Tổng quan nghiên cứu

Gạch xây là thành phần cấu trúc quan trọng trong ngành xây dựng, với mức tiêu thụ khoảng 20 – 22 tỷ viên mỗi năm tại Việt Nam, trong đó gạch nung chiếm tới 90%. Việc khai thác đất sét để sản xuất gạch nung gây ra tổn thất lớn về tài nguyên đất nông nghiệp, ước tính khoảng 600 triệu m³ đất sét tương đương 30.000 ha đất canh tác bị sử dụng hàng năm. Ngoài ra, quá trình nung gạch tiêu tốn nhiều năng lượng và phát thải khí độc hại, ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con người. Trước thực trạng này, chính phủ đã chỉ đạo phát triển vật liệu xây không nung nhằm thay thế dần gạch nung truyền thống, góp phần bảo vệ môi trường và tiết kiệm tài nguyên.

Tỉnh Gia Lai, với điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa đặc trưng, đã triển khai sử dụng gạch không nung trong các công trình xây dựng công cộng và dân dụng. Tuy nhiên, qua khảo sát thực tế tại 30 công trình và 4 nhà máy sản xuất gạch không nung trên địa bàn, tình trạng nứt tường gạch không nung diễn ra phổ biến, ảnh hưởng đến chất lượng và mỹ quan công trình. Các dạng vết nứt chủ yếu gồm nứt ngang, nứt dọc và nứt chéo, trong đó nứt ngang và dọc chiếm tỷ lệ lớn.

Mục tiêu nghiên cứu là xác định nguyên nhân chính gây ra hiện tượng nứt tường gạch không nung (gạch bê tông bọt và gạch xi măng cốt liệu) tại Gia Lai, từ đó đề xuất các giải pháp phòng ngừa và khắc phục hiệu quả. Nghiên cứu tập trung trong phạm vi các công trình xây dựng sử dụng gạch không nung tại tỉnh Gia Lai, với dữ liệu thu thập từ năm 2016 đến 2017. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao chất lượng công trình, thúc đẩy ứng dụng vật liệu xây không nung, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững ngành xây dựng địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và tiêu chuẩn kỹ thuật về vật liệu xây không nung, đặc biệt là gạch bê tông bọt và gạch xi măng cốt liệu. Hai mô hình chính được áp dụng gồm:

  • Lý thuyết co ngót và biến dạng của vật liệu xây dựng: Giải thích hiện tượng nứt tường do sự co khô, co ngót và giãn nở nhiệt của gạch không nung trong điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa tại Gia Lai.

  • Mô hình phân tích cơ lý của gạch không nung: Bao gồm các khái niệm về cường độ chịu nén, độ hút nước, độ biến dạng co nở và độ bền kéo gián tiếp của gạch và vữa xây dựng, dựa trên tiêu chuẩn Việt Nam TCVN.

Các khái niệm chính trong nghiên cứu gồm: gạch bê tông bọt (Cellular Lightweight Concrete – CLC), gạch xi măng cốt liệu (gạch bê tông), độ co khô, độ hút nước, độ biến dạng co nở, cường độ chịu nén, và cường độ kéo gián tiếp của vữa xây.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ khảo sát thực tế 30 công trình xây dựng sử dụng gạch không nung tại các huyện, thị xã và thành phố thuộc tỉnh Gia Lai, cùng với mẫu vật liệu lấy từ 4 nhà máy sản xuất gạch không nung trên địa bàn. Các công trình khảo sát chủ yếu là trường học, trụ sở cơ quan nhà nước với số tầng từ 1 đến 4, bước cột từ 3,3 m đến 4,5 m, nhịp từ 5,0 m đến 6,7 m.

Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

  • Khảo sát thống kê dạng vết nứt: Ghi nhận các loại vết nứt phổ biến trên tường gạch không nung, phân loại theo hướng ngang, dọc và chéo, đo kích thước và vị trí vết nứt.

  • Thí nghiệm cơ lý vật liệu: Thực hiện các thí nghiệm xác định độ co khô, độ hút nước, độ biến dạng co nở, cường độ chịu nén và cường độ kéo gián tiếp của gạch bê tông bọt và gạch xi măng cốt liệu, cũng như các loại vữa xây và vữa tô. Mẫu vật liệu được lấy trực tiếp từ nhà máy và công trình thực tế.

  • Phân tích so sánh: Kết quả thí nghiệm được so sánh với các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành của Việt Nam để đánh giá mức độ phù hợp và xác định nguyên nhân gây nứt.

  • Thời gian nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn từ năm 2016 đến 2017, đảm bảo thu thập dữ liệu đầy đủ và chính xác.

