Tổng quan nghiên cứu

Sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp xây dựng tại Việt Nam kéo theo nhu cầu tiêu thụ vật liệu xây khoảng 20 đến 22 tỷ viên gạch mỗi năm. Phương thức sản xuất gạch đất sét nung truyền thống từng chiếm tới 80% tổng sản lượng, tiêu tốn từ 5,3 đến 5,6 triệu tấn than đá và thải vào khí quyển xấp xỉ 17 triệu tấn khí CO2 hàng năm. Nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính và bảo vệ hàng chục nghìn hecta đất nông nghiệp, Chính phủ đã ban hành Quyết định 567/QĐ-TTg và Thông tư 13/2017/TT-BXD quy định bắt buộc sử dụng vật liệu xây không nung trong các công trình vốn ngân sách và công trình từ 9 tầng trở lên.

Tại tỉnh Kon Tum, Ủy ban nhân dân tỉnh đã đề ra lộ trình phát triển vật liệu không nung đạt tỷ lệ tối thiểu 53,5% vào năm 2020 theo Kế hoạch số 284/KH-UBND và Chỉ thị số 03/CT-UBND. Dù vậy, tỷ lệ đưa gạch không nung vào thực tế xây dựng dân dụng tại địa phương vẫn gặp nhiều rào cản do tâm lý lo ngại các hiện tượng nứt, thấm dột tường xây.

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Dân dụng và Công nghiệp thực hiện nhiệm vụ khảo sát thực trạng chất lượng gạch không nung xi măng cốt liệu và đánh giá các nhược điểm kỹ thuật của khối xây tại địa bàn tỉnh Kon Tum trong giai đoạn 2018–2019. Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là xác định nguyên nhân cốt lõi gây hư hỏng khối xây, từ đó thiết lập hệ thống giải pháp nâng cao chất lượng vật liệu và chuẩn hóa kỹ thuật thi công, nhằm giảm tỷ lệ nứt tường xuống dưới 5% cho các công trình xây dựng tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết biến dạng dẻo của vật liệu composite gốc xi măng và mô hình ứng suất - biến dạng trong khối xây gạch không nung xi măng cốt liệu. Khối xây tường chịu tác động đồng thời của ứng suất kéo do co ngót khô, ứng suất cắt tiếp xúc giữa gạch - vữa và chuyển vị thứ cấp từ hệ kết cấu khung bê tông cốt thép.

Các khái niệm cơ bản được chuẩn hóa xuyên suốt nghiên cứu gồm:

  1. Gạch không nung xi măng cốt liệu: Sản phẩm tạo hình từ hỗn hợp xi măng, mạt đá, cát và nước, đóng rắn đạt cường độ cơ học thông qua lực ép rung thủy lực từ 21 MPa trở lên mà không trải qua quá trình nung nhiệt.
  2. Cường độ chịu nén và độ hút nước: Chỉ tiêu cơ lý then chốt theo tiêu chuẩn TCVN 6477:2016, xác định khả năng chịu lực nén đơn trục và mức độ bão hòa nước của viên gạch (giới hạn độ hút nước không vượt quá 14%).
  3. Co ngót khô và biến dạng nhiệt ẩm: Hiện tượng thay đổi thể tích của vật liệu gốc xi măng dưới tác động của sự bốc hơi nước và chênh lệch nhiệt độ môi trường, là nguồn gốc phát sinh ứng suất kéo cục bộ.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm kết hợp điều tra hiện trường trên địa bàn tỉnh Kon Tum trong khung thời gian từ năm 2018 đến năm 2019.

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ 10 tổ mẫu gạch không nung (quy mô 3 viên/tổ mẫu) tại 3 trên tổng số 5 nhà máy đang hoạt động tại địa phương gồm: Nhà máy gạch Tân Hưng (huyện Đăk Hà), Nhà máy Hoàng Tùng (huyện Kon Plông) và Nhà máy Vạn Thành (huyện Ngọc Hồi). Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng được áp dụng nhằm đảm bảo tính đại diện cho các chủng loại mác gạch từ M3,5 đến M10 với kích thước đa dạng (từ gạch tiêu chuẩn 220x105x65mm đến gạch block 390x190x190mm).

