text:
...loại rủi ro pháp lý, nắm cơ hội làm giàu...
VĂN BẢN GỐC
Điều 87 Nghị định 34/2016/NĐ-CP
X
Từ khoá: Số Hiệu, Tiêu đề hoặc Nội dung ngắn gọn của Văn Bản...
Thành Viên
BỘ
XÂY DỰNG
CỘNG
HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Số:
18/2004/QĐ-BXD
Hà
nội, ngày 29 tháng 7 năm 2004
QUYẾT ĐỊNH
CỦA BỘ TRƯỞNG BỘ XÂY DỰNG VỀ VIỆC BAN HÀNH TCXDVN 318 : 2004 "KẾT CẤU BÊ
TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP - HƯỚNG DẪN CÔNG TÁC BẢO TRÌ"
BỘ TRƯỞNG BỘ XÂY DỰNG
Căn cứ Nghị định số
36/2003/NĐ-CP ngày 4/4/2003 của Chính phủ quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền
hạn và cơ cấu tổ chức của Bộ Xây dựng.
Căn cứ Biên bản số 808/BB- HĐKHKT ngày 3 tháng 6 năm 2004 của Hội đồng Khoa
học kỹ thuật chuyên ngành nghiệm thu tiêu chuẩn " Tiêu chuẩn bảo trì kết
cấu bê tông và bê tông cốt thép cho các công trình xây dựng dân dụng và công
nghiệp".
Xét đề nghị của Viện trưởng Viện KHCN Xây dựng tại công văn số 656 /
VKH-KHKT ngày 9 tháng 7 năm 2004 và Vụ trưởng Vụ Khoa học Công nghệ
QUYẾT ĐỊNH
Điều 1: Ban
hành kèm theo quyết định này 01 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam
:
TCXDVN 318 : 2004 "Kết cấu
bê tông và bê tông cốt thép - Hướng dẫn công tác bảo trì ".
Điều 2: Quyết
định này có hiệu lực sau 15 ngày kể từ ngày đăng công báo
Điều 3: Các
Ông: Chánh văn phòng Bộ, Vụ trưởng Vụ Khoa học Công nghệ, Viện trưởng Viện
KHCN Xây dựng và Thủ trưởng các đơn vị có liên quan chịu trách nhiệm thi hành
Quyết định này ./.
Nơi nhận:
- Như điều 3
- VP Chính Phủ
- Công báo
- Bộ Tư pháp
- Vụ Pháp chế
- Lưu VP&Vụ KHCN
BỘ
TRƯỞNG BỘ XÂY DỰNG
Nguyễn Hồng Quân
TCXDVN TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM TCXDVN 318: 2004
Xuất bản lần 1
KẾT CẤU BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP-HƯỚNG DẪN CÔNG TÁC BẢO
TRÌ
Tiêu chuẩn
TCXDVN 318: 2004 “Kết cấu bê tông cốt thép- Hướng dẫn công tác Bảo trì” do Viện
KHCN Xây dựng (Bộ Xây dựng) biên soạn, có sự phối hợp của Uỷ ban soạn thảo quy
chuẩn mẫu bê tông cho châu Á (the International Commitee on Concrete Model Code
for Asia – ICCMC), Vụ KHCN Bộ Xây dựng trình duyệt, Bộ trưởng Bộ Xây dựng ban
hành theo Quyết định số 18/2004/QĐ-BXD ngày 29 tháng 7 năm 2004.
MỤC
LỤC
Phần1- Tổng quát về bảo trì................................
5
1.1
Những vấn đề chung....................................................
1.1.1
Phạm vi áp
dụng...............................................................................
1.1.2 Tài
liệu viện dẫn
.............................................................................
1.1.3
Thuật ngữ và định nghĩa
..............................................................
6
1.2
Những vấn đề cơ bản của của bảo trì................................
8
1.2.1 Yêu
cầu
chung................................................................................
1.2.2 Nội
dung bảo
trì.............................................................................
1.2.3 Phân loại bảo trì
................................................................................
9
1.2.4
Dạng hư hỏng của kết
cấu.............................................................
10
1.2.5 Kiểm tra công năng của kết cấu trong quá trình bảo trì .......
11
1.2.6
Quản lý kỹ thuật công tác bảo
trì.................................................
12
Phần 2- Công tác kiểm tra.............................
13
2.2 Tay nghề và công cụ
kiểm tra ........................................
2.3 Kiểm tra ban
đầu.....................................................................
2.4 Kiểm tra thường
xuyên........................................................
14
2.4.1 Nguyên
tắc chung
...................................................................
2.4.2 Nội dung
kiểm tra thường xuyên.............................................
2.4.3 Ghi chép
và lưu giữ hồ sơ ....................................................
15
2.5 Kiểm tra định kỳ
........................................................................
2.5.1 Nguyên tắc chung
......................................................................
2.5.2 Biện pháp kiểm tra
định kỳ .......................................................
2.5.3 Quy định về kỳ kiểm
tra .........................................................
2.5.4 Nội dung kiểm tra định
kỳ ....................................................
2.5.5 Ghi chép và lưu giữ hồ
sơ........................................................
2.6 Kiểm tra bất
thường........................................................
16
2.6.1 Nguyên
tắc chung ............................................................
2.6.2 Biện
pháp kiểm tra bất thường..................................................
2.6.3 Nội dung
kiểm tra bất thường...............................................
2.6.4 Ghi chép
và lưu giữ hồ sơ......................................................
2.7 Theo
dõi...................................................................................
2.7.1 Nguyên tắc
chung.....................................................................
2.7.2 Đặt hệ thống theo
dõi.............................................................
17
2.7.3 Vận hành hệ thống
theo dõi ....................................................
2.7.4 Lưu giữ số liệu
đo................................................................
2.8 yêu cầu đối với
kiểm tra chi tiết.......................
2.8.1 Nguyên
tắc chung ................................................................
2.8.2 Biện
pháp kiểm tra chi tiết ......................................................
2.8.3 Nội dung
kiểm tra chi tiết .....................................................
2.8.4 Ghi chép
và lưu giữ hồ sơ..................................................
18
Phần 3- Sửa chữa kết cấu.............................
19
3.1
Sửa chữa kết cấu hư hỏng do các nguyên nhân thuộc về thiết kế,
thi công
và sử dụng công
trình .........
3.1.1 Nguyên
tắc chung .....................................................
3.1.2 Kiểm tra
chi tiết .............................................................
3.1.3 Đánh giá
mức độ hư hỏng và lựa chọn biện pháp sửa chữa kết cấu.................
23
3.1.4 Thiết kế
sửa chữa, gia cường kết cấu .............................................
25
3.1.5 Các
phương phap, kỹ thuật sửa chữa, gia cường..............
3.1.6 Phương
pháp giảm nội lực kết cấu ...........................................
26
3.1.7 Phương
pháp Tăng tiết diện kết cấu............................................
3.1.8 Kỹ thuật gia
cường bọc ngoài bằng bê tông .......................................
3.1.9 Kỹ thuật gia
cường bọc ngoài bằng thép hình .................................
28
3.1.10 Kỹ thuật gia
cường dán bản thép .....................................................
29
3.1.11 Gia cường bằng
phương pháp ULT căng ngoài ............................
3.1.12 Ghi chép và lưu
giữ hồ sơ ............................................................
32
33
3.2.1 Nguyên
tắc chung.............................................................
3.2.2 Kiểm tra
chi tiết ..............................................................
3.2.3 Xác định
cơ chế và dự báo tốc độ xuống cấp ................
36
3.2.4 Đánh giá
mức độ xuống cấp và lựa chọn biện pháp khắc phục.....
37
3.2.5 Ghi chép
và lưu giữ hồ sơ....................................
42
3.3 Sửa chữa kết cấu hư hỏng do tác động của điều
kiện khí hậu nóng ẩm ......
45
3.3.1 Nguyên tắc
chung..................................................
3.3.2 Kiểm tra chi tiết
............................................................................
3.3.3 Nhận biết cơ chế
xuống cấp và xác định hướng khắc phục.................
46
3.3.4 Đánh giá mức độ xuống cấp và lựa chọn biện pháp
sửa chữa ....................................
49
3.3.5 Một số giải pháp
sửa chữa cụ thể....................................................
51
3.3.6 Ghi chép và lưu
giữ hồ sơ.....................................................................
53
3.4 Sửa chữa kết cấu hư hỏng do cacbonat hoá bề mặt
bê tông...
54
3.4.1 Phạm vi áp dụng.....................................................................
3.4.2 Kiểm tra chi tiết
.........................................................................
3.4.3 Nhận biết cơ chế và xác định tốc độ xuống cấp..........................
58
3.4.4 Xác định mức độ xuống cấp và lựa chọn biện pháp khắc
phục ................
59
3.4.5 Sửa chữa và gia cường kết cấu..........................................................
62
3.4.6 Ghi chép và lưu giữ hồ sơ...............................................................
64
3.5 Sửa chữa kết cấu hư hỏng do tác động của môi
trường vùng biển.....
65
3.5.1 Phạm vi áp
dụng.................................................................
3.5.2 Kiểm tra chi tiết
................................................................
3.5.3 Nhận biết cơ chế và xác định tốc độ xuống
cấp ........................
68
3.5.4 Xác định mức độ
xuống cấp và lựa chọn biện pháp khắc phục........
70
3.5.5 Sửa chữa và gia
cường kết cấu............................................
71
3.5.6 Ghi chép và lưu
giữ hồ sơ..................................................
74
3.6 Sửa chữa kết cấu hư
hỏng do tác động của môi trường xâm thực công nghiệp...
75
3.6.1 Phạm vi
áp dụng........................................................
3.6.2 Kiểm tra
chi tiết .....................................................
3.6.3 Xác định
cơ chế và tốc độ xuống cấp của kết cấu..................
79
3.6.4 Xác định
mức độ xuống cấp và lựa chọn biện pháp khắc phục. ........
82
3.6.5 Sửa chữa và gia
cường kết cấu....................................................
83
3.6.6 Ghi chép và lưu
giữ hồ sơ.................................................
86
TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM
TCXDVN 318: 2004
1.1 Những vấn đề chung
1.1.1 Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này áp dụng cho công tác
bảo trì các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép trong công trình dân dụng và
công nghiệp, nhằm đảm bảo chúng luôn được an toàn và làm việc bình thường trong
quá trình sử dụng.
Đối với các kết cấu thuộc chuyên ngành giao thông, thuỷ
lợi và các công trình chuyên dụng đặc biệt khác thì khi áp dụng Tiêu chuẩn này
cần tuân thủ những quy định kỹ thuật riêng khác do các ngành đó ban hành.
1.1.2 Tài liệu viện dẫn
Tiêu chuẩn
này được sử dụng song hành cùng các tài liệu kỹ thuật sau đây:
TCXD:
45:1978: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình.
TCVN 79:1980:
Thi công và nghiệm thu công tác nền móng.
TCVN
197-1985: Kim loại - Phương pháp thử kéo.
TCVN 4055:
1985: Tổ chức thi công.
TCVN 141:
1998: Xi măng – phương pháp phân tích hoá học.
TCXD
162-1987: Bê tông nặng– Phương pháp xác định cường độ bằng súng bật nầy.
TCXD
171-1989: Bê tông nặng– Phương pháp không phá huỷ sử dụng kết hợp máy đo siêu
âm và súng bật nẩy để xác định cường độ chịu nén.
TCXD 174:
1989: Đất xây dựng– Phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh.
TCVN 5574:
1991: Kết cấu bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.
TCVN 5573:
1991: Kết cấu gạch đá và gạch đá cốt thép.
TCVN 2683: 1991: Đất xây dựng– Phương pháp lấy, bao gói,
vận chuyển và bảo quản mẫu.
TCVN 3105: 1993: Hỗn hợp bê tông nặng và bê
tông nặng – Lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử.
TCVN 3113: 1993: Bê tông nặng – Phương pháp
xác định độ hút nước.
TCVN 3118: 1993: Bê tông nặng – Phương pháp
xác định cường độ nén.
TCVN
5718-1993: Mái và sàn BTCT trong công trình Xây dựng. Yêu cầu kỹ thuật chống
thấm nước.
TCVN 5726:
1993: Bê tông nặng – Phương pháp xác định cường độ lăng trụ và môdul đàn hồi
khi nén tĩnh.
TCVN 4453:
1995: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối. Quy phạm thi công và
nghiệm thu.
TCVN 4085:
1995: Kết cấu gạch đá. Quy phạm thi công và nghiệm thu.
TCVN
2737-1995: Tải trọng và tác động- Tiêu chuẩn thiết kế.
TCVN
6084-1995: Bản vẽ nhà và công trình – Ký hiệu cho cốt thép và bê tông.
TCXD 205:
1998 : Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế.
TCXD 226:
1999: Đất xây dựng – Phương pháp xuyên động lấy mẫu.
TCXD 239-2000: Bê tông nặng–Chỉ dẫn đánh giá cường độ bê
tông của kết cấu.
TCXD 240-2000: Kết cấu bê tông cốt thép–Phương pháp điện
từ xác định chiều dày lớp bê tông bảo vệ, vị trí và đường kính cốt thép trong
bê tông.
TCXD 271:
2002: Đo độ lún của công trình công nghiệp và dân dụng bằng phương pháp thuỷ
chuẩn hình học.
TCXDVN 294:
2003: Kết cấu BTCT. Phương pháp điện thế kiểm tra khả năng cốt thép bị ăn mòn.
TCXDVN
313: 2004: Kết cấu bê tông và BTCT. Hướng dẫn kỹ thuật phòng chống nứt dưới tác
động khí hậu nóng ẩm địa phương.
BS 1881, Part 120: 83 “Method for determination of
concrete compressive strength of concrete core”.
ASTM 1084: 1997 “Test method for Portland cement
content of hardened hydraulic cement concrete”.
ASTM C 876: 1999 “Test method for half-cell
potentials of uncoated reinforcing steel in concrete”.
BS 1881-part 204: 88
“Recommendation on use of electromagnetic covermeter”.
ASTM D 5015: 95 “Test method for pH of atmospheric
wet deposition samples by electrometric determination”.
ASTM C 1152: 1994 “Test method for acid-soluble
chloride in mortar and concrete”.
ACI 201. 2R-2002 “Guide to Durable concrete”.
ACI 224.1R-2002 “Cause, Evaluation and Repair of
Crack in Concrete Structures”.
ASTM D 3963/D 3963M-93a “Standard Specification
for Epoxy-Coated reinforcing Steel”.
ACI 503.2-79 “Standard
Specification for bonding plastic concrete to hardened concrete with a
multi-component system epoxy adhesive”.
ASTM C 1509-90 “Latex bonding agent for bonding
fresh to hardened concrete”.
ASTM C 856: 88 “Standard practice for petrographic
examination of hardened concrete”.
ASTM C475: 90 “Stadard test method for microscope
determination of parameters of the air void system in hardened concrete”.
CHuP 2.03.11- 85 Защита стротельных конструкций от коррозие (Phiên bản tiếng Nga Matxcơva
1986);
1.1.3 Thuật ngữ và định nghĩa
Một số thuật ngữ dùng trong Tiêu chuẩn này được hiểu như sau:
Bảo trì (Maintenance): Một loạt công việc được tiến hành để đảm bảo cho kết cấu liên tục giữ được chức năng làm việc của nó trong suốt tuổi thọ thiết kế.
Biến dạng (deformation): Hiện tượng thay đổi hình dạng và thể tích của kết cấu.
Cacbonat hoá (Carbonation): Tác
động sinh ra do phản ứng giữa Hydroxid can xi trong bê tông với khí cacbônic trong môi trường, tạo ra một bề mặt cứng do bê tông bị cacbonat hoá và làm giảm tính kiềm trong phần đã xẩy ra phản ứng.
Chỉ số công năng dài hạn (Long-term performance index): Chỉ số xác định khả năng còn lại của kết cấu có thể đáp ứng được chức năng thiết kế trong suốt thời gian tuổi thọ thiết kế.
Chức năng (Function): Yêu cầu mà kết cấu đòi hỏi phải đảm đương.
Co khô (Dry shringkage): Sự giảm thể tích của bê
tông do bị mất nước trong trạng thái đóng rắn.
Công năng (Performance): Khả năng (hoặc hiệu quả) của kết cấu đảm nhận các chức năng thiết kế của nó.
Công tác sửa chữa (Remedial action): Công việc bảo trì được thực hiện với mục đích ngăn ngừa hoặc làm hạn chế quá trình xuống cấp của kết cấu, giữ vững hoặc tăng cường thêm công năng của nó, hoặc để giảm nguy cơ
gây hại cho người sử dụng.
Chỉ số công năng (Performance index): Chỉ số định lượng của công năng kết cấu.
Cường độ đặc trưng (Characteristic strength): Cường độ đặc trưng của vật liệu là giá trị cường độ được xác định với xác xuất đảm bảo 95% (nghĩa là chỉ có 5% các giá trị thí nghiệm không thoả mãn).
Dự đoán xuống cấp (Deterioration prediction): Sự suy đoán tốc độ suy giảm công năng trong tương lai của kết cấu, dựa trên kết quả kiểm tra và các dữ liệu ghi chép được trong quá
trình thiết kế và thi công kết cấu.
Dự đoán độ bền lâu (Durability prediction): Dự đoán về mức độ xuống cấp của kết cấu trong tương lai, dựa trên những số liệu đã dùng trong thiết kế.
Độ bền lâu (Durability): Mức thời gian kết cấu duy trì được các công năng thiết kế.
Độ xuống cấp (Degree of deterioration): Độ suy giảm công năng hoặc mức độ xuống cấp của công trình do các tác động của môi trường kể từ khi xây dựng.
Độ tin cậy (Reliabilitty): Khả năng một kết cấu có thể đáp ứng đầy đủ những yêu cầu cần thiết trong suốt tuổi thọ thiết kế.
Độ an toàn (Safety): Khả năng kết cấu đảm bảo không gây thiệt hại cho người sử dụng và người ở vùng lân cận dưới bất cứ tác động nào.
Gia cường (Strengthening): Công việc sửa chữa kết cấu nhằm giữ vững hoặc nâng cao thêm khả năng chịu tải của kết cấu đến mức bằng hoặc cao hơn mức thiết kế ban đầu.
Hồ sơ hoàn công (As- built documents and drawings): Tài liệu đưa vào lưu trữ sau khi thi công công trình, bao gồm các văn bản pháp lý, bản vẽ thiết kế,
bản vẽ hoàn công, thuyết minh thiết kế và biện pháp thi công, nhật ký thi công, các biên bản kiểm tra,..
Khe co (Contraction
joint): Khe co dãn nhiệt ẩm không có chuyển dịch bê tông tại khe. Tại đây
bê tông có thể nứt (xem khe co dãn nhiệt ẩm).
Khe co dãn nhiệt ẩm (Hot-humid deformation joint): Vị trí chia cắt kết cấu thành các phần nhỏ để kết cấu bê tông có thể co
nở dễ dàng theo thời tiết nóng ẩm.
Khe dãn (Expansion joint): Khe co dãn nhiệt ẩm cho phép chuyển dịch đầu mút bê tông
tại khe (xem khe co dãn nhiệt ẩm).
Khả năng sửa chữa (Restorability/reparability): Khả năng một kết cấu có thể sửa chữa bằng kỹ
thuật và kinh tế khi bị hư hại dưới các tác động xem xét.
Khả năng sử dụng bình thường (Serviceability): Khả năng kết cấu đáp ứng đầy đủ yêu cầu sử dụng
hoặc chức năng thiết kế dưới tác động của các yếu tố xem xét.
Khảo sát (Investigation):
Công việc kiểm tra kỹ lưỡng tình trạng kết cấu để xác lập được những thông số
cần thiết về mức độ hư hỏng của kết cấu nhằm tìm biện pháp khắc phục.
Kiểm soát hư hỏng (Damage control): Cách tiến hành để đảm bảo yêu cầu trạng thái
giới hạn được thoả mãn khi sửa chữa và phục hồi kết cấu.
Kiểm tra (Inspection): Quá trình xem xét tình trạng kết cấu và hồ sơ
công trình nhằm phát hiện các dấu hiệu xuống cấp hoặc xác định các thông số
xuống cấp của kết cấu để có biện pháp sửa chữa.
Lực cơ học (Mechanical forces): Lực hoặc nhóm lực tập trung hoặc phân bố tác
động lên kết cấu, hoặc lực phát sinh do các biến dạng cưỡng bức mà kết cấu phải
chịu.
Mức xuống cấp (Level of deterioration): Tình trạng đã bị
xuống cấp của kết cấu.
Phân tích (Analysis / Assessment):
Phương pháp được chấp nhận dùng để đánh giá các chỉ số công năng hoặc để mô tả
chuẩn xác một vấn đề chuyên môn.
Sửa chữa (Repair) : Hoạt động được
thực hiện nhằm mục đích ngăn ngừa hoặc làm chậm quá trình xuống cấp của kết
cấu, hoặc làm giảm nguy cơ gây hại cho người sử dụng.
Tác động (Action): Lực cơ học hoặc
tác động của môi trường mà kết cấu * (hoặc bộ phận kết cấu) phải gánh chịu.
Tác động bất thường (Accidental action): Tác động xẩy ra với xác suất rất thấp, nhưng có
cường độ cao hơn nhiều so với các tác động thông thường khác.
Tác động môi trường (Environment actions): Tập hợp các ảnh hưởng vật lý, hoá học và sinh
học làm suy giảm chất lượng vật liệu kết cấu. Sự suy giảm này có thể có tác
động bất lợi đến khả năng sử dụng, khả năng sửa chữa và độ an toàn của kết cấu.
Tác động thay đổi (Variable action): Tác động sinh ra do sự chuyển động một vật trên
kết cấu, hoặc do một tải trọng nào đó luôn thay đổi, như tải trọng đi lại, tải
trọng sóng, áp lực nước, áp lực đất, và tải trọng sinh ra do thay đổi nhiệt độ.
Tác động thường xuyên (Permanent action): Trọng lượng bản thân của kết cấu kể cả chi tiết
đi kèm và các đồ đạc, thiết bị đặt cố định.
Tầm quan trọng (Importance): Mức xác định cho kết cấu để chỉ mức độ phải giải quyết những hư hỏng
trong quá trình suy giảm chất lượng, nhằm giữ được chức năng của kết cấu như
thiết kế đã định.
Theo dõi (Monitoring): Việc ghi
chép liên tục những dữ liệu về sự suy giảm chất lượng hoặc công năng của kết
cấu bằng những thiết bị thích hợp.
Thiết kế theo độ bền (Durability design): Việc thiết kế nhằm đảm bảo rằng kết cấu có thể
duy trì được các chức năng yêu cầu trong suốt tuổi thọ thiết kế dưới các tác
động của môi trường.
Tính chất biến dạng (Deformability): Thuật ngữ chỉ khả năng kết cấu có thể thay đổi hình dạng và kích
thước.
Trạng thái đóng rắn của bê tông (Hardened state of concrete): Trạng thái bê tông sau khi đạt được cường độ
nhất định.
Trạng thái giới hạn (Limit state): Trạng thái tới hạn được đặc trưng bởi một chỉ số công năng. Khi vượt
quá chỉ số này thì kết cấu không còn đáp ứng được yêu cầu công năng thiết kế
nữa.
Trạng thái giới hạn cực hạn (Ultimate limit state): Trạng thái giới hạn của sự an toàn.
Tốc độ xuống cấp (Rate of deterioration): Mức xuống cấp của
kết cấu theo một đơn vị thời gian.
Tuổi thọ hiện còn (Remaining service life): Quãng thời gian tính từ thời điểm kiểm tra tới
khi kết cấu được xem như không còn sử dụng được nữa, hoặc cho tới khi nó không
đáp ứng được chức năng đã xác định từ khi thiết kế.
Tuổi thọ thiết kế (Design service life): Thời gian dự định mà kết cấu hoàn toàn đáp ứng
được mục đích và chức năng của nó, mặc dù có dự tính trước yêu cầu bảo trì,
nhưng không cần thiết phải sửa chữa lớn.
Tuổi thọ sử dụng (Service life): Độ dài thời gian từ khi xây dựng xong kết cấu cho tới lúc nó không sử
dụng được nữa vì không đáp ứng được chức năng thiết kế.
Vữa bơm (Grout): Hỗn hợp có độ
chảy lớn gồm cốt liệu, xi măng với nước, có hoặc không có phụ gia, được thi
công bằng bơm áp lực.
1.2. Những vấn đề cơ bản của bảo trì
1.2.1 Yêu cầu chung
Mọi kết cấu
cần được thực hiện chế độ bảo trì đúng mức trong suốt tuổi thọ thiết kế. Các
kết cấu mới xây dựng cần được thực hiện bảo trì từ ngay khi đưa vào sử dụng.
Các kết cấu sửa chữa được bắt đầu công tác bảo trì ngay sau khi sửa chữa xong.
Các kết cấu đang sử dụng, nếu chưa thực hiện bảo trì, thì
cần bắt đầu ngay công tác bảo trì.
Chủ
đầu tư cần có một chiến lược tổng thể về bảo trì công trình bao gồm công tác
kiểm tra, xác định mức độ và tốc độ xuống cấp, đánh giá tính nguyên vẹn của kết
cấu và thực hiện công việc sửa chữa nếu cần.
1.2.2 Nội dung bảo trì
Công tác bảo
trì được thực hiện với những nội dung sau đây:
(1)
Kiểm tra:
Kiểm tra gồm có các loại hình sau đây:
(a)
Kiểm tra ban đầu: Là quá trình khảo sát kết cấu bằng trực
quan (nhìn, gõ, nghe) hoặc bằng các phương tiện đơn giản và xem xét hồ sơ hoàn
công để phát hiện những sai sót chất lượng sau thi công so với yêu cầu thiết
kế. Từ đó tiến hành khắc phục ngay để đảm bảo công trình đưa vào sử dụng đúng
yêu cầu thiết kế. Kiểm tra ban đầu được tiến hành đối với công trình xây mới,
công trình đang tồn tại và công trình mới sửa chữa xong.
(b)
Kiểm tra thường xuyên: Là quá trình thường ngày xem xét
công trình, bằng mắt hoặc bằng các phương tiện đơn giản để phát hiện kịp thời
dấu hiệu xuống cấp. Kiểm tra thường xuyên là bắt buộc đối với mọi công trình.
(c)
Kiểm tra định kỳ: Là quá trình khảo sát công trình theo
chu kỳ để phát hiện các dấu hiệu xuống cấp cần khắc phục sóm.
Kiểm tra định
kỳ được thực hiện với mọi công trình trong đó chu kỳ kiểm tra được chủ công
trình quy định tuỳ theo tầm quan trọng, tuổi thọ thiết kế và điều kiện môi
trường làm việc của công trình.
(d)
Kiểm tra bất thường: Là quá trình khảo sát đánh giá công
trình khi có hư hỏng đột xuất (như công trình bị hư hỏng do gió bão, lũ lụt,
động đất, va đập, cháy, vv..). Kiểm tra bất thường thông thường đi liền với
kiểm tra chi tiết.
(e)
Theo dõi: Là quá trình ghi chép thường xuyên về tình trạng
kết cấu bằng hệ thống theo dõi đã đặt sẵn từ lúc thi công. Hệ thống theo dõi
thường được đặt cho các công trình thuộc nhóm bảo trì A và B (bảng 1).
(f)
Kiểm tra chi tiết: Là quá trình khảo sát, đánh giá mức độ hư hỏng
công trình nhằm đáp ứng yêu cầu của các loại hình kiểm tra trên. Kiểm tra chi
tiết cần đi liền với việc xác định cơ chế xuống cấp, đánh giá mức độ xuống cấp
và đi đến giải pháp sửa chữa cụ thể.
Chi
tiết về các loại hình kiểm tra xem ở Phần 2.
Quan
hệ giữa các quá trình kiểm tra và sửa chữa được thể hiện trên sơ đồ hình 1.1.
(2) Phân tích cơ chế xuống cấp: Trên cơ sở các số liệu kiểm tra, cần xác định
xem xuống cấp đang xẩy ra theo cơ chế nào. Từ đó xác định hướng giải quyết khắc
phục.
(3) Đánh
giá mức độ và tốc độ xuống cấp: Sau khi phân tích được cơ chế xuống cấp thì
đánh giá xem mức độ và tốc độ xuống cấp đã đến đâu và yêu cầu đòi hỏi phải sửa
chữa đến mức nào, hoặc có thể sẽ phải phá dỡ. Cơ sở để đánh giá mức độ xuống cấp
là các công năng hiện có của kết cấu.
(4) Xác
định giải pháp sửa chữa: Xuất phát từ mức yêu cầu phải sửa chữa để thiết kế
giải pháp sửa chữa cụ thể.
(5) Sửa chữa: Bao gồm quá trình thực thi thiết kế và thi công sửa chữa hoặc gia
cường kết cấu.
Tuỳ theo
mức độ, yêu cầu của công tác bảo trì, chủ công trình có thể tự thực hiện những
nội dung bảo trì nêu trên hoặc thuê một đơn vị chuyên ngành thiết kế hoặc thi
công thực hiện.
