Đôi khi vết nứt cần được sửa chữa, nhưng có quá nhiều lựa chọn, làm thế nào để thiết kế và lựa chọn phương án sửa chữa tốt nhất? Việc này không khó như bạn nghĩ.
Sau khi khảo sát các vết nứt và xác định mục tiêu sửa chữa, việc thiết kế hoặc lựa chọn vật liệu và quy trình sửa chữa tốt nhất khá đơn giản. Bản tóm tắt các phương án sửa chữa vết nứt này bao gồm các quy trình sau: làm sạch và trám, đổ và bịt kín/lấp đầy, tiêm epoxy và polyurethane, tự liền và “không cần sửa chữa”.
Như đã mô tả trong "Phần 1: Cách đánh giá và xử lý vết nứt bê tông", việc điều tra vết nứt và xác định nguyên nhân gốc rễ của vết nứt là chìa khóa để lựa chọn phương án sửa chữa vết nứt tốt nhất. Tóm lại, các yếu tố chính cần thiết để thiết kế phương án sửa chữa vết nứt phù hợp là chiều rộng vết nứt trung bình (bao gồm chiều rộng tối thiểu và tối đa) và việc xác định xem vết nứt đang hoạt động hay đang tiềm ẩn. Tất nhiên, mục tiêu của việc sửa chữa vết nứt cũng quan trọng như việc đo chiều rộng vết nứt và xác định khả năng vết nứt dịch chuyển trong tương lai.
Các vết nứt đang hoạt động đang di chuyển và phát triển. Ví dụ bao gồm các vết nứt do sụt lún đất liên tục hoặc các vết nứt do khe co ngót/giãn nở của các cấu kiện hoặc kết cấu bê tông. Các vết nứt đang ngủ yên là ổn định và dự kiến sẽ không thay đổi trong tương lai. Thông thường, vết nứt do bê tông co ngót sẽ rất hoạt động lúc đầu, nhưng khi độ ẩm của bê tông ổn định, cuối cùng nó sẽ ổn định và chuyển sang trạng thái ngủ yên. Ngoài ra, nếu có đủ thanh thép (thanh cốt thép, sợi thép hoặc sợi tổng hợp vĩ mô) đi qua các vết nứt, các chuyển động trong tương lai sẽ được kiểm soát và các vết nứt có thể được coi là đang ở trạng thái ngủ yên.
Đối với các vết nứt tiềm ẩn, hãy sử dụng vật liệu sửa chữa cứng hoặc mềm. Các vết nứt đang hoạt động đòi hỏi vật liệu sửa chữa mềm và các cân nhắc thiết kế đặc biệt để cho phép chuyển động trong tương lai. Việc sử dụng vật liệu sửa chữa cứng cho các vết nứt đang hoạt động thường dẫn đến nứt vật liệu sửa chữa và/hoặc bê tông liền kề.
Ảnh 1. Sử dụng máy trộn đầu kim (số 14, 15 và 18), vật liệu sửa chữa có độ nhớt thấp có thể dễ dàng được tiêm vào các vết nứt nhỏ mà không cần nối dây Kelton Glewwe, Roadware, Inc.
Tất nhiên, việc xác định nguyên nhân gây nứt và đánh giá xem vết nứt có quan trọng về mặt kết cấu hay không là rất quan trọng. Các vết nứt cho thấy khả năng có lỗi thiết kế, chi tiết hoặc lỗi thi công có thể khiến người ta lo lắng về khả năng chịu lực và độ an toàn của kết cấu. Những loại vết nứt này có thể rất quan trọng về mặt kết cấu. Vết nứt có thể do tải trọng gây ra, hoặc có thể liên quan đến những thay đổi thể tích vốn có của bê tông, chẳng hạn như co ngót khô, giãn nở và co ngót do nhiệt, và có thể đáng kể hoặc không đáng kể. Trước khi chọn phương án sửa chữa, hãy xác định nguyên nhân và cân nhắc tầm quan trọng của vết nứt.
Việc sửa chữa các vết nứt do lỗi thiết kế, thiết kế chi tiết và thi công nằm ngoài phạm vi của một bài viết đơn giản. Tình huống này thường đòi hỏi phải phân tích kết cấu toàn diện và có thể cần phải sửa chữa gia cố đặc biệt.
