tiểu luận kết cấu xây dựng và xu thế phát triển đề tài ứng dụng tấm 3d trong xây dựng

Công nghệ sản xuất tấm EVG 3D Panel của Áo khác biệt với sản phẩm của các quốc gia khác bằng cường độ cao hơn gấp đôi thép xây dựng thông thường ở Việt Nam và cường độ mạnh gấp 3 lần thé

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

TIỂU LUẬN

KẾT CẤU XÂY DỰNG

VÀ XU THẾ PHÁT TRIỂN

ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG TẤM 3D TRONG XÂY DỰNG

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS.TS PHẠM THANH TÙNG

HỌC VIÊN : LÊ QUÝ HUY HOÀNG - 2212057

HÀ NỘI – 9/2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

TIỂU LUẬN

KẾT CẤU XÂY DỰNG

VÀ XU THẾ PHÁT TRIỂN

ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG TẤM 3D TRONG XÂY DỰNG

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS.TS PHẠM THANH TÙNG HỌC VIÊN : LÊ QUÝ HUY HOÀNG - 2212057

HÀ NỘI – 9/2023

MỤC LỤC

1 Tấm 3D – Công nghệ xây dựng mới 3

1.1 Tổng quan về ứng dụng tấm tường 3D 3

1.1.1 Tại Việt Nam 3

1.1.2 Trên thế giới 3

1.2 Khái niệm, đặc điểm, cấu tạo, quá trình sản xuất, dự trữ và bảo quản tấm 3D panel trong xây dựng 4

1.2.1 Khái niệm 4

1.2.2 Đặc điểm 4

1.2.3 Cấu tạo 4

2 Ứng dụng tấm 3D vào xây dựng các công trình dân dụng tại Việt Nam 6

2.1 Công tác chuẩn bị 6

2.1.1 Máy thi công 6

2.1.1 Dụng cụ thi công 6

2.2 Công tác thi công lắp dựng tấm 3D 7

2.2.1 Chuẩn bị nền và móng để thi công 7

2.2.2 Định vị tấm 3D panel trên mặt bằng 8

2.2.3 Lắp dựng tấm tường 3D panel 8

2.2.4 Lắp dựng khuôn bao cửa đi, cửa sổ 9

2.2.5 Lắp dựng các hệ thống điện, nước, điện thoại, mạng máy tính, gas, PCCC … trên nền sàn và tường 10

2.2.6 Lắp dựng tấm sàn 3D panel và các kết cấu đà 11

2.2.7 Lắp dựng cột và dầm bằng tấm 3D panel 12

2.3 Bơm và phun bê tông lắp dựng tấm 3D panel 12

2.3.1 Bơm và phun vữa bê tông theo tiêu chuẩn xây dựng 12

2.3.2 Kiểm tra tổng thể phẩn kết cấu tường – sàn và các hệ thống ngầm trước khi phun bê tông 13

2.3.3 Chuẩn bị vật liệu và máy móc để bơm phun bê tông 13

2.3.4 Bơm phun bê tông và hoàng thiện sơ bộ 13

TÀI LIỆU THAM KHẢO: 15

1 Tấm 3D – Công nghệ xây dựng mới

1.1 Tổng quan về ứng dụng tấm tường 3D

1.1.1 Tại Việt Nam

Từ những năm 90, tấm 3D Panel đã được nhập khẩu vào Việt Nam và được xem là giải pháp tiên tiến cho xây dựng với nhiều ưu điểm so với vật liệu truyền thống

Từ năm 1997, một nhóm nhà khoa học tại Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ quốc gia đã nghiên cứu chế tạo dây chuyền sản xuất tấm 3D Công ty Matech đã lắp đặt dây chuyền sản xuất này và sản phẩm đã được sử dụng trong các công trình ở

Hà Nội như khách sạn Tràng Tiền và Bảo tàng Công an

Năm 2002, Công ty Cổ phần Thế Kỷ Mới- TPHCM đã đầu tư hơn 9,5 triệu USD để xây Nhà máy sản xuất tấm EVG 3D panel công nghệ Áo tại Phú Bài, Thừa Thiên Huế,

để xây nhà ở cho miền Trung Sản phẩm đã được sử dụng trong việc xây dựng trường

TH Phú Bài vào năm 2003-2004

Năm 2005, dây chuyền sản xuất tấm EVG- 3D panel của Nhà máy đã đi vào hoạt động 100% tự động hoá, nhưng do thị trường tiêu thụ vật liệu 3D tại Việt Nam vẫn gặp khó khăn, công suất chỉ đạt một nửa so với công suất thiết kế Hiện nay, Nhà máy sản xuất theo đơn đặt hàng từ nhiều nước khác nhau

