Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế mạnh mẽ, nhu cầu vật liệu xây dựng tại Việt Nam ngày càng tăng cao, đặc biệt là gạch xây dựng. Theo ước tính, đến năm 2020, lượng gạch cần thiết cho xây dựng sẽ tăng gấp đôi, đạt khoảng 40 tỷ viên mỗi năm. Tuy nhiên, việc sản xuất gạch nung truyền thống gây ra nhiều hệ lụy nghiêm trọng như khai thác đất nông nghiệp quá mức, tiêu hao năng lượng lớn và ô nhiễm môi trường. Gạch không nung (GKN) được xem là giải pháp thay thế thân thiện môi trường với nhiều ưu điểm về kỹ thuật và kinh tế. Mặc dù vậy, các công trình sử dụng gạch không nung vẫn gặp phải các vấn đề hư hỏng như nứt ngang, nứt dọc và nứt xiên trên khối xây, ảnh hưởng đến chất lượng và mỹ quan công trình.

Luận văn tập trung khảo sát thực trạng hư hỏng của các công trình sử dụng gạch không nung tại tỉnh Gia Lai, phân tích nguyên nhân và đề xuất các giải pháp khắc phục hiệu quả. Nghiên cứu thực hiện trong giai đoạn 2016-2017, với phạm vi khảo sát các công trình dân dụng và công nghiệp sử dụng gạch không nung 2 lỗ và 6 lỗ. Mục tiêu chính là nâng cao độ bền, khả năng chịu lực và tính ổn định của khối xây gạch không nung, góp phần thúc đẩy ứng dụng rộng rãi vật liệu thân thiện môi trường trong xây dựng. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc giảm thiểu hư hỏng, tăng tuổi thọ công trình và tiết kiệm chi phí bảo trì, sửa chữa.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về cơ học kết cấu khối xây, đặc biệt là các dạng hư hỏng do co ngót vật liệu, biến dạng nhiệt và tải trọng tập trung. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

  • Lý thuyết co ngót bê tông và vật liệu xây dựng: Giải thích hiện tượng giảm thể tích vật liệu do quá trình thủy hóa xi măng và mất nước, dẫn đến các vết nứt trên khối xây.
  • Mô hình ứng xử kết cấu khối xây dưới tải trọng đa chiều: Phân tích các dạng nứt ngang, dọc và xiên trên tường xây, dựa trên khả năng chịu nén, chịu kéo và chịu cắt của vật liệu.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: gạch không nung, khối xây, vết nứt ngang/dọc/xiên, gia cường thép, bổ trụ, lưới mắt cáo, rót vữa, cường độ chịu nén, độ hút nước, độ co ngót.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp khảo sát thực tế và thí nghiệm mô hình nhằm đánh giá các dạng hư hỏng và hiệu quả các giải pháp khắc phục. Cụ thể:

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu từ khảo sát các công trình sử dụng gạch không nung tại tỉnh Gia Lai, gồm các công trình như trụ sở UBND xã Al Băh, trường THCS xã Ia Phí, Ayun, Trần Hưng Đạo.
  • Phương pháp phân tích: Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của khối xây theo ba phương dọc, ngang, xiên trên các mẫu gạch không nung 2 lỗ và 6 lỗ. Thí nghiệm kiểm chứng các giải pháp gia cường thép, bổ trụ, phủ lưới mắt cáo và rót vữa.
  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mẫu thí nghiệm gồm các khối xây gạch không nung kích thước tiêu chuẩn, được lựa chọn đại diện cho các loại gạch phổ biến trên thị trường. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên có kiểm soát nhằm đảm bảo tính đại diện.
  • Timeline nghiên cứu: Khảo sát thực địa và thu thập dữ liệu trong 3 tháng đầu năm 2017; tiến hành thí nghiệm mô hình trong 6 tháng tiếp theo; phân tích kết quả và đề xuất giải pháp trong 3 tháng cuối năm 2017.

Phương pháp nghiên cứu đảm bảo tính khoa học, khách quan và khả năng áp dụng thực tiễn cao.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Dạng hư hỏng phổ biến: Qua khảo sát thực tế, các công trình sử dụng gạch không nung xuất hiện các vết nứt ngang (chiều dài 2,4 - 3,0 m, rộng 0,5 - 1,5 mm), vết nứt dọc tại vị trí tiếp giáp với trụ bê tông cốt thép (cách trụ 2,2 - 2,4 m), và vết nứt chéo chủ yếu ở góc cửa sổ, cửa đi với bề rộng 3 - 4 mm.