Khôi phục độ ổn định hoặc tính toàn vẹn của kết cấu bê tông, ngăn ngừa rò rỉ hoặc bịt kín nước và các yếu tố gây hại khác (như hóa chất chống đóng băng), gia cố mép vết nứt và cải thiện hình dạng vết nứt là những mục tiêu sửa chữa phổ biến. Xem xét các mục tiêu này, việc bảo trì có thể được chia thành ba loại:
Với sự phổ biến của bê tông lộ thiên và bê tông xây dựng, nhu cầu sửa chữa vết nứt thẩm mỹ ngày càng tăng. Đôi khi, việc sửa chữa toàn vẹn và trám/lấp đầy vết nứt cũng đòi hỏi phải sửa chữa thẩm mỹ. Trước khi lựa chọn công nghệ sửa chữa, chúng ta cần làm rõ mục tiêu của việc sửa chữa vết nứt.
Trước khi thiết kế phương án sửa chữa vết nứt hoặc lựa chọn quy trình sửa chữa, bạn cần trả lời bốn câu hỏi chính. Khi trả lời được những câu hỏi này, bạn có thể dễ dàng lựa chọn phương án sửa chữa hơn.
Ảnh 2. Sử dụng băng dính, khoan lỗ và ống trộn có đầu cao su kết nối với súng cầm tay hai nòng, vật liệu sửa chữa có thể được bơm vào các vết nứt nhỏ dưới áp suất thấp. Kelton Glewwe, Roadware, Inc.
Kỹ thuật đơn giản này đã trở nên phổ biến, đặc biệt là trong việc sửa chữa các công trình xây dựng, vì hiện nay đã có sẵn vật liệu sửa chữa có độ nhớt rất thấp. Vì các vật liệu sửa chữa này có thể dễ dàng chảy vào các vết nứt rất hẹp nhờ trọng lực, nên không cần phải nối dây (ví dụ: lắp đặt bể chứa keo trám hình vuông hoặc hình chữ V). Vì không cần nối dây, chiều rộng sửa chữa cuối cùng sẽ bằng với chiều rộng vết nứt, ít lộ rõ hơn so với việc nối dây. Ngoài ra, việc sử dụng chổi sắt và máy hút bụi cũng nhanh hơn và tiết kiệm hơn so với nối dây.
Trước tiên, hãy làm sạch các vết nứt để loại bỏ bụi bẩn và mảnh vụn, sau đó đổ đầy vật liệu sửa chữa có độ nhớt thấp. Nhà sản xuất đã phát triển một vòi trộn đường kính rất nhỏ được kết nối với súng phun hai nòng cầm tay để lắp đặt vật liệu sửa chữa (ảnh 1). Nếu đầu vòi lớn hơn chiều rộng vết nứt, có thể cần phải định tuyến vết nứt để tạo ra một phễu bề mặt phù hợp với kích thước của đầu vòi. Kiểm tra độ nhớt trong tài liệu của nhà sản xuất; một số nhà sản xuất chỉ định chiều rộng vết nứt tối thiểu cho vật liệu. Được đo bằng centipoise, khi giá trị độ nhớt giảm, vật liệu sẽ trở nên loãng hơn hoặc dễ chảy vào các vết nứt hẹp hơn. Một quy trình phun áp suất thấp đơn giản cũng có thể được sử dụng để lắp đặt vật liệu sửa chữa (xem Hình 2).
Ảnh 3. Việc lắp đặt và bịt kín bao gồm việc cắt hộp chứa chất bịt kín bằng lưỡi dao vuông hoặc hình chữ V, sau đó đổ chất bịt kín hoặc chất độn thích hợp vào. Như thể hiện trong hình, vết nứt định tuyến được trám bằng polyurethane, và sau khi đông cứng, vết nứt được cạo nhẵn và phẳng với bề mặt. Kim Basham
Đây là phương pháp phổ biến nhất để sửa chữa các vết nứt nhỏ, tách biệt và lớn (ảnh 3). Đây là một phương pháp sửa chữa phi kết cấu, bao gồm việc mở rộng các vết nứt (nối dây) và lấp đầy chúng bằng chất bịt kín hoặc chất độn phù hợp. Tùy thuộc vào kích thước và hình dạng của bể chứa chất bịt kín và loại chất bịt kín hoặc chất độn được sử dụng, nối dây và bịt kín có thể sửa chữa các vết nứt đang hoạt động và các vết nứt tiềm ẩn. Phương pháp này rất phù hợp cho các bề mặt nằm ngang, nhưng cũng có thể được sử dụng cho các bề mặt thẳng đứng với vật liệu sửa chữa không bị võng.
