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 mỗi 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 thúc đẩy 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 áp dụng vật liệu xây không nung trong nhiều công trình công cộng và dân dụng. Tuy nhiên, qua khảo sát thực tế tại 30 công trình xây dựng sử dụng gạch không nung, các hiện tượng nứt tường phổ biến đã được ghi nhận, 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 đa số.

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 tại tỉnh Gia Lai, khảo sát các dạng vết nứt và thực hiện thí nghiệm đánh giá các chỉ tiêu cơ lý của gạch và vữa xây dựng. 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 bền vững, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển 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 mô hình về cơ học vật liệu xây dựng, đặc biệt tập trung vào các khái niệm sau:

  • Độ co khô (Shrinkage): Sự giảm thể tích của vật liệu do mất nước hoặc thay đổi độ ẩm, gây ra ứng suất nội tại và nứt tường.
  • Độ hút nước (Water absorption): Khả năng hấp thụ nước của gạch, ảnh hưởng đến độ bền và khả năng chống thấm.
  • Độ biến dạng co nở (Deformation due to shrinkage and expansion): Sự thay đổi kích thước vật liệu do tác động của nhiệt độ và độ ẩm, dẫn đến ứng suất và nứt.
  • Cường độ chịu nén và kéo gián tiếp: Các chỉ tiêu cơ lý quan trọng đánh giá khả năng chịu lực của gạch và vữa xây.
  • Tiêu chuẩn kỹ thuật Việt Nam (TCVN): Các quy định về kích thước, cường độ, độ hút nước và các chỉ tiêu kỹ thuật của gạch không nung và vữa xây dựng.

Khung lý thuyết này giúp phân tích nguyên nhân gây nứt tường dựa trên các đặc tính vật liệu và điều kiện môi trường tại Gia Lai.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa khảo sát thực tế và thí nghiệm phòng lab:

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu khảo sát tại 30 công trình xây dựng sử dụng gạch không nung trên địa bàn tỉnh Gia Lai, bao gồm các công trình trường học, trụ sở cơ quan 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. Mẫu gạch bê tông bọt và gạch xi măng cốt liệu được lấy từ các nhà máy sản xuất tại Gia Lai như Công ty TNHH MTV Vật liệu nhẹ Gia Nghĩa và Công ty TNHH MTV Tiến Minh Gia Lai. Mẫu vữa xây cũng được thu thập từ các công trình và nhà máy sản xuất địa phương.

  • Phương pháp phân tích: 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 và vữa theo tiêu chuẩn TCVN hiện hành. Kết quả thí nghiệm được so sánh với các tiêu chuẩn kỹ thuật để đánh giá mức độ phù hợp và xác định nguyên nhân gây nứt.

  • Timeline nghiên cứu: Khảo sát và thu thập mẫu trong năm 2016, tiến hành thí nghiệm và phân tích dữ liệu trong năm 2017, hoàn thiện luận văn và bảo vệ vào tháng 10/2017.

Phương pháp nghiên cứu đảm bảo tính khách quan, khoa học và phù hợp với điều kiện thực tế tại Gia Lai.

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 chủ yếu là nứt ngang (chiều dài 2,4 – 3,0 m, rộng 0,5 – 1,5 mm, vị trí cao 1,4 – 1,6 m so với sàn) và nứt đứng (xuất hiện cách trụ tường 2,2 – 2,4 m). Vết nứt chéo ít gặp, chủ yếu tại đầu lanh tô cửa đi, cửa sổ.

  2. Đặc tính vật liệu gạch bê tông bọt: Độ co khô và độ biến dạng co nở của gạch bê tông bọt vượt mức tiêu chuẩn kỹ thuật cho phép, gây ra ứng suất nội tại lớn dẫn đến nứt tường. Độ hút nước của loại gạch này cũng cao, làm giảm khả năng chống thấm và tăng nguy cơ hư hại.

  3. Đặc tính vật liệu gạch xi măng cốt liệu: Gạch bê tông xi măng cốt liệu sản xuất tại Gia Lai có độ hút nước và biến dạng co nở tương đối lớn, tuy cường độ chịu nén đạt mức trên 8,0 MPa. Kích thước viên gạch phổ biến là 9x19x39 cm và 15x19x39 cm, trọng lượng từ 9 đến 13 kg/viên.