Cỡ mẫu thí nghiệm gồm nhiều mẫu gạch và vữa được lấy ngẫu nhiên từ các nhà máy và công trình, đảm bảo tính đại diện. Phương pháp chọn mẫu và phân tích dữ liệu được thực hiện theo tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hiện hành nhằm đảm bảo độ tin cậy và khách quan của kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Dạng vết nứt phổ biến: Qua khảo sát 30 công trình, các vết nứt ngang chiếm khoảng 60%, vết nứt dọc chiếm 30%, và vết nứt chéo chiếm 10%. Vết nứt ngang thường xuất hiện ở độ cao 1,4 – 1,6 m so với mặt sàn, chiều dài vết nứt từ 2,4 – 3,0 m, chiều rộng từ 0,5 – 1,5 mm.

  2. Đặc tính cơ lý gạch bê tông bọt: Độ co khô và độ hút nước của gạch bê tông bọt vượt mức tiêu chuẩn kỹ thuật cho phép, với độ co khô trung bình khoảng 0,12% – 0,15%, độ hút nước lên tới 18% – 22%, cao hơn nhiều so với giới hạn cho phép là 0,1% và 15% tương ứng. Độ biến dạng co nở cũng lớn, gây ra ứng suất nội sinh dẫn đến nứt tường.

  3. Đặc tính gạch xi măng cốt liệu: Gạch bê tông xi măng cốt liệu có độ hút nước và độ biến dạng co nở tương đối lớn, với độ hút nước trung bình khoảng 12% – 16%, độ co ngót khoảng 0,08% – 0,11%. Mặc dù cường độ chịu nén đạt trên 8 MPa, nhưng sự biến dạng do nhiệt độ và độ ẩm vẫn gây ra hiện tượng nứt.

  4. Ảnh hưởng của kết cấu công trình: Các công trình khảo sát có nhịp bình quân từ 5,0 m đến 6,7 m và bước cột từ 3,3 m đến 4,5 m, dẫn đến độ biến dạng co nở trong tường tương đối lớn khi chịu tác động của nhiệt độ và độ ẩm thay đổi theo mùa, làm tăng nguy cơ nứt tường.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính gây ra nứt tường gạch không nung tại Gia Lai là do đặc tính cơ lý của gạch không nung, đặc biệt là gạch bê tông bọt có độ co khô và độ hút nước vượt quá tiêu chuẩn kỹ thuật, dẫn đến ứng suất nội sinh trong khối xây. Điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa với độ ẩm và nhiệt độ biến đổi lớn làm gia tăng hiện tượng co ngót và giãn nở của vật liệu, từ đó gây ra các vết nứt ngang và dọc phổ biến.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả phù hợp với nhận định của các tác giả về nguyên nhân nứt do co rút, trương nở và biến dạng nhiệt của vật liệu xây không nung. Tuy nhiên, tại Gia Lai, đặc điểm khí hậu và quy mô công trình có ảnh hưởng đặc thù, đòi hỏi các giải pháp kỹ thuật phù hợp.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh độ co khô và độ hút nước của các mẫu gạch bê tông bọt và gạch xi măng cốt liệu với tiêu chuẩn kỹ thuật, cũng như bảng thống kê tỷ lệ các dạng vết nứt tại các công trình khảo sát. Các biểu đồ này giúp minh họa rõ ràng mức độ vượt chuẩn và phân bố vết nứt theo loại và vị trí.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Cải tiến công nghệ sản xuất gạch không nung: Áp dụng các biện pháp kiểm soát độ ẩm và thành phần cấp phối nguyên liệu nhằm giảm độ co khô và độ hút nước của gạch bê tông bọt, đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật theo tiêu chuẩn Việt Nam. Thời gian thực hiện: 1 – 2 năm, chủ thể: các nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng.

  2. Tăng cường kiểm soát chất lượng vật liệu đầu vào và đầu ra: Thiết lập hệ thống kiểm tra nghiêm ngặt các chỉ tiêu cơ lý của gạch và vữa trước khi đưa vào sử dụng tại công trình, nhằm phát hiện sớm các sản phẩm không đạt yêu cầu. Thời gian: liên tục trong quá trình sản xuất và thi công, chủ thể: chủ đầu tư, nhà thầu xây dựng.

  3. Thiết kế kết cấu phù hợp với đặc điểm vật liệu và khí hậu: Giảm nhịp và bước cột trong thiết kế công trình để hạn chế biến dạng co nở của tường, đồng thời bố trí các giằng ngang và đứng nhằm giảm ứng suất trong khối xây. Thời gian: áp dụng ngay trong các dự án mới, chủ thể: các đơn vị thiết kế và tư vấn xây dựng.

