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. 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 ô nhiễm môi trường, khai thác đất nông nghiệp quá mức, tiêu hao năng lượng lớn và ảnh hưởng đến an ninh lương thực quốc gia. Trước thực trạng này, gạch không nung được xem là giải pháp thay thế bền vững, thân thiện môi trường và tiết kiệm chi phí.

Mặc dù có nhiều ưu điểm, 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. Nghiên cứu này tập trung khảo sát thực trạng hư hỏng tại 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. Phạm vi nghiên cứu bao gồm khảo sát hiện trạng, thí nghiệm mô hình khối xây gạch không nung 2 lỗ và 6 lỗ, thực hiện tại các công trình dân dụng và công nghiệp trong giai đoạn 2016-2017.

Mục tiêu chính của luận văn là nâng cao độ bền và khả năng chịu lực của các công trình sử dụng gạch không nung, góp phần thúc đẩy ứng dụng vật liệu xây dựng thân thiện môi trường, đồng thời giảm thiểu chi phí bảo trì, sửa chữa. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc phát triển ngành xây dựng bền vững, phù hợp với chủ trương của Nhà nước về hạn chế sản xuất gạch nung truyền thống.

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 vật liệu xây dựng, đặc biệt tập trung vào:

  • Lý thuyết co ngót vật liệu bê tông xi măng: Giải thích hiện tượng giảm thể tích vật liệu do quá trình thủy hóa xi măng và mất nước tự do, là nguyên nhân chính gây ra các vết nứt trên khối xây gạch không nung.
  • Mô hình ứng xử kết cấu khối xây: Phân tích các dạng ứng suất và biến dạng trong khối xây gạch không nung dưới tác động của tải trọng dọc, ngang và xiên, từ đó xác định các vị trí dễ bị nứt.
  • Khái niệm gia cường kết cấu: Bao gồm gia cường thép, bổ trụ, phủ lưới mắt cáo và rót vữa nhằm tăng cường khả năng chịu lực và giảm thiểu hư hỏng cho khối xây.

Các khái niệm chính được sử dụng gồm: độ co ngót, cường độ chịu nén, độ hút nước, vết nứt ngang, dọc, xiên, gia cường bổ trụ, gia cường giằng thép, và gia cường lưới mắt cáo.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp giữa 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, bao gồm các công trình như trụ sở UBND xã Al Băh, trường THCS xã Ia Phí, Ayun, Trần Hưng Đạo.
  • Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn mẫu gạch không nung 2 lỗ và 6 lỗ phổ biến tại địa phương, chuẩn bị các khối xây mô hình theo kích thước tiêu chuẩn.
  • Phương pháp phân tích: Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của khối xây theo ba phương dọc, ngang và xiên; đo độ hút nước và độ co ngót của mẫu gạch; kiểm tra hiệu quả các giải pháp gia cường như gia cường thép, bổ trụ, phủ lưới mắt cáo và rót vữa.
  • Timeline nghiên cứu: Thực hiện khảo sát và thu thập dữ liệu trong năm 2016, tiến hành thí nghiệm mô hình và phân tích kết quả trong năm 2017.

Cỡ mẫu thí nghiệm gồm nhiều mẫu khối xây với các giải pháp gia cường khác nhau, được lựa chọn nhằm đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy của kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Dạng hư hỏng phổ biến: Khảo sát thực tế cho thấy 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 và vết nứt chéo ở góc cửa sổ, cửa đi. Các vết nứt này chủ yếu do co ngót vật liệu và ảnh hưởng của kết cấu.

  2. Cường độ chịu nén của khối xây: Thí nghiệm mô hình cho thấy khối xây không trát có khả năng chịu lực nén đạt trên 280 kN ở trạng thái ép dọc và ngang, 60 kN ở trạng thái ép xiên. Khi gia cường bổ trụ, lực phá hủy tăng từ 13% đến 50% so với khối xây không gia cường.

