Thi công bê tông dự ứng lực kéo sau Post-Tensioned Construction khác đôi chút so với thi công bê tông cốt thép tiêu chuẩn thông thường. Có một số vấn đề với bê tông dự ứng lực kéo sau mà các kỹ sư và nhà thầu cần phải phát hiện ra và nắm bắt được một cách chắc chắn. Tìm hiểu các nguyên nhân của một số trong những vấn đề này sẽ giúp cho các nhà thầu thi công được các công trình bê tông dựứng lực kéo sau tốt hơn.
Dự ứng lực kéo sau chất tải mạnh lên kết cấu
Một trong những điểm khác nhau cơ bản giữa rầm hoặc tấm dự ứng lực kéo sau và một kết cấu bê tông cốt thép thường điển hình đó là các sợi thép được bố trí hoặc sắp xếp bên trong bê tông, mà vị trí theo phương thẳng đứng của chúng thay đổi dọc theo chiều dài của cấu kiện. Hình thù của dây căng thường có dạng lõm lòng chảo, sẽ có xu hướng tự căng ra khi chịu ứng suất. Điều đó tạo ra một tải trọng nâng lêncòn gọi là tải trọng cân bằng trên bê tông khiến cho hạn chế tới mức tối thiểu và thường khử bỏ có hiệu quả tải trọng tĩnh của bê tông từ các tính toán ứng suất và độ võng.
Do dự ứng lực kéo sau tạo ra một tải trọng mạnh lên kết cấu, mà cần phải thận trọng trong thời gian thi công như kiểm tra chính xác vị trí của các dây căng theo bản vẽ của kỹ sư. Vị trí dây căng không chính xác có thể làm tăng mạnh dự ứng lực lên tấm. Một nguyên nhân thường xảy ra nhất đối với đặt dây căng không chính xác đó là sự sai lệch giữa các bản vẽ kết cấu và bản vẽ của cửa hàng cung cấp.
Bên giám sát và nhà thầu phải kiểm tra lại vị trí đặt cho phù hợp với các bản vẽ kết cấu, mà không phải theo bản vẽ của cửa hàng cung cấp.
Khi sử dụng các tải trọng nâng lên lớn hơn so với khối lượng của sàn, có thể gây ra các vấn đề trong thời gian ép khi các dây căng bắt đầu tạo ra lực lớn hơn so với khối lượng bê tông. Lực nâng lên này có thể tạo ra các ứng suất kéo lớn tại đáy của mối nối tấm/cột, tại đó thường có thanh thép nhỏ hoặc không có, và có thể nâng tấm lên. Không giống như thép thanh, thường hoạt động khi được chất tải, một tải trọng nâng quá lớnphụ thuộc vào số sợi thép hoặc rãnh tăng lên có thể tác động đáng kể lên tấm.
Các mối nối trượt là quan trọng
Hệ thống dự ứng lực kéo sau sẽ di chuyển 20-30% nhiều hơn so với bê tông cốt thép thường. Một quy tắc thống nhất là hệ thống dự ứng lực kéo sau sẽ di chuyển gần 1 inch đối với mỗi 100 feet của tấm mà không bị cản trở bởi hệ thống ngang. Nếu mép tấm cách xa tường chịu cắt gần nhất là 50 feet, khi mà mép kéo sau này sẽ di chuyển gần 1/2 inch. Nếu sự chuyển động của mép này bị ngăn chặn, thì tấm hoặc chi tiết kè hầu như sẽ bị nứt.
Tấm bị kè bao thường bởi các tường bê tông hoặc tường xây, được liên kết trên chu vi của công trình. Ngoài ra, để di chuyển nhiều hơn, tấm dự ứng lực kéo sau sẽ có số thanh thép ít hơn đáng kể so với hệ bình thường, đó là một trong những điểm lợi kinh tế chủ yếu. Nhưng do tấm dự ứng lực keo sau không có thanh cốt thép dư nhằm hạn chế sự phát triển nứt, nên các vết nứt bị kiềm chế sẽ rộng hơn và nhìn rất rõ. Việc sử dụng và thi công hoàn hảo các chi tiết trượt cũng là quan trọng đối với tính năng và vẻ đẹp của bê tông dự ứng lực kéo sau.
