Hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ nhất về Sự cố công trình và các nguyên nhân Sửa chữa h hỏng mái công trình Bê tông cốt thép kích thớc lớn do nguyên nhân thấm dột TS. Cao Duy Tiến KS. Nguyễn Hùng Minh Viện KHCN Xây dựng Mở đầu Công trình A là công trình văn hoá du lịch lớn với xấp xỉ 10.000m 2 mái bằng và sảnh. Công trình đợc xây dựng từ năm 1987 và hoàn thành năm 1990. Đây là công trình có quy mô lớn đợc các chuyên gia nớc ngoài thiết kế và giám sát xây dựng với hệ kết cấu bê tông cốt thép và dầm thép có độ bền chịu lực cao. Tuy vậy qua gần mời năm sử dụng phần sảnh cốt 0,00 và mái của công trình đã xuất hiện các h hỏng thấm dột. Các h hỏng này tuy không làm giảm độ bền kết cấu nhng làm ảnh hởng nhiều đến chức năng bảo quản, trng bày và đón tiếp khách của công trình. 1. Hiện trạng thấm dột công trình Ngay từ khi xuất hiện các hiện tợng thấm dột, Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng đã thực hiện việc khảo sát hiện trạng, đánh giá nguyên nhân và đề xuất phơng pháp sửa chữa. Khảo sát công trình cho thấy mặt sảnh có hiện tợng nứt theo quy luật gồm 2 vết nứt dọc dạng vòng quanh và mỗi bớc cột có một vết nứt ngang (hình 1). Sảnh và mái có chung một kiểu cấu tạo gồm các lớp nh thể hiện trên hình 2: Tấm đan BTCT 500x500x50 Trụ bê tông kê tấm đan Lớp sơn Bitum caosu cốt vải thuỷ tinh Xi măng l ới thép, dày 40mm Lớp giấy dầu Bê tông khí, dày 400mm Bê tông cốt thép sàn mái, dày 100mm Sơn Bitum caosu cốt vải thuỷ tinh 4 0 0 1 0 0 4 0 5 0 1 0 0 6 9 0 a. Mái Gạch granito (đá xẻ) lát hoàn thiện Vữa láng tạo dốc Lớp sơn Bitum caosu cốt vải thuỷ tinh Xi măng l ới thép, dày 40mm Lớp giấy dầu Bê tông khí, dày 400mm Bê tông cốt thép sàn mái, dày 100mm 4 0 0 1 0 0 4 0 5 0 6 0 6 5 0 b. Sảnh Hình 2. Hiện trạng cấu tạo mái và sảnh công trình Kết quả khảo sát cho thấy các h hỏng thấm dột xuất hiện ở tất cả các khu vực của mái và sảnh cốt 0,00 khu A và khu B. Sau mỗi trận ma nớc thấm xuống khu vực phía dới và rỉ ra liên tục trong nhiều ngày. Khảo sát ở phía trên sảnh cho thấy các tấm granito hoàn thiện sảnh bị nứt, phồng rộp hoặt võng (hình 1 mặt cắt AA), một phần sàn tại khu A bị đẩy trôi ra phía ngoài. Khi đục lên quan sát thấy: a. Nền mái (hình 3): Lớp bitum chống thấm bị rách; Khe co dãn chèn bitum bị nứt (không còn khả năng đàn hồi); Lớp xi măng lới thép bị nứt rộng; Bê tông khí bị ớt, nớc đọng thành bể; Mặt sàn bê tông cốt thép: nhiều vị trí sắt hở ra bị rỉ ăn sâu vào trong tạo thành các khuyết tật lớn. b. Khe tiếp giáp lớp xi măng lới thép với cột, tờng đứng (hình 2) và các ống thu nớc (hình 4) bị nứt tách. Tấm BTCT 500x500x50 500 Vết nứt 1 0 0 4 0 0 4 0 1 0 0 5 0 6 9 0 Hình 3. Nớc chảy qua vết nứt sàn