Việc ứng dụng bê tông công nghệ cao xuất phát từ những yêu cầu ngày càng cao về độ bền và khả năng chống thấm của các kết cấu bao che của các tổ hợp công trình thông tin liên lạc được đặt ngầm trong lòng đất ở các đô thị. Giả định rằng, việc giảm nước trong hỗn hợp bê tông có thể giảm đáng kể sự co ngót của bê tông. Tuy nhiên, ngược lại với dự đoán, theo kết quả nghiên cứu của các chuyên gia, giảm tỷ lệ nước/xi măng thậm chí có thể làm tăng nhẹ các thông số co ngót của bê tông đến 1-1,2mm/m. Do đó, để giải quyết được vấn đề trong thiết kế và thi công, cần phải hiểu quá trình hình thành vết nứt do co ngót là tất yếu và cần xem xét vấn đề đó.
Mọi người đều biết, sự co ngót của bê tông làm thay đổi trạng thái ứng suất - biến dạng của bê tông trong quá trình đóng rắn trong vùng chịu kéo, các vết nứt xuất hiện khi cốt thép và phần bê tông phía trên vết nứt chịu ứng suất kéo.
Một trong lĩnh vực nghiên cứu có nhiều triển vọng nhằm hạn chế các ảnh hưởng của vết nứt do co ngót trong kết cấu chịu lực, đó là xử lý các khớp nối ngang bằng một loại băng đặc biệt làm từ vật liệu tổng hợp polime đặt trên tiết diện ngang của cấu kiện mà không làm ảnh hưởng đến tính liền khối của kết cấu. Mục đích của các khớp nối ngang nhằm khống chế vết nứt tại vị trí xác định trước và theo hướng đã định, đồng thời ngăn ngừa sự xâm nhập của nước ngầm qua vết nứt hình thành do co ngót bê tông. Giải quyết vấn đề khoa học - thực tiễn này cho phép phát triển thiết kế các khớp nối ngang có thể đảm bảo tính liền khối của các công trình công nghiệp, dân dụng dới lòng đất, bể chứa, công trình xử lý nước thải, tường chắn, bờ kè kênh mương, ụ tàu và các công trình thủy khác. Các lĩnh vực có thể sử dụng băng polime còn bao gồm các công trình xây dựng ở điều kiện địa chất - thủy văn phức tạp và môi trường khắc nghiệt (trong các khu vực lưu giữ hydrocarbon lỏng, các bãi chôn lấp, khu vực có môi trường ngầm bị suy thoái).
Hiện nay, chưa có một phương pháp chung nào được phê chuẩn về thiết kế các mạch ngừng thi công trong bê tông xem xét đến nhiệt độ và hiệu ứng co ngót. Đa số các chuyên gia sử dụng số liệu thống kê và các phương pháp thực nghiệm trong các trường hợp, điều đó cho phép thiết lập các giới hạn về khoảng cách tối đa giữa các mạch ngừng thi công bê tông của tường bao.
Việc thay đổi khổi lượng đổ bê tông tường ngoài, theo chỉ dẫn của người thiết kế, chỉ được phép đối với bức tường phía chiều rộng (nhỏ hơn). Khoảng cách giữa các mạch ngừng không chỉ đảm bảo chống lại hiệu ứng nhiệt độ và co ngót mà còn có chức năng làm gia tăng cường độ của kết cấu.
Khoảng cách giữa các mạch ngừng thi công trong kết cấu bê tông càng lớn thì nội lực trong kết cấu càng cao do khối tích bê tông đổ đồng thời lớn. Để chống lại hiệu ứng đó và giảm nứt trong bê tông, cần tăng tỷ lệ cốt thép trong bê tông ở bức tường phía chiều dài (có tiết diện lớn hơn). Có thể giả thiết rằng, sau khi bố trí lại cốt thép, lượng bê tông đổ ở khoảng giữa các mạch ngừng thi công của tường bao sẽ giảm trong một lần đổ liên tục.