1.2.3 Phân loại bảo trì
Công tác bảo trì
được phân theo các nhóm A, B, C, D tuỳ theo tầm quan trọng cuả kết cấu, đặc
điểm kết cấu, tuổi thọ thiết kế, điều kiện môi trường, mức độ tác động tới xung
quanh, độ dễ bảo trì và giá bảo trì. Các nhóm bảo trì và yêu cầu bảo trì tương
ứng được quy định trong bảng 1.1.
N0
Nhóm
bảo trì
Loại
công trình
Yêu
cầu thực hiện bảo trì
1
Nhóm A-
Bảo trì
phòng ngừa
-Công trình đặc biệt quan trọng, có liên quan tới an toàn quốc gia,
phòng chống cháy nổ và môi trường;
-Công trình
thường xuyên có rất nhiều người làm việc hoặc qua lại
-Công trình
không có điều kiện dễ sửa chữa
-Công trình
có tuổi thọ thiết kế đến 100 năm hoặc lâu hơn
-Thực hiện tất cả các nội dung bảo trì ở mục 1.2.2.
-Đặt thiết
bị theo dõi công trình lâu dài.
-Thực hiện
các biện pháp phòng ngừa ngay từ giai đoạn thiết kế, thi công (như bảo vệ bề
mặt, đặt catôt bảo vệ).
2
Nhóm B-
Bảo trì
thông thường
Các công
trình dân dụng và công nghiệp thông thường, có tuổi thọ thiết kế dưới 100 năm
và có thể sửa chữa khi cần
-Thực hiện
tất cả các nội dung bảo trì ở mục 1.2.2.
-Có thể đặt
hệ thống thiết bị theo dõi lâu dài.
-Kiểm tra ban đầu, thường xuyên, định kỳ được
thực hiện chủ yếu bằng mắt và các phương tiện đơn giản.
3
Nhóm C-
Bảo trì
quan sát
Công trình
tạm, có niên hạn sử dụng dưới 20 năm
-Bảo trì
chủ yếu bằng quan sát thường xuyên. Không cần khảo sát chi tiết. Khi công
trình có dấu hiệu xuống cấp thì hoặc là tiến hành sửa chữa đơn giản, hoặc là
phá dỡ.
4
Nhóm D-
Bảo trì
không quan sát
Công trình
dàn khoan ngoài khơi, công trình ngầm dưới đất, công trình dưới nước
-Không tiến hành kiểm tra thường xuyên và định kỳ đối với các chi tiết
khuất. Kiểm tra chi tiết và kiểm tra đột xuất được tiến hành khi dấu hiệu hư
hỏng cho thấy cần phải sửa chữa.
Kiểm tra chi tiết
-Có thể thực hiện biện pháp phòng ngừa ngay trong giai đoạn thiết kế
và thi công (như bảo vệ bề mặt, đặt catôt bảo vệ)
Kiểm tra chi tiết
Hình
1.1. Quan hệ các quá trình kiểm tra và sửa chữa kết cấu
1.2.4
Các dạng hư hỏng của kết cấu
(1)
Tiêu chuẩn này xem xét các dạng hư hỏng thông thường sau đây của kết cấu:
(a)
Hư hỏng do sai sót thuộc về thiết kế, thi công, sử dụng công trình;
(b) Hư
hỏng do nguyên nhân lún nền móng;
(c) Hư hỏng
do tác động của các yếu tố khí hậu nóng ẩm;
(d) Hư hỏng
do cabonat hoá bê tông;
(e) Hư
hỏng do tác động của môi trường vùng biển;
(f)
Hư hỏng do tác động của môi trường xâm thực công nghiệp;
Việc nhận biết
các loại hình hư hỏng trên được chỉ dẫn ở phần 3.
(2) Từ mỗi loại
hình hư hỏng nhận biết được, chủ công trình và người thiết kết cần có chương
trình cụ thể cho công tác bảo trì, bao gồm từ khâu kiểm tra, đánh giá mưc độ hư
hỏng đến việc sửa chữa, gia cường, nâng cấp hoặc phá dỡ công trình.
1.2.5 Kiểm tra công năng của kết cấu trong quá trình bảo trì
(1) Công
năng của kết cấu cần được đánh giá lại trước và sau khi sửa chữa. Các công năng
sau đây cần được đánh giá:
(a) Độ
an toàn (khả năng chịu tải);
(b) Khả
năng làm việc bình thường;
Việc đánh giá
công năng được thực hiện thông qua các chỉ số công năng yêu cầu (Pyc)
và chỉ số công năng thực tế mà kết cấu đạt được (Ptt). Tuỳ theo loại
hình và mức độ hư hỏng của kết cấu, có thể xác định một hoặc một số chỉ số công
năng cho mỗi loại hình công năng kiểm tra.
(2) Kết cấu
được coi là đảm bảo công năng khi:
Ptt ³ Pyc hoặc Pyc ³ Ptt , tuỳ theo chỉ số công năng
cụ thể.
Trong đó:
§
Ptt là chỉ số công năng thực tế đạt được, xác định
theo thực tế khảo sát kết cấu hoặc theo giá trị tính toán;
§
Pyc: Chỉ số công năng yêu cầu, xác định theo các tiêu
chuẩn quy phạm hiện hành hoặc theo yêu cầu của người thiết kế hay chủ công
trình.
(3)
Các chỉ số công năng cần đánh giá được chỉ rõ trong bảng 1.2.
Công
năng kiểm tra
Chỉ
số công năng
áp
dụng
Độ an toàn (khả năng chịu tải)
Mômen uốn;
Lực cắt;
Lực dọc.
Lực xoắn;
Lực gây sập
đổ hoặc mất ổn định kết cấu
Mọi kết cấu
với các dạng hư hỏng khác nhau
Khả năng làm việc bình thường
+Theo
chức năng kết cấu:
-Chống thấm
(Lượng nước thấm qua kết cấu, mật độ thấm ẩm);
-Cách nhiệt
(Mức truyền nhiệt qua kết cấu);
-Chống cháy (Mức chịu lửa của k/c khi có cháy);
-Chống ồn;
bụi (Mức ồn, bụi);
-Mỹ quan
bên ngoài (Mật độ rêu mốc);
-Mùi (do
rêu mốc).
-Kết cấu có
các yêu cầu theo chức năng kiểm tra;
-Kết cấu có
yêu cầu thẩm mỹ
+Theo
tiện nghi cho người sử dụng:
-Nghiêng
lệch, võng, lún.
-Vết nứt
(Mật độ và bề rộng vết nứt).
-Chấn rung
Mọi kết cấu
với các dạng hư hỏng khác nhau.
+Theo
tác động xấu đến môi trường xung quanh:
-Khả năng
bong rơi lớp bảo vệ cốt thép;
-Mức tác
động xấu đến môi trường;
-Ảnh hưởng
đến công trình lân cận.
Các
kết cấu có nguy cơ ăn mòn, han rỉ cốt thép.
Kết cấu
thường xuyên tiếp xúc với chất thải.
Kết cấu bị
lún.
Đối với các
kết cấu chịu tác động ăn mòn hoặc tác động của khí hậu nóng ẩm thì ngoài kiểm
tra công năng còn cần phải kiểm tra khả năng kết cấu giữ được độ bền lâu theo
yêu cầu thiết kế. Cụ thể, các yếu tố sau đây cần phải ở dưới mức cho phép.
·
Nồng độ ion Cl- hoặc hoá chất thẩm thấu;
·
Chiều
dày mức thấm ion Cl- hoặc hoá chất;
·
Chiều dày cacbonat; độ pH;
·
Bề rộng vết nứt;
·
Mức rỉ cốt thép;
·
Độ rỗng bê tông;
·
Tổn thất cường độ hoặc trong lượng bê tông.
1.2.6 Quản lý kỹ thuật công tác bảo trì
(1) Cần phải
có một chiến lược bảo trì ngay từ khi quyết định đầu tư xây dựng công trình.
Chiến lược này cần được soạn thảo dựa trên các văn bản pháp quy hiện hành do
Nhà nước Việt Nam, Bộ Xây dựng ban hành và các tiêu chuẩn kỹ thuật cần thiết
khác.
(2) Sau khi
xây dựng xong công trình, cần tiến hành ngay việc kiểm tra ban đầu để phát hiện
các dấu hiệu khuyết tật làm ảnh hưởng xấu đến công năng kết cấu. Các khuyết tật
này cần được khắc phục ngay trước khi đưa công trình vào sử dụng.
(3) Trong
suốt thời gian làm việc của công trình, công tác bảo trì cần được duy trì theo
nội dung nêu ở các điều 1.2.2, 1.2.3, và 1.2.4. Trong trường hợp phát hiện thấy
kết cấu bị hư hỏng đến mức phải sửa chữa thì cần tiến hành ngay công tác kiểm
tra, đánh giá mức độ hư hỏng và đề ra biện pháp sửa chữa.
(4) Việc kiểm
tra, xác định cơ chế xuống cấp, đánh giá mức độ hư hỏng và đề ra giải pháp sửa
chữa kết cấu phải do các đơn vị và chuyên gia chuyên ngành có năng lực phù hợp
thực hiện. Các giải pháp sửa chữa cần được xác định trên cơ sở các số liệu kiểm
tra trước đó và có sử dụng các bản vẽ thiết kế, bản vẽ hoàn công, các kết quả
kiểm tra chất lượng, vật liệu đã sử dụng, các biên bản và sổ nhật ký thi công
của công trình. Việc thi công sửa chữa, gia cường, nâng cấp, hoặc phá dỡ kết
cấu đã bị hư hỏng cần phải được các đơn vị thi công có năng lực chuyên môn phù
hợp thực hiện.
(5) Mọi diễn
biến của công tác bảo trì cần được ghi chép và lưu giữ để sử dụng lâu dài. Chủ
công trình sẽ lưu giữ các ghi chép này cùng với các bản vẽ và các tài liệu kỹ
thuật khác liên quan đến việc bảo trì.
2.1 Nguyên tắc chung
Kiểm tra là
công việc được thực hiện đối với mọi công trình nhằm phát hiện kịp thời sự
xuống cấp hoặc thay đổi công năng kết cấu.
Việc kiểm tra
cần được duy trì trong suốt thời gian sử dụng công trình.
2.2 Tay nghề và công cụ kiểm tra
Việc kiểm tra
phải do đơn vị và các cá nhân có trình độ chuyên môn phù hợp thực hiện. Thông
thường chủ công trình có thể mời đơn vị và chuyên gia tư vấn đã thiết kế và
giám sát chất lượng thực hiện công tác kiểm tra. Công cụ kiểm tra có thể là
bằng trực quan (nhìn nghe), hoặc bằng những công cụ thông thường như thước mét,
búa gõ, kính phóng đại, vv.. Khi cần có thể dùng các thiết bị như máy kinh vĩ,
thiết bị thử nghiệm không phá hoại hoặc các thiết bị thử nghiệm trong phòng
khác.
Dưới
đây là hướng dẫn cụ thể cho mỗi loại hình kiểm tra:
2.3 Kiểm tra ban đầu
2.3.1 Nguyên tắc chung
(1) Kiểm tra
ban đầu được thực hiện ngay sau khi công trình được thi công xong và bắt đầu
đưa vào sử dụng. Đối với công trình sửa chữa và gia cường thì kiểm tra ban đầu
được thực hiện ngay sau khi sửa chưã và gia cường xong.
Đối
với những công trình đang tồn tại mà chưa có kiểm tra ban đầu thì bất kỳ lần
kiểm tra đầu tiên nào cũng có thể coi là kiểm tra ban đầu.
(2) Yêu cầu
của kiểm tra ban đầu là thiết lập các số liệu đo đầu tiên của kết cấu, phát
hiện kịp thời những sai sót ban đầu của kết cấu và khắc phục ngay để đưa kết
cấu vào sử dụng. Thông qua kiểm tra ban đầu để suy đoán khả năng có thể xuống
cấp công trình theo tuổi thọ thiết kế đã dự kiến.
(3) Kiểm tra
ban đầu do chủ đầu tư cùng với các đơn vị thiết kế, thi công và giám sát chất
lượng thực hiện.
2.3.2 Biện pháp kiểm tra ban đầu
Kiểm tra ban đầu được tiến hành trên toàn bộ kết cấu công
trình hoặc một bộ phận của kết cấu.
Phương pháp kiểm tra chủ yếu là bằng trực quan,
kết hợp với xem xét các bản vẽ thiết kế, bản vẽ hoàn công và hồ sơ thi công (sổ
nhật ký công trình, các biên bản kiểm tra đã có).
2.3.3 Nội dung kiểm tra ban đầu
Kiểm tra ban
đầu gồm có những công việc sau đây:
(1) Khảo sát
kết cấu để thu thập số liệu về những vấn đề sau đây:
(a) Sai
lệch hình học của kết cấu;
(b) Độ
nghiêng, lún, biến dạng của kết cấu;
(c) Xuất
hiện vết nứt;
(d) Tình
trạng bong rộp;
(e) Tình
trạng rỉ cốt thép;
(f) Biến
màu mặt ngoài;
(g) Chất
lượng bê tông;
(h) Các
khuyết tật nhìn thấy;
(i) Sự
đảm bảo về công năng sử dụng (chống thấm, cách âm, cách nhiệt vv...).
(j) Tình
trạng hệ thống theo dõi lâu dài (nếu có). Số liệu đo của hệ thống tại thời điểm
kiểm tra ban đầu.
(2)
Xem xét hồ sơ hoàn công để đánh giá chất lượng phần khuất của kết cấu (bản vẽ
thiết kế, bản vẽ hoàn công, sổ nhật ký công trình, các biên bản kiểm tra).
(3) Tiến hành
thí nghiệm bổ sung nếu cần để nhận biết rõ hơn tình trạng công trình đối với
công trình đang tồn tại, nay mới kiểm tra lần đầu.
(4) Xử lý các
khuyết tật đã phát hiện ra. Trường hợp nghi ngờ có sai sót quan trọng thì tiến
hành thêm kiểm tra chi tiết và đề ra biện pháp xử lý.
(5) Tiến hành
vận hành hệ thống theo dõi để ghi số đo ban đầu đối với các kết cấu có gắn các
hệ thống theo dõi lâu dài.
(6) Suy đoán
khả năng xuống cấp kết cấu theo tuổi thọ công trình.
Trên cơ sở
các số liệu khảo sát và sau khi những sai sót kết cấu đã được khắc phục, cần
suy đoán khả năng sẽ xuất hiện các khuyết tật kết cấu, khả năng bền môi trường
(đối với môi trường xâm thực và môi trường khí hậu nóng ẩm), khả năng có thể
nghiêng lún tiếp theo, và khả năng suy giảm công năng.
Tuỳ theo tính
chất và điều kiện môi trường làm việc của công trình, người thực hiện kiểm tra
ban đầu có thể đặt trọng tâm công tác kiểm tra vào những yếu tố có ảnh hưởng
quan trọng tới độ bền lâu của công trình.
Mục tiêu cuối
cùng của suy đoán là để đánh giá xem khả năng kết cấu có thể dảm bảo tuổi thọ
thiết kế trong điều kiện sử dụng bình thường hay không, đồng thời xác định giải
pháp đảm bảo độ bền lâu công trình.
2.3.4 Ghi chép và lưu giữ hồ sơ
Toàn bộ kết
quả khảo sát, đánh giá chất lượng kết cấu, suy đoán khả năng làm việc của kết
cấu, số đo ban đầu của hệ thống theo dõi lâu dài cần được ghi chép đầy đủ và
lưu giữ lâu dài cùng với hồ sơ hoàn công của công trình.
Chủ công
trình cần lưu giữ hồ sơ này để sử dụng cho những lần kiểm tra tiếp theo.
2.4 Kiểm tra thường xuyên
2.4.1 Nguyên tắc chung
(1) Kiểm tra
thường xuyên được tiến hành nhằm theo dõi, giám sát kết cấu thường ngày sau
kiểm tra ban đầu. Chủ công trình cần có lực lượng chuyên trách thường xuyên
quan tâm đến việc kiểm tra thường xuyên.
(2) Kiểm tra
thường xuyên được thực hiện trên toàn bộ kết cấu ở những chỗ có thể quan sát
được. Mục đích là để nắm được kịp thời tình trạng làm việc của kết cấu, những
sự cố hư hỏng có thể xẩy ra (đặc biệt là ở những vị trí xung yếu, quan trọng)
để sớm có biện pháp khắc phục, tránh tình trạng để hư hỏng kéo dài dẫn đến ngày
càng trầm trọng hơn.
2.4.2 Nội dung kiểm tra thường xuyên
Kiểm
tra thường xuyên gồm các công việc sau đây:
(1)
Tiến hành quan sát kết cấu thường ngày bằng mắt, khi có nghi ngờ thì
dùng biện pháp gõ để nghe và suy đoán. Người tiến hành kiểm tra thường xuyên
phải có trình độ chuyên ngành xây dựng và được giao trách nhiệm rõ ràng.
(2) Thường
ngày quan tâm xem xét những vị trí sau đây của kết cấu để phát hiện sớm những
dấu hiệu xuống cấp:
(a) Vị
trí có mômen uốn và lực cắt lớn; vị trí tập trung ứng suất
(b) Vị
trí khe co dãn;
(c) Chỗ
liên kết các phần tử của kết cấu;
(d) Vị
trí có nguồn nước thấm, nguồn nhiệt, nguồn ồn, nguồn bụi;
(e) Những
chỗ chịu tác động trực tiếp của bức xạ mặt trời;
(f) Vị
trí có tiếp xúc với môi trường xâm thực.
(3)
Phát hiện những vấn đề sau đây khi tiến hành kiểm tra thường xuyên:
(a) Sự
nghiêng lún,
(b) Biến
dạng hình học của kết cấu;
(c) Xuất
hiện vết nứt; sứt mẻ, giảm yếu tiết diện.
(d) Xuất
hiện bong rộp;
(e) Xuất
hiện thấm;
(f)
Rỉ cốt thép;
(g) Biến
màu mặt ngoài;
(h) Sự
suy giảm công năng (chống thấm, cách âm, cách nhiệt..)
(i) Tình
trạng hệ thống theo dõi lâu dài (nếu có).
Chú
thích: đối với các kết cấu làm việc trong môi trường xâm thực thì cần thường
xuyên quan tâm tới dấu hiệu ăn mòn bê tông và cốt thép.
(4)
Xử lý kết quả kiểm tra:
(a) Trường
hợp phát hiện có sự cố, hư hỏng nhỏ thì có biện pháp khắc phục ngay;
(b) Trường hợp phát hiện có sự cố, hư hỏng nặng bất
thường thì tổ chức kiểm tra chi tiết tại chỗ hư hỏng và đề ra giải phát xử lý
kịp thời. Trong quá trình đề ra giải pháp xử lý cần phải nghiên cứu tình trạng
kết cấu trong hồ sơ kiểm tra ban đầu.
2.4.3 Ghi chép và lưu giữ hồ sơ
Những điều
sau đây cần được ghi chép đầy đủ:
(a) Những
sự cố hoặc hư hỏng đã phát hiện, vị trí xẩy ra các số liệu đo nếu có;
(b) Biện
pháp khắc phục và kết quả đã khắc phục hư hỏng xẩy ra;
(c) Số
liệu kiểm tra chi tiết nếu có;
(d) Giải
pháp và kết quả sửa chữa sau kiểm tra chi tiết.
(e) Tình
trạng kết cấu sau khi đã khắc phục hư hỏng.
(f) Những
tài liệu ghi chép nêu trên cần được chủ công trình lưu giữ lâu dài cùng với hồ
sơ kiểm tra ban đầu để sử dụng cho những lần kiểm tra sau.
2.5 Kiểm tra định kỳ
2.5.1 Nguyên tắc chung
(1) Kiểm tra
định kỳ được tiến hành đối với mọi kết cấu bê tông cốt thép.
(2) Kiểm tra
định kỳ nhằm phát hiện kịp thời những dấu hiệu hư hỏng của kết cấu trong quá
trình sử dụng mà việc kiểm tra ban đầu và kiểm tra thường xuyên khó nhận biết
được. Từ đó có biện pháp xử lý sớm nhằm duy trì tuổi thọ công trình.
(3) Chủ công
trình cần cùng với người thiết kế xác định chu kỳ kiểm tra định kỳ trước khi
đưa kết cấu vào sử dụng. Quy mô kiểm tra của mỗi kỳ sẽ tùy theo trạng thái cụ
thể của kết cấu và điều kiện tài chính để quyết định.
2.5.2 Biện pháp kiểm tra định kỳ
(1) Kiểm tra
định kỳ được tiến hành trên toàn bộ kết cấu. Đối với các kết cấu quá lớn thì có
thể phân khu kiểm tra định kỳ, mỗi khu vực kiểm tra một kỳ.
(2) Chủ công
trình có thể mời các đơn vị và chuyên gia tư vấn có chuyên môn thuộc chuyên
ngành xây dựng và có tay nghề thích hợp để thực hiện việc kiểm tra định kỳ.
(3) Đầu tiên
kết cấu được khảo sát trực quan bằng nhìn và gõ nghe. Khi nghi ngờ có hư hỏng hoặc suy thoái chất lượng thì có thể sử dụng thiết bị thử
nghiệm không phá hủy hoặc khoan lõi bê tông để kiểm tra.
2.5.3 Quy định về chu kỳ kiểm tra
Chu kỳ
kiểm tra định kỳ kết cấu được quy định như sau:
(a) Công trình đặc biệt quan
trọng: 2 ¸3 năm;
(b) Công trình thường xuyên có rất đông người làm việc hoặc
qua lại: 3 ¸5 năm
(c) Công trình công nghiệp và dân dụng
khác: 5 ¸10 năm;
(d) Công trình thường xuyên
chịu ăn mòn khí hậu biển và ăn mòn hoá chất: 1¸2
năm.
2.5.4 Nội dung kiểm tra định kỳ
Kiểm tra định kỳ được tiến hành theo trình tự nội dung giống như của kiểm
tra ban đầu nêu trong mục 2.3.3.
2.5.5 Ghi chép và lưu giữ hồ sơ
Toàn bộ kết quả thực hiện kiểm tra định kỳ cần ghi chép và lưu giữ theo
chỉ dẫn ở mục 2.3.4.
2.6 Kiểm tra bất thường
2.6.1 Nguyên tắc chung
(1) Kiểm tra bất thường
được tiến hành khi kết cấu có dấu hiệu hư hỏng do tác động đột ngột của các yếu
tố như bão, lũ lụt, động đất, trượt lở đất, va chạm với tàu xe, cháy, v.v..
(2) Yêu cầu của kiểm tra bất thường là nắm bắt được hiện trạng
hư hỏng của kết cấu, và đưa ra kết luận về yêu cầu sửa chữa.
(3) Chủ công trình có thể tự kiểm tra bất thường hoặc thuê một
đơn vị hoặc chuyên gia có năng lực phù hợp để thực hiện.
2.6.2 Biện pháp kiểm tra bất thường
(1) Kiểm tra
bất thường được thực hiện trên toàn bộ hoặc một bộ phận kết cấu tùy theo quy mô
hư hỏng đã xảy ra và yêu cầu sửa chữa của chủ công trình.
(2) Kiểm tra bất thường được thực hiện chủ yếu bằng quan sát
trực quan, gõ nghe. Khi cần có thể dùng các công cụ đơn giản như thước mét, quả
dọi, v.v..
(3) Người thực hiện kiểm tra bất thường cần đưa ra được kết
luận có cần kiểm tra chi tiết hay không. Nếu không thì đề ra ngay giải pháp sửa
chữa phục hồi kết cấu. Nếu cần thì tiến hành kiểm tra chi tiết và đề ra giải pháp
sửa chữa.
2.6.3 Nội dung kiểm tra bất thường
Kiểm tra bất thường bao gồm những công việc sau đây:
(1) Khảo
sát bằng trực quan, gõ nghe và dùng một số công cụ đơn giản để nhận biết ban
đầu về tình trạng hư hỏng của kết cấu. Các hư hỏng sau đây cần được nhận biết:
(a) Sai lệch hình học kết cấu
(b) Mức nghiêng lún
(c) Mức nứt, gãy
(d) Các khuyết tật nhìn thấy khác
(e) Tình trạng hệ thống theo dõi lâu dài (nếu có).
(2) Phân tích các số liệu
phải khảo sát để đi đến kết luận có tiến hành kiểm tra chi tiết hay không, quy
mô kiểm tra chi tiết. Nếu cần kiểm tra chi tiết thì thực hiện theo chỉ dẫn ở
mục 2.6. Nếu không thì đề ra giải pháp sửa chữa để phục hồi kết cấu kịp thời.
Đối với những hư hỏng có nguy cơ gây nguy hiểm cho người và công
trình xung quanh thì phải có biện pháp xử lý khẩn cấp trước khi tiến hành kiểm
tra chi tiết và đề ra giải pháp sửa chữa.
(3) Thực hiện sửa chữa
Quá trình sửa chữa kết cấu bị hư
hỏng bất thường được thực hiện theo chỉ dẫn ở mục 2.6.3(5).
2.6.4 Ghi chép và lưu giữ hồ sơ
Mọi diễn biến công việc ghi trong
mục 2.6.3 cần được ghi chép và lưu giữ.
Hồ sơ lưu trữ gồm có: Kết quả khảo sát, phân tích đánh giá, thuyết
minh giải pháp sửa chữa hoặc gia cường, nhật ký thi công, các biên bản kiểm
tra, các bản vẽ. Các tài liệu này cần được chủ công trình lưu giữ lâu dài cùng
với hồ sơ của các đợt kiểm tra trước đây.
2.7 Theo dõi
2.7.1 Nguyên tắc chung
(1) Hệ thống theo dõi cần được đặt cho những công trình quan trọng,
có ý nghĩa lớn về kinh tế, chính trị và an toàn sinh mạng đối với nhiều người
(bảng 1.1).
(2) Chủ công trình và người thiết kế cần xác định mức yêu cầu trang
bị hệ thống theo dõi, lựa chọn thiết bị, thiết kế lắp đặt và hướng dẫn thi
công.
(3) Trước khi đưa công trình vào hoạt động, cần phải vận hành thử
hệ thống theo dõi để chứng tỏ rằng hệ thống đang hoạt động bình thường. Lần đo
đầu tiên được tiến hành càng sớm càng tốt, có thể trước thời gian kiểm tra ban
đầu.
(4) Chủ công
trình cần có lực lượng thường xuyên kiểm tra hoạt động của hệ thống, theo dõi
và quản lý các số liệu đo.
2.7.2 Đặt hệ thống theo dõi
(1) Hệ thống
theo dõi được đặt ở những vị trí kế cấu dễ nhạy cảm với những vấn đề mà người
thiết kế yêu cầu. Những vị trí cần đặt các chi tiết của hệ thống theo dõi có
thể xác định theo mục 2.4.2 (2).
(2) Các chi
tiết của hệ thống theo dõi được đặt từ trong giai đoạn thi công và phải được
bảo quản để không bị hư hỏng do tác động cơ học và thời tiết.
2.7.3 Vận hành hệ thống theo dõi
(1) Hệ thống
theo dõi được tự động ghi chép số liệu đo theo chu kỳ mà người thiết kế và chủ
công trình yêu cầu. Sự hỗ trợ của cán bộ chuyên môn trong quá trình vận hành hệ
thống và đo đạc là rất quan trọng.
(2) Hệ thống
theo dõi cần được thường xuyên kiểm tra để đảm bảo luôn hoạt động bình thường.
Các số liệu đo của hệ thống cần được xử lý kịp thời cùng với các số liệu kiểm
tra thường xuyên và kiểm tra định kỳ để có những tác động thích hợp trước khi
sự xuống cấp của kết cấu trở nên nguy hại đến sự an toàn và công năng của kết
cấu.
2.7.4 Lưu giữ số liệu đo
Số liệu đo
của hệ thống sau khi được xử lý cần được lưu giữ lâu dài.
Chủ công
trình lưu giữ các số liệu đo này cùng với các số liệu kiểm tra khác.
2.8 Yêu cầu đối với Kiểm tra chi tiết
2.8.1 Nguyên tắc chung
(1) Kiểm
tra chi tiết được thực hiện sau khi qua các kiểm tra ban đầu, kiểm tra thường
xuyên, kiểm tra định kỳ, kiểm tra bất thường thấy là có yêu cầu cần phải kiểm
tra kỹ kết cấu để đánh giá mức độ xuống cấp và đề ra giải pháp sửa chữa.
(2) Chủ công
trình có thể tự thực hiện hoặc thuê các đơn vị và cá nhân chuyên gia có năng
lực phù hợp để thực hiện kiểm tra chi tiết.
2.8.2 Biện pháp kiểm tra chi tiết
(1) Kiểm
tra chi tiết được tiến hành trên toàn bộ kết cấu hoặc một bộ phận kết cấu tùy
theo quy mô hư hỏng của kết cấu và mức yêu cầu phải kiểm tra.