N ớc thấm 6 9 0 Cầu chắn rác 150 1 0 0 4 0 0 1 0 0 5 0 4 0 Hình 4. Nớc thấm qua tiếp giáp giữa các ống xuyên sàn 2. Nguyên nhân thấm dột Từ kết quả khảo sát thực tế, kết hợp với xem xét điều kiện làm việc của các bộ phận cấu tạo sảnh, mái của công trình trong điều kiện khí hậu nóng ẩm Việt Nam chúng tôi thấy h hỏng thấm dột đều có nguyên nhân từ hiện tợng biến dạng nhiệt của vật liệu gây ra. Cụ thể nh sau: Biến dạng nhiệt của mặt sàn đợc mô tả theo công thức: = T x x L. Trong đó: : Biến dạng nhiệt [mm] T: Chênh lệch nhiệt độ mặt sàn [ o C] : Hệ số biến dạng nhiệt của bê tông [10 -5 mm/m(1/ o C)] L : Kích thớc sàn [m] Điều kiện nhiệt độ làm việc của sàn, mái thay đổi theo mùa, thời gian ban ngày, đêm, lúc nắng, ma: T = T mãx - T min = 65 15 = 50 o C. Biến dạng nhiệt của sàn mái là: Theo chiều ngang: = 50 o C x 10 -5 mm/m(1/ o C) x 12m = 6mm Theo chiều dọc sảnh và các tum mái là 27 mm (L=54m). Tuy phải chịu biến dạng lớn nh vậy nhng trên thực tế trên mặt lát granitô không bố trí khe co dãn nhiệt (CDN). Đây là nguyên nhân gây ra sự phồng rộp lớp lát granitô ở khu B (khu vực có tờng chặn trong và chặn ngoài). Sàn granitô khu A không có tờng chặn phía ngoài nên biến dạng nở làm cho chúng trôi dần ra ngoài. Kết quả theo dõi khảo sát cho thấy mức độ trôi mỗi năm khoảng 2 - 2,5 cm và đây cũng là nguyên nhân xé rách lớp BTCS và lớp XMLT phía dới. Khe CDN trên lớp XMLT bố trí tha (9 - 12m) kích thớc thi công đặt to, nhỏ tuỳ tiện và đợc chèn bằng sợi đay tẩm bitum. Với cấu tạo, và vật liệu chèn khe nh trên tác dụng co dãn của khe CDN đã không đảm bảo dẫn đến làm nứt, làm phồng, võng lớp XMLT khi có biến dạng co, nở. Cấu tạo khe tiếp giáp của lớp XMLT với các bộ phận tờng, cột đợc thiết kế, thi công một cách đơn giản bằng lớp BTCS cốt vải thuỷ tinh cũng là nguyên nhân dẫn đến h hỏng nứt ở hầu hết các vị trí này, làm thấm dột công trình. Tại nhiều khu vực sàn mái lớp màng chống thấm là sơn BTCS cốt vải thuỷ tinh không đợc che phủ mà để hở và chịu tác động trực tiếp của môi trờng nên bị lão hoá nhanh. Độ đàn hồi của chúng giảm do vậy khi bị tác động co dãn lớn, chúng bị xé rách mất dần tác dụng chống thấm. Có thể nói các h hỏng thấm dột mái, sảnh nói trên thể hiện rất đa dạng nhng đều có nguyên nhân sâu xa là biến dạng nhiệt gây ra. Đây cũng là nguyên nhân của các h hỏng thám dột mái BTCT của các công trình xây dựng nói chung ở Việt Nam. 3. Phơng án chống thấm Việc sửa chữa chống thấm đợc thực hiện bằng cách làm lại các lớp phía trên mặt sàn BTCT chịu lực.Từ kết quả khảo sát và phân tích các nguyên nhân gây h hỏng thấm dột nói, thiết kế sửa chữa chống thấm công trình đã đợc thực hiện trên cở sở loại bỏ nguyên nhân gốc của vấn đề là phải đảm bảo cho mái và sảnh đợc biến dạng nhiệt bằng các giải pháp cụ thể sau: Bố trí khe co dãn nhiệt trên mặt lát và lớp bê tông cốt thép chống thấm chống biến dạng gây nứt. Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5718-1993, mái và sàn bê tông cốt thép trong công trình xây dựng - Yêu cầu kỹ thuật chống thấm nớc, thì khoảng cách khe co dãn nhiệt theo hai chiều thẳng góc trong điều kiện không có cách nhiệt nên đặt không quá 6 - 9m. Căn cứ vào kết cấu mái, khoảng cách và kích thớc khe co dãn của sàn sảnh và mái tum số 3 đã đợc đặt khe co dãn theo hai chiều thẳng góc nhau rộng 15mm với khoảng cách 6m ữ 7m/khe cho lớp BTCT chống thấm (hình 5 và 6). Khe co dãn cho lớp vữa láng rộng 20mm với khoảng cách 3 ữ 3,5m/khe. Kích thớc và khoảng cách đặt khe co dãn này đảm bảo sàn mái chịu đợc tác động co dãn nhiệt trong điều kiện tơng đối khắc nghiệt. Thiết kế tạo màng chống thấm đàn hồi trên mặt bê tông cốt thép bằng vật liệu chống thấm gốc polyurethane có độ đàn hồi tốt và khả năng chống lão hoá cao. Tại các khe co dãn có màng và vật liệu chèn khe tăng cờng (hình 7) Thiết kế neo giữ chống trôi lớp lát sàn granito khu A bằng các neo chìm để đảm bảo mỹ quan công trình (hình 8) Meycoflex b=300 300 Bê tông khí Keo Polyurethane 15x15 Xốp Styropor dày 15 7 3 0 1 4 0 3 0 6 0 Barralastic Vữa láng M100 4 0 0 1 0 0 Hình 7. Khe co dãn cho lớp BTCT Bu lon F10, l=150 Lỗ khoan F14, a 300 Bê tông M200 Thép góc 40x40x3 l=150, a=300 Móc Inox F4 Đá lát xẻ rãnh tạo dính Thanh thép F8 treo móc Inox Hình 8. Chi tiết neo đá chống trôi đá của sảnh Thiết kế chi tiết chống thấm vùng giáp lai giữa sàn với các tờng đứng, hộp kỹ thuật, đ- ờng ống theo nguyên tắc đảm bảo khả năng co nở nhệt (hình 10, 11, 12) Mái và sảnh công trình có cấu tạo phức tạp, đại diện cho nhiều h hỏng mái bằng bê tông cốt thép thờng gặp. Giải pháp thiết kế công trình có tính đến sự biến dạng nhiệt của vật liệu đã cho phép chống thấm bền vững cho công trình. 6 0 1 5 0 4 5 Keo Polyurethane 15x15 Sơn Barralastic Xốp chèn khe Styropor, dày 15mm Thép f6, a200 6 0 3 0 1 4 0 Keo Polyurethane 10x30 Tôn hoa dày 0,5mm Bê tông khí 1 0 30 Vữa XM cát M75, dày 25mm Hình 9. Chi tiết khe co dãn chân tờng trên mái Bê tông M200 Sơn Barralastic Xốp chèn khe Styropor, dày 15mm Mastepren 450 Keo Polyurethane 15x15 200 200 1 5 0 100 Thép f6, a200 7 3 0 1 4 0 3 0 6 0 4 0 0 1 0 0 Hình 10. Chi tiết chống thấm ống xuyên sàn của mái 4. Thi công công trình Việc thi công chống thấm đợc thực hiện tuân thủ nghiêm ngặt theo thiết kế. Từ năm 1997 đến nay đã hoàn thành thi công sửa chữa toàn bộ sàn sảnh granitô cốt 0.00 và một mái tum với tổng diện tích là 5000 m 2 . Kết quả cho đến nay là tốt, các lớp lát không