CHƯƠNG 1 GIẢI PHÁP KÈ MÁI ĐẤT CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG 1. Giải pháp kè mái đất công trình xây dựng ở nước ngoài Ở một số nước phát triển, người ta liên kết các khối bê tông bằng các móc nối hoặc bằng các sợi dây để tạo thành tấm thảm. Do có cấu tạo liên kết các viên khối với nhau nên mái đất tạo thành rất vững chắc [10,11]. Ở Đan Mạch thì sử dụng rộng rãi các khối bê tông có chiều dày lớn nhưng mặt cắt của khối thì nhỏ, các mái kè từ vật liệu này cho thấy độ ổn định cao theo thời gian [7].
Ở Nauy họ sản xuất các mạng lưới ô ngăn sau đó chèn lấp vật liệu vào khoảng trống, nhờ vậy mà các đặc trưng cơ lý của máy đất được tăng cường rất nhiều – hình 1.1 Áp dụng công nghệ mạng lưới tổ ong bảo vệ taluy Một trong những giải pháp kè mái đất công trình được áp dụng phổ biến và thành công ở Anh là thảm rồng đá bằng túi lưới.2 Thảm rồng đá túi lưới Ở Hàn Quốc, người ta sử dụng bê tông bọc vải địa kỹ thuật để kè mái đất, công trình ngoài đáp ứng yêu cầu kỹ thuật còn có tính thẩm mỹ cao – hình 1. Thảm vải địa kỹ thuật được trải lên mái công trình sau đó dùng bơm có áp đẩy vữa bê tông vào các túi nhỏ trên thảm, thông thường thảm có chiều dày 10cm - 25cm.3 Bê tông bọc vải địa kỹ thuật – Hàn Quốc Những giải pháp kỹ thuật hiện đại trên đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật và có tính thẩm mỹ, tuy nhiên chi phí rất đắt, việc đầu tư phù hợp với những nước phát triển có tiềm lực kinh tế. Đối với Việt Nam chỉ áp dụng được cho các dự án lớn, trọng điểm, còn lại để áp dụng đại trà thì không nhiều khả thi. Giải pháp kè mái đất công trình xây dựng ở Việt Nam 1.
Thực trạng kè mái đất công trình xây dựng ở Việt Nam 1. Giải pháp kè mái dốc từ đá hộc. Đá hộc có ưu điểm là cường độ lớn, vật liệu sẵn có và chỉ qua gia công là có thể sử dụng, hình 1. Tuy nhiên, nhược điểm là kích thước hình khối không đồng đều, khó vận chuyển, khó thi công, không có khả năng tự liên kết bề mặt, nên khả năng chịu kéo của mái kè đá hộc rất kém, dễ bị phá hủy cục bộ.
Vì vậy, taluy mái đá hộc thường thoải chứ không tạo được độ dốc lớn. Khi nền đất bị biến dạng, sụt lún, mái kè bằng đá hộc dễ bị biến dạng theo.4 Kè sông Rin – Sài Gòn bằng đá hộc 1. Giải pháp rọ đá. Đối với vùng sông biển, có áp lực ngang của sóng, dễ gây xói mòn mái đất, hoặc taluy đường giao thông có yêu cầu góc dốc lớn có thể sử dụng giải pháp rọ đá.
Đá được đổ vào rọ kín và được giữ trong rọ vì vậy không bị lăn, trượt. Các rọ được xếp chồng lên nhau và có trọng lượng bản thân rất lớn vì vậy có độ ổn định cao, hình 1.5 Gia cố sông Tuy Hòa – tỉnh Phú Yên bằng rọ đá 1.3 Cải tiến về hình dạng gạch kè Các tấm bê tông, viên gạch bê tông cốt liệu có kích thước định hình như: hình vuông, hình chữ nhật hoặc hình lục lăng cũng hay được sử dụng làm vật liệu kè, hình 1. Ưu điểm nổi bật là dễ đúc, dễ vận chuyển, thi công nhưng vẫn có những hạn chế về hình dạng, khả năng chịu kém theo các phương kém nên vẫn dễ bị phá hủy cục bộ. Bên cạnh đó, trong nền đất luôn xuất hiện áp lực chủ động và bị động, áp lực này có giá trị lớn dần theo độ dốc và chiều cao của mái đất.