  3. Ảnh hưởng của độ co ngót và độ hút nước: Mẫu gạch không nung có độ co ngót tự nhiên từ 6,3 đến 13,6 µm/m, độ hút nước từ 6,5% đến 13%, ảnh hưởng trực tiếp đến sự hình thành vết nứt trên khối xây. Độ co ngót tăng khi độ hút nước cao, làm giảm cường độ chịu nén.

  4. Hiệu quả các giải pháp gia cường: Gia cường bổ trụ cho khối xây không trát đạt hiệu quả cao nhất trong việc tăng khả năng chịu lực và giảm vết nứt. Giải pháp phủ lưới mắt cáo và gia cường giằng thép cũng cải thiện đáng kể tính ổn định của khối xây, đặc biệt khi kết hợp với rót vữa.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính gây hư hỏng là do sự co ngót của vật liệu bê tông xi măng trong gạch không nung, kết hợp với các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm và phương pháp thi công chưa phù hợp. So với các nghiên cứu quốc tế, kết quả tương đồng về các dạng vết nứt và nguyên nhân gây ra, tuy nhiên nghiên cứu này tập trung vào điều kiện thực tế tại Việt Nam với các loại gạch phổ biến.

Biểu đồ lực nén gây nứt và phá hủy khối xây theo ba phương cho thấy rõ sự khác biệt về khả năng chịu lực giữa các giải pháp gia cường, minh họa hiệu quả của việc bổ trụ và giằng thép. Bảng so sánh độ co ngót và độ hút nước cũng làm rõ mối quan hệ giữa các chỉ tiêu vật liệu và hiện tượng hư hỏng.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hướng dẫn thi công, bảo dưỡng và sửa chữa các công trình sử dụng gạch không nung, góp phần nâng cao chất lượng và tuổi thọ công trình.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng giải pháp gia cường bổ trụ cho khối xây không trát: Thực hiện gia cường bổ trụ tại các vị trí dễ bị nứt như tiếp giáp với trụ bê tông cốt thép, nhằm tăng khả năng chịu lực lên ít nhất 30% trong vòng 6 tháng đầu thi công. Chủ thể thực hiện là các nhà thầu xây dựng và kỹ sư giám sát.

  2. Sử dụng lưới mắt cáo phủ lên bề mặt tường trát: Giải pháp này giúp giảm thiểu vết nứt do co ngót và biến dạng nhiệt, áp dụng cho các công trình dân dụng trong vòng 3 tháng sau khi xây dựng. Chủ thể thực hiện là đội thi công hoàn thiện và bảo trì.

  3. Kiểm soát chất lượng vật liệu và vữa xây: Đảm bảo độ hút nước và độ co ngót của gạch không nung nằm trong giới hạn cho phép, sử dụng vữa xây mác 75 phù hợp để tăng cường liên kết giữa các viên gạch. Thời gian kiểm tra định kỳ hàng tháng trong quá trình thi công.

  4. Đào tạo kỹ thuật thi công và giám sát chặt chẽ: Tổ chức các khóa đào tạo cho công nhân và kỹ sư về kỹ thuật thi công gạch không nung, đặc biệt là các biện pháp phòng ngừa nứt tường. Thực hiện trong vòng 1 năm, do các trường đại học và viện nghiên cứu phối hợp với doanh nghiệp.

  5. Áp dụng giải pháp rót vữa cho khối xây 2 lỗ: Giải pháp này giúp tăng cường liên kết và khả năng chịu lực của khối xây, nên được áp dụng cho các công trình có yêu cầu cao về độ bền trong vòng 6 tháng đầu thi công.

Các giải pháp trên cần được phối hợp đồng bộ, theo dõi và đánh giá hiệu quả liên tục để điều chỉnh phù hợp với từng công trình cụ thể.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Kỹ sư xây dựng và nhà thầu thi công: Nghiên cứu cung cấp các giải pháp kỹ thuật cụ thể để khắc phục hư hỏng, giúp nâng cao chất lượng công trình và giảm chi phí bảo trì.

  2. Các cơ quan quản lý nhà nước về xây dựng: Tham khảo để xây dựng các tiêu chuẩn, quy định về sử dụng gạch không nung trong các công trình công cộng và dân dụng, góp phần phát triển vật liệu xây dựng thân thiện môi trường.