  2. Nguyên nhân hư hỏng: Chủ yếu do co ngót vật liệu gạch không nung, ảnh hưởng của điều kiện môi trường nhiệt độ, chất lượng vữa xây không đảm bảo, và các tác động từ kết cấu như tải trọng tập trung và rung động. Độ co ngót của gạch không nung dao động từ 41 đến 74 µm/m, cao hơn nhiều so với gạch nung truyền thống.

  3. Kết quả thí nghiệm chịu nén: Khối xây gia cường bổ trụ đạt cường độ chịu nén trên 280 kN ở các trạng thái ép dọc, ngang và 60 kN ở trạng thái ép xiên, cao hơn 13-50% so với khối xây không gia cường. Giải pháp gia cường thép và phủ lưới mắt cáo cũng cải thiện đáng kể khả năng chịu lực, nhưng hiệu quả thấp hơn bổ trụ.

  4. So sánh chi phí và hiệu quả: Sử dụng gạch không nung giảm chi phí xây dựng từ 18% đến 21% so với gạch nung, đồng thời tiết kiệm năng lượng và giảm ô nhiễm môi trường. Việc áp dụng các giải pháp gia cường giúp kéo dài tuổi thọ công trình, giảm chi phí bảo trì lâu dài.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các dạng nứt là do sự co ngót lớn của gạch không nung, đặc biệt khi kết hợp với vữa xây không đạt chuẩn và điều kiện thi công chưa tối ưu. Các vết nứt ngang và dọc xuất hiện tại các vị trí chịu ứng suất tập trung hoặc tiếp giáp với kết cấu bê tông cốt thép, phù hợp với lý thuyết ứng xử kết cấu khối xây.

Kết quả thí nghiệm cho thấy giải pháp gia cường bổ trụ có hiệu quả vượt trội, giúp tăng khả năng chịu lực và giảm nguy cơ nứt vỡ. So với các nghiên cứu quốc tế, kết quả này tương đồng với các phương pháp gia cường khối xây bằng thép và vật liệu composite, khẳng định tính khả thi và hiệu quả của giải pháp trong điều kiện Việt Nam.

Biểu đồ lực nén gây nứt và phá hủy theo các phương dọc, ngang, xiên minh họa rõ sự khác biệt về khả năng chịu lực giữa các giải pháp, giúp người thi công lựa chọn phương án phù hợp. Việc áp dụng các giải pháp này không chỉ nâng cao chất lượng công trình mà còn góp phần thúc đẩy phát triển vật liệu xây dựng thân thiện môi trường.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng giải pháp gia cường bổ trụ cho khối xây gạch không nung: Thực hiện gia cường bổ trụ tại các vị trí chịu lực tập trung và tiếp giáp kết cấu bê tông cốt thép nhằm tăng cường khả năng chịu nén và giảm nứt. Thời gian triển khai trong giai đoạn thi công, chủ thể thực hiện là nhà thầu xây dựng.

  2. Sử dụng vữa xây và vữa trát đạt chuẩn kỹ thuật: Kiểm soát chất lượng vữa xây, đảm bảo độ dẻo, độ bám dính và khả năng giữ nước phù hợp để hạn chế hiện tượng co ngót và nứt mạch vữa. Chủ thể thực hiện là nhà sản xuất vật liệu và đội ngũ thi công, áp dụng trong toàn bộ quá trình xây dựng.

  3. Gia cường lưới mắt cáo phủ bề mặt tường: Áp dụng phủ lưới mắt cáo kết hợp với vữa trát nhằm tăng tính liên kết và phân bố ứng suất đều trên bề mặt tường, giảm nguy cơ nứt chéo và nứt ngang. Thời gian thực hiện trong giai đoạn hoàn thiện công trình.

  4. Tăng cường giám sát và bảo dưỡng công trình định kỳ: Thiết lập quy trình quan trắc, phát hiện sớm các vết nứt và xử lý kịp thời nhằm duy trì chất lượng công trình lâu dài. Chủ thể thực hiện là chủ đầu tư và đơn vị quản lý công trình, thực hiện hàng năm.