Người kiểm tra cần nhận biết trước đặc điểm nổi bật của
xuống cấp để có hướng trọng tâm cho việc kiểm tra chi tiết.
(2) Kiểm tra
chi tiết được thực hiện bằng các thiết bị thí nghiệm chuyên dùng để đánh giá
lượng hóa chất lượng vật liệu sử dụng và mức xuống cấp của kết cấu. Phương pháp
thí nghiệm cần được thực hiện theo các tiêu chuẩn và quy phạm hiện hành.
(3) Người thực hiện kiểm
tra chi tiết phải có phương án thực hiện bao gồm quy mô kiểm tra, mức kết quả
kiểm tra cần đạt, thời gian và kinh phí thực hiện. Phương án này phải được chủ
công trình chấp nhận trước khi thực hiện.
2.8.3. Nội dung kiểm tra chi tiết
Kiểm tra chi tiết cần có những nội dung sau đây:
(1) Khảo sát chi tiết toàn bộ
hoặc bộ phận hư hỏng của kết cấu:
Yêu cầu của khảo sát là phải thu được các số liệu lượng hóa về tình trạng hư
hỏng của kết cấu. Cụ thể là lượng hóa bằng số liệu và bằng ảnh những vấn đề sau
đây:
(a) Sai lệch hình học kết cấu và chi tiết kết cấu;
(b) Mức biến dạng kết cấu;
(c) Mức nghiêng, lún;
(d) Vết nứt (mật độ, chiều rộng, chiều dài, chiều sâu và hướng
vết nứt);
(e) Vết gãy (đặc điểm, vị trí, mức nguy hiểm)
(f) Ăn mòn cốt thép (mật độ rỉ, mức độ rỉ, tổn thất tiết
diện cốt thép);
(g) Ăn mòn bê tông (ăn mòn xâm thực, ăn mòn cácbônát, mức độ
ăn mòn, chiều sâu xâm thực vào kết cấu, độ nhiễm hóa chất, v.v.);
(h) Chất lượng bê tông (cường độ, độ đặc chắc, bong rộp);
(i) Biến màu mặt ngoài;
(j) Các khuyết tật nhìn thấy;
(k) Sự đảm bảo công năng kết cấu (chống thấm, cách âm, cách
nhiệt, v.v.);
(l) Tình trạng làm việc của hệ thống theo dõi lâu dài (nếu
có). Số liệu đo của hệ thống tại thời điểm kiểm tra chi tiết.
CHÚ THÍCH: Các số liệu lượng hóa nêu trên đều phải được xác định
trên cơ sở các tiêu chuẩn phương pháp thử hiện hành trong nước hoặc quốc tế.
(2) Phân tích cơ chế xuống cấp của kết cấu: Trên cơ sở
các số liệu khảo sát nêu trên và các kết quả kiểm tra hồ sơ lưu trữ công trình,
cần phân tích, xác định cơ chế tạo nên mỗi loại hư hỏng. Có thể quy nạp một số
dạng cơ chế điển hình sau đây:
(a) Nứt gãy kết cấu: Do vượt tải; biến dạng nhiệt ẩm; lún; chất
lượng bê tông.
(b) Suy giảm cường độ bê tông: Do độ đặc chắc bê tông; bảo dưỡng bê tông và tác động môi trường; xâm
thực.
(c) Biến dạng hình học kết cấu: Do vượt tải; tác động môi
trường; độ cứng kết cấu.
(d) Rỉ cốt thép: Do ăn mòn môi trường xâm thực; cacbônat
hóa bề mặt bê tông; nứt bê tông; thấm nước.
(e) Biến màu bề mặt: Do tác động môi trường.
(f) Thấm nước: Do độ chặt bê tông, nứt kết cấu, mối nối.
(3) Đánh giá mức độ xuống cấp của kết cấu: Trên cơ sở các số liệu kiểm tra và cơ chế xuống cấp đã phân tích,
cần đánh giá xem kết cấu có cần sửa chữa hay không, và sửa chữa đến mức nào.
Cơ sở để đánh giá mức độ xuống cấp là các công năng của kết cấu được
xem xét, theo chỉ dẫn ở mục 1.2.6.
(4)
Lựa chọn giải pháp sửa chữa hoặc gia cường: Giải pháp sửa chữa hoặc gia
cường cần được lựa chọn trên cơ sở cơ chế xuống cấp đã được phân tích sáng tỏ.
Giải pháp sửa chữa hoặc gia cường đề ra phải đạt được yêu cầu là khôi phục được
bằng hoặc cao hơn công năng ban đầu của kết cấu và ngăn ngừa việc tiếp tục hình
thành cơ chế xuống cấp sau khi sửa chữa.
Quy mô sửa chữa phụ thuộc vào tầm quan trọng của kết cấu, tuổi thọ
còn lại của công trình, khả năng tài chính và yêu cầu của chủ công trình.
Chi tiết về phương pháp lựa chọn giải pháp sửa chữa xem hướng dẫn ở
Phần 3.
(5)
Thực hiện sửa chữa hoặc gia cường:
(a) Chủ công trình có thể tự thực hiện sửa chữa, gia
cường hoặc chọn một đơn vị có năng lực phù hợp để thực hiện.
(b) Đơn vị thực hiện sửa chữa hoặc gia cường cần có kế hoạch
chủ động về vật tư, nhân lực, tiến độ và biện pháp thi công, gíam sát chất
lượng trước khi bắt đầu thi công.
(c) Việc sửa chữa hoặc gia cường phải đảm bảo ảnh hưởng ít
nhất đến môi trường xung quanh và đến người sử dụng. Những thí nghiệm kiểm tra
chất lượng cần thiết phải được thực hiện trong quá trình thi công.
(d) Mọi diễn biến của công
tác sửa chữa hoặc gia cường phải được ghi vào sổ nhật ký thi công và lưu giữ
lâu dài.
2.8.4 Ghi chép và lưu giữ hồ sơ
(1) Mọi diễn biến của công tác kiểm tra chi tiết nêu trong mục 2.6.3
đều phải được ghi chép đầy đủ dưới dạng biên bản, sổ nhật ký, bản vẽ để lưu giữ
lâu dài.
(2) Chủ công trình lưu giữ hồ sơ kiểm tra chi tiết bao gồm: kết quả
khảo sát, phân tích đánh giá, thuyết minh giải pháp sửa chữa hoặc gia cường,
nhật ký thi công, các bản vẽ, các biên bản kiểm tra. Các hồ sơ này cần được lưu
giữ lâu dài cùng với các hồ sơ của các đợt kiểm tra trước đây.
Phần
này hướng dẫn công tác sửa chữa kết cấu theo quy trình nêu ở Phần 1 và 2.
3.1.1 Nguyên tắc chung
Mục
này hướng dẫn phương pháp kiểm tra chi tiết, xác định cơ chế và mức độ xuống
cấp, sửa chữa và gia cường các kết cấu bêtông cốt thép bị hư hỏng do các nguyên
nhân thuộc về thiết kế, thi công và sử dụng công trình, trong đó chủ yếu đề cập
tới các vấn đề như: tải trọng tác động, khả năng chịu lực và khả năng sử dụng
bình thường của kết cấu từ khi xây dựng và trong suốt quá trình khai thác. Trước
khi sửa chữa và gia cường kết cấu cần tiến hành kiểm tra chi tiết, đánh giá mức
độ và phân tích cơ chế/nguyên nhân gây hư hỏng công trình. Tải trọng ở đây chỉ
giới hạn trong các tác động thông thường tác dụng lên công trình.
Có ba loại hư hỏng công trình do các nguyên nhân thuộc về
kết cấu và tải trọng bao gồm:
(1) Nứt kết cấu;
(2) Biến dạng vượt quá
giới hạn cho phép của công trình do độ cứng của kết cấu hoặc do công nghệ thi
công không đảm bảo;
(3) Khả năng chịu lực
của kết cấu hoặc cấu kiện không đủ, tuy chưa gây ra nứt nghiêm trọng hay phá
hoại kết cấu, nhưng để lại khuyết tật bên trong cần phải gia cường.
Hư
hỏng và sửa chữa hư hỏng công trình do lún nền móng được trình bày trong mục
3.2.
3.1.2 Kiểm tra chi tiết
Kiểm tra chi tiết được tiến hành nhằm
xác định cơ chế và mức độ hư hỏng kết cấu trước khi đưa ra giải pháp sửa chữa
hoặc gia cường.
Kiểm tra chi tiết được tiến hành
với những công việc sau đây:
3.1.2.1 Khảo sát
hiện trạng nứt kết cấu
(1) Giới hạn bề rộng khe nứt: Giới
hạn bề rộng khe nứt trong kết cấu bêtông là một trong các chỉ số công năng quan
trọng để đánh giá khả năng sử dụng bình thường của kết cấu. Giới hạn bề rộng
khe nứt được qui định trong Tiêu chuẩn kết cấu bêtông cốt thép hiện hành TCVN
5574:1991, tuỳ thuộc vào điều kiện làm việc của kết cấu và loại cốt thép sử
dụng.
(2) Khảo sát nứt:
cần làm sáng tỏ những vấn đề sau đây:
(a)
Vị
trí, và đặc trưng phân bố vết nứt;
(b)
Phương
và hình dạng vết nứt;
(c)
Kích
thước vết nứt (bề rộng, chiều dài và độ sâu);
(d)
Thời
điểm xuất hiện vết nứt;
(e)
Sự
phát triển của vết nứt theo thời gian; và
(f)
Các
đặc trưng khác như bê tông bị bong rộp, bị nén vỡ v.v.
Việc
khảo sát nứt có thể phải tiến hành trong thời gian tương đối lâu, theo chu kỳ
để xác định xem hiện tượng nứt của kết cấu đã ổn định hay còn đang phát triển.
(3)
Đặc
trưng và cơ chế hình thành vết nứt do tải trọng:
(a) Vị trí
và đặc trưng phân bố vết nứt: Các vết nứt thường xuất hiện ở các vùng dự đoán
có ứng suất kéo lớn nhất trong kết cấu/cấu kiện.
Đối với dầm đơn
giản và dầm liên tục, các vết nứt vuông góc với trục dầm thường phát triển ở
phần dưới của giữa nhịp hoặc phần trên gần gối đỡ. Các vết nứt xiên ở gần gối
đỡ hoặc ở gần điểm đặt tải trọng tập trung. Trong một số trường hợp, có thể có
các vết nứt xuất hiện ở vùng chịu nén gần nơi có mô-men uốn lớn nhất của dầm.
Một số dạng vết nứt được thể hiện ở hình 3.1.1.
H×nh 3.1.1 VÕt nøt do uèn
H×nh 3.1.2: VÕt
nøt do c¾t H×nh 3.1.3: VÕt nøt do uèn
c¾t (dÇm
liªn tôc)
Hình
3.1.4: Vết nứt do nén (cột, quá tải)
(b) Hình dạng vết nứt: Vết
nứt do kéo gây ra thường vuông góc với ứng suất pháp, như chiều vết nứt chịu
kéo của dầm chịu uốn luôn vuông góc với trục dầm, phía dưới rộng, phía trên
nhỏ.
Vết nứt do cắt ở gần gối, thường
xiên 450 phát triển lên phía trên và hướng vào giữa dầm (Hình 3.1.2
và 3.1.3).
Vết nứt do lực nén gây ra thường
song song với chiều của lực nén, phần lớn hình dạng của vết nứt là hai đầu nhỏ,
ở giữa rộng (Hình 3.1.4).
Vết nứt do mô-men xoắn gây
ra có hình xoắn ốc xiên, bề rộng của khe nứt thường không thay đổi lớn.
Vết nứt do xung lực (lực va đập) thường phát triển xiên 450
với chiều của xung lực.
Vết nứt do lún nền móng: Đối với
kết cấu bê tông cốt thép, các vết nứt do biến dạng nền thường xuất hiện tập
trung ở khu vực có độ cong tương đối lớn của đường cong lún. Chiều của vết nứt
vuông góc với chiều của ứng suất kéo chính do biến dạng nền sinh ra. Đối với
dầm và sàn, các vết nứt do lún thường là các vết nứt thẳng góc với trục dầm và
sàn. Khi bị lún lệch hay lún ảnh hưởng của công trình lân cận, thường xuất hiện
các vết nứt xiên ở dầm (gần liên kết dầm-cột), các vết nứt chéo góc 450
(trên mặt bằng sàn) ở các góc sàn.
(c) Kích thước của vết
nứt: Vết nứt xuất hiện trong giai đoạn sử dụng bình thường của kết cấu nói
chung bề rộng khe nứt không lớn. Bề rộng khe nứt giảm dần từ mặt ngoài kết cấu
vào bên trong (chiều sâu) của bêtông.
Khi kết cấu vượt tải nghiêm
trọng hoặc đạt tới trạng thái giới hạn thì bề rộng khe nứt thường tương đối
lớn, vượt quá giới hạn qui định trong TCVN 5574:1991.
Tuy nhiên, đối với các vết nứt
do lực nén dọc trục sinh ra, bề rộng khe nứt không lớn, có thể nhỏ hơn giới hạn
qui định trong TCVN 5574:1991, nhưng vẫn là dấu hiệu của kết cấu tới gần trạng
thái giới hạn, cần phải hết sức chú ý khi khảo sát và đánh giá.
(d) Thời điểm xuất hiện vết
nứt: Vết nứt thường xuất hiện khi tải trọng đột ngột tăng lên, ví dụ: khi tháo
dỡ cốp-pha, lắp đặt thiết bị, khi cho kết cấu chịu tải và chịu vượt tải. Trong
kết cấu có thể xuất hiện các vết nứt khi bị lún không đều vượt qua giới hạn cho
phép. Thời điểm xuất hiện vết nứt không nhất thiết là thời điểm sinh ra nứt.
(e) Sự phát triển vết nứt:
Vết nứt thường phát triển theo sự gia tăng của tải trọng và thời gian tác động
kéo dài của tải trọng cũng như sự gia tăng độ lún.
(4) Dấu hiệu nứt nguy hiểm: Các dấu
hiệu sau là các dấu hiệu nứt nguy hiểm ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ an toàn
của kết cấu nếu không có các biện pháp xử lý thích hợp:
(a)
Đối với dầm: Ở giữa nhịp dầm: phía dưới xuất hiện các vết nứt theo
phương vuông góc với trục dầm, phát triển tới hơn 2/3 chiều cao dầm; hoặc ở
phía trên (vùng chịu nén) xuất hiện nhiều vết nứt song song với trục dầm nhìn
rõ bằng mắt thường, lớp bêtông bảo vệ bị bong rộp, mặt dưới có thêm các vết nứt
đứng (theo phương vuông góc với trục dầm).
Gần gối
dầm xuất hiện các vết nứt xiên nhìn rõ, đây là các vết nứt rất nguy hiểm. Khi
vết nứt kéo dài tới trên 1/3 chiều cao dầm, hoặc khi đồng thời với các vết nứt
xiên, ở vùng chịu nén còn xuất hiện các vết nứt song song với trục dầm thì có
thể làm cho dầm phá hoại vì nứt gãy. Trong trường hợp cốt đai bố trí quá ít, tỉ
số giữa khoảng cách từ điểm đặt tải trọng tập trung đến gối tựa và chiều cao
hữu dụng của dầm lớn hơn 3, nếu xuất hiện các vết nứt xiên, ứng suất trong cốt
đai sẽ tăng nhanh đạt tới cường độ chảy, vết nứt xiên phát triển rất nhanh làm
dầm nứt thành 2 phần và bị phá hoại.
Phía
trên gần gối dầm liên tục xuất hiện các vết nứt theo phương song song với trục
dầm quan sát được bằng mắt thường, phía dưới kéo dài tới 1/3 chiều cao dầm,
hoặc phía trên xuất hiện các vết nứt đứng, đồng thời phía dưới xuất hiện các
vết nứt ngang.
Gần đầu ngàm của các công-xôn có các vết nứt đứng
hoặc các vết nứt xiên nhìn rõ.
(b) Đối với
bản sàn: Xuất hiện các vết nứt ngang thẳng góc với cốt thép chủ chịu kéo, đồng
thời xuyên sâu tới vùng chịu nén.
Phía trên
gần đầu ngàm của bản công-sôn xuất hiện các vết nứt nhìn rõ, vuông góc với cốt
thép chủ chịu kéo.
Xung
quanh phía trên của sàn đổ tại chỗ có vết nứt rõ rệt, hoặc phía dưới có những
vết nứt đan nhau.
Dấu hiệu chọc thủng sàn đối với sàn phẳng gối lên cột.
(c) Đối với
cột: Xuất hiện vết nứt, một phần lớp bêtông bảo vệ bị bong rộp, lộ cốt thép
chịu lực.
Một bên sinh ra vết nứt ngang nhìn thấy được bằng mắt thường,
phía bên kia bêtông bị nén vỡ, lộ cốt thép chịu lực.
Xuất hiện các vết nứt đan nhau rõ rệt.
(d) Đối với tường: Ở phần giữa của tường sinh ra các vết nứt
đan nhau rõ rệt, hoặc có thêm lớp bảo vệ bị bong rộp.
(e) Đối với nút khung: Các vết nứt đứng, xiên hoặc các vết nứt
đan nhau xuất hiện ở nút khung hoặc khu vực gần nút khung.
3.1.2.2 Khảo sát
biến dạng của kết cấu
Biến
dạng của kết cấu bao gồm độ võng, góc xoay, góc trượt, biên độ dao động. Tuy
nhiên, biến dạng kết cấu cần phải khảo sát chủ yếu là độ võng. Độ võng của kết
cấu và cấu kiện thường liên quan với sự phát triển vết nứt trong kết cấu và cấu
kiện.
(1)
Đo độ võng: Đối với các kết cấu nhịp lớn và trong một số trường hợp có yêu cầu,
có thể phải tiến hành đo độ võng/chuyển vị khi cho kết cấu chịu tải (xe chạy
qua, máy móc hoạt động, si-lô chứa đầy xi-măng, bể chứa đầy nước v.v...) hoặc
chất tải.
Việc chất tải thông thường có thể tiến hành ít nhất theo 4 cấp tương
ứng với 0%, 25%, 50%, 75% và 100% tổng giá trị tiêu chuẩn của hoạt tải và các
tải trọng khác khả dĩ tác dụng lên kết cấu.
Sau mỗi cấp chất tải, giữ tải 60 phút, đọc số liệu của các đồng hồ
đo độ võng/chuyển vị tại các vị trí cần theo dõi.
Sau khi chất toàn bộ tải, đo độ võng/chuyển vị tại các vị trí cần
thiết trên kết cấu. Sau đó giữ tải tối thiểu trong vòng 24 giờ. Đo tiếp độ
võng/chuyển vị sau khi đã giữ tải được 24 giờ.
Dỡ toàn bộ tải ra khỏi kết cấu theo 2 cấp 50% và 100% tải, đọc số đo
chuyển vị. Sau 24 giờ, đọc số đo một lần nữa.
(2) Giới hạn của biến dạng (độ võng): Giới hạn của biến dạng (độ
võng) được qui định trong TCVN 5574:1991. Có thể đo độ võng của kết cấu từ khi
bắt đầu cho kết cấu chịu tải (0%) cho đến khi chịu đủ tải qui định (100%), độ
võng ban đầu có thể ngoại suy từ độ võng đo được khi chất tải với giả thiết sự
đối xử của kết cấu ở giai đoạn trước khi chất tải nằm trong giai đoạn đàn hồi.
3.1.2.3 Khảo sát
hiện trạng kết cấu
Khi có yêu cầu
khảo sát hiện trạng kết cấu, việc khảo sát sẽ bao gồm:
(1) Kích
thước và bố trí thực tế của các kết cấu, cấu kiện;
(2) Cấu
tạo thực tế của các liên kết, gối tựa;
(3) Vị trí
và khoảng cách cốt thép chịu lực tại một số vị trí cần khảo sát;
(4) Chiều
dày lớp bê tông bảo vệ.
Trong một số
trường hợp phải đục lớp bê tông bảo vệ để xác định khoảng cách, số lượng và
đường kính cốt thép.
3.1.2.4 Xác định
cường độ thực tế của bê tông và cốt thép trong kết cấu
Lấy mẫu tiến hành
thí nghiệm phá hoại trong phòng thí nghiệm theo TCXD 239:2000, hoặc kiểm nghiệm
cường độ thực tế của bêtông bằng các phương pháp kiểm tra không phá hoại như
súng bật nẩy, sóng siêu âm theo TCXD 162:1987 và TCXD 171:1989;
Kiểm tra chứng chỉ
về cường độ của cốt thép đã sử dụng khi thi công phù hợp theo TCVN 197:1985.
3.1.2.5 Nghiên cứu
và kiểm tra hồ sơ thiết kế
Mục đích của công
tác này nhằm xác định hay loại trừ nguyên nhân gây hư hỏng do thiết kế, hiểu rõ
sơ đồ chịu lực kết cấu, lựa chọn và quyết định biện pháp sửa chữa gia cường sau
này. Các nội dung bao gồm:
(1) Kiểm tra các bản vẽ thiết kế dùng để thi công và bản vẽ hoàn công
công trình;
(2) Kiểm tra tính hợp lý của giải pháp thiết kế;
(3)
Kiểm tra sơ đồ, và
kết quả tính toán kết cấu, cần thiết có thể tính toán lại kết cấu.
3.1.2.6 Khảo sát tình hình thi công
Trong
quá trình khảo sát tình hình thi công, phương pháp thi công và lịch trình công
việc đã sử dụng được nghiên cứu kỹ để phát hiện những sai sót thi công và các
lỗi khác. Công việc khảo sát gồm có:
(1)
Phương pháp thi công;
(2)
Sự chấp hành các yêu cầu, trình tự và tiến độ thi công được qui định
trong hồ sơ thiết kế và các qui phạm thi công khác, sự gián đoạn/chậm trễ trong
thi công, thi công nhanh bỏ qua qui trình v.v...;
(3)
Trong một số trường hợp cần thống kê phân tích các trị số tải trọng do
thi công;
(4)
Nghiên cứu kiểm tra các biên bản kiểm tra chất lượng và chứng chỉ thí
nghiệm vật liệu, bêtông và cốt thép.
3.1.2.7 Khảo sát
tải trọng và tác động
Khảo sát, điều tra tất cả các loại
tải trọng và tác động có thể tác dụng lên kết cấu trong suốt thời gian thi công
và sử dụng công trình. Nội dung, chủ yếu bao gồm điều tra và phân tích các tải
trọng và hiệu ứng (nội lực/ứng suất, biến dạng/độ võng) của các tải trọng này
tác dụng lên kết cấu, và tổ hợp của tải trọng. Khi có nghi ngờ về sự vượt tải
trọng, tiến hành đo thực tế trị số của tải trọng tác dụng lên công trình.
3.1.2.8 Thí nghiệm
tải trọng
Khi có yêu cầu, có thể tiến hành
thí nghiệm tải trọng hiện trường bằng phương pháp chất tải. Việc thí nghiệm tải
trọng hiện trường được thực hiện dựa vào thiết kế hoặc yêu cầu sử dụng, nhằm
kiểm tra sức chịu tải, khả năng chống nứt, biến dạng và độ võng thực tế. Qui
trình thí nghiệm tải trọng có thể tham khảo tiêu chuẩn bê tông Hoa kỳ: ACI
318-2002 (chương 20).
3.1.3 Đánh giá
mức độ hư hỏng và lựa chọn biện pháp sửa chữa kết cấu
3.1.3.1 Kiểm tra,
đánh giá công năng và mức độ hư hỏng của kết cấu
(1)
Kiểm tra độ an toàn (về khả năng chịu lực): Độ an toàn hay khả năng chịu lực
của kết cấu được xem là không đảm bảo khi một trong các chỉ tiêu sau đây sảy
ra:
(a) Chỉ số công năng về an toàn (xem mục con 1.2.6) (Ptt/Pyc)
lớn hơn 1 hay khả năng chịu lực của kết cấu không đảm bảo theo qui định
trong tiêu chuẩn TCVN 5574:1991.
(Ptt /Pyc)
> 1 (3.1)
trong đó:
Pyc - giá trị nguy hiểm có thể xảy ra
của từng nội lực hoặc do tác dụng đồng thời của một số nội lực;
Ptt - khả năng chịu lực (ứng với tác
dụng P) của tiết diện đang xét của kết cấu khi tiết diện chịu lực
đạt tới trạng thái giới hạn.
Giá trị Pyc xác định theo tải trọng
(thực tế hoặc theo thiết kế) tính toán và được chọn trong các tổ hợp nội lực
ứng với các trường hợp nguy hiểm đối với sự làm việc của kết cấu, xét cả về trị
số và cả về phương chiều của nội lực.
Giá trị Ptt được xác định theo đặc trưng hình học
(thực tế hoặc theo thiết kế) của tiết diện và đặc trưng cường độ (thực tế hoặc
theo thiết kế) tính toán của vật liệu. Các biểu thức tính Ptt
cũng như việc cụ thể hoá điều kiện (3.1) được trình bày trong Chương 3 của tiêu
chuẩn TCVN 5574:1991.
(b) Việc khảo sát, phân tích khẳng định là có hiện tượng nén nứt:
bêtông bị nén vỡ, lớp bảo vệ bị bong rộp.
(c) Vết nứt phát triển không có dấu hiệu ổn định.
(d) Vết nứt ảnh hưởng lớn đến độ cứng và tính tổng thể (toàn khối)
của kết cấu.
(e) Các vết nứt nguy hiểm như trình bày trong khoản (4), mục
3.1.2.1.
(2) Kiếm tra khả
năng sử dụng bình thường: Kết cấu được coi là mất khả năng sử dụng bình thường
khi một trong các chỉ tiêu sau đây xảy ra:
(a) Chỉ số công năng về nứt kết cấu (att/ayc)
lớn hơn 1 (hay bề rộng khe nứt vượt quá giới hạn qui định trong TCVN
5574:1991):
(att/ayc)
> 1 (3.2)
trong đó:
att - bề rộng khe nứt (tính toán theo lý
thuyết hoặc đo thực tế) của bêtông ở vị trí ngang mức cốt thép chịu kéo,
ayc - bề rộng giới hạn của khe nứt xác định
theo TCVN 5574:1991.
(b) Chỉ số công năng về biến dạng của kết cấu (ftt/fyc)
lớn hơn 1.0 (hay biến dạng vượt quá giới hạn cho phép trong TCVN
5574:1991):
(ftt/fyc)
> 1 (3.3)
ftt - biến dạng của kết cấu (độ võng, góc
xoay, góc trượt, biên độ dao động) do tải trọng tiêu chuẩn gây ra,
fyc - trị số giới hạn của biến dạng cho trong
TCVN 5574:1991.
(c) Mất tính năng chống thấm: Có thấm ẩm hoặc thấm chảy dòng.
(d) Mật độ nứt cao, gây lo sợ cho người sử dụng.
3.1.3.2 Xác định nguyên nhân gây hư hỏng kết cấu
Xử lý kết cấu phải
căn cứ vào cơ chế hay nguyên nhân gây hư hỏng kết cấu để ngăn chặn hay loại trừ
hiện tượng nứt, võng quá giới hạn cho phép.
Các nguyên nhân
gây nứt và hư hỏng kết cấu có thể là:
(1) Sai sót trong
thiết kế kết cấu:
(a)
Mặt cắt tiết diện kết cấu/cấu kiện quá nhỏ,
không khống chế được yêu cầu về võng, nứt hay ổn định.
(b)
Diện tích cốt thép chịu kéo nhỏ, bỏ qua hay xem
nhẹ yêu cầu chống nứt và khống chế độ võng khi tính toán thiết kế.
(c)
Diện tích mặt cắt bêtông bé, nhưng bố trí nhiều
cốt thép làm cho vùng chịu nén bị nứt vỡ khi chịu tải trọng cực hạn.
(d)
Bỏ qua hay không xét đến một số trường hợp tải
trọng có khả năng xuất hiện trong quá trình sử dụng công trình.
(e)
Xem nhẹ các giải pháp cấu tạo qui định trong các
tiêu chuẩn thuộc lĩnh vực bê tông cốt thép.
(2) Công nghệ thi công không tốt:
(a)
Chất lượng vật liệu không đảm bảo, cấp phối
bêtông không đạt yêu cầu.
(b)
Ván khuôn bị biến dạng, cây chống ván khuôn bị
lún, dẫn đến kết cấu bị võng và lún trước khi chịu tải.
(c)
Trình tự đổ bêtông không tốt, tốc độ đổ bêtông
quá nhanh, không xem xét đến điều kiện thời tiết khi thi công, xuất hiện khe
nứt trong khi thi công nhưng không xử lý, bảo dưỡng kém (như hiện tượng nứt
trong các bể chứa loại lớn).
(d)
Lớp bảo vệ cốt thép quá lớn hoặc quá nhỏ.
(e)
Gia tải quá sớm hoặc vượt tải khi thi công (có
thể sinh ra nứt hoặc sập đổ kết cấu).
(f)
Công nghệ trượt ván khuôn không tốt.