Các chi tiết trượt điển hình dùng nỉ, giấy dán tường hoặc chất dẻo nhằm hạn chế sự dính bám của tấm bê tông với tường. Nhiều vết nứt bị kiềm chế được tạo ra bởi các kỹ sư và nhà thầu, những người đánh giá được độ dính bám giữa tấm với các tường bằng bê tông hoặc tường xây. Khi yêu cầu đặt thép thanh giữa tấm và tường, thì lớp cách ly ống hay lớp cao su bọt bao quanh một phần của chốt có thể được sử dụng, nhằm cho phép sự di chuyển tương đối mà không có sự tham gia của chốt.
Đổ các dải bê tông
Đổ các dải bê tông được quy định đối với các kết cấu dự ứng lực kéo sau và thường nằm ở giữa nhịp hoặc điểm 1/4 của nhịp. Để tạo được hiệu quả kiểm soát nứt bất kỳ, thì trên mỗi phía của dải bê tông phải được đổ riêng hoàn toàn khi các dây căng chịu ứng suất. Một cốt thép bất kỳ được kéo dài từ tấm này sang tấm khác thì đều hoạt động như một nút buộc chịu kéo, nó kiềm chế sự di chuyển tương đối của 2 tấm, và phần lớn đều gây ra nứt. Tất cả thép thanh và thép dự ứng lực kéo sau đều được bố trí trong phạm vi chiều rộng của dải bê tông.
Các nhà thầu cần phải chú ý xem tại sao kỹ sư yêu cầu các mép của dải bê tông phải hoàn toàn duy trì được nén lại sau khi các dây căng chịu ứng suất nhưng trước khi bê tông được đổ vào mối liên kết giữa 2 tấm với nhau. Sự rối loạn xảy ra bởi vì sau khi gây ứng suất thành công, phần lớn tấmtrừ dải bê tông là ổn định về kết cấu và không đòi hỏi phải có khuôn hoặc các vách chống đỡ giữ cho ổn định. Nhưng không có các vách đỡ các mép, thì các dải đổ ở giữa nhịp trước khi chúng được đổ đầy bê tông sẽ liên kết chúng lại với nhau và có thể tạo ra các đoạn rộng chìa ra ngoài tấm trên cùng một phía, có thể gây ra võng đáng kể và nứt dưới tác động của tải trọng mà người kỹ sư không thể dự tính và gia cố được.
Tăng lớp bảo vệ chống cháy
Các sợi thép dự ứng lực kéo sau có những yêu cầu về lớp bọc khác nhau phụ thuộc vào vị trí của chúng trên các nhịp được nén lại hoặc không được nén lại. Các tấm được nén lại hoặc không được nén lại đều có chức năng giãn nở khi xảy ra cháy. Nhịp được nén lại có thể là nhịp đầu tiên hoặc cuối cùng trên phương của dây căng.
Đối với mức độ cháy trong 3 giờ, theo bảng 720.1 của Tiêu chuẩn xây dựng quốc tế, thì lớp bảo vệ đáy tối thiểu đối với các dây căng dự ứng lực kéo sau là bằng 2 inch, trong khi đó lớp này chỉ dày 1 inch đối với thép thanh. Sự khác nhau đáng kể này của lớp bảo vệ thường được xem xét và là quy định bắt buộc trực tiếp. Một phương án phục hồi là phải có một loại vật liệu dẻo hoặc chịu lửa khác được sử dụng đối với tấm hoặc rầm bao quanh điểm thấp của dây căng nhằm làm tăng mức độ cháy. Trong các tấm dự ứng lực kéo sau, lớp bảo vệ các sợi thép căng thường phải lớn hơn so với lớp bảo vệ thép thanh nằm ở nhịp cuốiđược nén.
Cách nước
Một hoang tưởng chung cho rằng bê tông dự ứng lực kéo sau sẽ chống thấm tốt. Tiếc rằng, điều đó là không đúng. Bê tông về bản chất là vật liệu rỗng và khi ép thêm đôi chút nó cũng không bất ngờ trở nên đặc. Khi thiết kế và thi công chính xác, thì dự ứng lực kéo sau sẽ làm tăng độ ngăn nước tự nhiên mà bê tông vốn có, nhưng vẫn chưa được gọi là chống thấm.
Trên thực tế, bê tông dự ứng lực kéo sau thường bị phàn nàn là một hệ chống thấm kém. Để tăng giá trị chống thấm cho bê tông dự ứng lực kéo sau, các tấm sẽ phải di chuyển nhiều, có thể gây ra nhiều vết nứt được kiềm chế. Dù có cho bao nhiêu cốt thép vào tấm, thì các vết nứt cũng không bao giờ chống thấm nước được.