Dữ liệu khảo sát hiện trường được thu thập trực tiếp tại 6 công trình công cộng và dân dụng điển hình (như dự án Trường THCS 24/4, Trường Tiểu học Lê Hồng Phong tại huyện Đăk Tô và các công trình nhà ở tư nhân tại thành phố Kon Tum). Quy trình phân tích dữ liệu cơ lý thực hiện tại Trung tâm Giám định chất lượng xây dựng thuộc Chi cục Giám định xây dựng tỉnh Kon Tum theo quy chuẩn TCVN 6477:2016, đảm bảo tính khách quan và độ tin cậy tuyệt đối cho kết quả đánh giá.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả thử nghiệm phòng thí nghiệm chỉ ra 100% mẫu gạch thu thập từ các nhà máy quy mô lớn đều đạt và vượt các chỉ tiêu kỹ thuật của TCVN 6477:2016. Cụ thể:

Thứ nhất, sai số kích thước hình học của các mẫu đều nằm trong giới hạn cho phép, với độ lệch chiều dài và chiều rộng dưới 2,0 mm, chiều cao dưới 3,0 mm, độ cong vênh bề mặt dao động từ 1,26 mm đến 1,83 mm (tiêu chuẩn quy định không quá 3,0 mm).

Thứ hai, cường độ chịu nén của các mẫu gạch M3,5 đạt giá trị trung bình từ 3,58 N/mm2 đến 5,84 N/mm2, vượt mức tối thiểu quy định. Riêng mẫu gạch đặc M10 của Nhà máy Vạn Thành đạt cường độ nén 10,88 N/mm2. Có sự chênh lệch cường độ chịu nén trên 20% giữa sản phẩm cùng mác M3,5 của các đơn vị sản xuất (mẫu Nhà máy Vạn Thành đạt 5,84 N/mm2 trong khi Nhà máy Hoàng Tùng đạt 3,58 N/mm2).

Thứ ba, độ hút nước của toàn bộ các mẫu gạch dao động ổn định trong khoảng 6,91% đến 7,85%, thấp hơn nhiều so với ngưỡng khống chế 14% theo tiêu chuẩn.

Thứ tư, khảo sát thực tế tại các công trình cho thấy các khuyết tật nứt chân chim, nứt góc cửa sổ và thấm nước tường vệ sinh xuất hiện chủ yếu ở các công trình nhà ở tư nhân sử dụng gạch trôi nổi từ các cơ sở sản xuất thủ công nhỏ lẻ, hoàn toàn không xuất phát từ chất lượng gạch đạt chuẩn.

Thảo luận kết quả

Dữ liệu so sánh cơ lý được biểu diễn trực quan qua biểu đồ tương quan cường độ chịu nén và độ hút nước, cho thấy các nhà máy đầu tư dây chuyền ép rung tự động đồng bộ mang lại chất lượng sản phẩm vượt trội so với các cơ sở gia công thủ công.

Nguyên nhân cốt lõi gây ra nứt rạn và thấm dột tại các công trình không nằm ở bản thân viên gạch đạt chuẩn mà bắt nguồn từ ba yếu tố kỹ thuật thi công:

  1. Thiếu chỉ dẫn kỹ thuật thi công trong hồ sơ thiết kế: Khảo sát 100% hồ sơ thiết kế công trình trên địa bàn đều bỏ qua phần quy định chi tiết về liên kết khối xây gạch không nung.
  2. Tay nghề công nhân xây dựng chưa được đào tạo: Đa số thợ xây quen với kỹ thuật gạch nung truyền thống, không tưới ẩm đúng mức, thiếu kỹ thuật miết mạch vữa đầy đặn và bỏ qua thời gian bảo dưỡng ẩm tối thiểu 28 ngày.
  3. Thiếu liên kết chống nứt kết cấu: Tường xây vượt khẩu độ dài quá 6,0 m nhưng không bổ sung giằng, nẹp bê tông cốt thép; vị trí tiếp giáp giữa cột, dầm bê tông với tường xây không được neo râu thép hoặc dán lưới sợi thủy tinh trước khi trát vữa.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả khảo sát thực nghiệm, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật có tính ứng dụng cao:

  1. Bổ sung liên kết cơ học và kiểm soát chiều dài khối xây: Các đơn vị tư vấn thiết kế và nhà thầu phải tuân thủ quy tắc chia nhịp tường không vượt quá 6,0 m; trường hợp nhịp tường dài hơn 6,0 m hoặc cao hơn 3,5 m bắt buộc bố trí giằng và nẹp bê tông cốt thép đổ tại chỗ. Đơn vị thi công phải lắp đặt bát neo thép hoặc râu thép neo tường vào cột bê tông với khoảng cách 400–500 mm theo phương đứng, đồng thời dán lưới sợi thủy tinh rộng 200 mm tại các vị trí tiếp giáp cột dầm và đường rãnh cắt ống kỹ thuật điện nước trước khi tô trát.

  2. Chuẩn hóa quy trình xử lý khe hở và chống thấm chân tường: Công nhân thi công phải bơm keo bọt Polyurethane (foam PU) vào khe tiếp giáp đỉnh tường với đáy dầm sàn bê tông để hấp thụ chuyển vị võng sàn. Tại tầng trệt và khu vực ẩm ướt như nhà vệ sinh, nhà thầu cần xây 3–5 hàng gạch đặc dưới chân tường và quét lớp chống thấm đàn hồi cao tối thiểu 0,2 m (20 cm) so với cốt sàn hoàn thiện.

  3. Nâng cao quy chuẩn cấp phối và bảo dưỡng vữa trát: Các tổ đội thi công sử dụng cát hạt trung (mô đun độ lớn từ 1,5 đến 2,0) để trộn vữa, hạn chế cát nhiều hạt mịn gây co ngót; duy trì bảo dưỡng phun ẩm tường trát liên tục từ 3 đến 5 ngày sau khi hoàn thiện, đặc biệt đối với bề mặt tường hướng Tây chịu bức xạ nhiệt lớn.

  4. Siết chặt quản lý chất lượng và cấp chứng chỉ hợp quy: Sở Xây dựng và Ủy ban nhân dân các huyện tại tỉnh Kon Tum cần tăng cường thanh kiểm tra, đình chỉ lưu thông các loại gạch không rõ nguồn gốc từ các lò thủ công; bắt buộc các cơ sở sản xuất phải kiểm định định kỳ tại phòng thí nghiệm chuyên ngành và công bố hợp quy theo TCVN 6477:2016 trước ngày 31/12 hàng năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn cung cấp nguồn tư liệu học thuật và thực tiễn giá trị cao cho 4 nhóm đối tượng:

  1. Kỹ sư kết cấu và chuyên viên thiết kế kiến trúc: Giúp hiểu rõ cơ chế co ngót, biến dạng khối xây để bổ sung chính xác các chi tiết giằng tường, nẹp bê tông, bát neo thép và chỉ dẫn kỹ thuật trong hồ sơ bản vẽ thi công.
  2. Chỉ huy trưởng công trường và giám sát thi công: Nắm vững quy trình nghiệm thu vật liệu đầu vào, kỹ thuật dán lưới sợi thủy tinh, phương pháp xử lý mạch vữa và biện pháp bảo dưỡng ẩm nhằm loại bỏ triệt để lỗi nứt chân chim tại dự án.
  3. Chủ doanh nghiệp và cán bộ quản lý sản xuất gạch không nung: Tiếp cận thông số kỹ thuật dây chuyền ép rung thủy lực 21 MPa, tỷ lệ cấp phối xi măng - cốt liệu tối ưu để ổn định mác gạch và giảm giá thành sản phẩm cạnh tranh với gạch nung.
  4. Cơ quan quản lý nhà nước về xây dựng (Sở Xây dựng, Ban Quản lý dự án): Có cơ sở khoa học để xây dựng biểu giá dự toán, ban hành cẩm nang hướng dẫn kỹ thuật địa phương và hoàn thiện lộ trình xóa bỏ gạch thủ công trên địa bàn.