(g)
Sai sót trong bố trí cốt thép theo mặt cắt tiết
diện kết cấu (ví dụ, nhầm tiết diện cột tầng 6 xuống tầng 4).
(h)
Bê tông không đạt cường độ qui định.
(i)
Và các nguyên nhân khác.
(3) Vượt tải:
(a)
Vượt tải do sử dụng sai công năng.
(b)
Vượt tải do cơi nới cải tạo thêm.
(c)
Vượt tải do có các trường hợp tải trọng không
qui định trong tiêu chuẩn hay vượt giá trị qui định trong tiêu chuẩn, qui phạm
(đặc biệt đối với các công trình công nghiệp hay các công trình đặc biệt khác).
(4) Công trình bị lún không đều.
3.1.3.3 Lựa chọn
giải pháp sửa chữa hoặc gia cường
Quyết định biện
pháp xử lý kết cấu phải bắt đầu từ phân tích, đánh giá mức độ nguy hiểm và
nguyên nhân gây nứt, võng công trình. Cần phân rõ ranh giới các vết nứt cần
phải sửa chữa gia cường hay không cần phải xử lý. Nắm
vững nguyên tắc
sửa chữa, gia cường, chọn biện pháp, thời gian, tiến độ và giá thành thi công
một cách hợp lý là những điều căn bản của sửa chữa, gia cường nhằm đảm bảo tuổi
thọ và công năng sử dụng lâu dài của kết cấu.
3.1.4 Thiết kế sửa chữa, gia cường kết cấu
3.1.4.1 Nguyên tắc chung
Khi kết quả khảo sát, đánh giá khẳng định rằng kết cấu không đảm bảo
an toàn hoặc khả năng làm việc bình thường theo mục 3.1.3 thì bắt buộc phải sửa
chữa hay gia cường kết cấu.
Công tác sửa chữa, gia cường có thể tiến hành cho toàn bộ công trình
hoặc chỉ tại những vị trí hay cấu kiện được chỉ định, nhưng phải tôn trọng các
nguyên tắc sau:
(1) Xác định đúng mức độ và nguyên nhân của hư hỏng. Đối với các hư
hỏng chưa rõ mức độ và nguyên nhân, có thể theo dõi và khảo sát thêm, sau khi
xác định đúng mức độ và nguyên nhân mới tiến hành sửa chữa hay gia cường.
(2) Làm rõ mục đích sửa chữa. Dựa vào tính chất của vết nứt, võng và
yêu cầu sử dụng của công trình để xác định mục đích sửa chữa như: (i) chỉ ngăn
lại để bảo vệ hay (ii) gia cố để tăng cường.
(3) Đảm bảo an toàn cho kết cấu và người sử dụng trong thời gian
khảo sát, trước khi và trong lúc sửa chữa hay gia cường công trình.
(4) Đáp ứng yêu cầu sử dụng.
(5) Đảm bảo độ bền lâu của vật liệu: bêtông và cốt thép.
(6) Tiến độ, tính khả thi và kinh tế của phương pháp.
(7) Đáp ứng yêu cầu thiết kế (về khả năng chịu lực), tuân theo các
qui định của tiêu chuẩn kết cấu bêtông cốt thép hiện hành.
(8) Tiến hành kiểm tra công năng (bất phương trình (3.1), (3.2) và
(3.3)) và độ bền lâu (yêu cầu cấu tạo theo TCVN 5574:1991)) theo giải pháp
thiết kế sửa chữa hoặc gia cường.
3.1.4.2 Tính toán và thiết kế sửa chữa, gia cường
(1) Thiết kế cần
kết hợp chặt chẽ với biện pháp thi công.
(2) Tải trọng và tác động tác dụng lên kết cấu được xác định theo
các qui định của tiêu chuẩn tải trọng và tác động hiện hành. Tải trọng máy và
công nghệ lấy theo số liệu cho bởi nhà cung cấp thiết bị và công nghệ. Khi phải
đo thực tế tải trọng thì giá trị trung bình của tải trọng được tính trên số
liệu đo tại ít nhất 5 vị trí, khi đó giá trị tiêu chuẩn của tải trọng có thể
lấy bằng 1.1 lần giá trị trung bình nhận được.
(3) Sơ đồ tính toán: Sơ đồ tính toán kết cấu được xác định căn cứ
vào sự tác động lên kết cấu hoặc yêu cầu chịu lực thực tế. Đối với kết cấu sửa
chữa, gia cường (bao gồm kết cấu cũ và phần gia cường bổ sung), có thể có 2
trạng thái chịu lực sau:
(a)
Trạng thái 1: Kết cấu cũ được tính toán chịu
phần tĩnh tải và tải trọng thiết bị đã có tác dụng lên kết cấu trước khi sửa
chữa. Các tải trọng này được giữ nguyên và tác dụng lên kết cấu trong suốt quá
trình sửa chữa và sau sửa chữa;
(b)
Trạng thái 2: Kết cấu sửa chữa, gia cường được
tính toán chịu phần tĩnh tải thêm, phát sinh do sửa chữa, thiết bị đặt thêm,
hoạt tải và tải trọng công nghệ.
Nội lực và ứng suất trong kết cấu cũ bằng tổng của 2
trạng thái 1 và 2. Biến dạng và ứng suất trong phần gia cường bổ xung chỉ do
trạng thái 2 gây ra.
(4) Tiết diện chịu lực của cấu kiện phải lấy thực tế có để ý đến đặc
điểm chịu lực, biến dạng sau khi sửa chữa, gia cường và sự làm việc đồng thời
giữa phần kết cấu cũ và mới.
(5) Cần thiết phải kiểm tra lại khả năng chịu lực của các kết cấu
hoặc bộ phận kết cấu có liên quan và nền móng công trình trong trường hợp tải
trọng phát sinh do sửa chữa, gia cường là đáng kể.
3.1.5 Các phương pháp, kỹ thuật sửa chữa,
gia cường
Phương pháp sửa chữa, gia cường kết cấu bêtông cốt thép có thể là:
(1) Phương pháp sửa chữa đối với các vết nứt đã ổn định:
(a)
Sửa chữa bề mặt: phương pháp thường dùng là đục
xung quanh vết nứt rồi trát phẳng, sơn chất kết dính epoxy, phun vữa xi măng
hoặc bêtông đá nhỏ, dán vải sợi thuỷ tinh bằng mát-tit epoxy hoặc keo epoxy,
tăng tính toàn khối của lớp mặt, neo nứt bằng bu-lông thép;
(b)
Sửa chữa cục bộ: các phương pháp sử dụng là
phương pháp đắp, phương pháp ứng suất trước, đục bỏ một phần bêtông để đổ lại;
(c)
Phun áp lực vữa xi măng: Là phương pháp phù hợp
với các vết nứt ổn định có bề rộng khe nứt lớn hơn 0,5mm.
(2) Giảm nội lực kết cấu: phương pháp thường dùng có thể là giảm tải
hoặc khống chế tải trọng sử dụng (ví dụ: ghi rõ hoạt tải của khu vực là 200
daN/m2 tại các khu vực sử dụng), làm kết cấu giảm nội lực bằng cách
tăng thêm gối tựa hoặc tăng thanh chống giảm khẩu độ của kết cấu.
(3) Tăng cường kết
cấu: Các phương pháp thường dùng là: (a) tăng tiết diện kết cấu (làm sàn dày
thêm, tăng chiều cao dầm v.v.), (b) kỹ thuật bọc ngoài bằng bêtông, (c) kỹ
thuật bọc ngoài bằng thép hình, (d) kỹ thuật gia cường dán bản thép hoặc bản
composite, (e) tăng cường bằng hệ thống ứng suất trước căng ngoài.
(4) Các phương pháp khác: tháo dỡ làm lại, cải thiện điều kiện sử
dụng kết cấu, thông qua thí nghiệm hoặc phân tích luận chứng để không tiến hành
xử lí.
(5)
Phương
pháp sửa chữa kết cấu bị nứt và xuống cấp do lún nền móng: Sửa chữa và gia cố
nền, móng và gia cường kết cấu bên trên được qui định và chỉ dẫn ở mục3.2. Sau
khi đã hoàn thành biện pháp gia cường nền móng, đã giảm đáng kể ảnh hưởng của
biến dạng nền đối với kết cấu bên trên, có thể áp dụng phương pháp (1) – phương
pháp sửa chữa đối với các vết nứt đã ổn định - để sửa chữa kết cấu bị nứt và xuống
cấp do lún nền móng. Trong một số trường hợp đặc biệt, khi mức độ hư hỏng của
kết cấu là nguy hiểm mặc dù đã được xử lý nền móng nhưng cần thiết phải tăng
cường kết cấu thì dùng phương pháp (3). Các phương pháp xử lý do tư vấn thiết
kế (sửa chữa) lựa chọn căn cứ vào hiện trạng công trình, kết quả kiểm tra và
yêu cầu sửa chữa của chủ công trình.
3.1.6 Phương pháp giảm nội lực kết cấu
Có 2 phương pháp giảm nội lực kết cấu là giảm tải trọng tác dụng lên
kết cấu và tăng thêm gối đỡ.
(1) Giảm tải trọng:
(a)
Giảm nhẹ trọng lượng bản thân kết cấu như: thay
tường gạch đặc bằng gạch rỗng, mái bằng bêtông cốt thép thay bằng khung thép
nhẹ lợp tôn hoặc fibro ximăng, hoặc thay bê tông nặng bằng bê tông nhẹ,..
(b)
Cải thiện điều kiện sử dụng công trình như: ngăn
ngừa tích nước, thường xuyên quét bụi mái nhà xưởng v.v.;
(c)
Cải thiện công dụng của công trình để giảm tải như:
chuyển phòng lưu trữ thành phòng làm việc, kho sách thành phòng đọc sách;
(d)
Dỡ tầng để giảm tải trọng tác dụng xuống cột và
móng.
(2) Tăng thêm gối đỡ: Trong các cấu
kiện chịu uốn như dầm, sàn, việc tăng thêm cột mới (gối đỡ) là nhằm giảm khẩu
độ, nội lực (mô men uốn, lực cắt), độ võng và bề rộng khe nứt trong kết cấu.
Tuy nhiên, cần xem xét và tính toán lại việc bố trí cốt thép theo thiết kế gốc
và theo thực tế khi sơ đồ tính có tăng thêm gối đỡ.
3.1.7 Phương pháp tăng tiết diện kết cấu
Việc gia cường bằng cách tăng tiết diện được thực hiện chủ yếu bằng
cách đặt thêm cốt thép, đổ thêm bêtông để làm tăng khả năng chịu lực của kết
cấu, cấu kiện. Lượng cốt thép đặt thêm, phần bêtông đổ thêm cần được xác định
bằng tính toán. Cần có biện pháp thi công, biện pháp cấu tạo để đảm bảo sự làm
việc đồng thời giữa vật liệu cũ và vật liệu mới.
3.1.8 Kỹ thuật gia cường bọc ngoài bằng bêtông
Kỹ thuật này thường dùng để gia cường các kết cấu chịu nén như cột nhà
công nghiệp hay dân dụng một hoặc nhiều tầng. Phương pháp này có 3 loại: (a)
gia cường bọc xung quanh (hình 3.1.5 (a)), (b) gia cường 1 hoặc nhiều mặt (hình
3.1.5 (b) và (c)).
(1) Tính
toán thiết kế: Giữa bêtông mới đổ và cốt thép mới bố trí với kết cấu cũ, tồn
tại vấn đề ứng suất chênh và sự chênh biến dạng (do bêtông cũ đã chịu phần lớn
tĩnh tải và có biến dạng trước khi gia cường), vì vậy khi tính toán khả năng
chịu lực của kết cấu, phải xem xét tình hình cụ thể để tính giảm cường độ của
bêtông và cốt thép thêm vào.
Khả năng chịu
lực cực hạn (tới hạn) của cột chịu nén dọc trục sau khi gia cường có thể được
kiểm tra theo công thức sau:
(3.4)
trong
đó:
N
- giá trị tính toán của lực nén dọc trục tác dụng lên cột sau khi gia cường;
j - hệ số uốn dọc xác định theo độ mảnh của
cột sau khi gia cường;
fc,
Ac - cường độ tính toán chịu nén và diện tích tiết diện bêtông
cũ;
fy,
As - cường độ tính toán và diện tích tiết diện cốt thép cũ;
fcm,
Acm - cường độ tính toán chịu nén và diện tích tiết diện bêtông
mới;
fym,
Asm - cường độ tính toán và diện tích tiết diện cốt thép mới (bổ
xung);
a
- hệ số chiết giảm cường độ của bêtông mới tăng thêm và cốt thép dọc khi
bêtông của phần gia cường làm việc với cột cũ.
Giá
trị của a được lấy như sau: (a) a=0,8 khi có biện pháp dỡ tải hoàn toàn cho
kết cấu/cấu kiện khi sửa chữa gia cường (cấu kiện cũ và bêtông mới gần như cùng
chịu một tải trọng), (b) trong trường hợp chỉ giảm tải một phần nào đó khi thi
công gia cường, phải lấy giảm giá trị của a,
khi đó a=0,8 DN/N (DN-
phần lực nén tăng lên của phần tải trọng tác dụng lên kết cấu sau khi gia
cường).
(2) Yêu cầu
cấu tạo và thi công: Cần chú ý các điểm sau khi thiết kế gia cường cột sử dụng
kỹ thuật bọc ngoài bằng bêtông:
(a)
Chiều dày nhỏ nhất của bêtông mới đổ là 60mm (nếu dùng bêtông phun chiều
dày nhỏ nhất là 50mm);
(b)
Đường kính cốt thép không nhỏ hơn 14mm và không lớn hơn 25mm; đường kính
cốt đai khép kín không nhỏ hơn 8mm;
(c)
Khi gia cường bọc quanh (4 phía) cần phải đặt cốt đai khép kín. Khi chỉ
gia cố một hoặc 2 bên thì dùng cốt đai dạng chữ U hàn vào cốt đai cũ. Độ dài
đường hàn lấy bằng 10d (nếu hàn 1 bên) và bằng 5d (nếu hàn 2 bên), trong đó d
là đường kính cốt đai. Cũng có thể dùng đinh neo chôn vào bê tông cũ của cột
rồi hàn liên kết cốt đai chữ U vào các đinh neo này. Đường kính đinh neo không
nhỏ thua 10mm, độ sâu neo giữ không ngắn dưới 10d.
(d)
Hai đầu cốt thép chịu lực dọc trục tăng thêm phải uốn mỏ. Khi gia cường
cột khung, neo cốt thép không chỉ ngàm vào móng mà còn phải có ít nhất 50% cốt
thép xuyên qua sàn;
(e)
Cấp cường độ của bêtông mới đổ không được thấp hơn mác 200, nên cao hơn
cường độ thiết kế của bêtông cũ. Nên dùng loại bêtông có cốt liệu bé, đường
kính của đá sỏi không quá 10mm;
(f)
Trước khi thi công nên dỡ bớt tải hoặc dùng cây chống tạm để giảm phần
tải trọng tác động lên kết cấu cũ, sao cho lực dọc trong cột (cũ) chỉ vào
khoảng 60% sức chịu tải của cột.
(g)
Đục xờm bề mặt cấu kiện cũ: độ lồi lõm của bề mặt cột không nhỏ hơn 4mm.
Cách một khoảng nhất định, thường từ 300 đến 500mm, trên bề mặt cấu kiện cũ đục
rãnh lõm (độ sâu không ít hơn 6mm) để tạo thành lực nêm cắt giưa bê tông cũ và
mới;
(h)
Làm sạch bề mặt tiếp giáp giữa bêtông cũ và mới trước khi đổ bê tông
mới.
3.1.9 Kỹ thuật gia cường bọc ngoài bằng thép hình
Gia cường bọc
ngoài bằng thép hình cần được sử dụng để gia cường cột bê tông.
Gia cường bọc
ngoài bằng thép hình chia làm 2 loại: gia cường kiểu khô (hình 3.1.6a) và gia
cường kiểu ướt (hình 3.1.6b).
1- kết cấu bêtông hiện có; 2-
thép hình gia cường
3- thanh giằng; 4-
bê tông hạt nhỏ hoặc vữa
Hình
3.1.6: Kỹ thuật gia cường bọc ngoài bằng thép hình
Gia cường kiểu
khô là phương pháp gia cường bọc ngoài bằng thép hình nhưng không có dính kết
với kết cấu bêtông cốt thép cũ, hoặc tuy có nhồi vữa xi măng cát, nhưng không
thể đảm bảo sự truyền lực giữa kết cấu mới và kết cấu cũ.
Gia cường bọc
ngoài kiểu ướt là phương pháp gia cường bọc ngoài bằng thép hình mà giữa thép
hình và kết cấu cũ để một khe hở nhất định, được nhồi đầy vữa xi măng và vữa
epoxy hoặc đổ bêtông đá nhỏ, để dính kết chúng thành một khối.
Ưu điểm của
kỹ thuật gia cường bọc ngoài bằng thép hình là kích thước cấu kiện tăng lên
không nhiều, nhưng có thể nâng rất cao sức chịu tải và tính dẻo của kết cấu.
Để tính toán thiết kế và yêu cầu thi công kết cấu gia cường bọc
ngoài bằng thép hình, có thể tham khảo các tài liệu kỹ thuật chuyên ngành trong
và ngoài nước về vấn đề này.
3.1.10 Kỹ thuật gia cường dán bản thép
Kỹ thuật gia cường dán bản thép là một phương pháp dùng keo dán dán
bản thép hoặc bản composite vào mặt ngoài chịu kéo của dầm hay sàn bêtông cốt
thép (hình 3.1.7). Keo dán là loại keo epoxy resin có cho thêm một lượng nhất
định chất cô đặc, chất tăng dẻo, tăng độ dai.
Hình 3.1.7: Kỹ thuật gia cường dán bản thép hay
composite
(1) Tính toán thiết kế và yêu cầu thi công: Tính toán thiết kế và
yêu cầu thi công dầm bêtông cốt thép dán bản thép có thể tham khảo thêm các tài
liệu tương tự thuộc lĩnh vực này của nước ngoài.
(2) Những điểm cần lưu ý khi thực
hiện gia cường dán bản thép: Phương pháp dán bản thép có những ưu điểm nổi trội
sau:
(a)
Tốc độ đông cứng của keo dán nhanh, thời gian
thi công ngắn;
(b)
Công nghệ đơn giản, có thể thi công trong khi
vẫn sử dụng công trình (thí dụ đối với cầu);
(c)
Cường độ kết dính của keo dán cao hơn bêtông và
đá, có thể khiến cho hệ gia cố và kết cấu cũ hình thành một chính thể tốt chịu lực
đồng đều, không sinh ra hiện tượng ứng suất tập trung trong bêtông;
(d)
Bản thép dính kết chiếm không gian nhỏ, hầu như
không làm tăng kích thước tiết diện và trọng lượng của cấu kiện/kết cấu bị gia
cường;
(e)
Ưu điểm lớn nhất của bản thép dán là: có thể tăng
rất nhiều khả năng chống nứt của cấu kiện kết cấu (giảm bề rộng khe nứt, ngăn
chặn vết nứt phát triển), giảm độ võng và nâng cao khả năng chịu tải;
Tuy nhiên, qua nghiên cứu cho thấy, bản thép dán có thể tạo ra hiện
tượng chênh ứng suất và biến dạng so với cốt thép chủ kéo của dầm cũ. Khi thi
công, phần tải tác dụng lên cấu kiện cũ càng lớn, hiện tượng chênh ứng suất và
biến dạng càng nhiều.
Ngoài ra, chất
lượng thi công và chất lượng keo dán có ảnh hưởng tương đối lớn đối với hiệu
quả gia cường. Mặc dù nhiều thí nghiệm cho thấy, khi dầm dán bản thép gia cường
bị phá hoại, bản thép dán có thể đạt đến cường độ chảy, nhưng cũng có một số
thí nghiệm cho thấy bản thép dán chưa đạt đến cường độ chảy. Nguyên nhân là sự
phá hoại của dầm do sự bong tách giữa phần cuối bản thép với bêtông. Loại phá
hoại này không có điềm báo trước rõ rệt, thuộc loại phá hoại giòn thường tránh
khi thiết kế kết cấu.
Hơn nữa, bản thép tương đối nặng đòi hỏi nhiều dàn giáo khi dán và
hiện tượng ăn mòn bản thép sau gia cường vẫn còn là các vấn đề cân nhắc hiện
nay khi sử dụng kỹ thuật này. Tuy nhiên, ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học
vật liệu, các nhược điểm của kỹ thuật dán bản thép đã được thay thế bởi bản
composite sợi carbon, aramid có đặc tính: nhẹ, cường độ và khả năng chống ăn
mòn cao.
3.1.11 Gia cường bằng phương pháp ứng lực
trước căng ngoài
Nguyên tắc của phương pháp này là dùng thép thanh, thép hình (trong
một số trường hợp có thể dùng cáp hay bó cáp) tạo nên ứng lực trước (từ đây trở
đi gọi là thanh căng ứng lực trước), tác dụng ngược lại với tác động của ngoại
lực nhằm làm tăng khả năng chịu lực, giảm bề rộng khe nứt và độ võng của kết
cấu. Phương pháp này chủ yếu áp dụng cho dầm đơn giản hay thanh chịu kéo của vì
kèo bêtông cốt thép.
(1) Công nghệ cơ
bản của thanh căng ứng lực trước gia cường dầm là:
(a)
Thêm thanh căng ứng lực trước ở mặt ngoài của
vùng chịu kéo cần tăng cường;
(b)
Neo cố định thanh căng ở phần đầu dầm;
(c)
Kéo ứng suất trước.
(2) Kéo thanh căng ứng lực trước: Có 2 phương pháp kéo căng thanh
căng ứng lực trước thường dùng trong gia cường dầm bêtông cốt thép chịu uốn là:
(a)
Phương pháp kéo căng bằng kích: Kích tiến hành
kéo căng đặt ở phần đầu của thanh căng. Trong trường hợp khó đặt kích kéo căng
ở đầu dầm, có thể dùng kích kiểu kéo ngoài kéo căng ở phần giữa dầm (hình
3.1.8).
1 - dầm hiện có 2-
thép hình căng gia cường
3
- bu-lông dùng để căng 4 – thanh phụ trợ
5 - bu-lông cường độ cao để neo
Hình 3.1.8: Kỹ thuật gia cường bằng phương pháp căng ngoài (căng sau)
(b)
Phương phápkéo căng bằng các công cụ đơn giản
(clê, bulông): đây là phương pháp tác động theo chiều ngang. Nguyên lí của
phương pháp là khi hai đầu của thanh căng gia cường đã được neo chặt vào dầm,
dùng các công cụ đơn giản như cờ-lê và bu-lông, cưỡng bức thanh căng từ thẳng
biến thành cong, tạo ra biến dạng và ứng suất trước trong thanh căng.
(3) Neo cố định
thanh căng ứng lực trước: Có 4 phương pháp neo cố định thanh căng ứng lực
trước:
(a)
Neo cố định bằng bản thép chữ U (hình 3.1.9):
Các bước tiến hành như sau:
-
Đục bỏ lớp bêtông bảo vệ ở đầu dầm, quét keo
epoxy lên khu vực này;
-
Kẹp chặt bản thép hình chữ U có cùng chiều rộng
với dầm trong lớp keo epoxy;
-
Hàn đầu của thanh kéo gia cường vào bản thép chữ
U.
Hình 3.1.9: Neo cố
định bằng bẳn thép chữ U
(b)
Ma sát bu-lông cường độ cao kết hợp với keo dán (hình
3.1.10): Phương pháp này được đề xuất trên nguyên tắc làm việc của bu-lông
cường độ cao trong kết cấu thép. Các bước tiến hành là:
-
Khoan lỗ có cùng đường kính với bu-lông cường độ cao trên dầm cũ và trên
bản thép;
-
Sau khi quét một lớp keo epoxy hoặc hồ xi-măng cường độ cao lên bản thép
và bề mặt dầm cũ, dùng bu-lông cường độ cao nén chặt bản thép trên dầm cũ nhằm
tạo ra lực dính kết và lực ma sát;
-
Neo cố định thanh căng ứng lực trước trên mép lồi đường hàn với bản thép
hoặc hàn trực tiếp trên bản thép.
(c)
Neo hàn: Neo hàn là phương pháp neo cố định hàn trực tiếp thanh thép gia
cường trên vùng ứng suất tương đối nhỏ của cốt thép cũ của dầm (phía trên của
dầm đơn giản, vùng gần gối tựa, hình 3.1.11). Đục rãnh trên bề mặt dầm để lộ
cốt thép cũ, hàn thanh thép ứng lực trước vào cốt thép cũ, đồng thời dùng vữa
epoxy dán thanh thép gia cường vào trong rãnh. Khi đó, không chỉ thanh căng ứng
lực trước được neo mà còn tận dụng triệt để được cường độ cốt thép của dầm cũ.
1-
dầm hiện có, 2- thăng căng, 3- cấu kiện phụ trợ
Hình
3.1.11: Neo hàn
(d)
Neo lợi dụng chi tiết chôn sẵn cũ: nếu đầu dầm được gia cố các chi tiết
chôn sãn thích hợp, hàn thanh kéo gia cường trên các chi tiết này có thể đạt
được mục đích neo cố định.
(4) Tính toán
dầm gia cường: Sau khi kết thúc kéo căng, thanh căng ứng lực trước trên dầm gia
cường có hai trạng thái: (a) thanh căng ứng lực trước lộ ra ngoài, (b) thanh
căng ứng lực trước và dầm cũ đổ thành một khối.
Đối với dầm
có thanh căng ứng lực trước lộ ra ngoài, biến dạng của thanh căng dưới tác dụng
của tải trọng bên ngoài nhỏ hơn biến dạng của cốt thép cũ chịu kéo trong dầm.
Khi tính toán loại dầm này có thể tham khảo phương pháp tính toán thiết kế dầm
bêtông ứng suất trước không dính kết.
Đối với dầm
mà sau khi kết thúc kéo căng, nếu đổ thêm lớp bêtông bảo vệ, hình thành một
dầm, thì thanh kéo ứng suất trước cùng biến dạng với dầm cũ. Tính toán loại dầm
này tương tự như tính toán các loại dầm bêtông cốt thép thông thường.
3.1.12 Ghi chép và lưu giữ hồ sơ
Có 3 hồ sơ chính cần phải lập khi khảo sát và khi sửa chữa công trình:
(a)
Báo cáo kết quả kiểm tra chi tiết và đánh giá hiện
trạng hư hỏng công trình,
(b)
Hồ sơ thiết kế (bao gồm thiết kế kỹ thuật và thiết
kế triển khai các bản vẽ thi công (từ đây gọi chung là hồ sơ thiết kế kỹ
thuật)) sửa chữa hay gia cường kết cấu
(c)
Các loại hồ sơ về thi công, nghiệm thu và bản vẽ
hoàn công công trình.
Báo cáo kiểm tra và đánh giá hiện trạng hư hỏng công trình phải trình
bày rõ các nội dung và mục đích khảo sát qui định trong các mục 3.1.2 và 3.1.3.
Lựa chọn biện pháp sửa chữa, gia cường nên được kiến nghị trong báo cáo kiểm
tra. Báo cáo phải được chủ công trình hay đại diện chủ công trình hoặc cấp có
thẩm quyền đồng ý chấp nhận.
Hồ sơ thiết kế kỹ thuật sửa chữa hay gia cường kết cấu được thiết lập
phải thể hiện rõ phương án sửa chữa, gia cường lựa chọn theo các qui định của
mục 3.1.5. Các bản vẽ thiết kế phải tuân theo các qui định của tiêu chuẩn TCVN
6084:1995, TCVN 5574:1991 và các tiêu chuẩn liên quan khác. Hồ sơ thiết kế kỹ
thuật phải được chủ công trình hay đại diện chủ công trình hoặc cấp có thẩm quyền
phê duyệt.
Các loại hồ sơ về thi công, nghiệm thu và hoàn công công trình phải
được thiết lập theo thông lệ và các qui định về xây dựng của Việt Nam.
Tất cả các loại hồ sơ trên đều được quản lý bởi chủ công trình để tạo
thuận lợi cho công tác duy tu, bảo trì và nâng cấp kết cấu sau này.
3.2 Sửa chữa kết
cấu hư hỏng do lún nền móng
3.2.1 Nguyên tắc chung
Mục này hướng dẫn
phương pháp kiểm tra chi tiết, xác định cơ chế và mức độ xuống cấp, và một số
giải pháp khắc phục sự xuống cấp của công trình do nguyên nhân lún nền móng.
3.2.2 Kiểm tra chi tiết
3.2.2.1
Yêu cầu chung
Kiểm tra chi tiết được thực hiện
khi phát hiện dấu hiệu công trình bị xuống cấp do nguyên nhân nền móng. Công
tác kiểm tra chi tiết cần cung cấp các thông tin liên quan đến biến dạng của
công trình và các yếu tố có thể ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển của
biến dạng, gồm có:
(1)
Lịch
sử sử dụng công trình;
(2)
Điều
kiện đất nền và nước ngầm;
(3)
Hồ
sơ thiết kế và hoàn công;
(4)
Hiện
trạng của kết cấu móng công trình;
(5)
Hoạt
động xây dựng và hiện trạng các kết cấu ở khu vực lân cận.