1.1.2 Trên thế giới

Tại Mỹ vào năm 1950, nghiên cứu về tấm 3D đã bắt đầu và sản phẩm này ngày càng được coi là ưu việt Các nhà khoa học xây dựng ở nhiều nước tiên tiến như Mỹ, Áo, Anh, Pháp, Nhật, Ý đã cùng nghiên cứu để phát triển và hoàn thiện sản phẩm này Hiện nay, loại vật liệu 3D có chất lượng đạt tiêu chuẩn vật liệu xây dựng quốc gia của nhiều nước như Mỹ, Áo, Đức, Anh, Pháp, Nhật Bản, Trung Quốc và được gọi là 3D Panel Cộng Hoà Áo đang đi đầu trong việc sáng chế công nghệ sản xuất tấm 3D Panel

và đã đăng ký bản quyền tại nhiều quốc gia, bao gồm cả Việt Nam

Các nước như Mỹ, Mexico, Brazil, nhiều nước Nam Mỹ, quần đảo Caribe, và một số nước châu Á và Trung Đông đã sử dụng sản phẩm 3D của Cộng Hoà Áo trong xây dựng từ hơn 20 năm trước Việc này đã đạt được tính chuẩn trội, đặc biệt trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt với thiên tai, gió bão, lũ lụt, động đất và sóng thần

Công nghệ sản xuất tấm EVG 3D Panel của Áo khác biệt với sản phẩm của các quốc gia khác bằng cường độ cao hơn gấp đôi thép xây dựng thông thường ở Việt Nam và cường độ mạnh gấp 3 lần thép giàn Để hoàn thiện tấm 3D Panel, cần sử dụng thép với carbon thấp (0,12% - 0,15%) và độ căng đạt 700Mpa Máy hàn cần tuân theo các yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt như hàn điểm, điện hàn dưới 6 volt, và tốc độ hàn 1/1000 giây để tránh làm yếu các mối hàn

Sản phẩm EVG 3D Panel đã được thử tải tại các nước và đạt được kết quả ấn tượng, bao gồm khả năng cách âm đến 42 dB, khả năng cách nhiệt và chống cháy lên đến

1000°C trong 2 giờ, chịu gió bão với tốc độ trên 300 km/h, và chịu động đất trên 7 độ Richter

1.2 Khái niệm, đặc điểm, cấu tạo, quá trình sản xuất, dự trữ và bảo quản tấm 3D panel trong xây dựng

1.2.1 Khái niệm

- 3D panel là sản phẩm dạng tấm, cấu trúc nhẹ đúc sẵn gồm 3 lớp: lớp gia là tấm xốp plystyrene kẹp giữa, 2 lưới thép 2 bên, toàn bộ 3 lớp được đan, ràng buộc nhau bằng thanh thép đan chéo hoặc song song

- Các tấm lưới thép được tạo ra bởi vật liệu thép đường kính thường từ 1.8 tới 3 cm; máy hàn lưới thép tự động hoặc điều khiển bằng tay sẽ tạo ra tấm lưới có độ rộng là 1.2 m x chiều dài 3 m; mắt lưới đan vuông 50 mm x 50 mm

- Tấm 3D panel được tạo ra bởi dây chuyển sản xuất tấm 3D thông qua phương pháp ghép lưới thép + tấm xốp + Hàn tự động

1.2.2 Đặc điểm

- Tấm 3D có khả năng chịu nén, uốn, cắt tốt như tấm tường bê tông cốt thép đổ tại chỗ

- Tấm 3D có cấu tạo cải tiến với hệ thanh ziczag hình sin liên kết 2 lưới thép ở 2 bên tạo ra một hệ kết cấu dạng hộp theo 3 phương cho khả năng chịu lực đứng và lực ngang rất tốt và đồng đều

- Tấm 3D nhẹ hơn so với tường xây gạch từ 20% - 30% nên giảm được chi phí nền móng công trình

- Khả năng cách âm, cách nhiệt, chống thấm rất tốt nên tiết kiệm đáng kể chi phí năng lượng điện cho hệ thống làm mát, điều hòa

- Là vật liệu nhẹ, không nung thân thiện với môi trường, phù hợp với định hướng phát triển của ngành xây dựng

1.2.3 Cấu tạo

Cấu kiện BTCT 3D có cấu trúc như ở hình 1 Gồm có: Hai lớp mặt ngoài của Panel là hai lớp bê tông lưới thép (có đường kính từ 2 – 4 mm), lớp cách ở giữa là loại vật liệu xốp, nhẹ, bằng polysteren đã xử lý chống cháy