  3. Giảng viên và sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng: Tài liệu tham khảo hữu ích cho việc giảng dạy và nghiên cứu về vật liệu xây dựng mới, phương pháp thí nghiệm và phân tích kết cấu.

  4. Các nhà sản xuất và cung cấp vật liệu xây dựng: Hiểu rõ các yêu cầu kỹ thuật và hạn chế của gạch không nung, từ đó cải tiến công nghệ sản xuất và phát triển sản phẩm phù hợp với thị trường.

Việc áp dụng kết quả nghiên cứu sẽ giúp các đối tượng trên nâng cao hiệu quả công việc, đồng thời thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành xây dựng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao gạch không nung lại dễ bị nứt hơn gạch nung truyền thống?
    Gạch không nung có thành phần xi măng và cốt liệu, chịu ảnh hưởng lớn từ quá trình co ngót do thủy hóa xi măng và mất nước tự do. Điều này dẫn đến sự giảm thể tích và hình thành các vết nứt, trong khi gạch nung đã trải qua quá trình nung ở nhiệt độ cao nên có cấu trúc ổn định hơn.

  2. Giải pháp gia cường bổ trụ có hiệu quả như thế nào trong thực tế?
    Thí nghiệm cho thấy gia cường bổ trụ giúp tăng lực phá hủy khối xây từ 13% đến 50%, cải thiện đáng kể khả năng chịu lực và giảm vết nứt. Giải pháp này được áp dụng thành công tại nhiều công trình dân dụng và công nghiệp.

  3. Có thể sử dụng gạch không nung cho các công trình cao tầng không?
    Có thể, đặc biệt là loại gạch block xi măng cốt liệu có cường độ chịu lực cao. Tuy nhiên, cần thiết kế kết cấu phù hợp và áp dụng các giải pháp gia cường để đảm bảo an toàn và độ bền công trình.

  4. Làm thế nào để kiểm soát chất lượng gạch không nung khi thi công?
    Cần kiểm tra các chỉ tiêu như độ hút nước, độ co ngót, cường độ chịu nén của gạch trước khi sử dụng. Đồng thời, giám sát quá trình thi công, đảm bảo vữa xây đạt tiêu chuẩn và kỹ thuật thi công đúng quy trình.

  5. Giải pháp rót vữa có ưu điểm gì so với phương pháp xây truyền thống?
    Rót vữa giúp tăng cường liên kết giữa các viên gạch, giảm khe hở và vết nứt, nâng cao khả năng chịu lực và độ bền của khối xây. Phương pháp này cũng giúp tiết kiệm thời gian thi công và giảm chi phí bảo trì.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xác định rõ các dạng hư hỏng phổ biến của công trình sử dụng gạch không nung, chủ yếu là các vết nứt ngang, dọc và xiên do co ngót vật liệu và ảnh hưởng kết cấu.
  • Thí nghiệm mô hình cho thấy các giải pháp gia cường như bổ trụ, giằng thép và phủ lưới mắt cáo có hiệu quả rõ rệt trong việc tăng cường khả năng chịu lực và giảm vết nứt.
  • Độ co ngót và độ hút nước của gạch không nung là các chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng khối xây, cần được kiểm soát chặt chẽ trong sản xuất và thi công.
  • Các giải pháp đề xuất có thể áp dụng thực tế nhằm nâng cao độ bền và tuổi thọ công trình, đồng thời phù hợp với chủ trương phát triển vật liệu xây dựng thân thiện môi trường của Nhà nước.
  • Đề xuất các bước tiếp theo bao gồm mở rộng khảo sát tại nhiều địa phương, phát triển công nghệ sản xuất gạch không nung chất lượng cao và đào tạo kỹ thuật thi công chuyên sâu.

Để góp phần phát triển ngành xây dựng bền vững, các nhà quản lý, kỹ sư và nhà thầu nên áp dụng các giải pháp nghiên cứu trong quá trình thiết kế, thi công và bảo trì công trình sử dụng gạch không nung.