Việc kiểm tra chi tiết được thực
hiện theo đề cương được lập ra với mục đích đánh giá hiện trạng của nền móng,
khẳng định nguyên nhân gây lún và dự báo tốc độ xuống cấp. Trong đề cương cần
nêu chi tiết khối lượng kiểm tra, phương pháp thực hiện và mục tiêu cần đạt
được. Khi xác định nội dung và khối lượng kiểm tra cần tận dụng các kết quả
kiểm tra đã có trước.
Nội dung kiểm tra chi tiết gồm có:
(1)
Khảo
sát địa chất công trình bổ sung;
(2)
Khảo
sát hiện trạng móng;
(3)
Khảo
sát hiện trạng hư hỏng kết cấu bên trên ;
(4)
Khảo
sát hiện trạng các công trình lân cận ;
(5)
Quan
trắc lún và nghiêng của công trình;
(6)
Quan
trắc địa kỹ thuật.
3.2.2.2. Khảo sát
địa chất công trình bổ sung
(1)
Mục
tiêu của khảo sát địa chất bổ sung là xác định một số chỉ tiêu của đất nền mà
các khảo sát trước đó chưa thu thập đầy đủ. Khảo sát bổ sung phải được định
hướng theo những nhận định về cơ chế xuống cấp của công trình. Phương pháp, độ
sâu, số lượng và vị trí các điểm khảo sát được xác định theo đặc điểm kết cấu
công trình, đất nền, cơ chế và mức độ xuống cấp, ...
(2)
Các
phương pháp khảo sát thường được áp dụng là:
(a)
Khoan
lấy mẫu đất để thí nghiệm trong phòng (theo TCVN 2683:1991);
(b)
Thí
nghiệm xuyên tĩnh CPT (theo TCXD 174:1989)
(c)
Thí
nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (theo TCXD 226:1999);
(d)
Cắt
cánh;
(e)
Quan
trắc chuyển vị ngang trong đất;
(f)
Quan
trắc mực nước ngầm và áp lực nước lỗ rỗng, v.v.
Trong khảo sát nên xác
định các chỉ tiêu phục vụ cho tính toán độ lún của đất nền theo thời gian.
(3)
Độ
sâu khảo sát được xác định theo các yếu tố:
(a)
Độ
sâu ảnh hưởng của tải trọng công trình: Kích thước và tải trọng công trình càng
lớn thì độ sâu khảo sát phải tăng lên tương ứng;
(b)
Bề
dày tầng đất yếu: Nên thực hiện khảo sát qua các lớp đất yếu.
(4)
Số
lượng các điểm khảo sát xác định theo các yếu tố:
(a)
Qui
mô của công trình: Số lượng xác định trên cơ sở khoảng cách giữa các điểm khảo
sát, thông thường bằng 15-30 m;
(b)
Các
kết quả khảo sát đã có: Nếu có thể sử dụng số liệu khảo sát đã có từ trước thì
khối lượng khảo sát bổ sung có thể giảm bớt;
(c)
Đặc
điểm của hiện trạng lún: Ngoài các vị trí khảo sát bố trí theo một lưới cách
đều, cần chú ý tăng mật độ khảo sát ở khu vực có biến động của điều kiện đất
nền, thể hiện thông qua sự tập trung của các vết nứt trên kết cấu.
(5)
Vị
trí của các điểm khảo sát nên bố trí tại:
(a)
Các
khe lún, nơi có thay đổi của tải trọng (thay đổi số tầng, thay đổi của công
năng,..) và góc của công trình.
(b)
Khu
vực dự kiến có biến động của điều kiện đất nền;
(c)
Khu
vực có thay đổi của độ lún, thể hiện thông qua mật độ của các vết nứt;
(d)
Khu
vực có độ lún tuyệt đối lớn nhất và nhỏ nhất.
(6) Kết quả khảo sát địa chất bổ
sung cần được so sánh với các kết quả khảo sát trong những giai đoạn trước (nếu
có). Việc so sánh kết quả khảo sát ở nhiều giai đoạn cho phép đánh giá những biến
động có thể xảy ra của điều kiện địa chất và phát hiện những sai sót có thể xảy
ra trong quá trình khảo sát.
3.2.2.3 Khảo sát
hiện trạng móng
(1)
Việc
khảo sát hiện trạng móng cần được thực hiện khi vì một lý do nào đó không thu
thập được hồ sơ thiết kế và hoàn công của công trình. Đối với trường hợp có
được các hồ sơ nói trên cũng nên khảo sát tại một số vị trí xung yếu, đặc biệt
là các vị trí móng của công trình có thể đã bị biến dạng quá mức. Số lượng điểm
khảo sát cần xác định trong đề cương, phụ thuộc vào mức độ phức tạp của thiết
kế móng và hiện trạng của công trình.
(2)
Công
việc điều tra hiện trạng móng phải cung cấp được các thông tin:
(a)
Độ
sâu chôn móng, loại móng, kích thước, ...;
(b)
Vật
liệu móng (cường độ của vật liệu, bố trí cốt thép, mức độ suy thoái của vật
liệu,..);
(c)
Tình
trạng ăn mòn cốt thép;
(d)
Các
vết nứt trên kết cấu móng.
(3)
Phương
pháp điều tra thông dụng là thực hiện một số hố đào để có thể trực tiếp quan
sát, đo đạc và thực hiện kiểm tra chi tiết. Hố đào nên được bố trí tại các vị
trí:
(a)
Dưới
kết cấu chịu lực chính;
(b) Tại các vị trí có biến động
đột ngột của độ lún (thể hiện thông qua các vết nứt trên kết cấu).
3.2.2.4 Khảo sát
hiện trạng hư hỏng kết cấu bên trên
(1)
Khảo
sát chi tiết hiện trạng kết cấu bên trên gồm các nội dung:
(a)
Thu
thập và nghiên cứu hồ sơ thiết kế và hoàn công kết cấu công trình
(b)
Quan
trắc các vết nứt trên kết cấu và sự phát triển của vết nứt theo thời gian.
(2)
Các
quan trắc sự phát triển của vết nứt được thực hiện định kỳ. Chu kỳ quan trắc
nên xác định theo khuyến nghị cho chu kỳ quan trắc lún (xem 3.2.2.6).
(3)
Công
việc quan trắc các vết nứt trên kết cấu cần cung cấp các thông tin:
(a)
Vị
trí vết nứt và hướng của nó;
(b)
Chiều
dài vết nứt;
(c)
Bề
rộng vết nứt;
(d)
Độ
sâu vết nứt;
(e)
Sự
phát triển của chiều dài, bề rộng và độ sâu của một số vết nứt tiêu biểu.
Phương pháp quan trắc các
vết nứt trên kết cấu được trình bày trong mục 3.1.2.
(4)
Vị
trí, hình dạng và chiều dài vết nứt được thể hiện trên các bản vẽ. Kết quả
quan trắc sự phát triển của vết nứt theo thời gian được trình bày dưới dạng
biểu đồ.
3.2.2.5 Khảo sát
hiện trạng các kết cấu lân cận
Điều tra hiện trạng khu vực xung
quanh cần cung cấp các thông tin phục vụ cho việc nhận định nguyên nhân gây
xuống cấp của công trình. Phương pháp khảo sát thường áp dụng là quan sát và mô
tả. Các thông tin cần thu thập khi khảo sát các công trình lân cận gồm:
(1)
Lịch
sử xây dựng và sử dụng;
(2)
Khoảng
cách đến công trình;
(3)
Qui
mô và đặc điểm kết cấu (diện tích mặt bằng, loại kết cấu, số tầng, móng,
công năng, ...);
(4)
Tình
trạng của kết cấu: Nếu phát hiện các dấu hiệu của hiện tượng nghiêng, lún, nứt,
v.v., thì cần thể hiện chi tiết trên bản vẽ.
Trong trường hợp tác nhân gây xuống
cấp công trình là hố đào, xung động hoặc các tải trọng khác thì các đặc trưng
của các tác nhân này cần được xác định trong quá trình khảo sát. Ví dụ đối với
hố đào thì cần xác định kích thước, độ sâu, biện pháp giữ thành, biện pháp hạ
mực nước ngầm, tốc độ thi công, v.v.
3.2.2.6 Quan trắc
lún và nghiêng của công trình
(1) Yêu cầu chung
Quan trắc lún cho phép xác định độ
lún tuyệt đối và tốc độ phát triển của độ lún của công trình theo thời gian.
Tốc độ lún của công trình được theo dõi bằng cách định kỳ đo độ lún của các mốc
gắn trên công trình so với mốc chuẩn (được coi là không lún).
Công tác quan trắc có thể được thực
hiện bằng phương pháp thuỷ chuẩn hình học, thuỷ chuẩn lượng giác, thuỷ chuẩn
thuỷ tĩnh hoặc bằng cách chụp ảnh. Trong điều kiện thông thường nên áp dụng
phương pháp của TCXD 271:2002.
(2) Xác định cấp đo lún
Quan trắc lún của công trình cần
được thực hiện lâu dài với độ chính xác cao, vì vậy nên lựa chọn độ chính xác
cấp I hoặc cấp II khi đo lún.
(3) Chu kỳ đo
Khoảng thời gian giữa 2 lần tiến
hành quan trắc lún phụ thuộc vào tốc độ lún và cấp đo lún. Khi tốc độ lún nhỏ
thì khoảng thời gian giữa 2 lần đo phải đủ lớn mới có thể xác định chính xác độ
lún. Ngược lại nếu tốc độ lún lớn thì có thể đo với chu kỳ dày hơn. Thông
thường khoảng thời gian giữa hai lần đo bằng 1-3 tháng.
(4) Bố trí mốc đo lún
Để thực hiện quan trắc cần cần lắp
đặt hệ mốc chuẩn và các mốc đo lún.
Mốc chuẩn được bố trí bên ngoài công trình
và phải đảm bảo không bị lún trong suốt thời gian thực hiện quan trắc. Trong
điều kiện cụ thể của từng công trình, cần đặt 2-3 mốc chuẩn. Nên sử dụng mốc
chuẩn loại A cho các công trình quan trọng hoặc loại B cho các công trình thông
thường (theo phân loại mốc chuẩn của TCXD 271:2002).
Các mốc đo lún được gắn trên công
trình tại các vị trí phù hợp để có thể đánh giá được tình trạng lún của công
trình nói chung và xác định được biến dạng của kết cấu. Vị trí gắn mốc đo lún
trên một số loại kết cấu thường gặp như sau:
(a)
Kết
cấu tường chịu lực:Tại các vị trí giao nhau giữa tường ngang và tường dọc;
(b)
Kết
cấu khung: Tại các chân cột;
(c)
Công
trình dạng tháp (silo, ống khói, ...): Bố trí tối thiểu 4 mốc phân bố đều trên
chu vi của kết cấu;
Khoảng cách giữa các mốc đo lún
không nên lớn hơn 15 m. Mốc có thể được bố trí dày hơn quanh khe lún và tại các
vị trí có biến động của điều kiện đất nền, thay đổi tải trọng cũng như tại các
vị trí quan sát thấy sự thay đổi của tốc độ lún.
3.2.2.7 Quan trắc
địa kỹ thuật
Quan trắc địa kỹ thuật nên được
thực hiện để đánh giá và dự báo sự phát triển của độ lún và chuyển vị ngang
trong đất nền. Các quan trắc thường được thực hiện là:
(1)
Quan
trắc nước ngầm (mực nước, áp lực nước lỗ rỗng,..);
(2)
Quan
trắc sự phát triển của độ lún trong đất;
(3)
Quan
trắc chuyển dịch ngang.
Số lượng điểm quan trắc, vị trí các
điểm và chu kỳ quan trắc được xác định theo qui mô, đặc điểm công trình và tốc
độ xuống cấp.
3.2.3. Xác định cơ
chế và dự báo tốc độ xuống cấp
3.2.3.1 Xác định
cơ chế xuống cấp
(1)
Việc
xác định cơ chế gây lún của công trình cần được thực hiện trên cơ sở kết
hợp các kết quả tính toán và kết quả kiểm tra chi tiết;
(2)
Các
kết quả quan trắc lún và kết quả khảo sát địa chất cần được tập hợp có hệ
thống. Nên xác định quan hệ (nếu có) giữa tốc độ lún và đặc trưng của điều kiện
địa chất (ví dụ bề dày tầng đất yếu);
(3)
Các
tính toán cần thực hiện phục vụ cho việc xác định cơ chế gây xuống cấp gồm có:
(a)
Tính
toán kiểm tra theo trạng thái giới hạn thứ nhất: Cường độ của đất nền (TCXD
45: 1978), sức chịu tải của cọc (TCXD 205:1998), khả năng chịu tải của kết cấu
móng bê tông cốt thép (TCVN 5574:1991), móng kết cấu gạch đá (TCVN 5573:1991);
(b)
Tính
toán kiểm tra theo trạng thái giới hạn thứ hai: Tính toán độ lún độ lún tuyệt
đối và độ lún theo thời gian.
(4) Cơ chế xuống cấp do nguyên
nhân nền móng thường gặp được tóm tắt trong bảng 3.2.1.
Bảng
3.2.1
Nhận định cơ chế xuống cấp do nguyên nhân nền móng
TT
Nguyên nhân hư hỏng
Kết
quả khảo sát
Cơ
chế
Đất nền không đủ
khả năng chịu tải
- Độ lún lớn
- Tốc độ lún cao
và không có dấu hiệu giảm dần
Phá hoại của đất
nền
Kết cấu móng
không đủ khả năng chịu tải
- Nứt gãy ở kết
cấu móng tại các vị trí xung yếu
Phá hoại của kết
cấu móng
Độ lún tuyệt đối
lớn
- Tầng đất yếu
có bề dày lớn
- Tốc độ lún
giảm dần theo thời gian
Lún cố kết
Độ lún lệch lớn
- Tầng đất yếu
có bề dày biến đổi mạnh
- Chênh lệch lớn
của tải trọng công trình
- Các vết nứt
xiên trên kết cấu
Lún lệch
- Độ lún và các
vết nứt trên kết cấu tăng sau khi công trình đã được sử dụng ổn định một thời
gian khá dài
- Bề dày tầng
đất yếu khá lớn
- Không có hoạt
động xây dựng mới ở khu vực lân cận
- Công trình nằm
gần giếng khai thác nước
Hạ mực nước ngầm
- Có hoạt động
xây dựng mới ở khu vực lân cận (hố đào, nền đắp, công trình mới,... )
Lún ảnh hưởng
CHÚ THÍCH BẢNG 3.2.1: Không có
biến động đáng kể của tải trọng công trình
3.2.3.2 Dự báo tốc
độ xuống cấp do lún
Tốc độ xuống cấp phụ thuộc vào sự phát
triển của độ lún theo thời gian.Việc dự báo tốc độ xuống cấp có thể được thực
hiện theo các phương pháp sau:
(1)
Tính toán độ lún theo thời gian trên cơ sở tải trọng công trình và các
chỉ tiêu cơ lý của đất nền (TCXD 45-78);
(2)
Phân tích kết quả quan trắc, từ đó dự báo sự phát triển của độ lún,
nghiêng, nứt và sự ảnh hưởng của nó đối với công năng về khả năng chịu tải và
yêu cầu sử dụng bình thường của công trình.
3.2.4.
Đánh giá mức độ xuống cấp và lựa chọn biện pháp khắc phục
3.2.4.1 Đánh giá
mức độ xuống cấp
(1)
Nguyên
tắc chung: Mức độ xuống cấp do nguyên nhân nền móng được đánh giá
theo các chỉ số công năng:
(a) Công năng về an toàn (khả năng
chịu tải);
(b) Công năng sử dụng bình thường
của công trình: Độ lún tuyệt đối, độ lún lệch và độ nghiêng của kết cấu;
(2) Đánh giá mức độ xuống cấp
theo công năng về an toàn: Tải trọng truyền lên móng không được vượt quá
sức chịu tải cho phép của nền:
N<
trong đó là sức chịu tải cho phép, được xác
định từ sức chịu tải giới hạn và hệ số an toàn theo quan hệ .
Tuỳ theo từng trường hợp cụ thể,
phương pháp tính toán và giá trị của cho các điều kiện đất nền khác nhau
được xác định theo các TCXD 45: 1978; TCXD 205:1998 ; TCXD 5574:1991 và TCXD
5573:1991, hoặc bằng phương pháp thực nghiệm.
Nếu < thì công năng về khả năng chịu tải
đáp ứng yêu cầu. Ngược lại nếu > thì phải áp dụng biện pháp gia cố
công trình để tăng khả năng chịu tải của móng.
(3)
Đánh
giá mức độ xuống cấp theo mức độ đáp ứng yêu cầu sử dụng bình thường: Công năng cần
đánh giá trong trường hợp này là mức biến dạng của công trình. Độ lún tuyệt
đối , độ lún lệch và
độ nghiêng của công trình không được vượt quá
giới hạn cho phép:
Trong đó , và
là các trị số cho phép của biến dạng,
xác định theo bảng 3.2.1 và 3.2.2. Độ lún và nghiêng của công trình được tính
toán theo TCXD 45:1978 hoặc bằng quan trắc.
Nếu các điều kiện trên không được
thoả mãn (không đáp ứng công năng sử dụng) thì phải áp dụng biện pháp gia cố
nền thích hợp để ngăn chặn sự phát triển của độ lún và nghiêng.
3.2.4.2 Lựa chọn
biện pháp khắc phục
(1)
Yêu cầu chung
Biện pháp khắc phục sự xuống cấp của công
trình được xác định theo kết quả đánh giá nguyên nhân và dự báo tốc độ xuống
cấp. Nó phải đáp ứng các yêu cầu về kinh tế - kỹ thuật, các yếu tố khác cần xem
xét là tuổi thọ công trình, giá trị vô hình và hữu hình, mức độ nguy hiểm, các
yếu tố xã hội và môi trường, tính khả thi, v.v. Việc lựa chọn biện pháp khắc
phục xuống cấp phụ thuộc chủ yếu vào độ lún còn lại của công trình. Nếu độ lún
còn lại là nhỏ thì chỉ cần phục hồi khả năng làm việc của kết cấu. Các phương
pháp gia cường móng được lựa chọn khi độ lún còn lại lớn, có khả năng gây hư
hỏng công trình. Thông thường có nhiều biện pháp khắc phục có thể đáp ứng được
yêu cầu đề ra, vì vậy cần so sánh các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của chúng để
có thể xác định biện pháp tối ưu.
Kết cấu sau khi được sửa chữa phải đáp ứng các yêu
cầu cho các công năng sau đây:
(a)
Công năng về khả năng chịu tải
(b)
Công
năng sử dụng của công trình;
Yêu cầu đối với việc
kiểm tra các công năng nêu trên được trình bày trong mục 3.2.4.1.
(2) Lựa chọn biện pháp khắc
phục
Kiến nghị biện pháp khắc phục sự
xuống cấp của công trình được trình bày trong bảng 3.2.2.
Bảng 3.2.2. Một số biện pháp khắc phục xuống cấp do nguyên nhân nền móng
Cơ
chế xuống cấp
Biện
pháp khắc phục
Ghi
chú
Đất
nền không đủ khả năng chịu tải
- Gia cố nông
(Mở rộng móng, hố đào, ...)
Đất nền tương
đối tốt
- Gia cố sâu
(móng cọc)
Đất yếu
Kết cấu móng không
đủ khả năng chịu tải
- Sửa chữa kết
cấu móng
- Gia cố sâu (có
thể kết hợp với giảm tải)
Nếu độ lún lệch
nhỏ và có thể khắc phục ảnh hưởng của độ lún đối với hoạt động của công trình
thì không cần gia cường
- Gia cố sâu (có thể kết hợp với gia cường kết cấu và giảm tải)
Có thể nghiên
cứu biện pháp cắt tách kết cấu
Cần áp dụng biện pháp hạn chế ma sát âm
Lún
ảnh hưởng
- Gia cố sâu (có
thể kết hợp với gia cường kết cấu)
- Cừ ngăn lún
Nội dung các biện pháp khắc phục được
trình bày trong các mục 3.2.4.3 và 3.2.4.4.
3.2.4.3 Một số
phương pháp gia cố nông và gia cường kết cấu
(1)
Mở rộng móng: Mục đích của phương pháp mở rộng móng là tăng diện
tích móng, qua đó giảm áp lực tác dụng lên đất nền tại đáy móng. Phương pháp
này thường được áp dụng khi đất nền dưới móng có khả năng chịu tải cao và trong
phạm vi ảnh hưởng của tải trọng công trình không có những lớp đất yếu.
Việc lựa chọn
biện pháp mở rộng móng phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của mỗi công trình. Trong
thiết kế cần lưu ý đến liên kết giữa phần móng móng mở rộng với kết cấu móng
cũ. Các biện pháp đơn giản nhưng khá hiệu quả để tăng cường liên kết là đục
nhám bề mặt tiếp xúc, khoan để đặt neo thép. Kỹ thuật ép trước (gia tải trước)
có thể được sử dụng để phần móng mới có thể làm việc tốt ngay sau khi thi công.
Một số ví dụ về mở
rộng móng được thể hiện trên hình 3.2.1. Để thực hiện công việc này, một số lỗ
được khoan qua tường để đặt cốt thép chủ, sau đó thi công phần mở rộng bằng bê
tông cốt thép. Độ sâu đặt móng được xác định theo điều kiện đất nền và yêu cầu
sử dụng của công trình. Móng đặt càng nông thì càng dễ thi công.
Hình 3.2.2 thể hiện thiết kế mở rộng móng
trong đó tải trọng của kết cấu được truyền sang móng thông qua dầm gánh bằng
thép. Hình 3.2.3 là một ví dụ mở rộng móng tường trong đó có sử dụng neo thép
và chốt bê tông cốt thép để liên kết phần bê tông mở rộng vào móng cũ.
H×nh
3.2.1. Më réng mãng - liªn kÕt b»ng bª t«ng cèt thÐp
H×nh 3.2.2. Më
réng mãng - liªn kÕt b»ng thÐp h×nh
Hình 3.2.3. Mở rộng móng - liên kết bằng neo và chốt
(2)
Gia cường bằng hố đào: Phương pháp này có thể áp dụng trong đất
tương đối khô do vách hố đào không có khả năng bị sạt lở khi đào. Nguyên lý của
phương pháp này là tăng độ sâu đặt móng bằng cách thực hiện hố đào dưới móng cũ
cho đến độ sâu gặp lớp đất tốt. Quá trình thi công được bắt đầu bằng cách đào
một hố bên cạnh móng cũ (hình 3.2.4a). Từ hố này người ta tiến hành đào hố dưới
đáy móng cho tới độ sâu gặp lớp đất tốt (hình 3.2.4b). Kích thước hố thông
thường bằng 700 ¸ 900 mm rồi đổ bê tông
lấp đầy hố. Tuỳ theo tải trọng của công trình, các hố đào có thể được thi công
tạo thành các trụ riêng biệt hoặc được thi công sát nhau tạo thành một tường
liên tục. Nếu móng dưới tường là khối xây lớn hoặc là băng bê tông cốt thép thì
không cần bổ sung giằng đỡ tường trong khoảng giữa các trụ. Trường hợp móng
không đủ cứng thì cần bổ sung giằng dưới đáy móng hoặc giằng kẹp hai bên tường.
(3)
Gia cường kết cấu bên trên: Gia cường kết cấu bên trên là biện
pháp có thể được áp dụng khi các kết quả tính toán và quan trắc chứng tỏ độ lún
còn lại của công trình là tương đối nhỏ. Nội dung của phương pháp này là tăng
cường độ cứng của kết cấu công trình bằng cách bổ sung một số giằng thép hoặc
bê tông cốt thép tại các vị trí thích hợp để tiếp thu các nội lực phát sinh khi
công trình bị lún không đều. Vị trí đặt các giằng phụ thuộc vào công trình chịu
lún võng (hình 3.2.5a) hay lún vồng (hình 3.2.5b):
(a) Trường
hợp lún võng (vết nứt phát triển từ phía dưới) thì hệ thống giằng nên bố trí ở
móng dưới dạng giằng kẹp hai bên cổ móng hoặc cũng có thể sử dụng kỹ thuật
Pynford để thi công giằng trong tường.
(b) Trường
hợp lún vồng (vết nứt phát triển từ phía mái) thì hệ thống giằng nên bố trí ở
phía trên (cao trình mái).
Để hệ thống
giằng gia cường có thể làm việc tốt ngay sau khi thi công, nên kéo căng thép
trước khi đổ bê tông.
Các vết
nứt trên kết cấu của công trình cần được sửa chữa bằng cách đục bỏ vật liệu đã
bị nứt vỡ sau đó phục hồi lại bằng bê tông hoặc vữa cường độ cao và không co.
H×nh 3.2.4. Gia cè
mãng b»ng hè ®µo
a)
Lón vâng b) Lón vång
3.2.4.4. Gia cường bằng
móng sâu
Phương pháp gia cường bằng móng sâu
được áp dụng khi phương pháp mở rộng móng không đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật,
đặc biệt khi trong phạm vi độ sâu ảnh hưởng của tải trọng công trình tồn tại
các lớp đất yếu. Nguyên
lý của phương pháp này là dùng cọc
đưa tải trọng của công trình xuống các lớp đất cứng nằm ở độ sâu lớn. Độ lún
của công trình sau khi cọc được liên kết vào móng thường rất nhỏ.
Với các công nghệ thi công hiện có,
phương pháp gia cường bằng móng sâu có thể áp dụng được trong hầu hết các điều
kiện đất nền thường gặp trong thực tế, kể cả những trường hợp mặt bằng thi công
cọc chật hẹp và bị hạn chế về chiều cao thao tác. Công nghệ thi công thông dụng
hiện nay là sử dụng kích ép cọc với đối tải là trọng lượng của công trình.
Một số vấn đề cần lưu ý khi thực
hiện thiết kế gia cố bằng phương pháp ép sau là:
(a)
Khoảng
cách từ cọc đến tường hoặc cột là tối thiểu (trong phạm vi công nghệ thi công
cho phép);
(b)
Tiết
diện cọc và độ sâu ép cọc xác định theo lực ép lớn nhất, , cho phép tác dụng lên công trình
khi thi công. Lực này được xác định theo trọng lượng và độ cứng của kết cấu
công trình;
(c)
Neo
ép cọc cần được thiết kế với hệ số an toàn FS >2;
(d) Cần chú ý đến tải trọng thi
công ép cọc khi thiết kế hệ thống giằng móng.
Móng bê tông cốt thép dưới các cột
hoặc tường BTCT có thể là móng đơn, móng băng hoặc móng bè. Giải pháp thiết kế
gia cường các loại móng này bằng cọc thường được sử dụng là:
(a)
Đối
với móng đơn:
Nếu bề rộng móng tương đối nhỏ thì có thể bố trí cọc ra phía ngoài móng. Ngược
lại khi bề rộng đáy móng lớn thì phải khoan dẫn qua bê tông để có thể ép cọc;
(b)
Đối
với móng băng:
Nếu bề rộng móng tương đối nhỏ thì có thể bố trí cọc hai bên móng tương tự như
trường hợp móng dưới tường chịu lực. Nếu bề rộng móng khá lớn thì phải áp dụng
biện pháp khoan dẫn qua bê tông bản móng để ép cọc;
(c)
Đối
với móng bè:
Trong trường hợp này việc khoan dẫn qua bê tông là bắt buộc. Khi bố trí cọc cần
lưu ý tránh khoan dẫn vào các sườn móng (nếu có).
Neo ép cọc có
thể được liên kết vào hệ thống đài giằng hoặc vào hệ thống dầm thép tạm thời
được lắp đặt phục vụ mục đích ép cọc và được thu hồi ngay sau khi kết thúc ép
cọc. Các ưu điểm và nhược điểm của từng biện pháp thi công nêu trên như sau:
Khi sử dụng hệ
thống neo cố định:
(a)
Neo
và đài giằng ổn định, dễ dàng ép cọc thẳng đứng;
(b)
Vị
trí ép cọc khó thay đổi;
(c)
Thời
gian từ khi thi công đài giằng đến khi ép dài (>15 ngày);
(d)
Chi
phí cao vì hệ thống đài giằng được thiết kế chịu tải trọng thi công cao hơn
nhiều so với tải trọng thiết kế;
(e)
Không
thu hồi được neo.
Khi sử dụng hệ
thống dầm thép tạm thời:
(a)
Dễ
dàng điều chỉnh vị trí ép cọc cho phù hợp với điều kiện thực tế, đặc biệt là
khi cần bổ sung cọc;
(b)
Có
thể bắt đầu ép cọc ngay sau khi lắp đặt hệ dầm;
(c)
Dầm
được thu hồi ngay sau khi ép cọc;
(d)
Kém
ổn định;
(e)
Dễ
gây hư hại kết cấu công trình cũ do ép cục bộ tại vị trí truyền tải từ dầm thép
sang kết cấu.