Đây cũng là một trong những nguyên nhân gây phá hủy mái đất từ các dạng vật liệu này. 8 Kè sông Tiền bằng khối bê tông lăng trụ Kè đê Thanh Am – Cầu Đuống bằng Kè đê Tả Lam – Nghệ An bằng gạch khối bê tông hình chữ nhật bê tông cốt liệu – gạch hình bát giác rỗng giữa Hình 1.6 Các hình dạng kè mái đất điển hình 1. Những bất cập từ các giải pháp kè mái đất công trình xây dựng truyền thống và các dạng phá hủy mái đất thường gặp 1.1 Do hình dạng vật liệu mái kè không hợp lý Hiện nay, đối với việc kè kênh mương, taluy đường giao thông người ta sử dụng rất nhiều các tấm bê tông, viên gạch bê tông cốt liệu có kích thước định hình như: hình vuông, hình chữ nhật hoặc hình lục lăng làm vật liệu kè. 9 Ưu điểm nổi bật là dễ đúc, dễ vận chuyển, thi công nhưng vẫn có những hạn chế về hình dạng, khả năng chịu kém theo các phương kém nên vẫn dễ bị phá hủy cục bộ.
Bên cạnh đó, trong nền đất luôn xuất hiện áp lực chủ động và bị động, áp lực này có giá trị lớn dần theo độ dốc và chiều cao của mái đất. Đây cũng là một trong những nguyên nhân gây phá hủy mái đất từ các dạng vật liệu này, hình 1. Nhìn chung, đối với các trường hợp hình dạng vật liệu kè không hợp lý, không có khả năng liên kết với nhau tạo thành tấm để chịu lực kéo của mái, áp lực ngang của đất (áp lực chủ động, bị động) thì chỉ phù hợp với những công trình có mái đất tương đối thoải, mái kè ít chịu kéo, áp lực ngang của đất nhỏ. Trong những trường hợp còn lại, mái kè rất dễ bị phá hủy.7 Trường hợp hư hỏng mái kè do liên kết bề mặt của vật liệu kè kèm 1.2 Các dạng phá hủy mái đất thường gặp Qua khảo sát cho thấy, có rất nhiều dạng phá hủy mái đất công trình do những nguyên nhân khác nhau.
Mức độ hư hỏng cũng như thời gian phá hủy cũng khác nhau. Một số dạng phá hủy mái đất có thể kế đến như: Hiện tượng trượt lở của đất đá, hiện tượng đá đổ, hiện tượng xỏi lở phá hoại bờ sông… Dưới đây là hình ảnh minh họa cho một số dạng phá hủy mái đất thường gặp – hình 1.8 Sạt lở mái đất đèo Hòn Giao, Hải Vân Sạt bờ sông Châu Phú–tỉnh An Giang Sạt bờ sông Hồng Hình 1.9 Hiện trạng sạt lở bờ sông 11 1. Lựa chọn giải pháp kè mái đất công trình xây dựng Gạch phức hình là gạch có hình dạng phức tạp, cấu tạo nhiều góc cạnh. Liên kết bề mặt rất tốt, một viên có thể liên kết móc xích với nhiều viên xung quanh, các viên có thể chuyển lực kéo cho nhau rất hữu hiệu.
Gạch phức hình sau khi ép hoặc rung hoặc cả ép lẫn rung thì khi đóng rắn đạt các chỉ số về cơ học như cường độ nén, độ hút nước, độ thấm nước… mà không cần qua nhiệt độ. Về mặt môi trường, gạch phức hình sử dụng các nguồn tài nguyên vật liệu chính trong tự nhiên như: đá mạt, xi măng, xỉ đáy, phế thải xây dựng … Các nguồn tài nguyên vật liệu này có mặt ở khắp nơi, việc khai thác và sử dụng chúng không gây tác động đến môi trường. Quá trình sản xuất gạch phức hình không sinh ra chất gây ô nhiễm, không tạo ra chất phế thải hoặc chất thải độc hại. Gạch phức hình được thiết kế với hình dạng phức tạp hơn so với gạch thông thường.