Bê tông vỡ tung ra ngoài và các ống dây căng
Dù là trong tấm sàn nhà ở nhỏ hoặc các khách sạn 30 tầng, thì mỗi dây căng sẽ chịu tải tới gần 33.000 pao trong thời gian gây ứng suất. Tải trọng này truyền tới bê tông thông qua neo được đúc bằng gang giãn dài tựa lên bê tông. Nếu bê tông không được đầm rung tốt ở gần các neo, nếu đầm xuyên sâu ở phía trước các neo, hoặc nếu thanh cốt thép dày ngăn cản sự đồng đều của bề mặt chịu lực, thì bê tông dường như bị vỡ tung ra ngoài. Bê tông sẽ bị nổ tung ra trong quá trình kéo khi các neo ép lên tấm hoặc rầm, sau đó sẽ gây ra sự chuyển động mạnh bất ngờ của kích thuỷ lực. Đối với nguyên nhân này, chỉ các nhà chuyên môn được đào tạo mới vận hành được hoặc phải túc trực bên cạnh kích trong suốt thời gian hoạt động. Nếu đầm xuyên sâu không được đặt lại ở vị trí xa các neo, thì các ống thép phải được bố trí xung quanh các ô cửa để chịu lực tác động của neo.
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.3902.520' /> |
| Bê tông bị vỡ theo phương nằm ngang |
Vỡ bê tông cũng có thể xảy ra ở xa các neo ở giữa các tấm. Vỡ bê tông thường xảy ra do thanh kéo uốn cong quá mạnh theo phương nằm ngang hoặc thẳng đứng sinh ra các lực cục bộ trong tấm. Uốn theo phương nằm ngang của các thanh kéo thường được thực hiện sao cho tránh đàm xuyên qua, tránh các ô trống của tấm và các chi tiết thép đặt trước nhằm phòng ngừa đặt dây căng tiêu chuẩn. Trong thời gian gây ứng suất, các thanh kéo có xu hướng giãn thẳng ra và bê tông trong đoạn cong không chịu được lực vỡ ngang cục bộ.
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.3902.521' /> |
| Vỡ bê tông cục bộ |
Đối với các đoạn cong nằm ngang, thực tế cho thấy rằng khi bắt đầu uốn cong dây căng ở phần giữa của tấm sao cho có đủ bê tông và thép thanh để chịu được lực phá vỡ ngang bất kỳ. Các dây căng uốn cong ở gần đỉnh của bê tông cũng dẫn đến các vấn đè do bê tông có lớp bảo vệ ít nhất và thép thanh không được bổ sung thêm. Nếu không loại bỏ được các đoạn quá cong, thì thường dùng các nẹp để gia cố lại chỗ bị vỡ vào trong tấm.
Sắp xếp các dây theo phương thẳng đứng là một trong những ưu điểm chủ yếu của hệ dự ứng lực kéo sau, nhưng điều đó cần được thực hiện cẩn thận và từng bước một. Dây căng không liên tục sẽ tạo ra các tải trọng cục bộ tại một điểm trên tấm. Các dây căng được sắp xếp trong khúc cong dự trữ bên trên các dây căng khác sẽ tạo ra lực kéo xuống. Thay vào chỗ nâng bê tông lên, đoạn cong ngược này sẽ tác động vào tấm bê tông cốt thép ở phía dưới thấp xuống đôi chút, phần lớn sinh ra các vết nứt hoặc điểm vỡ bê tông nhỏ. Các điểm cong ngược thường tạo ra dưới tác động của các dây căng.
Khoan tấm bê tông dự ứng lực kéo sau
Một vấn đề khác với các tấm bê tông dự ứng lực kéo sau đó là rất khó khoan vào tấm hiện có, bởi vì không biết rõ vị trí của các dây căng và neo. Nhưng dọc theo các dây căng và bê tông ở phía trước các neo không bị phá hoại, thì việc khoan lại trở lên dễ dàng.
Có thể xác định vị trí các dây căng hiện có bằng máy dòpacometer, detector hoặc bằng dụng cụ X-quang. Với dụng cụ X-quang trong tay, nhân viên kỹ thuật có thể đánh dấu được các vị trí của dây căng trực tiếp trên bề mặt bê tông.
Đinh Bá Lô dịch
Nguồn tin: T/C Concrete Construction, N1/2006