Hình 1 Cấu tạo tấm 3D panel

a) Vữa bê tông

Vữa dùng trong kết cấu Panel 3D là vữa bê tông hoặc vữa xi măng; tuỳ mục đích sử dụng mà có thể dùng vữa bê tông mác 200 - 300, đá 1x2, hoặc bê tông cốt liệu nhỏ, có thể chia thành 2 loại: Bê tông phun và bê tông thông thường

b) Thép sợi

Sử dụng thép CT3 kéo nguội, cường độ chịu kéo R > 4000 Kg/cm2, đường kính từ (20 - 40) mm, mật độ ô lưới là (50 - 52) mm hoặc (100 - 110) mm, sợi thép được mạ kẽm để tăng khả năng chống rỉ sét

c) Lốp mốp (mushy polysteren)

Có đặc tính cách điện, cách nhiệt tốt, nhẹ, nhưng đủ cứng để đóng vai trò ván khuôn khi thực hiện đổ lớp bê tông Các tấm này được mang đến công trường, lắp ghép và liên kết lại với nhau theo hình dáng kiến trúc công trình thiết kế; sau đó tiến hành phun hoặc trát bê tông để trở thành một hệ toàn khối

d) Quá trình sản xuất tấm 3D

Quy trình sản xuất tấm 3D Panel bao gồm các bước sau:

Lưới thép được đưa vào dây chuyền và đẩy qua bằng các đĩa đẩy để đảm bảo độ chính xác

Vật liệu cách nhiệt như polystyrene hoặc bông khoáng được đưa vào dây chuyền dưới dạng tấm và sau đó được đặt giữa hai tấm lưới Các tấm panel được tách ra từng chiếc từ giá đỡ và di chuyển đến vị trí hàn với độ chính xác

Các sợi thép phân cách được kéo qua từ hai bên theo đường chéo và xuyên qua lớp cách nhiệt Số lượng sợi thép phân cách phụ thuộc vào độ dày của tấm 3D

Tấm 3D Panel được đẩy tiếp theo đến khoảng cách cố định, và khoảng cách giữa các sợi thép phân cách theo chiều dọc có thể được điều chỉnh trước

Các sợi thép phân cách được hàn đồng thời ở cả hai phía tại trạm hàn Sau khi hoàn thành, các phần thép phân cách thừa được cắt bằng máy để đảm bảo an toàn khi sử dụng tấm panel 3D

Tấm 3D Panel sau khi hàn xong được dỡ ra tự động và xếp chồng lên nhau theo chiều ngang Toàn bộ quá trình làm việc của dây chuyền được kiểm tra bằng máy tính

để đảm bảo tính chính xác

Toàn bộ dây chuyền 3D Panel được điều khiển bởi một người điều khiển và hai công nhân không lành nghề để vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm trong quá trình

sản xuất

e) Dự trữ và bảo quản tấm 3D

Các tấm Panel xây dựng 3D thường được giao trên những xe tải có mặt phẳng mở rộng Trọng lượng nhẹ của các tấm xây dựng này có nghĩa là chúng có thể được dỡ hoặc bằng tay hoặc bằng xe nâng Sau đó các tấm Panel có thể được trữ tại một mặt phẳng ở ngoài trời không cần phải có tấm phủ bảo vệ Dù sao, do trọng lượng nhẹ của chúng, người ta cần bảo quản các tấm này khỏi bị gió phá huỷ Các giá đỡ các tấm panel nên được buộc chặt với giá đỡ thích hợp nhằm ngăn chặn hư hỏng Các tấm panel để ngoài trời trong một vài tuần lễ không có vấn đề gì xảy ra

2 Ứng dụng tấm 3D vào xây dựng các công trình dân dụng tại Việt Nam

2.1 Công tác thi công lắp dựng tấm 3D

2.1.1 Chuẩn bị nền và móng để thi công

- Thông thường các đồ án sẽ quy định hệ thống các neo kim loại phải được đặt trong móng tường hoặc các bản để bảo đảm cho nền móng panel Chiều dài của thanh nẹp thẳng kéo dài phương thẳng đứng ra ngoài lớp bê tông thường được sử dụng cho mục đích này Người ta nên thận trọng để bảo đảm rằng các đường, góc đỡ và khoảng cách của những neo này phải được duy trì Các tấm thường được định vị sao cho thanh nẹp được đặt giữa tấm lưới thép và lớp polystyrene Cách sắp xếp này đảm bảo tường thẳng một cách dễ dàng