Trong các trường hợp, khi đổ bê tông kết cấu tường bao trong một lần đổ, thì cần phải bố trí các mạch ngừng thi công có ống thu nước được gắn sẵn ở đầu ván khuôn.
Trong công tác đổ bê tông trong trường hợp này, cách tốt nhất là thay thế các mạch ngừng thi công bằng các khớp nối ngang (vật liệu theo tài liệu 350R của Viện Bê tông Mỹ). Số lượng các mạch ngừng của kết cấu chính hầu như không thay đổi. Sự khác biệt của các mạch ngừng không đáng kể. Trong thi công bê tông, các mạch ngừng được bố trí ở khoảng giữa tính từ code 0 của kết cấu xây dựng và được thiết kế để liên kết các lớp bê tông có tuổi khác nhau. Các khớp nối ngang được đặt trên tiết diện ngang của kết cấu trước khi đổ bê tông.
Về mặt kết cấu, khớp nối ngang là một tấp băng có tiết diện phù hợp được đặt giữa lưới cốt thép mà không làm gián đoạn cốt thép. Khớp nối ngang là vùng mà cấu kiện có tiết diện ngang của bê tông giảm. Có thể tránh được các vết nứt hình học (theo chiều đứng) khi tiết diện cấu kiện bê tông giảm 45-50%. Trong trường hợp cụ thể này, chiều dày tường bao bê tông là 500mm, chiều rộng của tấm băng hydrostar làm mối nối ngang khoảng 250mm.
Theo các khuyến nghị hiện nay, khoảng cách giữa các khớp nối ngang được xác định dựa trên hệ số cốt thép và chiều cao của tường. Trong thực tế, đối với các kết cấu có sự bố trí lại cốt thép, khoảng cách giữa các khớp nối ngang thường bằng 1-1,5 lần chiều cao tường, đối với các công trình ngầm, khoảng cách giữa các khớp nối ngang bằng từ 1,5 đến 3 lần chiều cao tường (4,5-9m), đối với tường chắn, khoảng cách giữa các khớp nối ngang chống co ngót có thể gấp 4 lần chiều cao tường.
Các khớp nối ngang cho phép sử dụng biện pháp thi công đổ bê tông liên tục tường bao bê tông trong các khoảng của khớp nối co giãn. Việc bố trí hợp lý và thi công đúng cách các khớp nối ngang sẽ đảm bảo tính liền khối của kết cấu tường, tránh hiện tượng nứt do co ngót và sự chuyển trạng thái giữa các lớp bê tông mà không gây ảnh hưởng đến kết cấu.
Chi phí nhân công và vật liệu cho việc thi công các khớp nối ngang trong thực tế là không đáng kể.
Việc thiết kế các khới nối ngang trong kết cấu tường bao bê tông cốt thép nhằm:
- Triệt tiêu các ứng suất co ngót do nhiệt trong bê tông;
- Giảm các lực gây ra do sự không đồng đều của các bộ phận kết cấu trong giai đoạn thi công và khai thác vận hành;
- Không phá hoại trạng thái tĩnh của cốt thép trong kết cấu tường bao;
- Kiểm soát tình trạng nứt do co ngót của kết cấu;
- Hàn kín hiệu quả khe co ngót, vết nứt do co ngót và mạch ngừng thi công trên bề mặt kết cấu;
- Loại bỏ việc chêm hoặc phụt vữa để trám vết nứt do co ngót;
- Tạo ra kết cấu tường bao có chiều dài bất kỳ;
- Nâng cao năng suất thi công bê tông nhờ kết hợp quy trình đổ bê tông liên tục và tạo các khớp nối co ngót.
Nguồn:Tạp chí Vật liệu Xây dựng, Thiết bị & Công nghệ thế kỷ XXI (Nga) tháng 9/2017
ND: Lệ Minh