Vật liệu sửa chữa phù hợp bao gồm epoxy, polyurethane, silicone, polyurea và vữa polymer. Đối với tấm sàn, nhà thiết kế phải chọn vật liệu có độ linh hoạt và độ cứng hoặc độ cứng phù hợp để đáp ứng lưu lượng giao thông dự kiến trên sàn và chuyển động vết nứt trong tương lai. Khi độ linh hoạt của chất trám tăng lên, khả năng chịu lực lan truyền và chuyển động vết nứt cũng tăng lên, nhưng khả năng chịu tải và hỗ trợ cạnh vết nứt của vật liệu sẽ giảm. Khi độ cứng tăng lên, khả năng chịu tải và hỗ trợ cạnh vết nứt tăng lên, nhưng khả năng chịu tải và chuyển động vết nứt giảm xuống.
Hình 1. Khi giá trị độ cứng Shore của vật liệu tăng lên, độ cứng hoặc độ cứng của vật liệu tăng lên và độ linh hoạt giảm xuống. Để ngăn ngừa các cạnh vết nứt của vết nứt tiếp xúc với giao thông bánh cứng bị bong ra, độ cứng Shore cần ít nhất khoảng 80. Kim Basham thích vật liệu sửa chữa cứng hơn (chất độn) cho các vết nứt tiềm ẩn trong sàn giao thông bánh cứng, vì các cạnh vết nứt tốt hơn như thể hiện trong Hình 1. Đối với các vết nứt đang hoạt động, chất trám kín linh hoạt được ưu tiên, nhưng khả năng chịu tải của chất trám kín và hỗ trợ cạnh vết nứt thấp. Giá trị độ cứng Shore liên quan đến độ cứng (hoặc độ linh hoạt) của vật liệu sửa chữa. Khi giá trị độ cứng Shore tăng lên, độ cứng (độ cứng) của vật liệu sửa chữa tăng lên và độ linh hoạt giảm xuống.
Đối với các vết nứt đang hoạt động, các yếu tố về kích thước và hình dạng của bể chứa chất trám cũng quan trọng như việc lựa chọn chất trám phù hợp có thể thích ứng với chuyển động nứt dự kiến trong tương lai. Hệ số hình thức là tỷ lệ khung hình của bể chứa chất trám. Nói chung, đối với chất trám linh hoạt, các hệ số hình thức được khuyến nghị là 1:2 (0,5) và 1:1 (1,0) (xem Hình 2). Giảm hệ số hình thức (bằng cách tăng chiều rộng so với chiều sâu) sẽ làm giảm biến dạng của chất trám do sự phát triển chiều rộng vết nứt gây ra. Nếu biến dạng tối đa của chất trám giảm, lượng phát triển vết nứt mà chất trám có thể chịu được sẽ tăng lên. Sử dụng hệ số hình thức do nhà sản xuất khuyến nghị sẽ đảm bảo độ giãn dài tối đa của chất trám mà không bị hỏng. Nếu cần, hãy lắp các thanh đỡ xốp để hạn chế độ sâu của chất trám và giúp tạo hình dạng kéo dài "đồng hồ cát".
Độ giãn dài cho phép của keo trám giảm khi hệ số hình dạng tăng. Đối với tấm dày 6 inch, độ dày tổng thể là 0,020 inch. Hệ số hình dạng của bể chứa bị nứt không có keo trám là 300 (6,0 inch/0,020 inch = 300). Điều này giải thích tại sao các vết nứt đang hoạt động được bịt kín bằng keo trám linh hoạt mà không có bể chứa keo trám thường bị hỏng. Nếu không có bể chứa, nếu bất kỳ sự lan truyền vết nứt nào xảy ra, ứng suất sẽ nhanh chóng vượt quá khả năng chịu kéo của keo trám. Đối với các vết nứt đang hoạt động, hãy luôn sử dụng bể chứa keo trám có hệ số hình dạng được nhà sản xuất keo trám khuyến nghị.
Hình 2. Việc tăng tỷ lệ chiều rộng/chiều sâu sẽ làm tăng khả năng chịu đựng các mô men nứt trong tương lai của chất trám. Sử dụng hệ số hình dạng từ 1:2 (0,5) đến 1:1 (1,0) hoặc theo khuyến nghị của nhà sản xuất chất trám cho các vết nứt đang hoạt động để đảm bảo vật liệu có thể co giãn đúng cách khi chiều rộng vết nứt tăng lên trong tương lai. Kim Basham
Phương pháp tiêm nhựa epoxy liên kết hoặc hàn các vết nứt hẹp đến 0,002 inch (0,002 inch) lại với nhau và khôi phục tính toàn vẹn của bê tông, bao gồm cường độ và độ cứng. Phương pháp này bao gồm việc phủ một lớp nhựa epoxy không bị võng lên bề mặt để hạn chế các vết nứt, lắp đặt các cổng tiêm vào lỗ khoan theo các khoảng cách gần nhau dọc theo các vết nứt ngang, dọc hoặc trên cao, và tiêm nhựa epoxy áp lực (ảnh 4).