Một trong vài trường hợp, các đường rãnh được tạo ra trong móng tạo điều kiện cho nền móng panel chắc chắn hơn Khi các tấm panel phải được di chuyển trên các bản

có sẵn, các lỗ có thể được khoan theo chiều dài của nhà nằm trên các chốt ở các thanh nẹp

- Những phương pháp khác cũng có thể được sử dụng để bảo đảm an toàn cho các bản sàn Các rãnh kim loại hoặc các mặt cắt của các lưới hàn chế tạo sẵn theo hình chữ U

có thể được buộc chặt hoặc néo chặt vào bản với các hệ thống buộc chặt, bao gồm cả các súng sử dụng năng lượng khí động

Trong mọi trường hợp phải bảo đảm rằng tất cả bùn và mảnh vỡ được dọn sạch khỏi khu đất trước khi đặt các tấm panel lên đó

Kết cấu tấm panel 3D có trọng lượng nhẹ hơn ít nhất là 30% so với kiểu xây dựng bằng bê tông tiêu chuẩn, điều này cho phép tiết kiệm đáng kể khi làm móng

2.1.2 Định vị tấm 3D panel trên mặt bằng

- Xác định vị trí tấm tường 3D panel trên mặt bằng theo bảng thiết kế kết cấu

- Lấy dấu, khoan các lỗ để đặt sắt neo cho các tấm tường bằng cách căng dây, bắn mực Khoảng cách tối đa giữa các thanh sắt neo là 500 mm Các lỗ khoan phải không trùng với các khe nối của các tấm 3D panel

Hình 2 Định vị tấm 3D panel

- Lắp đặt sắt neo vào lỗ khoan bằng phương pháp đóng Đầu thanh sắt neo (đầu ngập trong BT sàn chiều dài 10 – 15 cm) được bôi keo Epocy để tăng liên kết Trường hợp sắt neo đã được chôn trước trong bê tông sàn thì phải kiểm tra, hiệu chỉnh cho đúng vị trí neo tấm tường

Hình 3 Lắp đặt sắt neo vào lỗ khoang bằng phương pháp đóng

- Quét bitum chống thấm toàn bộ mặt tiếp giáp giữa nền sàn bê tông và chân tấm 3D panel

2.1.3 Lắp dựng tấm tường 3D panel

- Lấp dựng các tấm 3D panel bắt đầu từ các góc Sắt neo sẽ được luồn vào khe giữa tấm xốp và lưới thép Cố định tấm 3D panel với sắt neo bằng lẽm buộc Kiểm tra độ thẳng đứng của tấm tường, của các góc giao bằng thước thủy hoặc máy toàn đạc

Hình 4 Lắp dựng tấm tường 3D panel

- Các tấm tường cong được tạo bằng cách cắt lưới dọc theo đường lưng đường cong và

bẻ uốn tấm 3D panel theo độ cong đã xác định trên nền sàn Khoảng cách của các đường cắt phụ thuộc vào độ cong của tấm tường

Hình 5 Cắt các tấm 3D panel tại vị trí cửa đi và cửa sổ

- Tại các vị trí cửa đi và cửa sổ, các tấm 3D panel được cắt theo kích thước thực tế Sau khi lắp đặt, các vị trí này được tăng cường thép chịu lực và lưới thép chữ U theo thiết kế Cửa sổ còn có thể tạo bằng cách cắt trực tiếp trên các tấm tường 3D panel đã dựng

- Kiểm tra độ thẳng đứng của các tấm vách, định vị bằng các cây chống xiên Khoảng cách giữa các cây chống từ 900 – 1200 mm tùy thuộc vào chiều cao tấm tường

- Lắp đặt lưới góc và lưới liên kết giữa các tấm 3D panel trên cả hai mặt trong và ngoài Tại vị trí các góc cửa sổ và cửa đi được tăng cường các tấm lưới chéo 450 theo thiết kế

2.1.4 Lắp dựng khuôn bao cửa đi, cửa sổ

- Khuôn cửa phải được bọc giấy bảo vệ trước khi lắp dựng

- Cố định pate cửa với lưới U liên kết của tấm tường theo thiết kế

- Kiểm tra độ thẳng đứng của khuôn, độ phẳng so với mặt tấm tường và cố định bằng các dây chống xiên

Hình 6 Kiểm tra đọ phẳng và cố định tâm 3D panel

2.1.5 Lắp dựng các hệ thống điện, nước, điện thoại, mạng máy tính, gas, PCCC … trên nền sàn và tường

- Dùng đèn khò tạo rãnh trên các tấm xốp để luồn ống của các hệ thống chìm tường

Hình 7 Khò tạo rãnh trên các tâm xốp và luồn ống chìm tường

- Rải ống trên sàn và luồn ống chìm tường, lắp đặt các hộp nổi và hộp để ngầm Ống trên sàn được cố định bằng kẹp, ống trên tường cố định bằng dây kẽm.