Hình 3.2.6 thể hiện một ví dụ về
cấu tạo hệ thống đài cọc sử dụng trong gia cố móng của kết cấu khung. Để tăng
cường bám dính giữa hệ móng mới và cổ móng, nên đục nhám bề mặt bê tông móng cũ
và có thể tăng cường một số neo liên kết. Khoảng cách giữa các neo thép thông
thường bằng 20 - 30 cm. Nên bổ sung giằng giữa các cột của công trình nếu móng
cũ không có hệ thống giằng hoặc hệ thống giằng cũ không đủ cứng.
Hình
3.2.6. Gia cố móng dưới cột hoặc tường bê tông cốt thép
3.2.4.5. Sửa chữa
kết cấu bị hư hỏng do lún nền móng
Việc sửa chữa kết cấu bên trên bị
xuống cấp do nguyên nhân lún nền móng được thực hiện sau khi đã hoàn thành biện
pháp gia cường nền móng. Một số phương pháp sửa chữa được trình bày trong mục
3.1.4 của Tiêu chuẩn này.
3.2.5 Ghi chép và
lưu giữ hồ sơ
Các hồ sơ về khảo sát, thiết kế, và
thi công cần được tập hợp và lưu trữ lâu dài.
Trong quá trình thi công
cần thực hiện ghi chép và lập hồ sơ theo qui định của các tiêu chuẩn TCVN
4055:1985; TCXD 79: 1980; TCVN 4453: 1995 và TCVN 4085: 1985.
Bảng 3.2.1. Độ lún và nghiêng giới hạn của công trình (theo TCXD 205:1997)
Công
trình
Độ lún lệch tương đối
Độ nghiêng
Độ lún trung bình hoặc
lớn nhất (trong ngoặc), cm
1. Nhà sản
xuất 1 tầng và nhà dân dụng nhiều tầng có khung hoàn toàn bằng bê tông cốt
thép
0,002
-
(8)
2. Nhà và
công trình mà trong kết cấu không xuất hiện nội lực do lún không đều
0,006
(15)
3. Nhà
nhiều tầng không khung với tường chịu lực:
- Bằng tấm
lớn
- Bằng khối
lớn hoặc thể xây gạch không có thép
- Như trên
nhưng có thép, trong đó có giằng bê tông cốt thép
0,0016
0,0020
0,0024
0,005
0,0005
4. Công trình tháp chứa bằng kết cấu bê tông cốt
thép:
- Nhà công
tác và silo, kết cấu đổ tại chỗ liền khối trên cùng một móng bè
- Như trên
nhưng kết cấu lắp ghép
- Silo độc
lập kết cấu toàn khối đổ tại chỗ
- Nhà công
tác đứng độc lập
0,003
0,004
40
30
5. Ống khói
có chiều cao H, m:
- H £ 100 m
- 100 £ H £
200 m
- 200 £ H £
300 m
- H >
300 m
1/(2H)
20
6. Công
trình cứng cao đến 100 m, ngoài những điều đã nói ở điểm 4 và 5
7. Công
trình liên lạc, ăng ten:
- Thân tháp
tiếp đất
- Thân tháp
phát thanh cách điện với đất
- Tháp phát
thanh
- Tháp phát
thanh sóng ngắn
- Tháp
(block riêng rẽ)
0,0025
0,001
8. Trụ
đường dây tải điện trên không:
- Trụ trung
gian
- Trụ neo,
neo góc, trụ góc trung gian, trụ ở vòng cung, cửa chính của thiết bị phân
phối kiểu hở
- Trụ trung
chuyển đặc biệt
CHÚ THÍCH
BẢNG 3.2.1:
(a)
Trị giới hạn của độ võng (vồng lên) tương đối của nhà nói ở điểm 3 lấy
bằng .
(b)
Khi xác định độ lún lệch tương đối nói
ở điểm 8, L là khoảng cách giữa 2 trục block móng theo hướng tải trọng ngang,
còn ở các trụ kéo dây - là khoảng cách giữa các trục của móng chịu nén và neo.
(c)
Nếu nền gồm các lớp đất nằm ngang (với độ dốc không quá 0.1) thì trị giới
hạn về độ lún lớn nhất và độ lún trung bình cho phép tăng lên 20%.
(d)
Đối với các công trình nói ở điểm 2 và 3 có móng dạng bè thì trị giới
hạn của độ lún trung bình cho phép tăng lên 1,5 lần.
(e)
Trên cơ sở tổng kết kinh nghiệm thiết kế, xây dựng và khai thác các loại
công trình khác nhau, cho phép lấy trị biến dạng giới hạn của nền khác với trị
cho ở bảng này.
Trạng thái giới hạn
Vết rạn li ti quan sát thấy trong công trình
bằng gạch không cốt thép; các tường chịu lực bị cong
Các vết nứt nhìn thấy ở các tường chịu lực
Các vết nứt nhìn thấy ở các tường gạch chèn
khung
Giới hạn thực tế để ngăn chặn sự mất cân bằng
của máy móc có độ chính xác cao
Mức vượt ứng suất cho phép trong các tiết diện
nghiêng trở nên đáng kể
Giới hạn thực tế để ngăn chặn các vết nứt trầm
trọng trong nhà khung và công trình hiện đại
Hư hại công trình và tường tấm lớn, gây trở ngại
cho di chuyển của các cần trục trên cao
Nghiêng đáng chú ý trong các nhà nhiều tầng
Hư hại đến kết cấu đối với hầu hết công trình
CHÚ THÍCH
BẢNG 3.2.2:
(a)
Đối với công trình bình thường, biến dạng góc giới hạn lấy nhỏ hơn
1/500;
(b)
Cần tránh hư hại khi các khe nứt nhìn thấy được nếu biến dạng góc nhỏ
hơn 1/1000;
(c)
Hư hại của công trình ít xảy ra với giá trị .
3.3 Sửa chữa kết cấu hư hỏng do tác động
của điều kiện khí hậu nóng ẩm
3.3.1 Nguyên tắc chung
Mục này hướng
dẫn kiểm tra chi tiết, xác định cơ chế và mức độ xuống cấp và các biện pháp sửa
chữa hoặc gia cường kết cấu hư hỏng do tác động của các điều kiện khí hậu nóng
ẩm (như nhiệt độ và độ ẩm không khí, bức xạ mặt trời, mưa gió,
bão vv...)
Các
kết cấu trong công trình xây dựng chịu tác động trực tiếp của các điều kiện khí
hậu là các kết cấu lộ thiên, gồm có:
(a) Mái
BTCT;
(b) Khung
BTCT (dầm, cột) ngoài trời;
(c) Tường
BTCT ngoài trời (Tường ngoài, tưòng chắn mái, tường bể nước, thành silo).
Dấu hiệu
xuống cấp: Dấu hiệu xuống cấp các kết cấu nêu trên gồm có:
(a) Nứt bê
tông;
(b) Thấm
nước mưa;
(c) Rêu mốc;
(d)
Các bô nát hoá.
Dấu
hiệu các bô nát hoá đã được chỉ dẫn ở mục 3.4. Trong mục này, việc kiểm tra chi
tiết và hoạt động sửa chữa chỉ tiến hành với 3 dấu hiệu còn lại.
Nguyên nhân
xuống cấp
(1) Tình
trạng nứt kết cấu bê tông: kết cấu BTCT có thể bị nứt dưới tác động của khí hậu
nóng ẩm do các nguyên nhân sau:
(a) Biến
dạng nhiệt ẩm quá lớn do thiếu khe co dãn nhiệt ẩm;
(b) Thiếu
cốt thép âm;
(c) Cốt
thép chủ bị rỉ do hiện tượng cacbonat hoá bê tông, làm nứt lớp bảo vệ của bê
tông;
(d) Kết
cấu không đủ độ cứng chịu lực
(e) Không
tính đủ tải trọng nhiệt môi trường khi thiết kế..
(2) Thấm
nước: kết cấu mái hoặc tường BTCT bị thấm nước có thể do những nguyên nhân sau:
(a)
Kết cấu bị nứt (mái BTCT, sênô, ô văng, tường …);
(b) Bê
tông kết cấu không có khả năng ngăn nước (mác bêtông thấp, đầm không chặt, bị
rỗ …);
(c) Bị
phá vỡ liên kết các chi tiết kỹ thuật qua kết cấu (như đường ống, dây thu lôi,
cáp điện …);
(d) Bị
hỏng màng chắn nước trên mặt kết cấu (lớp láng vữa XM:C; lớp sơn chống thấm hay
lớp giấy dầu, giấy cao su).
(3) Tình
trạng rêu mốc: rêu mốc xuất hiện khi có đồng thời 2 yếu tố sau đây:
(a) Tích
ẩm;
(b) Tồn
tại vi sinh vật gây mốc.
Thiếu
một trong 2 yếu tố này thì không có rêu mốc.
3.3.2 Kiểm tra chi tiết
3.3.2.1
Khảo sát tình trạng nứt bê tông
Cần
khảo sát trên toàn bộ bề mặt kết cấu lộ thiên, chịu tác động trực tiếp của các
yếu tố khí hậu nhiệt ẩm. Đặc biệt cần khảo sát ở những vị trí nguy hiểm của kết
cấu như: vị trí gối tựa có mômen âm; vị trí 1/3 khẩu độ vượt sàn mái; khe co
dãn hoặc khe nối; vị trí cốt thép bị rỉ… Các thông số yêu cầu khi khảo sát tình
trạng nứt bề mặt kết cấu gồm có:
(a) Số
lượng hay mật độ vết nứt;
(b) Chiều
dài và bề rộng vết nứt;
(c) Khoảng
cách giữa các vết nứt;
(d) Vị
trí vết nứt;
(e) Đặc
điểm vị trí vết nứt (chỗ có mô men âm, chỗ có cốt thép bị rỉ vv…);
(f) Nứt
có quy luật hay không.
3.3.2.2
Khảo sát tình trạng thấm nước
Đối với mái
BTCT: Tiến hành khảo sát tình trạng thấm ở mặt dưới sàn bê tông mái sau mỗi
trận mưa. Nên chú ý khảo sát ở những chỗ tiếp giáp với tường, dưới các dầm đỡ
sàn, chỗ gắn kết sàn mái với các chi tiết kỹ thuật xuyên qua mái, những chỗ có
nghi ngờ bị nứt, các góc sênô (máng nước), góc ôvăng (mái hắt).
Đối với tường
BTCT thì cần chú ý khảo sát ở những khe lún, khe co dãn, chỗ điểm dừng thi công
bê tông, những vị trí có đặt gioăng chắn nước, chỗ có vết nứt, chỗ rỗ.
Việc khảo sát
thấm cần làm sáng tỏ những vấn đề sau đây:
(a)
Nguồn thấm;
(b) Số điểm
thấm;
(c)
Vị trí thấm;
(d)
Diện tích bị thấm;
(e)
Tình trạng thấm (thấm ẩm hay thấm nhỏ giọt, thấm có giòng chảy);
(f)
Thấm có quy luật hay không;
(g) Kết
cấu có chịu lực hay không.
3.3.2.3
Khảo sát tình trạng rêu mốc
Tiến hành
khảo sát mặt ngoài kết cấu. Chú ý ở những điểm thường xuyên tích ẩm như: các gờ
chỉ, góc trên mái hắt, những chỗ thường xuyên có nguồn ẩm do vỡ đường ống nước
hay do tưới cây.
Kết quả khảo
sát cần làm sáng tỏ các vấn đề sau đây:
(a)
Nguồn sinh rêu mốc;
(b)
Vị trí rêu mốc;
(c)
Số điểm rêu mốc;
(d)
Diện tích rêu mốc;
(e)
Mức độ rêu mốc (nặng hay nhẹ);
(f)
Loại hình rêu mốc;
(g)
Có mùi rêu mốc hay không.
3.3.3 Nhận biết cơ chế xuống cấp và xác định hướng khắc
phục
3.3.3.1
Đối với tình trạng nứt bê tông
Trên cơ sở số
liệu khảo sát tình trạng nứt, cần phân tích để xác định cơ chế phát sinh vết
nứt. Một số cơ chế điển hình và hướng khắc phục được xem xét dưới đây:
(1)
Khi kết cấu quá dài mà không có khe co dãn nhiệt ẩm thì các vết nứt thường cách
đều nhau, hoặc vết nứt sẽ xuất hiện ở những chỗ bị cản biến dạng. Vết nứt do
biến dạng nhiệt ẩm thường là nứt xuyên suốt kết cấu (đứt kết cấu bê tông) và
thẳng góc với phương biến dạng.
Hướng khắc phục các vết nứt dạng
này là hạn chế biến dạng nhiệt ẩm của kết cấu. Có thể thực hiện theo các hướng
sau:
(a) Đặt khe co dãn nhiệt ẩm với hoảng cách theo quy định của TCXDVN 313: 2004
cho các kết cấu chịu tác động trực tiếp của điều kiện khí hậu.
Cụ thể
như sau:
* Đối với khe dãn:
Lmax
= 6 ¸ 9 m - Đối với kết cấu lộ thiên
không có cốt thép hoặc chỉ có cốt thép cấu tạo, chịu tác động trực tiếp của khí
hậu (như bê tông chống thấm mái,đường ô tô, sân bãi vv...)
Lmax
£ 18 m - Đối với kết cấu không cốt
thép, hoặc chỉ có cốt thép cấu tạo, được che chắn khỏi bức xạ mặt trời.
Lmax
= 35 m - Đối với kết cấu BTCT chịu tác động trực tiếp của bức xạ mặt trời (sàn
mái, tường BTCT ngoài nhà).
Lmax
= 50 m - Đối với kết cấu BTCT được che chắn khỏi bức xạ mặt trời (như sàn mái
được chống nóng; tường trong nhà vv...).
Có
thể kết hợp khe co dãn nhiệt ẩm dạng này cùng với khe lún của công trình.
* Đối
với khe co:
lmax
= 6-9 m đối với mọi kết cấu BTCT chịu tác động trực tiếp của khí hậu.
lmax
= 1/2 chiều cao vòm đối với kết cấu dạng vòm
chịu tác động trực tiếp của khí hậu.
Chú
thích:
Đối với các kết cấu vỏ có khẩu độ lớn, việc đặt khe co cần được tính toán
riêng.
Vị
trí đặt các khe co dãn nhiệt ẩm được thực hiện theo chỉ dẫn của TCXDVN 313:
2004.
(b) Bảo vệ kết cấu khỏi tác động trực
tiếp của môi trường nhiệt ẩm bằng cách che chắn, bọc vật liệu cách nhiệt. Thí
dụ chống nóng cho mái bằng.
(2) Các
vết nứt chạy dọc các gối sàn mái liên tục nhiều nhịp thường là do thiếu thép âm
tại các gối này. Các vết nứt dạng này thường mở rộng ở trên mặt và khép dần
theo chiều sâu bê tông.
Hướng
khắc phục là phải bảo vệ sàn mái khỏi tác động trực tiếp của môi trường
(chống nóng mái) theo TCVN 5718-1993.
(3) Các
vết nứt cắt ngang sàn mái ở vị trí khoảng 1/3 ¸
1/4 khẩu độ vượt sàn thường là do khi tính toán thiết kế hoặc thi công sàn đã
bỏ qua yếu tố biến dạng nhiệt ẩm của bê tông. Đặc điểm của các vết nứt này là
đứt xuyên suốt bê tông, bề rộng vết nứt ở mặt dưới sàn thường lớn hơn mặt trên
sàn. Hướng khắc phục ở đây là bảo vệ sàn mái khỏi tác động trực tiếp của môi
trường.
(4) Đối với các sàn bê tông mái có chiều dày không đủ
đạt được độ cứng thì thường xuất hiện vết nứt ở chỗ có mô men uốn lớn nhất và
chỗ chuyển tiếp mô men âm sang dương (thường tại khoảng 1/3 ¸ 1/4 khẩu độ sàn). Hướng khắc phục là đổ thêm một lớp sàn gia cường cho
đủ độ cứng cần thiết.
(5) Các
vết nứt chạy dọc theo cốt thép (cột, dầm, sàn, tường) thường là do thép chủ bị
gỉ do cacbonat hoá bêtông, trương nở làm nứt lớp bảo vệ cốt thép. Hướng giải
quyết ở đây là đánh gỉ và gia cường cốt thép chủ. Sau đó kiến tạo lại lớp bảo
vệ mới (xem mục 3.4).
(6) Các
dầm BTCT nổi trên mái chịu tác động trực tiếp của các yếu tố khí hậu thường hay
xuất hiện vết nứt ngang dầm tại khu vực trục trung hoà, nơi không có thép chủ,
cách đều và thẳng góc với trục trung hoà. Đặc điểm các vết nứt này là nứt xuyên
suốt chiều ngang dầm. Giải pháp khắc phục là phun ép hồ ximăng làm đầy các vết
nứt, sau đó bọc xung quanh dầm BTCT bằng vật liệu cách nhiệt để dầm không phải
chịu tác động trực tiếp của môi trường. Khi cần thì phải tính toán lại khả năng
chịu lực của dầm.
(7) Các
kết cấu dạng vòm BTCT ngoài trời thường bị nứt tiện vòng quanh tại 1/2 chiều
cao vòm (hình 3.3.1 a/). Giải pháp khắc phục ở đây là đặt khe co tại 1/2 chiều
cao vòm và chạy quanh vòm (nếu làm mới) theo chỉ dẫn của TCXDVN 313: 2004 và
bảo vệ vòm khỏi tác động trực tiếp của khí hậu (nếu sửa chữa)
(8) Tại
các góc trần BTCT ở tầng áp mái thường xuất hiện vết nứt vòng quanh nhà, do sàn
mái bị biến dạng nhiệt ẩm theo chu kỳ, đã tiện đứt liên kết giữa tường và sàn
(hình 3.3.1b/). Giải pháp khắc phục ở đây là chống nóng cho sàn mái để hạn chế
biến dạng co nở. Sau đó gắn vá lại các vết nứt đã có trên góc trần.
(9) Các ô
văng và sênô quá dài thường xuất hiện vết nứt ngang cách đều nhau (Hình
3.3.1c/). Đặc điểm của các vết nứt này là xuyên suốt, cắt đứt sàn bê tông. Giải
pháp khắc phục ở đây là tạo khe co theo chỉ dẫn của TCXDVN 313: 2004 để chủ
động cho vết nứt sẽ chỉ xuất hiện tại khe này.
(10) Đối với
các mái nhà cầu nối từ nhà nọ sang nhà kia thì thường xuất hiện vết nứt tại hai
đầu liên kết với tường nhà. Hướng khắc phục là tạo liên kết mềm giữa sàn mái
nhà cầu và tường nhà dưới dạng một khe co dãn nhiệt ẩm. Hoặc có thể có giải
pháp bảo vệ bê tông mái khỏi chịu tác động trực tiếp của điều kiện khí hậu (để
hạn chế biến dạng bê tông).
3.3.3.2
Đối với tình trạng thấm nước
Cần
phân biệt các dạng thấm do nứt bê tông, do bê tông không đặc chắc, do phá vỡ
liên kết bê tông với tường hoặc chi tiết kỹ thuật, hay bi hỏng màng vật liệu
ngăn nước (xem hình 3.3.2 cho mái).
Tuỳ
theo mức độ suy thoái, các dạng hư hỏng trên đều có thể gây thấm ẩm hoặc thấm
nhỏ giọt. Nghiêm trọng có thể chảy dòng.
Hướng khắc
phục các dạng thấm có thể chọn như sau:
(a) Thấm do
nứt bê tông: tuỳ theo bề rộng và độ sâu vết nứt có thể bơm keo, bơm hồ xi
măng, xảm matit, xảm vữa xi măng (xem mục 3.4). Xong trước hết cần khắc phục cơ
chế gây ra nứt.
(b) Thấm do
bê tông không đặc chắc: có thể dùng bơm ép hồ xi măng, đập bỏ trám vá cục bộ,
hoặc nếu thấm diện rộng có thể tạo thêm lớp bê tông chống thấm mới.
(c) Thấm do
phá vỡ liên kết bê tông mái với tường hoặc chi tiết kỹ thuật xuyên qua mái: tất
cả sự phá vỡ liên kết này đều do bê tông mái bị biến dạng liên tục theo chu kỳ
dưới tác động của khí hậu nóng ẩm. Cần khắc phục cơ chế biến dạng này (như tạo
liên kết mềm hay chống nóng bêtông mái), sau đó mới tạo liên kết mới.
(d) Thấm do
hỏng màng vật liệu ngăn nước.Màng sơn chống thấm có thể bị rách, bị bong. Cần
tạo màng sơn mới thay thế các chỗ này. Theo TCVN 5718-1993 thì không được sủ
dụng giấy cách nước dán trên mặt mái bê tông trong điều kiện khí hậu nóng ẩm
Việt Nam. Cần tạo giải pháp chống thấm khác.
3.3.3.3
Đối với tình trạng rêu mốc
Cần xác định cơ chế rêu mốc do tích bụi, tích ẩm hay
thường xuyên có nguồn vi sinh (như ở nơi chế biến thực phẩm). Nguyên tắc chung
là phải tìm cách loại bỏ một trong hai yếu tố: nguồn ẩm hoặc nguồn vi sinh.
3.3.4 Đánh giá mức độ xuống cấp và lựa chọn biện pháp sửa
chữa
3.3.4.1
Xuống cấp do kết cấu bị nứt
(1) Kiểm tra
công năng. Mức độ xuống cấp của kết cấu khi bị nứt được đánh giá theo
các chỉ số công năng sau đây:
(a)
Kiểm tra theo khả năng sử dụng bình thường.
Những
chỉ số công năng sau đây cần được kiểm tra:
Độ
võng: Độ
võng được coi là không ảnh hưởng đến khả năng làm việc bình thường của kết cấu
nếu thoả mãn điều kiện sau đây:
ftt
< fyc (1)
Trong đó:
ftt - Độ võng thực tế tại thời điểm kiểm tra.
fyc - Độ võng yêu cầu của kết cấu, xác định theo TCVN 5574: 1991.
Bề rộng
vết nứt: Bề rộng vết nứt được xác định là không lớn hơn giá trị ghi trong
TCVN 5574: 1991, tuỳ theo tầm quan trọng của kết cấu và loại cốt thép sử dụng.
Mật
độ vết nứt:
Mật độ vết nứt phải không lớn đến mức làm cho người sử dụng cảm thấy sợ hãi.
(b) Kiểm tra
theo độ an toàn
Cần kiểm tra
trạng thái giới hạn cực hạn để đảm bảo an toàn của kết cấu cả khi có xuất hiện
một số vết nứt vượt quá giới hạn cho phép.
Các chỉ số
công năng cần kiểm tra là: Lực dọc, mô men uốn, lực cắt và lực xoắn tác động
lên kết cấu.
Nếu các chỉ
số công năng trên không thoả mãn yêu cầu đề ra thì phải có biện pháp khắc phục
hậu quả nứt.
Ngoài các
công năng cần kiểm tra nêu trên, khi kết cấu bị nứt thì còn phải quan tâm đến
khả năng bền lâu. Yếu tố cần quan tâm ở đây là tình trạng vết nứt. Cụ thể như
sau:
Đối với
kết cấu không ứng lực trước: Bề rộng vết nứt không được lớn hơn 0,2mm, là
giá trị có thể gây ăn mòn cốt thép chủ trong điều kiện tác động trực tiếp của
khí hậu nóng ẩm.
Đối với
kết cấu ứng lực trước: Yêu cầu là: Không có vết nứt.
Các kết cấu
BTCT không chịu lực bị nứt thì cần xem xét khả năng kết cấu có thể bị vỡ, bị
gãy hay không.
a- chç
rç bªt«ng; b- qua vÕt nøt; c- nøt cæ trÇn;
d- chç
tiÕp gi¸p m¸i víi tßng; e- tiÕp gi¸p èng kü thuËt;
f, g,
h- háng líp giÊy c¸ch níc.
H×nh 3.3.2. C¸c d¹ng thÊm qua m¸i BTCT
a- chç
rç bªt«ng; b- qua vÕt nøt; c- nøt cæ trÇn;
d- chç
tiÕp gi¸p m¸i víi tßng; e- tiÕp gi¸p èng kü thuËt;
f, g,
h- háng líp giÊy c¸ch níc.
(2) Biện pháp
khắc phục
Biện pháp
khắc phục cho mỗi kết cấu bị nứt cần được xác định cụ thể theo hướng nêu trong
mục 3.3.3.
3.3.4.2
Xuống cấp do bị thấm
(1) Kiểm tra
công năng
Công năng cần
kiểm tra là khả năng sử dụng bình thường.
Kết cấu BTCT bị thấm có thể phân ra 2 mức: Thấm ẩm và thấm nhỏ giọt hay chảy
dòng. Các chỉ số công năng sau đây cần được xem xét:
Không
thấm ẩm:
Cho kết cấu có tầm quan trọng và kết cấu có yêu cầu thẩm mỹ cao; Không thấm
nhỏ giọt hay thấm chảy dòng: Cho mọi kết cấu;
Lượng
nước mất hàng ngày của các bể chứa do bị thấm không quá mức quy định của tiêu
chuẩn hiện hành.
Nếu các chỉ
số công năng kiểm tra trên không thoả mãn yêu cầu đề ra thì phải có biện pháp
khắc phục hậu quả thấm.
Ngoài
ra cần quan tâm tới độ bền lâu của kết cấu. Cụ thể như sau:
Đối với
kết cấu BTCT: Mức thấm phải không gây cho cốt thép chủ bị ăn mòn tới mức
mất trên 5% tiết diện cốt thép trong thời gian sử dụng.
Đối với kết cấu bê tông không cốt thép: Không thấm nhỏ giọt hay thấm chảy dòng.
(2) Biện
pháp khắc phục
(a) Trong
mọi trường hợp, việc chống thấm phải được tiến hành từ phía nguồn thấm;
(b)
Trong trường hợp bị thấm ẩm thì có thể trát vữa xi măng cát đánh màu, dùng sơn
chống thấm hoặc dùng màng ngăn nước từ phía nguồn thấm;
(c) Trong
trường hợp bị thấm nhỏ giọt hay thấm chảy dòng thì phải phun ép hồ xi măng dưới
áp lực cao để ngắt dòng chảy, chuyển về chỉ còn thấm ẩm. Khi cần có thể dùng hồ
xi măng nở ninh kết nhanh để ngắt dòng chảy, sau đó mới tiến hành chống thấm
ẩm;
(d) Đối với
kết cấu mái: Nếu các điểm thấm trải đều trên khắp mặt trần mái thì có thể đổ
một lớp bê tông chông thấm lên trên mặt mái.
3.3.4.3
Xuống cấp do rêu mốc
Rêu
mốc làm xuống cấp vẻ đẹp công trình. Cần phải đánh giá ảnh hưởng của rêu mốc
đến các lớp trang trí mặt ngoài của kết cấu như lớp vữa xi măng trát ngoài, lớp
đá rửa, lớp sơn vôi trang trí.
Chỉ số công
năng kiểm tra ở đây là: Không rêu mốc.
Đa số các
trường hợp rêu mốc đều gây bạc mầu trang trí sau khi được cọ rửa. Vì vậy thường
phải làm lại lớp màu công trình sau khi đã tạo được bề mặt kết cấu có khả năng
thoát ẩm và thoát bụi.
Điều kiện
cần và đủ để phát sinh rêu mốc là:
Có ẩm ướt
Có vi sinh
vật gây mốc
Hướng khắc phục có hiệu quả là hạn chế nguồn gây ẩm
ướt bề mặt kết cấu như vỡ ống nước, và nguồn tích bụi ở các gờ chỉ mặt tường
ngoài.
Đối với trường hợp lớp mặt kết cấu bị bở bục thì
cần kiểm tra độ pH (theo ASTM D 1293-95) và cường độ ( theo TCVN 3118-1993) của
lớp mặt này. Nếu ở những chỗ có rêu mốc, độ pH của lớp mặt bê tông hoặc lớp vữa
giảm tới mức dưới 8,5 và cường độ giảm rõ rệt, thì phải tạo một lớp mặt mới có
tác dụng bảo vệ tốt hơn.
3.3.5 Một số giải pháp sửa chữa cụ thể
3.3.5.1
Sửa chữa kết cấu bị nứt
Cơ sở phát
sinh vết nứt là biến dạng nhiệt ẩm gây ứng suất kéo vượt quá giới hạn kéo của
bê tông. Vì vậy việc sửa chữa trước hết là làm hạn chế biến dạng nhiệt ẩm của
bê tông. Sau đó mới sửa chữa vết nứt.
Đối
với kết cấu có thể cắt để tạo khe co dãn nhiệt ẩm thì phải đặt khe co dãn nhiệt
ẩm trước khi xử lý vết nứt.
Đối
với kết cấu không thể cắt để tạo khe co dãn nhiệt ẩm thì phải có giải pháp bảo
vệ kết cấu (bọc hoặc chống nóng) khỏi tác động trực tiếp của điều kiện khí hậu
nóng ẩm sau khi đã xử lý vết nứt.