Độ bền kéo của nhựa epoxy vượt quá 5.000 psi (khoảng 1000 kPa). Vì lý do này, việc bơm nhựa epoxy được coi là một giải pháp sửa chữa kết cấu. Tuy nhiên, việc bơm nhựa epoxy sẽ không khôi phục lại cường độ thiết kế, cũng như không gia cố được bê tông bị vỡ do lỗi thiết kế hoặc thi công. Nhựa epoxy hiếm khi được sử dụng để bơm các vết nứt nhằm giải quyết các vấn đề liên quan đến khả năng chịu lực và an toàn kết cấu.
Ảnh 4. Trước khi bơm nhựa epoxy, bề mặt vết nứt phải được phủ bằng nhựa epoxy không bị chảy xệ để hạn chế nhựa epoxy chịu áp lực. Sau khi bơm, lớp phủ epoxy được loại bỏ bằng cách mài. Thông thường, việc loại bỏ lớp phủ sẽ để lại vết mài mòn trên bê tông. Kim Basham
Tiêm nhựa epoxy là một phương pháp sửa chữa toàn diện, cứng chắc, và các vết nứt được tiêm sẽ bền hơn bê tông liền kề. Nếu các vết nứt đang hoạt động hoặc các vết nứt đóng vai trò như khe co ngót hoặc giãn nở được tiêm, các vết nứt khác dự kiến sẽ hình thành bên cạnh hoặc xa các vết nứt đã được sửa chữa. Chỉ tiêm các vết nứt tiềm ẩn hoặc các vết nứt có đủ số lượng thanh thép đi qua các vết nứt để hạn chế sự dịch chuyển trong tương lai. Bảng sau đây tóm tắt các tính năng lựa chọn quan trọng của phương án sửa chữa này và các phương án sửa chữa khác.
Nhựa polyurethane có thể được sử dụng để bịt kín các vết nứt ướt và rò rỉ hẹp tới 0,002 inch (1,2cm). Phương pháp sửa chữa này chủ yếu được sử dụng để ngăn ngừa rò rỉ nước, bao gồm việc bơm nhựa phản ứng vào vết nứt, kết hợp với nước để tạo thành gel trương nở, bịt kín chỗ rò rỉ và bịt kín vết nứt (ảnh 5). Các loại nhựa này sẽ hút nước và thấm vào các vết nứt nhỏ và lỗ rỗng chặt chẽ của bê tông để tạo thành liên kết chắc chắn với bê tông ướt. Ngoài ra, polyurethane đã đông cứng có tính linh hoạt và có thể chịu được sự dịch chuyển của vết nứt trong tương lai. Phương pháp sửa chữa này là một giải pháp sửa chữa vĩnh viễn, phù hợp cho các vết nứt đang hoạt động hoặc vết nứt tiềm ẩn.
Ảnh 5. Công nghệ bơm polyurethane bao gồm khoan, lắp đặt cổng bơm và bơm nhựa áp lực. Nhựa phản ứng với độ ẩm trong bê tông để tạo thành bọt ổn định và linh hoạt, bịt kín các vết nứt, thậm chí cả các vết nứt rò rỉ. Kim Basham
Đối với các vết nứt có chiều rộng tối đa từ 0,004 inch đến 0,008 inch, đây là quá trình tự nhiên để sửa chữa vết nứt khi có hơi ẩm. Quá trình tự lành là do các hạt xi măng chưa thủy hóa tiếp xúc với hơi ẩm và tạo thành canxi hydroxit không hòa tan, thẩm thấu từ vữa xi măng lên bề mặt và phản ứng với carbon dioxide trong không khí xung quanh để tạo thành canxi cacbonat trên bề mặt vết nứt. 0,004 inch. Sau vài ngày, vết nứt rộng 0,008 inch có thể tự lành. Các vết nứt có thể tự lành trong vòng vài tuần. Nếu vết nứt bị ảnh hưởng bởi dòng nước chảy xiết và chuyển động, quá trình tự lành sẽ không xảy ra.
Đôi khi, "không sửa chữa" lại là giải pháp sửa chữa tốt nhất. Không phải vết nứt nào cũng cần sửa chữa, và việc theo dõi vết nứt có thể là lựa chọn tốt nhất. Nếu cần, có thể sửa chữa sau.
Thời gian đăng: 03-09-2021