Với mục đích khắc phục các nhược điểm của gạch dạng thông thường là khả năng liên kết bề mặt kém, gạch phức hình có hình dạng linh hoạt hơn, được thiết kế với nhiều góc cạnh, liên kết móc nối với nhau một cách hợp lý và vẫn tạo được bề mặt kín khín trên toàn bộ mái kè. Hình dạng gạch phức hình càng phức tạp thì khả năng liên kết bề mặt càng tốt, mái kè làm việc càng ổn định, tuy nhiên việc tạo hình, vận chuyển, thi công sẽ khó khăn hơn và ngược lại. Đó là 02 mặt mâu thuẫn của một vấn đề. Vì vậy tiêu chí để đề xuất giải pháp gạch phức hình kè mái đất công trình xây dựng phải đảm bảo tính dung hòa giữa việc thiết kế hình dạng hợp lý nhưng cũng có công nghệ tạo hình phù hợp đi cùng.
Có 03 phương pháp tạo hình cho gạch phức hình: phương pháp rung, phương pháp ép và phương pháp ép – rung kết hợp. Phương pháp rung là một phương pháp tạo hình sản phẩm gạch không nung. Nguyên tắc của phương pháp này là cốt liệu ở trong khuôn và được rung trên máy rung có biên độ, tần số xác định trong một thời gian nhất định. 12 Phương pháp rung thích hợp tạo cho hỗn hợp phối liệu có độ ẩm lớn, khi đó vật liệu dễ dàng tự lèn chặt.
Trong 03 phương pháp trên thì phương pháp rung cho cường độ sản phẩm không cao, xuất hiện nhiều lỗ rỗng, khuyết tật bề mặt. Phương pháp rung - ép kết hợp là phương pháp tạo hình chất lượng sản phẩm gạch tốt nhất do kết hợp cả 02 quá trình rung – ép. Sản phẩm tạo hình qua phương pháp này thường có bề mặt phẳng nhẵn, ít lỗ rỗng và khuyết tật, cấu trúc đặc chắc và vì vậy cường độ sản phẩm cũng cao hơn [3]. Vì vậy việc lựa chọn hình dạng viên gạch phức hình hợp lý cùng với công nghệ rung - ép trong chế tạo sẽ tạo ra sản phẩm gạch kè mái đất có chất lượng cao, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đề ra.
13 TIỂU KẾT CHƯƠNG 1 Nội dung chương 1 đã đề cập đến các giải pháp kè mái đất công trình ở nước ngoài, ở Việt Nam, những bất cập từ các giải pháp kè mái đất dẫn đến các dạng hư hỏng, phá hoại khác nhau. Từ đó em đề xuất giải pháp kè mái đất công trình xây dựng bằng gạch không nung phức hình. 14 CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU Cơ sở pháp lý và khoa học của đề tài - Quyết định số 567/QĐ-TTg ngày 28/4/2010 của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt Chương trình phát triển vật liệu xây không nung đến năm 2020; - Chỉ thị số 10/CT-TTg ngày 16/4/2012 của Thủ tướng Chính phủ về việc tăng cường sử dụng vật liệu xây không nung và hạn chế sản xuất, sử dụng gạch đất sét nung; - Thông tư số 13/2017/TT-BXD ngày 08/12/2017 của Bộ Xây dựng Quy định sử dụng vật liệu xây không nung trong các công trình xây dựng; - Chỉ thị số 01/CT-UBND ngày 02/01/2018 của Chủ tịch Ủy ban nhân dân thành phố Hải Phòng về việc tăng cường sử dụng vật liệu không nung và hạn chế sản xuất, sử dụng gạch đất sét nung trên địa bàn thành phố Hải Phòng; - Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6477 : 2011 “Gạch bê tông”.