Phương
pháp sửa chữa vết nứt được hướng dẫn ở mục 3.4.
3.3.5.2
Sửa chữa kết cấu bị thấm nước
(1)
Mấy nguyên tắc cần đảm bảo khi sửa chữa kết cấu bị thấm nước:
(a) Gia
cưòng để khôi phục khả năng chịu lực của kết cấu trước khi chông thấm.
(b)
Chống thấm từ phía có nguồn thấm.
(c) Cần
quan tâm tới khả năng đặt khe co dãn nhiệt ẩm trước khi chống thấm.
Khi kết cấu
không đặt được khe co dãn nhiệt ẩm thì phải có dùng sơn chống thấm và phải có
giải pháp che chắn bảo vệ kết cấu khỏi tác động trực tiếp của điều kiện khí hậu
nóng ẩm theo TCVN 5718-1993.
Sơn
chống thấm phải được che chắn khỏi tác động trực tiếp của bức xạ mặt trời.
(2)
Quy trình sửa chữa chống thấm điển hình cho sàn mái bê tông mái bị thấm.
(a) Phá dỡ
tất cả những gì có trên mặt bê tông sàn mái cho tới hở mặt bê tông.
(b) Đục tẩy
những chỗ rỗ, vết nứt, chỗ có khuyết tật trên mặt bê tông.
(c) Cọ rửa
sạch mặt bê tông sàn mái.
(d) Trám vá
lại các vết nứt và các chỗ đã đục tẩy.
(e) Quét 2 ¸ 3 nước sơn chống thấm (theo chỉ dẫn của nhà
sản xuất sơn).
(f) Chống
nóng mái. (Theo TCVN 5718-1993).
(g) Lát gạch
đất sét nung (gạch lá nem)
CHÚ THÍCH: Khi
kết cấu mái bị suy giảm khả năng chịu lực thì cần có biện pháp gia cường đẻ
khôi phục khả năng chịu lực của kết cấu trước khi làm các bước trên.
(3) Yêu cầu
kỹ thuật chống nóng cho mái bằng BTCT
(a)
Mục đích chống nóng:
Làm mát không
gian dưới nhà
Bảo vệ sàn bê
tông mái và lớp sơn chống thấm khỏi tác động trực tiếp của các yếu tố khí hậu
nóng ẩm (để hạn chế biến dạng bê tông và tránh lão hoá màng sơn chống thấm).
(b)
Vật liệu chống nóng
Có
thể dùng các vật liệu sẵn có trên thị trường chống nóng mái (như: xỉ nhiệt
điện; xỉ lò cao; gốm xốp; bê tông xốp; sỏi keramzit; bê tông polystyrene; tấm
xốp polystyrene v.v..).
Yêu
cầu chiều dày lớp vật liệu chống nóng h được lấy theo TCVN 5718- 1993.
Khi
chống nóng bằng cách lợp mái dốc phía trên thì cần đảm bảo 2 nguyên tắc sau đây
(hình 3.3.4):
Chiều cao h
từ dỉnh nóc của mái dốc không dưới 1,5m.
Có cơ cấu
thoát nhiệt trong mái.
(4) Sơ đồ điển hình một mái BTCT sửa chữa có chống
thấm và chống nóng xem hình 3.3.5.
3.3.6 Ghi
chép và lưu giữ hồ sơ
Tất cả những số liệu ghi chép dưới
đây trong qúa trình kiểm tra chi tiết và sửa chữa kết cấu cần được chuyển cho
chủ công trình để lưu giữ lâu dài:
(a) Thuyết
minh tính toán và thiết kế sửa chữa;
(b) Thuyết
minh giải pháp sửa chữa;
(c) Biện
pháp thi công sửa chữa;
(d) Bản vẽ
hoàn công;
(e) Các
biên bản kiểm tra.
(f) Sổ nhật
ký công trình.
3.4 Sửa chữa kết cấu
hư hỏng do cacbonat hóa bề mặt bê tông
3.4.1 Phạm vi áp dụng
Mục này hướng
dẫn các giải pháp kỹ thuật nhằm khắc phục tình trạng hư hỏng kết cấu do rỉ cốt
thép dưới tác động của quá trình cácbonát hóa bề mặt bê tông. Nội dung cụ thể
bao gồm các công việc: kiểm tra chi tiết hư hỏng kết cấu, đánh giá mức độ hư
hỏng, dự báo thời gian sử dụng còn lại, lựa chọn biện pháp khắc phục và một số
giải pháp sửa chữa, gia cường kết cấu thường sử dụng trong thực tế.
Đối tượng xem
xét ở đây là các kết cấu bê tông cốt thép lộ thiên trong khí quyển, chịu tác
động của tác nhân xâm thực chính là khí CO2 . Đối với các trường hợp
kết cấu ở trong môi trường khí quyển biển và khí quyển công nghiệp, khi các tác
nhân xâm thực chính có thể không phải là khí CO2, biện pháp sửa
chữa hư hỏng các kết cấu này được trình bày ở các mục 3.5 và 3.6.
3.4.2 Kiểm tra chi tiết
3.4.2.1
Khảo sát sơ bộ và phân cấp hư hỏng kết cấu
Khảo
sát sơ bộ bằng quan trắc toàn bộ kết cấu hay bộ phận kết cấu. Ghi chép đánh dấu
trên bản vẽ kết hợp với chụp ảnh, quay phim ghi nhận các dấu hiệu hư hỏng sau
đây (bao gồm dạng, vị trí và qui mô hư hỏng):
(1)
Dấu hiệu ăn mòn cốt thép, biểu hiện là các vết rỉ vàng thấm ra ngoài bề
mặt kết cấu; nứt lớp bê tông bảo vệ dọc cốt thép hoặc bong lở hoàn toàn lớp bê
tông bảo vệ để lộ cốt thép đã bị rỉ;
(2)
Các dấu hiệu hư hỏng kết cấu khác như :
(a)
Các dạng nứt kết cấu khác (ngoài nứt bê tông bảo vệ do rỉ cốt thép);
(b)
Biến dạng kết cấu như võng, nghiêng, lệch…;
(c)
Gẫy, sụp đổ kết cấu.
Từ kết quả
khảo sát sơ bộ như đã nêu trên, phân loại từng vùng hay từng bộ phận kết cấu
theo các cấp hư hỏng điển hình như sau:
(1)
Hư hỏng cấp I: vùng kết cấu hay bộ phận kết cấu chưa có bất cứ dấu hiệu
hư hỏng nào thể hiện ra bên ngoài.
(2)
Hư hỏng cấp II: Vùng kết cấu hay bộ phận kết cấu đã có dấu hiệu bị hư
hỏng nhẹ. Cụ thể gồm các dấu hiệu :
(a)
Cốt thép bị rỉ nhẹ, có vết rỉ thấm ra mặt ngoài kết cấu hoặc bê tông bảo
vệ bị nứt nhỏ (bề rộng vết nứt tối đa là 0,1mm), gõ nhẹ bằng búa không làm bong
lớp bê tông bảo vệ.
(b)
Các dạng nứt kết cấu khác với bề rộng vết nứt nhỏ hơn 0,5 mm.
(3)
Hư hỏng cấp III: Vùng kết cấu hay bộ phận kết cấu bị hư hỏng nặng, gồm
các dấu hiệu:
(a)
Cốt thép bị rỉ nặng, bê tông
bị nứt to hoặc bong lở hoàn toàn trên diện rộng.
(b)
Có thể có dấu hiệu khả năng chịu lực của kết cấu đã bị suy giảm như nứt
kết cấu nghiêm trọng, biến dạng kết cấu lớn …
(4)
Hư hỏng cấp IV: Kết cấu bị mất khả năng chịu lực hoàn toàn.
Các kết cấu
lớn đơn chiếc như cầu, cống, silô, bể nước, kè, tháp, vòm ... thì được phân
thành các vùng hư hỏng khác nhau. Đối với hệ kết cấu gồm nhiều bộ phận như cột,
dầm, sàn (nhà) thì từng bộ phận này được phân thành các mức hư hỏng như đã phân
cấp ở trên.
Qui mô và mức
độ khảo sát chi tiết được lựa chọn tùy theo cấp hư hỏng và tầm quan trọng của
kết cấu (xem bảng 3.4.1).
3.4.2.2
Kiểm tra tính chất cơ lý của bê tông
(1)
Tính chất cơ lý của bê tông cần được kiểm tra trên các vùng hay bộ phận
kết cấu đại diện theo cấp hư hỏng khác nhau, tập trung vào các vị trí quan
trọng về chịu lực của công trình. Cụ thể, mỗi cấp hư hỏng chọn không ít hơn 3
vùng hoặc 3 bộ phận kết cấu đại diện để thử.
(2) Chỉ tiêu cơ lý của bê tông cần được kiểm tra trong mọi
trường hợp là cường độ chịu nén. Ngoài ra cũng cần kiểm tra thêm các chỉ tiêu
khác như độ hút nước, mô đun đàn hồi, độ đồng nhất về cường độ … của bê tông.
(3)
Cách thức kiểm tra được tiến hành như sau:
(a)
Từ mỗi vùng, bộ phận kết cấu được kiểm tra khoan lấy lõi 1-2 tổ mẫu, mỗi
tổ 3 viên theo tiêu chuẩn TCVN 3105: 1993. Trong trường hợp không thể khoan lấy
lõi, xác định cường độ và độ đồng nhất về cường độ trên kết cấu bằng các thí
nghiệm không phá hủy như siêu âm, súng bật nảy… theo các tiêu chuẩn TCXDVN 239:
2000; TCXD 225: 1998.
(b)
Trên các lõi khoan, quan sát và chụp ảnh hiện trạng bê tông, xác định
chiều sâu cacbonát hóa theo điều 3.4.2.4. Tiếp theo xác định độ hút nước, cường
độ chịu nén và mô đun đàn hồi của bê tông theo các tiêu chuẩn TCVN 3113: 1993,
TCVN 3118:93, TCVN 5726: 1993 hay BS 1881 Part 120:83.
Nếu có yêu
cầu về phân tích hàm lượng xi măng trong bê tông đã đóng rắn, sau khi ép , mẫu
được lưu để xác định hàm lượng xi măng trong bê tông theo ASTM 1084:1997.
3.4.2.3
Kiểm tra tình trạng ăn mòn cốt thép
(1)
Đối với các vùng kết cấu hoặc bộ phận kết cấu chưa bị hư hỏng (hư hỏng
cấp I) hoặc bị hư hỏng nhẹ (cấp II), lựa chọn lấy tối thiểu 15% số vùng hoặc bộ
phận kết cấu đại diện cho từng cấp hư hỏng này để định lượng mức độ rỉ cốt
thép. Tiến hành kiểm tra không phá hủy theo tiêu chuẩn TCXD 284: 2003 hoặc ASTM
C 876:1999 kết hợp với đục lộ cốt thép tại một vài điểm để kiểm tra đối chứng.
Cần kiểm tra kỹ tình trạng rỉ cốt thép tại các vết nứt nhỏ trên kết cấu nếu có.
(2)
Đối với các vùng kết cấu hay bộ phận kết cấu đã bị hư hỏng nặng (cấp
III), tiến hành kiểm tra tình trạng ăn mòn cốt thép tại 100% số vùng và bộ phận
kết cấu. Việc kiểm tra được tiến hành bằng cách đục lộ cốt thép, đo chiều dầy
lớp rỉ và đường kính còn lại của cốt thép bằng thước kẹp cơ khí.
(3)
Đối với các kết cấu hay hệ kết cấu quan trọng thuộc bảo trì loại A (mục
1.2.3) thì cần phải được kiểm tra tình trạng rỉ cốt thép trên toàn bộ kết cấu
hay hệ kết cấu.
(4) Tại các vùng kết cấu hay bộ phận kết cấu được kiểm
tra ăn mòn cốt thép, cần xác định chiều dày lớp bê tông bảo vệ tương ứng.
Phương pháp kiểm tra bằng thiết bị điện từ chuyên dụng theo tiêu chuẩn BS
1881- Part 204:88, hoặc đục lộ cốt thép để đo trực tiếp. Nên lựa chọn vị trí
kiểm tra ăn mòn cốt thép trùng với vị trí kiểm tra tính chất cơ lý của bê tông
và vị trí lấy mẫu xác định chiều sâu cácbonat hóa.
3.4.2.4
Xác định chiều sâu cácbonat hóa
(1)
Vị trí lấy mẫu cần trùng với vị trí kiểm tra tính chất cơ lý của bê tông
và tình trạng ăn mòn cốt thép trên kết cấu.
(2)
Trên cạnh tất cả các lõi khoan
đại diện cho từng nhóm vùng hay bộ phận kết cấu theo các cấp độ hư hỏng khác
nhau (điều 3.4.2.2) nhỏ dung dịch phenophtalein từ mặt ngoài bê tông vào trong.
Chiều sâu cácbonat hóa bê tông được xác định là khoảng cách từ mặt ngoài tới vị
trí mà bê tông bắt đầu chuyển sang mầu hồng.
(3)
Trong trường hợp không lấy được mẫu ở dạng lõi khoan, thì có thể áp dụng
biện pháp khoan mẫu ở dạng bột như sau: dùng mũi khoan f12-16 khoan nhiều lỗ trên một diện tích tối thiểu 400 cm2
theo các lớp 0-1cm; 1-2cm; … 6-8cm hoặc sâu hơn theo hướng từ ngoài vào trong.
Lượng bột lấy cho mỗi lớp tối thiểu là 200g. Mẫu sau khi lấy cần được bảo quản
ngay trong túi kín để tránh hiện tượng cacbonát hóa bê tông. Độ pH của bê tông
được xác định trong phòng thí nghiệm theo tiêu chuẩn ASTM D 5015:95. Phần bê
tông được coi là đã bị cácbonat hóa hoàn toàn khi có pH £ 9,5.
(4)
Trong trường hợp nghi ngờ nguyên nhân ăn mòn cốt thép có thể là do ion
clorua, thì tiến hành phân tích xác định hàm lượng clorua trong bê tông theo
ASTM C 1152:94.
(5)
Trong trường hợp nghi ngờ
nguyên nhân làm giảm độ pH của bê tông có thể còn là do ăn mòn bê tông ở dạng
rửa trôi hoặc phân hủy thì phân tích một số chỉ tiêu về thành phần hóa của bê
tông theo hướng dẫn ở mục 3.6.
Bảng
3.4.1 Qui mô kiểm tra chi tiết kết cấu tùy theo cấp độ hư hỏng
Cấp
hư hỏng kết cấu hay bộ phận kết cấu
Qui
mô kiểm tra theo các thông số thí nghiệm
Tính
chất cơ lý bê tông
Ăn
mòn cốt thép
Chiều
sâu cácbonat hóa và các tác nhân xâm thực khác
Thông
số đánh giá
khả
năng chịu lực
Cấp
I1)
Thử
tối thiểu 3 vùng hay
3
bộ phận kết cấu bị hư hỏng
Thử
tối thiểu 15% số vùng hay bộ phận kết cấu hư hỏng
Chọn
trên 3 lõi khoan hoặc trên 3 mẫu khoan bột đại diện cho mỗi vùng hay bộ phận
kết cấu hư hỏng đã chọn để kiểm tra
---
Cấp
II
Cấp
III, cấp IV 2)
Tất
cả số vùng hay bộ phận kết cấu hư hỏng
Tất cả các vùng hay bộ phận
kết cấu hư hỏng
CHÚ THÍCH:
1)
Đối với kết cấu thuộc bảo trì loại A cần phải kiểm tra tình trạng rỉ cốt
thép trên toàn bộ kết cấu cho mọi cấp hư hỏng.
2)
Đối với kết cấu đã bị hư hỏng hoàn toàn (Cấp IV), không cần phải kiểm
tra chi tiết nếu chủ công trình không có yêu cầu xác định nguyên nhân hư hỏng.
3.4.2.5
Thu thập các số liệu đánh giá lại khả năng chịu lực của kết cấu
(1)
Cần phải đánh giá lại khả năng chịu lực và sự làm việc bình thường của
kết cấu tại tất cả các vị trí kết cấu hay bộ phận kết cấu quan trọng về yêu
cầu chịu lực, các vị trí kết cấu bị hư hỏng nặng (cấp III.) Các số liệu cần
thiết để đánh giá gồm có:
(a)
Kích thước hình học kết cấu, các mặt cắt tiết diện;
(b)
Bố trí cốt thép;
(c)
Mức độ rỉ cốt thép, đường kính cốt thép còn lại;
(d)
Cường độ và độ đồng nhất về cường độ của bê tông;
(e)
Tải trọng và tác động lên kết cấu;
(f)
Các dạng vết nứt vỡ và mức độ biến dạng của kết cấu.
Trong một số
trường hợp cần thiết nếu không xác định được chính xác các thông số nói trên
thì có thể gia tải kết cấu để kiểm tra trực tiếp khả năng chịu lực của chúng.
Chi tiết xem hướng dẫn ở mục 3.1 của qui phạm này.
(2)
Kích thước hình học và mặt cắt tiết diện kết cấu được xác định bằng
phương pháp đo vẽ trực tiếp. Bố trí cốt thép được lấy theo hồ sơ hoàn công.
Trong trường hợp không có hồ sơ hoàn công thì tiến hành dò cốt thép bằng thiết
bị điện từ theo tiêu chuẩn TCXD 240: 2000 hoặc BS 1881: Part 204:88. Cường độ
và độ đồng nhất của bê tông nếu chưa được kiểm tra theo điều 3.4.2.2 thì xác
định bằng các phương pháp không phá hủy theo TCXDVN 239: 2000, TCXD 225: 1998,
20TCN 162:87. Mức độ rỉ cốt thép và đường kính còn lại xác định trực tiếp bằng
thước kẹp cơ khí.
Tải trọng tác
động lên kết cấu được xác định trực tiếp trên hiện trường, tính toán theo tiêu
chuẩn TCVN 2737: 1995.
Các vết nứt
và biến dạng của kết cấu dưới tác động của tải trọng được kiểm tra, khảo sát
theo hướng dẫn ghi trong mục 3.1, 3.3 của qui phạm này.
(3)
Trong trường hợp nghi ngờ có thể có các nguyên nhân khác dẫn tới suy
thoái kết cấu ngoài nguyên nhân rỉ cốt thép do hiện tượng cácbonat hóa như lún
nền móng, tác động chu kỳ của khí hậu nóng ẩm, tác động sự cố bất thường của
tải trọng … thì cần khảo sát thu thập thêm một số thông số khác có liên quan
tới các dạng hư hỏng này được nêu trong mục 3.1, 3.2 và 3.3.
(4)
Khi kết cấu đã bị mất khả năng chịu lực hoàn toàn (hư hỏng ở cấp IV điều
3.4.2.1) về nguyên tắc không cần phải khảo sát chi tiết. Tuy nhiên trong trường
hợp cần xác định nguyên nhân gây nên sự cố hư hỏng thì tiến hành xác định các
thông số để kiểm tra lại khả năng chịu lực và sự làm việc bình thường của kết
cấu như đã nói ở trên.
3.4.2.6 Kiểm tra các hồ sơ lưu trữ có liên quan
và xác định tính chất xâm thực của môi trường
Các hồ sơ lưu
trữ có liên quan cần được kiểm tra như sau:
(1)
Hồ sơ thiết kế;
(2)
Hồ sơ hoàn công;
(3)
Nhật ký thi công;
(4)
Biên bản kiểm tra chất lượng trong thi công.
(5)
Hồ sơ ghi chép kết quả kiểm tra ban đầu, thường xuyên và định kỳ (xem
phần 2 của qui phạm này).
Ngoài ra cần
phải tiến hành xác lập các thông tin sau:
(1)
Tầm quan trọng và cấp bảo trì của công trình; tuổi thọ thiết kế ban đầu;
thời gian thực tế công trình đã được sử dụng;các đợt sửa chữa trước đây (nếu
có);
(2)
Nguồn vật liệu đã sử dụng như xi măng, cốt liệu, nước trộn, phụ gia, mác
bê tông , hàm lượng xi măng,..;
(3)
Điều kiện sử dụng có tính xâm thực tới kết cấu như độ ẩm ướt của kết
cấu, nguồn thải khí CO2, ion clorua (nếu có).
3.4.3 Nhận biết cơ chế và xác định cơ chế và tốc độ xuống
cấp
3.4.3.1
Xác định cơ chế xuống cấp
(1)
Kết cấu được coi là bị suy thoái bởi nguyên nhân chính là do rỉ cốt thép
dưới tác động của quá trình cácbonat hóa bê tông khi có các bằng chứng sau:
(a)
Có dấu hiệu rỉ theo điều 3.4.2.1 hoặc chưa có dấu hiệu rỉ nhưng điện thế
ăn mòn Ecorr xác định theo điều 3.4.2.3 có giá trị £ - 350mV;
(b)
Bê tông tại vị trí cốt thép có độ pH £
10.5;
(c)
Không phát hiện thấy các nguyên nhân gây suy thoái kết cấu khác.
(2)
Trong trường hợp có các dấu hiệu để suy diễn tới các nguyên nhân gây suy
thoái kết cấu như hàm lượng ion Clorua cao, bê tông bị ăn mòn, công
trình bị lún nền móng, tác động chu kỳ của khí hậu nóng ẩm … thì để nhận định
về cơ chế xuống cấp của kết cấu cần tham khảo thêm các chỉ dẫn được nêu trong
mục 3.1, 3.2, 3.3, 3.5 và 3.6.
3.4.3.2
Xác định tốc độ xuống cấp
(1) Nguyên
tắc chung: Quá trình ăn mòn cốt thép dưới tác động của hiện tượng cácbonát hóa
bê tông được phân làm hai giai đoạn chính như trình bày ở bảng 3.4.2. Trong
giai đoạn tích tụ điều kiện gây rỉ, thông số quyết định tốc độ suy thoái là sự
phát triển chiều sâu cácbonat hóa trong bê tông. Mức giới hạn là chiều sâu
cácbonat hóa gần đạt tới vị trí cốt thép (trong khoảng 0-10mm cách cốt thép). Ở
giai đoạn phát triển rỉ, yếu tố quyết định tới tốc độ suy thoái là tốc độ rỉ
cốt thép theo thời gian. Mốc giới hạn là tiết diện cốt thép tối thiểu khi đưa
vào tính toán trạng thái giới hạn cực hạn về mặt chịu lực của kết cấu theo TCVN
5574: 1991 thông qua các chỉ số công năng cụ thể về moment, lực dọc trục, lực
cắt…
SốTT
Tên
gọi giai đoạn ăn mòn
Bản
chất hiện tượng
Yếu
tố quyết định tốc độ suy thoái
Giá
trị giới hạn
Giai đoạn
tích tụ điều kiện gây rỉ
Bê tông bị
cácbonat hóa, pH giảm .
Tốc độ
cácbonat hóa bê tông
Chiều sâu
cácbonat hóa sát tới vị trí cốt thép
Giai đoạn
phát triển rỉ
Cốt thép bị
rỉ, gây nứt và bong lở bê tông bảo vệ cho tới khi mất khả năng chịu lực của
kết cấu
Tốc độ rỉ
cốt thép
Tiết diện
cốt thép tối thiểu còn đảm bảo khả năng chịu lực
(2) Xác định
tốc độ suy thoái trong giai đoạn tích tụ điều kiện gây rỉ:
Trong giai
đoạn này, tốc độ suy thoái được biểu thị bằng sự phát triển chiều sâu cácbonat
hóa theo thời gian, xác định bằng biểu thức sau:
(3.4.1)
Trong đó:
x:
Chiều dầy lớp bê tông bị cácbonat hóa (hay là chiều sâu cácbonat hóa), mm;
k: Hệ số phản
ánh tốc độ cácbonat hóa;
tin:
Thời gian bê tông chịu tác động xâm thực của khí CO2, năm.
Từ
biểu thức trên, tính toán thời gian cốt thép sẽ bắt đầu rỉ khi chiều sâu bê
tông bị cácbonat hóa tiến sát gần tới vị trí cốt thép như sau:
(3.4.2)
tin
max: Thời gian kết cấu tồn tại trong môi trường khí quyển cho tới khi bắt
đầu rỉ cốt thép, năm.
C: Chiều dầy
lớp bê tông bảo vệ cốt thép, mm;
k: Hệ số phản
ánh tốc độ cácbonat hóa tính từ biểu thức (3.4.1) khi các giá trị x và t được
lấy bằng các số liệu khảo sát thực tế theo điều 3.4.2.4.
(3) Xác định
tốc độ suy thoái trong giai đoạn phát triển rỉ:
Trong giai
đoạn này, tốc độ suy thoái kết cấu được biểu thị bằng tốc độ rỉ cốt thép theo
thời gian, tính bằng tỷ lệ suy giảm tiết diện cốt thép/năm (DF) hoặc tỷ lệ hao hụt bán kính cốt thép/năm
(Dr) theo các biểu thức sau:
(3.4.3)
(3.4.4)
DF: Tỷ lệ suy giảm tiết diện cốt thép trên
một năm, %/năm;
F0:
Diện tích cốt thép ban đầu; mm2
Ft:
diện tích cốt thép tại thời điểm kiểm tra; mm2
Dr: Mức hao hụt bán kính cốt thép do rỉ trên
một năm, mm/năm;
r0:
Bán kính cốt thép ban đầu, mm;
rt:
Bán kính cốt thép tại thời điểm kiểm tra; mm;
tcorr:
Thời gian cốt thép bị rỉ, tính từ thời điểm cốt thép bắt đầu rỉ tới thời điểm
kiểm tra, năm.
Từ các biểu
thức trên, tính tóan dự báo thời gian cốt thép sẽ rỉ tới mức giới hạn tcorr
max theo qui trình sau:
(a)
Kiểm tra các kết cấu đã bị nứt, bong lở lớp bê tông bảo vệ, đo đường
kính ban đầu và hiện nay của cốt thép, tính giá trị F0, Ft
và r0, rt;
(b)
Xác định thời gian tích tụ điều kiện gây rỉ tin từ biểu thức
(3.4.2), lấy thời gian kết cấu đã tồn tại trừ đi thời gian tin ,
xác định được thời gian tcorr;
(c)
Đưa các giá trị Fo, Ft hay r0, rt,
tcorr vào các biểu thức 3.4.3 và 3.4.4, tính tóan tốc độ rỉ cốt thép
DF hay Dr;
(d)
Xác định tiết diện cốt thép tối thiểu có thể chấp nhận được từ yêu cầu
chịu lực theo TCVN 5574: 1991 Fmin hay rmin . Thay các
giá trị này vào biểu thức 3.4.3 hay 3.4.4, với tốc độ rỉ cốt thép đã biết, tính
tóan dự báo được thời gian cốt thép sẽ bị rỉ tới mức giới hạn tcorr max.
3.4.4 Xác định mức độ xuống cấp và lựa chọn biện pháp khắc
phục
3.4.4.1
Yêu cầu chung
Việc xác định
mức độ xuống cấp được thực hiện thông qua việc kiểm tra các chỉ số công năng về
khả năng chịu lực (an toàn), sự làm việc bình thường và độ bền lâu hiện tại của
kết cấu (Ptt) so với các giá trị tương ứng yêu cầu (Pyc).
Có thể kiểm tra toàn bộ kết cấu hay từng bộ phận kết cấu trên công trình. Việc
kiểm tra công năng được tiến hành cả trước và sau khi sửa chữa kết cấu.
3.4.4.2
Giá trị giới hạn của các công năng
Công năng cần kiểm tra ở đây là khả năng chịu lực (độ an
toàn) và sự làm việc bình thường của kết cấu.
(1) Giá trị giới
hạn đối với khả năng chịu lực: Các giá trị về moment, lực dọc trục, lực cắt
phải đáp ứng được giá trị tính theo trạng thái giới hạn thứ nhất theo TCVN
5574: 1991, ứng với tải trọng thực tế mà nó đang phải chịu.
(2) Giá trị giới
hạn đối với sự làm việc bình thường:
(a)
Độ võng, độ nghiêng lệch tối đa không vượt quá giá trị quy định của
TCVN 5574: 1991;
(b)
Bề rộng vết nứt tối đa lấy
theo TCVN 5574: 1991 tùy theo loại hình và đặc điểm làm việc của kết cấu;
(c)
Bê tông bảo vệ không được
bong rộp tới mức dùng búa gõ nhẹ có thể bong ra được.
Ngoài các
công năng cần kiểm tra nêu trên, khi kết cấu bị cacbonat hoá bề mặt tới mức nguy
hiểm thì cần phải xem xét khả năng kết cấu duy trì được độ bền lâu. Yêu cầu cụ
thể như sau:
(a)
Đối với kết cấu được lấy thời
điểm cốt thép bắt đầu rỉ làm giới hạn về độ bền lâu (kết cấu thuộc bảo trì loại
A): độ pH trong bê tông tại vị trí sát cốt thép phải lớn hon 10,5 hoặc chiều
sâu cácbonat hóa bê tông phải cách cốt thép ít nhất 10 mm;
(b)
Đối với kết cấu thuộc bảo trì loại B,C, D: Hao hụt tiết diện cốt thép
tính theo DF hay Dr phải nhỏ hơn giá trị DFmax hay Drmax xác định theo TCVN 5574: 1991.