còn bị phồng rộp hoặc trôi trợt ra ngoài. Không còn hiện tợng thấm qua bất cứ vị trí nào sau sửa chữa. Một vấn đề cần rút kinh nghiệm tại sảnh khu B: Do yêu cầu mỹ quan khe co dãn trên mặt lát đã đợc đặt với kích thớc 3-5mm. ở các khe này vào lúc trời nắng xuất hiện sự chèn ép của các lớp lát làm phồng lớp mát tit lên. Việc đi lại nhiều đã gây ít nhiều h hại cho lớp matit. ở sảnh khu A, khe co dãn đợc bố trí rộng theo yêu cầu thiết kế 8mm nên không có hiện tợng này. Nh vậy, có thể thấy khoảng cách khe có dãn và chiều rộng khe co dãn hợp lý là các thông số rất quan trọng trong cấu tạo chống thấm các mái bằng. Vữa ốp đá M150 Chì lá dày 1mm Móc Inox rộng 30mm dày 3mm a500 Bulong nở sắt HILTI Keo Polyurethane 10x10 Keo Polyurethane 10x10 Chì lá dày 1mm Tấm xốp Hình 11. Chi tiết khe co dãn chân tờng của sảnh Cột Keo Polyurethane 10x10 Móc Inox rộng 30mm dày 3mm a=300 Keo Polyurethane 10x20 Bulong nở sắt HILTI Chì lá 1mm Tấm xốp Chì lá dày 1mm Hình 12. Chi tiết khe co dãn chân cột của sảnh 5. Kết luận Từ các kết quả khảo sát, phân tích và kinh nghiệm thiết kế, thi công chống thấm sàn sảnh, mái công trình A và nhiều công trình khác, có thể rút ra một số kết luận sau: Mái bê tông cốt thép cần đợc chống thấm theo đúng quy phạm hiện hành. Xử lý khe co dãn nhiệt theo nguyên tắc: khoảng cách khe co dãn nhiệt theo hai chiều thẳng góc không quá 6-9m, chiều rộng khe co dãn nhiệt cần đặt bằng 1,25 ữ 1,5 lần biến dạng nhiệt lớn nhất theo tính toán. Đối với mái bằng chịu lực phơng án an toàn là nên có lớp chống thấm hữu cơ và lớp bảo vệ chống lão hoá màng chống thấm hữu cơ. Do vật liệu hữu cơ không có độ bền lâu nh bê tông, thiết kế cấu tạo cần dự phòng h- ớng có thể dễ dàng thay thế khi sửa chữa. Cần đặc biệt chú ý xử lý các khe tiếp giáp giữa sàn với tờng, ống kỹ thuật đảm bảo cho các lớp cấu tạo chống thấm, chống nóng có khả năng biến dạng. Tài liệu tham khảo 1. TCVN 5718-1993. Mái và sàn bê tông cốt thép trong công trình xây dựng - Yêu cầu kỹ thuật chống thấm nớc. 2. Datasheet Sikaflex 1a Sika limited Vietnam . 3. Guide for waterproofing work . cố công trình và các nguyên nhân Sửa chữa h hỏng mái công trình Bê tông cốt thép kích thớc lớn do nguyên nhân thấm dột TS. Cao Duy Tiến KS. Nguyễn Hùng Minh Viện KHCN Xây dựng Mở đầu Công trình. hệ kết cấu bê tông cốt thép và dầm thép có độ bền chịu lực cao. Tuy vậy qua gần mời năm sử dụng phần sảnh cốt 0,00 và mái của công trình đã xuất hiện các h hỏng thấm dột. Các h hỏng này tuy. lát và lớp bê tông cốt thép chống thấm chống biến dạng gây nứt. Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5718-1993, mái và sàn bê tông cốt thép trong công trình xây dựng - Yêu cầu kỹ thuật chống thấm nớc,