạn phát triển theo mạng lưới. Các khe nứt nhỏ ngẫu nhiên trên bề mặt của bê tông do co ngót của lớp bề mặt. Các vết nứt này thường xuất hiện trên các bề mặt bê tông được làm láng. Các vết nứt này hiếm khi ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của cấu kiện bê tông.

Vết rạn thường xảy ra khi điều kiện bảo dưỡng kém, bê tông quá nhão, tốc độ khô bề mặt quá nhanh hoặc bê tông hoàn thiện quá sớm trong khi hiện tượng thoát nước bề mặt vẫn còn diễn ra. Hiện tượng này thường xuất hiện trên bề mặt bê tông được làm láng với những đặc điểm sau:

• Mạng lưới các vết nứt ngẫu nhiên trên bề mặt.
• Độ sâu ít khi vượt quá 2mm.
• Thường hình thành những hình lục giác có đường chéo không quá 40mm.

b. Biện pháp phòng tránh nứt rạn bề mặt

• Tránh lượng vữa cao trong cấp phối bê tông (thiết kế tỷ lệ cát/ cốt liệu thấp)
• Sử dụng cát thô, tránh dùng cát quá mịn khi có thể
• Kiểm soát tốt thời gian ninh kết của bê tông
• Bảo dưỡng bê tông sớm nhất có thể.
• Không hoàn thiện bề mặt bê tông trong khi nước còn tách ra (lớp màng nước trên bề mặt)
• Không rắc xi măng hoặc trát xi măng khô vào bê tông còn ẩm để hấp thu nước bề mặt (tuyệt đối không đẩy nhanh tiến độ làm mặt bằng cách này)
• Tránh đầm bê tông trên mức cần thiết (quá nhiều).

4. Nứt do co ngót khô

a. Nguyên nhân

Khi bê tông đã đóng rắn (kết thúc ninh kết), sự co ngót khô vẫn tiếp diễn trong nhiều tuần hoặc nhiều tháng trước khi thực sự kết thúc. Nguyên nhân gây ra co ngót khô (còn gọi là co ngót do quá trình thủy hóa) bao gồm:

• Phản ứng thủy hóa của xi măng với nước.
• Sự bay hơi nước xảy ra tại bề mặt bê tông.

Vết nứt do co ngót khô sẽ xuất hiện với bề rộng trong khoảng 0.3-1mm, tùy thuộc vào cấp phối bê tông, loại cốt liệu sử dụng, tỷ lệ nước/ xi măng và mức độ khô nhanh của bê tông.

Nếu độ ẩm của bê tông tăng, ví dụ như khi bị đặt dưới trời mưa, hạng mục bê tông sẽ bị giãn nở chút ít, nghĩa là co ngót khô sẽ giảm đi một phần nhỏ nào đó. Sau khi bê tông khô trở lại, sự co ngót sẽ xuất hiện trở lại như mức độ ban đầu.

Sự co ngót khô này sẽ gây ra vết nứt trên bê tông, bởi vì bê tông có đặc trưng là không thể co lại như quá trình dịch chuyển do co ngót khô gây ra.

Sự dịch chuyển do co ngót khô có thể bị ngăn chặn bởi cốt thép, bởi lớp nền bên dưới, hoặc do một phần hạng mục bê tông được liên kết cố định với những hạng mục khác như là ngàm (sự ngăn chặn này tạo ra các vết nứt do co ngót).

b. Biện pháp phòng tránh nứt do co ngót khô

• Đối với các hạng mục bê tông cốt thép hoặc các cấu kiện phức tạp nhiều chi tiết, không có cách nào để cho phép bê tông có thể tự do co ngót, nghĩa là vết nứt do co ngót khô là hầu như không thể tránh khỏi.
• Tuy nhiên, bằng các biện pháp phù hợp, có thể tránh được những vết nứt rộng hoặc vết nứt gây phá hủy cấu kiện bê tông. Và khi đó các vết nứt xuất hiện được kiểm soát, có thể nhìn thấy, bề rộng nhỏ và chúng không nghiêm trọng.
• Độ ẩm môi trường và điều kiện gió là yếu tố rất quan trọng, ảnh hưởng lớn đến tốc độ phát triển vết nứt do co ngót khô (nếu độ ẩm môi trường thấp và gió lớn liên tục sẽ khiến vết nứt phát triển nhanh và nghiêm trọng hơn).
• Trong các điều kiện thời tiết quy định cho thời gian bảo dưỡng thì thông thường từ 3 – 5 ngày là đáp ứng (trừ bê tông khối lớn theo phương pháp bảo dưỡng riêng biệt), nếu dự án cho phép thì nên kéo dài việc bảo dưỡng ít nhất là 7 ngày.

Những biện pháp kiểm soát tăng cường

• Lắp đặt, bố trí cốt thép phù hợp với sự co ngót của bê tông
• Tối ưu hóa tỉ lệ nước/xi măng trong khoảng 0.40 – 0.50 cho những hạng mục quan trọng
• Giảm thể tích vữa, sử dụng cốt liệu có kích thước lớn hơn (mà vẫn phù hợp điều kiện đầm dùi thi công…)
• Cứ mỗi 6-9m chiều dài, bố trí khe co đối với các hạng mục bê tông như dầm sàn lớn hoặc vách dài theo TCVN 9345:2012

Khoảng cách hợp lý của khe	Loại hình kết cấu BTCT
Khe Giãn Lmax = 6 – 9m Lmax = 18m Lmax = 35m Lmax = 50m	– Loại kết cấu bê tông không cốt thép chịu bức xạ mặt trời trực tiếp .- Kết cấu bê tông không cốt thép được che chắn bức xạ mặt trời. – Kết cấu BTCT chịu bức xạ mặt trời trực tiếp – Kết cấu BTCT không chịu bức xạ mặt trời trực tiếp.
Khe Co lmax = 6m lmax = 1/2 chiều cao vòm	– Mọi kết cấu BTCT chịu bức xạ mặt trời – Mái vòm BTCT cỡ nhỏ chịu bức xạ mặt trời

5. Nứt do nhiệt

a. Nguyên nhân

Đối với bê tông không phải khối lớn thì nhiệt độ sinh ra trong lòng không cao nhưng quá trình sinh nhiệt và giảm nhiệt vẫn gây co nứt bê tông.

Các vết nứt do nhiệt sẽ xảy ra sau 24h khi nhiệt độ bê tông đạt đỉnh và bắt đầu giảm sẽ sinh pha co – lúc này là thời điểm nứt bê tông.

b. Biện pháp phòng tránh nứt do nhiệt

• Sử dụng cấp phối sinh nhiệt thấp và chậm.
• Cốt liệu trộn bê tông phải có mái che chắn
• Ủ nhiệt thành coffa & rọi đèn

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 L_max 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; (EJ)

– Khe Co Contraction Joint. (CJ)

Sơ đồ các Khe được thể hiện trên hình vẽ, 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.

b. Biện pháp phòng tránh nứt do khí hậu

• Hạn chế dùng 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)

7. Nứt do chất lượng bê tông không tốt

chất lượng bê tông không tôt la do 2 yếu tố cơ bản