  4. Ảnh hưởng 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 lớn do tác động nhiệt độ và độ ẩm thay đổi theo mùa, làm tăng nguy cơ nứt.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính gây nứt tường gạch không nung tại Gia Lai là do đặc tính cơ lý của gạch, đặc biệt là độ co khô và biến dạng co nở vượt quá giới hạn tiêu chuẩn. Điều này tạo ra ứng suất nội tại trong khối xây, dẫn đến các vết nứt ngang và dọc phổ biến. Độ hút nước cao làm giảm khả năng chống thấm, khiến gạch dễ bị hư hại khi tiếp xúc với môi trường ẩm ướt.

So với các nghiên cứu quốc tế, kết quả tương đồng với nhận định rằng sự co rút và giãn nở do nhiệt độ, độ ẩm là nguyên nhân phổ biến gây nứt trong các công trình xây dựng bằng vật liệu không nung. Tuy nhiên, tại Gia Lai, điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa với biên độ nhiệt và độ ẩm thay đổi rõ rệt càng làm tăng mức độ biến dạng vật liệu.

Việc khảo sát thực tế và thí nghiệm chi tiết cho phép xác định rõ nguyên nhân vật liệu là chủ yếu, loại trừ nguyên nhân do biến dạng khung kết cấu. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh độ co khô và độ hút nước của các mẫu gạch với tiêu chuẩn TCVN, cũng như bảng thống kê các dạng vết nứt và vị trí xuất hiện.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cải tiến công nghệ sản xuất gạch không nung, lựa chọn vật liệu phù hợp và thiết kế kết cấu công trình để hạn chế nứt tường, nâng cao chất lượng và độ bền công trình xây dựng tại Gia Lai.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Cải tiến công nghệ sản xuất gạch không nung: Áp dụng các biện pháp kiểm soát độ co khô và độ hút nước trong quá trình sản xuất gạch bê tông bọt và gạch xi măng cốt liệu nhằm giảm biến dạng vật liệu. Thời gian thực hiện: 1-2 năm. Chủ thể: Nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng.

  2. Tăng cường kiểm soát chất lượng vật liệu: Thiết lập quy trình kiểm tra nghiêm ngặt các chỉ tiêu cơ lý của gạch trước khi đưa vào xây dựng, đảm bảo tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật Việt Nam. Thời gian: liên tục. Chủ thể: Sở Xây dựng, các đơn vị giám định chất lượng.

  3. Thiết kế kết cấu phù hợp: Giảm nhịp và bước cột trong thiết kế công trình để hạn chế biến dạng co nở trong tường, đồng thời bố trí giằng ngang và đứng hợp lý nhằm tăng khả năng chịu lực và giảm nứt. Thời gian: áp dụng ngay trong các dự án mới. Chủ thể: Kỹ sư thiết kế, chủ đầu tư.

  4. Đào tạo và nâng cao nhận thức thi công: Tổ chức các khóa đào tạo cho công nhân và kỹ sư xây dựng về kỹ thuật thi công gạch không nung, cách xử lý vết nứt và bảo dưỡng công trình. Thời gian: 6-12 tháng. Chủ thể: Sở Xây dựng, các trường đào tạo nghề.

  5. Ứng dụng khoa học công nghệ: Khuyến khích nghiên cứu và ứng dụng các vật liệu phụ gia, công nghệ mới nhằm tăng cường tính bền vững và giảm nhược điểm của gạch không nung. Thời gian: dài hạn. Chủ thể: Viện nghiên cứu, doanh nghiệp sản xuất.

Các giải pháp trên nhằm mục tiêu giảm tỷ lệ nứt tường xuống dưới 5% trong vòng 3 năm tới, nâng cao chất lượng công trình và thúc đẩy phát triển vật liệu xây không nung bền vững tại Gia Lai.

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 giúp nâng cao chất lượng công trình, giảm chi phí sửa chữa và tăng tuổi thọ công trình.