Câu hỏi thường gặp

  1. Gạch không nung xi măng cốt liệu có đảm bảo độ bền chịu lực so với gạch đất sét nung không? Hoàn toàn đảm bảo. Kết quả thử nghiệm phòng thí nghiệm đối với 10 mẫu gạch tại Kon Tum cho thấy cường độ nén thực tế đạt từ 3,58 N/mm2 (mác M3,5) đến 10,88 N/mm2 (mác M10), cao hơn mức chịu lực thông thường của gạch tuynel từ 3,0 đến 7,5 N/mm2.

  2. Vì sao tường xây bằng gạch không nung thường xuất hiện vết nứt chân chim? Vết nứt chân chim chủ yếu xuất hiện do vữa trát sử dụng cát quá mịn, gạch chưa đủ 28 ngày tuổi xuất xưởng hoặc không bảo dưỡng tưới nước liên tục trong 3–5 ngày đầu sau khi trát vữa dưới điều kiện nắng nóng.

  3. Khi xây tường gạch không nung dài trên 6 mét cần thực hiện biện pháp gì để tránh nứt xé? Khi chiều dài khối tường vượt quá 6,0 m, đơn vị thi công bắt buộc phải chia nhịp bằng cách đổ bổ trụ hoặc nẹp bê tông cốt thép tại chỗ, đồng thời đặt bát thép liên kết giữa tường và cột khung chịu lực.

  4. Giải pháp chống thấm triệt để cho tường gạch không nung khu vực nhà vệ sinh là gì? Cần xây tối thiểu 3 hàng gạch đặc xi măng cốt liệu ở chân tường tiếp giáp sàn, đồng thời thi công lớp màng chống thấm gốc xi măng - polymer cao tối thiểu 0,2 m so với cao trình sàn hoàn thiện trước khi ốp lát.

  5. Làm thế nào để kiểm tra chất lượng gạch không nung trực tiếp tại hiện trường? Kỹ sư có thể kiểm tra trực quan sai số kích thước (chiều dài, rộng dưới 2 mm; chiều cao dưới 3 mm), kiểm tra độ cong vênh dưới 3 mm, gõ nghe tiếng đanh và yêu cầu nhà cung cấp cung cấp phiếu kết quả thí nghiệm đạt chuẩn TCVN 6477:2016.

Kết luận

  1. Luận văn đã phân tích toàn diện thực trạng sử dụng vật liệu xây không nung tại Kon Tum, khẳng định 100% mẫu gạch từ các nhà máy chính quy đạt tiêu chuẩn TCVN 6477:2016.
  2. Nghiên cứu chứng minh nguyên nhân gây nứt, thấm tường không do chất lượng gạch mà do kỹ thuật thi công chưa đồng bộ và thiếu chỉ dẫn thiết kế chi tiết.
  3. Đề xuất hoàn chỉnh hệ thống 4 giải pháp kỹ thuật từ giằng nẹp tường, neo thép, dán lưới thủy tinh đến bơm foam PU đỉnh tường.
  4. Đóng góp cơ sở thực tiễn quan trọng giúp chính quyền địa phương hiện thực hóa mục tiêu xóa bỏ hoàn toàn lò gạch thủ công giai đoạn 2021–2025.
  5. Việc áp dụng đồng bộ các giải pháp kỹ thuật sẽ đảm bảo tuổi thọ công trình trên 30 năm và thúc đẩy quá trình chuyển đổi vật liệu xanh bền vững.

Các nhà thầu xây dựng, đơn vị tư vấn và cơ quan quản lý hãy áp dụng ngay bộ tiêu chuẩn kỹ thuật và giải pháp thi công gạch không nung vào các dự án hiện hữu để tối ưu hóa chất lượng công trình và bảo vệ môi trường sinh thái bền vững.