  5. Đào tạo nâng cao nhận thức và kỹ năng thi công cho đội ngũ xây dựng: Tổ chức các khóa đào tạo về kỹ thuật thi công gạch không nung và các giải pháp gia cường nhằm giảm thiểu sai sót và hư hỏng trong quá trình thi công. Chủ thể thực hiện là các cơ sở đào tạo và nhà thầu xây dựng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Chủ đầu tư và quản lý dự án xây dựng: Nắm bắt các giải pháp khắc phục hư hỏng để đảm bảo chất lượng công trình, giảm thiểu chi phí bảo trì và nâng cao hiệu quả đầu tư.

  2. Nhà thầu xây dựng và kỹ sư công trình: Áp dụng các phương pháp gia cường và kỹ thuật thi công phù hợp nhằm nâng cao độ bền và tính ổn định của công trình sử dụng gạch không nung.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng: Tham khảo các kết quả thí nghiệm, phân tích nguyên nhân hư hỏng và giải pháp khắc phục để phát triển nghiên cứu sâu hơn về vật liệu xây dựng thân thiện môi trường.

  4. Cơ quan quản lý nhà nước và chính sách vật liệu xây dựng: Sử dụng luận văn làm cơ sở khoa học để xây dựng các quy định, tiêu chuẩn và chính sách thúc đẩy sử dụng gạch không nung trong xây dựng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Gạch không nung có ưu điểm gì so với gạch nung truyền thống?
    Gạch không nung tiết kiệm nguyên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, có cường độ chịu lực cao hơn, cách âm, cách nhiệt tốt và giảm chi phí xây dựng từ 18-21%. Ví dụ, gạch không nung có độ co ngót thấp hơn và tăng độ bền theo thời gian.

  2. Nguyên nhân chính gây ra các vết nứt trên công trình sử dụng gạch không nung là gì?
    Nguyên nhân chủ yếu là do co ngót vật liệu gạch không nung, chất lượng vữa xây không đảm bảo, điều kiện thi công và tác động của tải trọng tập trung, rung động. Độ co ngót của gạch không nung có thể lên đến 74 µm/m, cao hơn gạch nung.

  3. Các giải pháp gia cường nào hiệu quả nhất để khắc phục hư hỏng?
    Gia cường bổ trụ cho khối xây được đánh giá hiệu quả nhất với khả năng chịu lực tăng 13-50% so với không gia cường. Gia cường thép và phủ lưới mắt cáo cũng cải thiện khả năng chịu lực nhưng hiệu quả thấp hơn.

  4. Làm thế nào để kiểm soát chất lượng vữa xây trong công trình?
    Cần sử dụng vữa xây đạt tiêu chuẩn kỹ thuật, kiểm tra độ dẻo, độ bám dính và khả năng giữ nước, đồng thời giám sát quá trình trộn và thi công để tránh hiện tượng mất nước nhanh gây nứt mạch vữa.

  5. Có thể áp dụng các giải pháp này cho các công trình lớn và nhà cao tầng không?
    Hoàn toàn có thể. Các giải pháp gia cường và kiểm soát chất lượng vật liệu giúp tăng độ bền và ổn định công trình, phù hợp với các công trình lớn, nhà cao tầng đòi hỏi tiến độ nhanh và chi phí hợp lý.

Kết luận

  • Luận văn đã khảo sát và phân tích các dạng hư hỏng phổ biến của công trình sử dụng gạch không nung tại tỉnh Gia Lai, xác định nguyên nhân chủ yếu do co ngót vật liệu và chất lượng vữa xây.
  • Thí nghiệm mô hình cho thấy giải pháp gia cường bổ trụ giúp tăng cường khả năng chịu lực khối xây lên đến 50%, vượt trội so với các giải pháp khác.
  • Việc áp dụng gạch không nung kết hợp các giải pháp gia cường góp phần giảm chi phí xây dựng từ 18-21%, đồng thời bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng công trình.
  • Đề xuất các giải pháp cụ thể gồm gia cường bổ trụ, gia cường thép, phủ lưới mắt cáo, sử dụng vữa xây đạt chuẩn và tăng cường giám sát bảo dưỡng.
  • Khuyến nghị triển khai áp dụng rộng rãi các giải pháp này trong thi công và sửa chữa công trình sử dụng gạch không nung, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng để nâng cao hiệu quả và tính bền vững.

Hành động tiếp theo là tổ chức các khóa đào tạo kỹ thuật thi công và gia cường, đồng thời phối hợp với các cơ quan quản lý để xây dựng tiêu chuẩn áp dụng rộng rãi. Đề nghị các nhà thầu và chủ đầu tư quan tâm áp dụng các giải pháp nhằm nâng cao chất lượng công trình và phát triển bền vững ngành xây dựng.