  2. Kỹ sư thiết kế và tư vấn xây dựng: Áp dụng kiến thức về đặc tính vật liệu và ảnh hưởng kết cấu để thiết kế công trình phù hợp, hạn chế rủi ro nứt tường, đảm bảo an toàn và thẩm mỹ.

  3. Nhà sản xuất vật liệu xây dựng: Căn cứ vào kết quả nghiên cứu để cải tiến quy trình sản xuất, kiểm soát chất lượng gạch không nung, đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật và nhu cầu thị trường.

  4. Cơ quan quản lý nhà nước và các tổ chức giám định: Sử dụng luận văn làm cơ sở khoa học để xây dựng chính sách, quy định và hướng dẫn kiểm tra chất lượng vật liệu xây không nung, thúc đẩy phát triển bền vững ngành xây dựng.

Việc tham khảo luận văn giúp các nhóm đối tượng trên nâng cao hiệu quả công việc, đồng thời góp phần phát triển ngành xây dựng xanh, thân thiện môi trường tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

  1. Nguyên nhân chính gây nứt tường gạch không nung là gì?
    Nguyên nhân chủ yếu là do đặc tính vật liệu như độ co khô, độ hút nước và biến dạng co nở vượt quá tiêu chuẩn kỹ thuật, gây ứng suất nội tại dẫn đến nứt tường.

  2. Tại sao gạch bê tông bọt dễ bị nứt hơn gạch xi măng cốt liệu?
    Gạch bê tông bọt có độ co khô và biến dạng co nở lớn hơn nhiều so với tiêu chuẩn, đồng thời độ hút nước cao làm giảm khả năng chống thấm, dễ dẫn đến nứt hơn.

  3. Các dạng vết nứt phổ biến ở tường gạch không nung là gì?
    Các dạng vết nứt thường gặp gồm nứt ngang, nứt dọc và nứt chéo, trong đó nứt ngang và dọc chiếm đa số, thường xuất hiện ở vị trí cách sàn khoảng 1,4 – 1,6 m hoặc cách trụ tường 2,2 – 2,4 m.

  4. Làm thế nào để hạn chế nứt tường trong công trình sử dụng gạch không nung?
    Có thể giảm nhịp và bước cột trong thiết kế, bố trí giằng hợp lý, kiểm soát chất lượng vật liệu, cải tiến công nghệ sản xuất và nâng cao kỹ thuật thi công.

  5. Tại sao nghiên cứu này tập trung vào Gia Lai?
    Gia Lai có điều kiện khí hậu đặc thù và đang áp dụng rộng rãi gạch không nung trong xây dựng, tuy nhiên tình trạng nứt tường phổ biến ảnh hưởng đến chất lượng công trình, cần nghiên cứu chuyên sâu để tìm giải pháp phù hợp.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xác định nguyên nhân chính gây nứt tường gạch không nung tại Gia Lai là do đặc tính cơ lý của gạch, đặc biệt là độ co khô, độ hút nước và biến dạng co nở vượt tiêu chuẩn kỹ thuật.
  • Các dạng vết nứt phổ biến gồm nứt ngang và nứt dọc, ảnh hưởng đến chất lượng và mỹ quan công trình xây dựng.
  • Kết quả thí nghiệm và khảo sát thực tế cung cấp cơ sở khoa học để đề xuất các giải pháp cải tiến công nghệ sản xuất, kiểm soát chất lượng và thiết kế kết cấu phù hợp.
  • Đề xuất các giải pháp cụ thể nhằm giảm thiểu hiện tượng nứt tường, nâng cao độ bền và tính bền vững của công trình sử dụng gạch không nung tại Gia Lai.
  • Nghiên cứu góp phần thúc đẩy ứng dụng vật liệu xây không nung thân thiện môi trường, bảo vệ tài nguyên và phát triển ngành xây dựng địa phương bền vững.

Tiếp theo, cần triển khai áp dụng các giải pháp đề xuất trong thực tế xây dựng và tiếp tục nghiên cứu mở rộng để hoàn thiện công nghệ và kỹ thuật thi công gạch không nung. Các đơn vị liên quan được khuyến khích phối hợp thực hiện nhằm nâng cao chất lượng công trình và bảo vệ môi trường.