Hình 8 Lắp đặt các hộp nổi và các hộp để ngầm

2.1.6 Lắp dựng tấm sàn 3D panel và các kết cấu đà

- Căn cứ bản vẻ thiết kế lắp đặt sắt tăng cường bụng và đai chữ U đầu tấm

Hình 9 Đặt sắt tăng cường bụng và đai chữ U đầu tấm

- Tại các vị trí có đà BTCT đỡ tấm sàn, phải đóng và lắp dựng ván khuôn đà, neo liên kết vào tấm tường

- Lắp dựng cốt thép theo thiết kế

- Dựng các đà gỗ đỡ tấm sàn theo cao độ thiết kế Các đà gỗ nằm vuông góc với chiều dài tấm sàn, khoảng cách giữa các đà đỡ từ 1200 – 1500 mm Cây chống đỡ đà gỗ được bố trí cách các tấm tường từ 600 – 800 mm, sao cho không cản trở thao tác phun vữa tường và trần

Hình 10 Lắp dựng cốt thép theo thiết kế

- Lắp các tấm 3D panel sàn đã tăng cường sắt chịu lực vào vị trí, neo liên kết với cốt thép đà và lưới của tấm tường bằng lưới liên kết và lưới góc

Hình 11 Lắp các tấm 3D panel sàn đã tăng cường sắt

- Luồn thép của đà BT đầu tường, gia cố sắt mũ chịu lực của sàn theo thiết kế

2.1.7 Lắp dựng cột và dầm bằng tấm 3D panel

- Có thể cần thiết phải cắt bỏ vài phần của tấm polystyrene vào một đôi lúc nào đó để gia cố một diện tích nào đó bằng cách lấp đầy bằng bê tông khi nó rắn Các lỗ hổng giàn cũng được tạo ra theo phương pháp này Các thanh thép phụ cũng nên được đặt vào những khe lõm này Quý vị sẽ thấy, việc lắp ráp sẽ nhanh chóng Việc cắt bỏ polystyrene có thể tiến hành nhanh chóng bằng nhiều công cụ khác nhau

-Một phương pháp khác liên quan đến việc sử dụng ngọn đèn propane để làm nóng chảy polysteren Phương pháp này có kém chính xác hơn và cần được tiến hành thận trọng trong một vài tiết diện hạn chế do khói gây ra khi sự xuất hiện nóng chảy Một súng sinh nhiệt có thể được thay đổi đối với một vài sự ứng dụng

Một dầm ghép hoặc cột có thể được định vị bất cứ nơi nào nằm trong hệ thống tường 3D Việc này được thực hiện bằng cách bắn vữa vào một phía của tấm panel sau đó cắt

bỏ tấm polysteren từ phía bên kia, nơi mà người ta định làm dầm hoặc cột Khoảng trống được tạo nên sau đó được lấy bằng chất rắn khi bơm vữa vào bên còn lại Việc đặt dầm hoặc cột sẽ tuân theo các bản thiết kế phù hợp với các tiêu chuẩn được áp dụng

2.2 Bơm và phun bê tông lắp dựng tấm 3D panel

2.2.1 Bơm và phun vữa bê tông theo tiêu chuẩn xây dựng

Phun vữa và thiết kế sẽ tuân theo chương mục 2621 của Tiêu chuẩn xây dựng thống nhất (Uniforme Building Code) hoặc ACI 318 của Hoa Kỳ

Việc phủ các tấm 3D bằng bê tông có thể đạt được bằng nhiều phương pháp Bê tông

có thể được trát bằng tay hoặc bằng máy sử dụng quá trình phun vữa ẩm (bơm vữa) hoặc vữa khô (súng) Lưới tấm panel 50mm x 50mm và lưới phủ đảm bảo việc gia cố cho lớp phủ này Độ dày của lớp vữa thay đổi, nhưng thông thường là bằng hai lần khoảng cách giữa bề mặt của polystyrene và tấm lưới phủ Trong nhiều trường hợp, đồ

án thiết kế tính độ dày lớp vữa 35 mm ở mỗi phía của tấm panel Để bảo đảm chống ăn