  4. Áp dụng biện pháp thi công và bảo dưỡng thích hợp: Sử dụng vữa có cường độ và độ dẻo phù hợp, thi công đúng quy trình kỹ thuật, bảo dưỡng tường trong điều kiện kiểm soát độ ẩm và nhiệt độ nhằm giảm thiểu hiện tượng nứt. Thời gian: trong suốt quá trình thi công và bảo dưỡng, chủ thể: nhà thầu thi công và giám sát.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Chủ đầu tư và nhà thầu xây dựng: Nắm bắt nguyên nhân và giải pháp khắc phục nứt tường gạch không nung để nâng cao chất lượng công trình, giảm chi phí sửa chữa và bảo trì.

  2. Các nhà sản xuất vật liệu xây dựng: Áp dụng kết quả nghiên cứu để cải tiến công nghệ sản xuất, nâng cao chất lượng gạch không nung, đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật và yêu cầu thị trường.

  3. Chuyên gia thiết kế và tư vấn xây dựng: Tham khảo các phân tích về đặc tính vật liệu và ảnh hưởng khí hậu để thiết kế kết cấu phù hợp, đảm bảo độ bền và thẩm mỹ công trình.

  4. Cơ quan quản lý nhà nước và các tổ chức nghiên cứu: Sử dụng luận văn làm cơ sở khoa học để xây dựng chính sách, quy chuẩn kỹ thuật và hướng dẫn thi công vật liệu xây không nung tại địa phương.

Câu hỏi thường gặp

  1. Nguyên nhân chính gây nứt tường gạch không nung là gì?
    Nguyên nhân chủ yếu là do đặc tính cơ lý của gạch không nung như độ co khô, độ hút nước và biến dạng co nở vượt quá tiêu chuẩn kỹ thuật, kết hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa tại Gia Lai gây ra ứng suất nội sinh dẫn đến nứt tường.

  2. Các dạng vết nứt phổ biến trên tường gạch không nung là gì?
    Các dạng vết nứt phổ biến gồm nứt ngang (chiếm khoảng 60%), nứt dọc (30%) và nứt chéo (10%), thường xuất hiện ở vị trí mặt ngang của viên gạch hoặc tại các vị trí đầu lanh tô cửa.

  3. Làm thế nào để giảm thiểu hiện tượng nứt tường trong thi công?
    Cần áp dụng biện pháp thi công đúng quy trình, sử dụng vật liệu đạt chuẩn, bảo dưỡng tường trong điều kiện kiểm soát độ ẩm và nhiệt độ, đồng thời thiết kế kết cấu phù hợp với đặc tính vật liệu và khí hậu.

  4. Gạch bê tông bọt và gạch xi măng cốt liệu khác nhau như thế nào về đặc tính?
    Gạch bê tông bọt có độ co khô và độ hút nước cao hơn nhiều so với gạch xi măng cốt liệu, dẫn đến nguy cơ nứt cao hơn. Gạch xi măng cốt liệu có cường độ chịu nén cao hơn nhưng vẫn chịu ảnh hưởng bởi biến dạng co nở do nhiệt độ và độ ẩm.

  5. Nghiên cứu này có thể áp dụng cho các vùng khí hậu khác không?
    Mặc dù nghiên cứu tập trung tại Gia Lai với khí hậu nhiệt đới gió mùa, các nguyên lý về co ngót và biến dạng vật liệu có thể áp dụng cho các vùng có điều kiện khí hậu tương tự, tuy nhiên cần điều chỉnh theo đặc điểm địa phương.

Kết luận

  • Nứt tường gạch không nung tại Gia Lai chủ yếu do đặc tính cơ lý của gạch bê tông bọt và gạch xi măng cốt liệu vượt tiêu chuẩn về độ co khô, độ hút nước và biến dạng co nở.
  • Các dạng vết nứt phổ biến là nứt ngang và dọc, ảnh hưởng đến chất lượng và mỹ quan công trình.
  • Điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa với biến đổi nhiệt độ và độ ẩm lớn làm gia tăng hiện tượng nứt tường.
  • Đề xuất các giải pháp cải tiến công nghệ sản xuất, kiểm soát chất lượng, thiết kế kết cấu và thi công phù hợp nhằm giảm thiểu nứt tường.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển vật liệu xây không nung bền vững tại Gia Lai và các vùng có điều kiện tương tự, góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng công trình xây dựng.

Để tiếp tục, các nhà sản xuất và đơn vị thi công nên áp dụng các khuyến nghị trong nghiên cứu nhằm cải thiện chất lượng vật liệu và công trình. Chủ đầu tư và cơ quan quản lý cần phối hợp giám sát chặt chẽ việc sử dụng gạch không nung, thúc đẩy phát triển vật liệu xây dựng xanh, thân thiện môi trường.