3.4.4.3
Phân loại kết cấu theo mức độ xuống cấp
Tất cả các kết cấu hoặc bộ phận kết cấu đều phải được
kiểm tra các chỉ số công năng hiện trạng và khả năng duy trì độ bền lâu, so
sánh với giá trị giới hạn quy định ở điều 3.4.4.2 và phân thành các mức như
sau:
(1)
Khả năng chịu lực
(a)
Kết cấu hay bộ phận kết cấu được xếp vào mức không còn đáp ứng được khả
năng chịu lực nếu có một trong các dấu hiệu sau:
+ Kết cấu
đã bị gãy gục, sụp đổ hoặc hư hỏng cục bộ nghiêm trọng;
+ Kết cấu bị
rỉ cốt thép nặng ở cấp III, mức độ rỉ cốt thép xác định theo TCVN 5574: 1991
vượt quá giới hạn DFmax hoặc
Drmax.
+ Qua tính
toán kiểm tra lại về mặt chịu lực tại các vị trí xung yếu của kết cấu theo điều
3.4.2.5 và đối chiếu với các giá trị giới hạn theo điều 3.4.4.2, thấy không còn
đáp ứng được yêu cầu tối thiểu về môment, lực dọc trục, lực cắt mà nó phải
chịu;
(2)
Sự làm việc bình thường
(a)
Các kết cấu được xếp vào mức không đáp ứng được yêu cầu về sự làm việc
bình thường nếu có các dấu hiệu sau:
+ Độ võng,
độ rộng vết nứt (các loại vết nứt) hiện nay vượt quá giá trị giới hạn quy định
theo điều 3.4.4.2;
+ Bê tông
đã bị bong rộp hoàn toàn hoặc dùng búa gõ nhẹ có thể bong ra được.
(3)
Độ bền lâu
(a)
Các kết cấu thuộc diện bảo trì loại A sau nửa đầu niên hạn sử dụng dự
kiến được coi là đã không đạt được yêu cầu về độ bền lâu nếu cốt thép đã bị rỉ,
với độ pH trong bê tông tại vị trí cốt thép nhỏ hơn giá trị 10,5 hoặc chiều sâu
cácbonat hóa đã sát gần vị trí cốt thép (khoảng cách nhỏ hơn 10mm);
(b) Các
kết cấu thuộc diện bảo trì B,C,D hoặc loại A (nhưng đã quá nửa thời gian dự
kiến sử dụng) được coi là đã không đạt được yêu cầu về độ bền lâu nếu cốt thép
bị rỉ với mức độ hao hụt tiết diện vượt quá giá trị DFmax hoặc Drmax;
Cấp hư
hỏng kết cấu
Mô tả
trạng thái hư hỏng
Mức độ
hư hỏng xét theo các yêu cầu kỹ thuật.
Các
phương án giải quyết
Sửa
chữa
Gia
cường
Tăng
cường theo dõi
Chống
đỡ tạm thời và hạn chế sử dụng
Phá
bỏ
I
Không có
bất cứ một dấu hiệu hư hỏng nào thể hiện bên ngoài kết cấu (mặc dù vậy nhưng
cốt thép có thể chớm rỉ hoặc chiều sâu cácbonat và độ pH vượt quá giới hạn
gây rỉ)
-
Khả năng chịu lực: đạt yêu cầu;
-
Sự làm việc bình thường : đạt yêu cầu;
-
Độ bền lâu: đạt yêu cầu, hoặc có thể không đạt yêu cầu (nếu kết
cấu thuộc bảo trì loại A)
+
II
Cốt thép bị
rỉ nhẹ, gây nứt bê tông bảo vệ nhưng chưa bong, lở.
Các dạng
vết nứt khác với bề rộng nhỏ hơn 0,5 mm
-
Khả năng chịu lực: đạt yêu cầu;
-
Sự làm việc bình thường: đạt yêu cầu, hoặc không đạt yêu cầu (nếu
bề rộng vết nứt lớn hơn mức cho phép);
-
Độ bền lâu: đạt yêu cầu hoặc không đạt yêu cầu (nếu kết cấu
thuộc bảo trì loại A).
III
Cốt thép rỉ
nặng, bê tông bảo vệ nứt to hoặc bị bong lở hoàn toàn. Có thể có dấu hiệu mất
ổn định về mặt chịu lực
-
Khả năng chịu lực: đạt yêu cầu, hoặc không đạt yêu cầu (tùy vào
tính toán cụ thể);
-
Sự làm việc bình thường : không đạt yêu cầu;
-
Độ bền lâu: không đạt yêu cầu nếu DF hoặc Dr đã vượt quá
giá trị giới hạn.
IV
Kết cấu đã
bị gẫy gục, sụp đổ
-
Khả năng chịu lực: không đạt yêu cầu;
-
Sự làm việc bình thường: không đạt yêu cầu;
-
Độ bền lâu: không đạt yêu cầu.
3.4.4.4
Lựa chọn giải pháp khắc phục
Căn cứ vào
mức độ suy thoái (xác định theo điều 3.4.4.3), tốc độ suy thoái (xác định theo
điều 3.4.3.2), vào tầm quan trọng của kết cấu, khả năng tài chính của chủ đầu
tư… để cân nhắc lựa chọn các hướng giải quyết cho mỗi tình trạng hư hỏng như
trình bày trong bảng 3.4.3. Cụ thể được lập luận như sau:
(1)
Hư hỏng cấp I: Sửa chữa bảo vệ dự phòng cho các kết cấu thuộc bảo trì
loại A nếu độ bền lâu của chúng đã tới mức giới hạn.
(2)
Hư hỏng cấp II: Sửa chữa và bảo vệ dự phòng cho kết cấu thuộc bảo trì
loại A và loại B nếu điều kiện tài chính cho phép và thời gian sử dụng còn lại
còn dài. Các trường hợp khác chỉ cần tiếp tục tăng cường theo dõi.
(3)
Hư hỏng cấp III: Gia cường và sửa chữa cho các kết cấu thuộc mọi loại
bảo trì. Tuy nhiên nếu thời gian sử dụng kết cấu còn lại không nhiều thì có thể
chỉ tăng cường theo dõi, hạn chế sử dụng và chống đỡ tạm thời nếu cần.
(4)
Hư hỏng cấp IV: Dỡ bỏ kết cấu trong mọi trường hợp.
3.4.5 Sửa chữa và gia cường kết cấu
3.4.5.1
Lựa chọn phương án sửa chữa
Phương án sửa
chữa được lựa chọn tùy thuộc vào mức độ suy thoái kết cấu như sau:
(1)
Kết cấu hư hỏng cấp I, II: áp dụng các biện pháp bảo vệ dự phòng chống
ăn mòn cốt thép như sửa chữa trám bịt các vết nứt, tạo màng bảo vệ mặt ngoài
kết cấu hoặc bảo vệ cốt thép bằng phương pháp catôt.
(2)
Kết cấu bị hư hỏng cấp III nhưng chưa có dấu hiệu mất khả năng chịu lực:
áp dụng các biện pháp sửa chữa cốt thép, sửa chữa phục hồi tiết diện, bảo vệ
mặt ngoài kết cấu và bảo vệ hỗ trợ cốt thép bằng phương pháp catốt.
(3)
Kết cấu bị hư hỏng cấp III, đã bị mất khả năng chịu lực: ngoài việc sửa
chữa như đã nói ở trên cần có biện pháp gia cường kết cấu.
(4)
Bên cạnh hiện tượng rỉ cốt thép do quá trình cácbonat hóa bê tông còn có
thể có các nguyên nhân khác đồng thời gây nên hư hỏng kết cấu như: lún nền
móng, tác động vượt tải, tác động chu kỳ của khí hậu nóng ẩm, ăn mòn bê tông,
tác động xâm thực của ion clorua … Trong các trường hợp này, khi lựa chọn
phương án sửa chữa cần tham khảo chỉ dẫn kỹ thuật ở các mục 3.1, 3.2, 3.3, 3.5
và 3.6.
3.4.5.2
Bảo vệ dự phòng
(1) Sửa chữa trám bịt vết nứt: Sửa chữa trám bịt vết
nứt trong các trường hợp dưới đây là nhằm ngăn chặn khí cácbonic, oxy và nước
thẩm thấu qua vết nứt gây rỉ cốt thép. Tùy theo nguyên nhân gây nứt, độ mở rộng
vết nứt, trạng thái biến động của vết nứt … để lựa chọn biện pháp sửa chữa vết
nứt thích hợp.
(a)
Bơm keo epoxy độ nhớt thấp: áp dụng cho các vết nứt kết cấu phát sinh dưới
tác động của tải trọng có bề rộng nhỏ (an từ 0,05 - 0,5 mm), vết nứt
sâu và ổn định.
Nguyên lý chung là đục sâu vết nứt hình chữ V,
xong chôn ống kim loại và bơm keo làm đầy các vết nứt.
(b)
Trám bịt vết nứt bằng xảm keo đàn hồi: áp dụng cho các vết nứt phát sinh
dưới tác động chu kỳ của khí hậu nóng ẩm. Các vết nứt này thường biến dạng co
dãn liên tục theo chu kỳ. Nguyên lý chung là đục mặt vết nứt hình chữ V với
chiều rộng và chiều sâu khoảng 15mm. Xong xảm bằng keo đàn hồi. Vật liệu xảm
thường là keo polyurethane, polysulfide, silicon, acrylic…
(c)
Trám bịt vết nứt bằng vữa xi măng: áp dụng cho các vết trên bề mặt nông,
ổn định. Cần phân biệt 2 trường hợp là vết nứt phát sinh do rỉ cốt thép và vết
nứt phát sinh do các nguyên nhân khác (ví dụ nứt do biến dạng mềm của bê tông
trong quá trình đóng rắn). Cách sửa chữa như sau:
+ Vết nứt phát sinh do co ngót bê tông: nguyên lý
sửa chữa tương tự như mô tả ở tiểu mục (b) ở trên. Vật liệu trám bịt vết nứt
bằng vũa xi măng polyme hoặc vữa xi măng không co ngót. Việc đặt khe co dãn
nhiệt ẩm được thực hiện theo chỉ dẫn ở TCXDVN 313: 2004.
+ Vết nứt
phát sinh do rỉ cốt thép: nguyên lý chung là đục mở vết nứt sâu đến phía sau
cốt thép, xong tiến hành trám bịt vết nứt bằng vữa xi măng polime hoặc vữa xi
măng không co ngót. Qui trình sửa chữa tương tự như ở điều 3.4.5.3.
Chi tiết về công nghệ và vật liệu sửa chữa vết nứt bê
tông có thể tham khảo thêm trong các tiêu chuẩn ACI 201.2R-2002, ACI
224.1R-2002 và các tài liệu chuyên ngành khác.
(2) Bảo vệ
mặt ngoài kết cấu
Bảo vệ mặt
ngoài kết cấu ở đây là tạo các lớp màng ngăn cách hạn chế hay ngăn cản sự thẩm
thấu khí CO2, O2 và nước vào bê tông nhằm làm chậm lại
quá trình cácbonat hóa bê tông và kìm hãm tốc độ rỉ cốt thép
Tùy thuộc vào
dạng kết cấu (dân dụng hay công nghiệp…), môi trường sử dụng, yêu cầu về tính
trang trí trên bề mặt công trình mà lựa chọn phương pháp và vật liệu bảo vệ bề
mặt thích hợp.
Trong trường
hợp trên bề mặt kết cấu có vài vết nứt thì trước hết cần sửa chữa trám bịt vết
nứt như đã trình bày ở điểm (1), sau đó mới tiến hành tạo các lớp màng bảo vệ
mặt ngoài .
(a)
Sơn phủ bề mặt:
Biện pháp này
áp dụng thích hợp cho kết cấu thuộc các công trình xây dựng dân dụng, có yêu
cầu về tính trang trí của bề mặt công trình. Các loại sơn dạng này được chế tạo
trên nền nhựa epoxy, polyurethane, silicon, acrylic… pha loãng trong dung môi
hoặc trong nước. Có thể sử dụng cả các loại sơn xi măng - polyme có tính năng
chống thấm. Chi tiết về mô tả vật liệu, tính năng kỹ thuật và quy trình áp
dụng xem hướng dẫn riêng của từng hãng sản xuất.
(b)
Dùng vữa trát chống thấm:
Biện pháp này
áp dụng cho các kết cấu xây dựng dân dụng ở qui mô nhỏ. Vật liệu là vữa xi măng
polyme có mác tối thiểu là 20 MPa.Chiều dày lớp vữa từ 10-20 mm. Chi tiết mô tả
các loại vữa này cần tham khảo thêm các tài liệu chuyên ngành.
(c)
Phun bê tông khô:
Biện pháp này
áp dụng thích hợp cho các công trình xây dựng công nghiệp, dân dụng có diện
tích bề mặt lớn. Chiều dày lớp bê tông phun khô 30 ¸ 40mm, có lưới thép hoặc không có lưới thép. Bê tông mác tối
thiểu 30MPa. Chi tiết qui trình áp dụng công nghệ bê tông phun khô xem trong
tài liệu “Bê tông phu khô - Chỉ dẫn kỹ thuật thi công và nghiệm thu” ban hành
theo QĐ số 20/1999/QĐ-BXD.
(3)
Bảo vệ cốt thép bằng phương pháp catốt
Đối với các
kết cấu quan trọng, thời gian sử dụng theo thiết kế còn dài nhưng bê tông không
đủ năng lực để bảo vệ cốt thép như: chiều dày bảo vệ mỏng, bê tông đã bị
cácbonat hóa trên diện rộng thì có thể áp dụng biện pháp bảo vệ trực tiếp cốt
thép bằng phương pháp catốt theo nguyên lý dòng ngoài hoặc anốt hy sinh. Qui
trình áp dụng thực hiện theo chỉ dẫn riêng.
3.4.5.3
Sửa chữa kết cấu
Qui trình sửa
chữa phục hồi tiết diện kết cấu được thực hiện theo các bước sau:
(1)
Chống đỡ kết cấu: Tiến hành chống đỡ kết cấu và giải phóng hoàn toàn hoặc một
phần kết cấu cần sửa chữa khỏi trạng thái chịu lực. Các kết cấu chịu tải lớn có
thể chia ra xử lý từng phần thiết diện.
(2) Đục tẩy
bê tông: Yêu cầu đục tẩy hoàn toàn phần bê tông đã bị bong lở và phần bê tông
bị cácbonat hóa. Thông thường cần đục sâu sau cốt thép 15-20mm.
(3) Tẩy gỉ cốt thép: Cốt thép phải
được đánh sạch rỉ bằng bàn chải, chổi sắt hoặc phun cát.
Khi cần sơn
chống gỉ cốt thép, sơn epoxy phải đáp ứng yêu cầu kỹ thuật theo ASTM D 3963/D
3963M-93a. Sơn xi măng - polyme phải có các tính năng kỹ thuật phù hợp do nhà
sản xuất cung cấp.
(4) Tạo bám dính giữa bê tông / vữa
mới và bê tông cũ:
(a) Đục
nhám bề mặt bê tông cũ, rửa sạch bề mặt bằng nước, để ráo nước;
(b) Quét một lớp hồ xi măng sệt
với tỷ lệ N/X £ 0,3 hoặc hồ xi
măng polime acrylic, xi măng polime styrenbutadien lên bề mặt bê tông cũ.Polime
tạo dính hệ latex phải đáp ứng yêu cầu kỹ thuật theo ASTM C 1509-90.
Có
thể sử dụng chất tạo dính bằng keo epoxy theo ACI 503.2-79.
Việc phun hoặc đổ bê tông
bơm hay trát vữa lên bề mặt bê tông cũ cần được thực hiện khi lớp tạo dính còn
chưa khô.
(5)
Các giải pháp thi công và vật liệu sửa chữa:
Có nhiều dạng
công nghệ và vật liệu được dùng để sửa chữa phục hồi tiết diện kết cấu. Tùy vào
từng trường hợp cụ thể mà lựa chọn các giải pháp như sau:
(a) Đổ bê tông không co: áp dụng thích hợp cho trường hợp đổ vá bề mặt
trên của kết cấu. Thi công thực hiện theo TCVN 4453:95. Mác bê tông sửa chữa
tối thiểu phải cao hơn mác bê tông cũ 1 cấp nhưng không nhỏ hơn 30 MPa.
(b)
Đổ bê tông tự đầm, vữa tự chảy không co: áp dụng cho trường hợp sửa chữa cục
bộ. Mác bê tông /vữa sửa chữa phải cao hơn mác bê tông 1 cấp và không nhỏ hơn
30 MPa. Qui trình thi công thực hiện theo chỉ dẫn riêng tương ứng với từng loại
vật liệu.
(c) Phun bê tông khô: áp dụng cho trường hợp sửa chữa hư hỏng trên diện
rộng, bề mặt kết cấu bằng phẳng, ít góc cạnh. Mác bê tông phun khô phải cao hơn
mác bê tông cũ 1 cấp và không nhỏ hơn 30 MPa. Qui trình thi công tuân thủ theo
tài liệu “Bê tông phun khô - Chỉ dẫn kỹ thuật thi công và nghiệm thu” ban hành
theo QĐ số 20/1999/QĐ-BXD
(d) Trám vá vữa sửa chữa: áp dụng cho
các trường hợp sửa chữa nhỏ, cục bộ. Vữa sửa chữa là vữa xi măng không co ngót,
không chảy xệ. Mác vữa sửa chữa phải cao hơn mác bê tông cũ 1 cấp và không nhỏ
hơn 30 MPa. Qui trình thi công thực hiện theo hướng dẫn riêng tùy theo loại
vật liệu.
Các chỉ dẫn chuyên sâu về công nghệ và vật
liệu sửa chữa kết cấu bê tông cốt thép có thể tham khảo thêm trong tài liệu kỹ
thuật: ACI 201.2R-2002 và các tài liệu chuyên ngành khác.
3.4.5.4
Gia cường kết cấu
Trong
trường hợp kết cấu bị hư hỏng quá nặng cho dù sửa chữa phục hồi lại tiết diện
ban đầu cũng không đủ khả năng chịu lực thì cần phải gia cường nâng cao khả
năng chịu lực của kết cấu. Có một số giải pháp gia cường thông thường sau đây:
(1)
Tăng cường cho cốt thép bị hư hỏng cục bộ, không tăng tiết diện kết cấu.
(2)
Tăng tiết diện kết cấu bằng phương pháp ốp thép hình hoặc thép tròn.
(3)
Gia cường bằng dán bản thép.
(4)
Gia cường bằng thép ứng lực trước căng ngoài.
(5)
Gia cường bằng biện pháp dùng kết cấu hỗ trợ hoặc thay thế.
Thông tin chi
tiết về nguyên tắc lựa chọn giải pháp gia cường, thiết kế gia cường cần tham
khảo thêm ở mục 3.1 của qui phạm này.
Qui trình thi
công sửa chữa được tiến hành tuần tự theo các bước như đã nêu ở mục 3.4.5.3.
Sau khi sửa
chữa và gia cường, nếu bê tông vẫn không đủ năng lực bảo vệ cốt thép lâu dài
như bê tông tông bị cácbonát hóa sâu và trên diện rộng, chiều sâu bảo vệ
mỏng…thì cần phải áp dụng biện pháp bảo vệ chống ăn mòn hỗ trợ như bảo vệ mặt
ngoài, bảo vệ cốt thép bằng phương pháp catốt. Chi tiết xem mô tả ở điều
3.4.5.2.
3.4.6 Ghi chép và lưu giữ hồ sơ
Toàn
bộ kết quảkiểm tra chi tiết, thiết kế giải pháp sửa chữa và thi công sửa chữa đều
phải được ghi chép đầy đủ theo trình tự quản lý chất lượng xây dựng cơ bản hiện
hành và chuyển cho chủ đầu tư lưu giữ lâu dài. Cụ thể cần lập các hồ sơ lưu trữ
sau đây :
(1)
Các báo cáo kiểm tra ban đầu, thường xuyên và định kỳ;
(2)
Báo cáo khảo sát chi tiết hư hỏng kết cấu;
(3)
Hồ sơ thiết kế, sửa chữa, gia cường kết cấu;
(4)
Nhật ký thi công;
(5)
Các biên bản kiểm tra chất lượng vật liệu và chất lượng thi công từng
giai đoạn;
(6)
Hồ sơ hoàn công.
3.5 Sửa chữa kết cấu hư hỏng do tác động
của môi trưòng vùng biển
3.5.1 Phạm vi áp dụng
Mục này hướng
dẫn các gỉai pháp kỹ thuật nhằm khắc phục sự hư hỏng kết cấu do ăn mòn cốt thép
và bê tông trong môi trường xâm thực vùng biển. Nội dung cụ thể bao gồm các
công việc: kiểm tra chi tiết hư hỏng kết cấu, xác định cơ chế suy thoái, đánh
giá mức độ hư hỏng, dự báo thời gian sử dụng còn lại, lựa chọn biện pháp khắc
phục và một số giải pháp sửa chữa, gia cường kết cấu thường được áp dụng trong
thực tế.
Dạng hư hỏng kết cấu được đề cập tới ở đây chủ yếu là ăn
mòn cốt thép dẫn tới nứt, vỡ bê tông và ăn mòn bê tông trong nước biển. Đối với
các dạng hư hỏng khác nếu có cùng xảy ra như nứt vỡ kết cấu do va đập của tàu
thuyền, nứt kết cấu do lún nền móng,nứt kết cấu do tác động chu kỳ của khí hậu
nóng ẩm thì có thể tham khảo các phương án khắc phục nêu trong mục 3.1, 3.2 và
3.3. Đối tượng xem xét ở đây là các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép ngập
trong nước biển, trong vùng nước lên xuống, trên mặt biển và trên bờ chịu ảnh
hưởng xâm thực của ion clorua.
3.5.2 Kiểm tra chi tiết
3.5.2.1
Khảo sát sơ bộ và phân cấp hư hỏng kết cấu
Khảo sát sơ bộ bằng quan trắc toàn bộ kết cấu hay hệ kết
cấu. Ghi chép đánh dấu trên bản vẽ kết hợp với chụp ảnh, quay phim ghi nhận các
dấu hiệu hư hỏng sau đây (bao gồm dạng, vị trí và qui mô hư hỏng):
(3)
Dấu hiệu ăn mòn rửa trôi bê tông trong vùng ngập nước và nước lên xuống;
(4)
Dấu hiệu ăn mòn cốt thép, biểu hiện là các vết rỉ vàng thấm ra mặt ngoài
bê tông, vết nứt dọc cốt thép hoặc bê tông bảo vệ bị bong rộp để lộ cốt thép đã
bị rỉ;
(5)
Các dấu hiệu hư hỏng kết cấu khác gồm có:
(a)
Các dạng nứt kết cấu khác (ngoài nứt lớp bê tông bảo vệ do rỉ cốt
thép);
(b)
Biến dạng kết cấu như: võng, nghiêng, lệch;
(c)
Gẫy, sụp đổ kết cấu.
Từ kết quả
khảo sát sơ bộ như đã nêu trên, phân loại kết cấu hoặc vùng hay từng bộ phận
kết cấu theo các cấp hư hỏng điển hình như sau:
(5)
Cấp I: Kết cấu (vùng hay bộ
phận kết cấu) chưa có bất cứ dấu hiệu hư hỏng nào thể hiện ra bên ngoài.
(6)
Cấp II: Kết cấu (vùng hay bộ
phận kết cấu) đã có dấu hiệu bị hư hỏng nhẹ. Cụ thể gồm các dấu hiệu:
(a)
Cốt thép bị rỉ nhẹ, có vết rỉ thấm ra mặt ngoài kết cấu hoặc bê tông bảo
vệ bị nứt nhỏ (bề rộng vết nứt tối đa 1,0 mm), gõ nhẹ bằng búa không làm bong
lớp bê tông bảo vệ;
(b)
Các dạng vết nứt khác với bề rộng vết nứt nhỏ hơn 0,5 mm.
(7)
Cấp III: Kết cấu (vùng hay bộ phận kết cấu) bị hư hỏng nặng, gồm các
dấu hiệu:
(a)
Có dấu hiệu ăn mòn bê tông;
(b)
Cốt thép bị rỉ nặng, bê tông bị nứt to hoặc bong lở hoàn toàn trên diện
rộng;
(c)
Có thể có dấu hiệu khả năng chịu lực của kết cấu đã bị suy giảm như nứt
kết cấu nghiêm trọng, biến dạng kết cấu lớn…
(8)
Cấp IV: Kết cấu bị mất khả năng chịu lực hoàn toàn.
Các kết cấu
lớn đơn chiếc như cầu, cống, silô, bể nước, kè, tháp, vòm thì được phân thành
các vùng hư hỏng khác nhau. Đối với hệ kết cấu gồm nhiều bộ phận như cột, dầm,
sàn (của nhà, cầu cảng) thì từng bộ phận này được phân thành các mức hư hỏng
như đã phân cấp ở trên.
Ngoài việc
phân loại kết cấu theo các cấp hư hỏng như trên cần ghi chép, xác định vị trí
kết cấu hay bộ phận kết cấu làm việc trong các môi trường xâm thực khác nhau.
Cụ thể phân làm 3 vùng môi trường xâm thực: vùng ngập nước biển hoàn toàn; vùng
nước lên xuống và sóng đánh; và vùng khí quyển trên mặt biển, khí quyển ven bờ
và gần bờ.
Qui mô và mức độ khảo sát chi tiết cần được lựa chọn
tùy theo cấp hư hỏng kết cấu, tính chất xâm thực của môi trường và tầm quan
trọng của kết cấu (xem bảng 3.5.1).
3.5.2.2
Kiểm tra tính chất cơ lý của bê tông
(4)
Tính chất cơ lý của bê tông cần được kiểm tra trên các vùng hay bộ phận
kết cấu đại diện cho các cấp hư hỏng và môi trường xâm thực khác nhau, tập
trung vào các kết cấu hay bộ phận kết cấu quan trọng về yêu cầu chịu lực trên
công trình. Cụ thể lấy không ít hơn 3 vùng hoặc 3 bộ phận kết cấu hư hỏng đại
diện cho từng môi trường xâm thực và từng cấp hư hỏng để thử.
(5)
Chỉ tiêu cơ lý của bê tông cần được kiểm tra trong mọi trường hợp là
cường độ chịu nén. Ngoài ra cũng cần kiểm tra thêm các chỉ tiêu khác như độ hút
nước, chiều sâu trung tính hóa bê tông, mô đun đàn hồi, độ đồng nhất về cường
độ … của bê tông.
(6)
Cách thức kiểm tra được tiến hành như sau:
(a)
Từ mỗi vùng, bộ phận kết cấu kiểm tra khoan lấy lõi 1-2 tổ mẫu, mỗi tổ 3
viên theo tiêu chuẩn TCVN 3105: 1993. Đối với vùng kết cấu hay bộ phận kết cấu
ở vị trí khô ráo, bê tông không bị ăn mòn, cường độ chịu nén và hệ số biến động
về cường độ của bê tông có thể xác định bằng các phương pháp không phá hủy như
siêu âm, súng bật nảy… theo các tiêu chuẩn TCXDVN 239: 2000; 20 TCN 162:87;
TCXD 225: 1998.
(b)
Quan sát và chụp ảnh ghi nhận
hiện trạng ăn mòn bê tông (nếu có) trên các lõi khoan. Nhỏ dung dịch
fenoftalein từ mặt ngoài bê tông vào trong để xác định chiều sâu bê tông bị
trung tính (là phần bê tông không chuyển sang mầu hồng sau khi bị nhỏ dung dịch
fenoftalein). Tiếp theo xác định độ hút nước, cường độ chịu nén và mô đun đàn
hồi của bê tông theo các tiêu chuẩn TCVN 3113: 1993, TCVN 3118: 1993, TCVN
5726: 1993 hay BS 1881- Part 120:83.
Nếu có yêu cầu về phân tích hàm
lượng xi măng trong bê tông đã đóng rắn, sau khi ép , mẫu được lưu để xác định
hàm lượng xi măng trong bê tông theo ASTM 1084:1997.
3.5.2.3
Kiểm tra tình trạng ăn mòn cốt thép
(5)
Đối với các vùng kết cấu hoặc bộ phận kết cấu chưa bị rỉ cốt thép (cấp
I) hoặc mới bị rỉ nhẹ (cấp II), lựa chọn lấy 10-15% số vùng hoặc bộ phận kết
cấu tiêu biểu để kiểm tra tình trạng rỉ cốt thép. Tiến hành kiểm tra không phá
hủy theo tiêu chuẩn TCXDVN 294:2003 hoặc ASTM C 876:1999. kết hợp với đục lộ
cốt thép tại một vài điểm để kiểm tra đối chứng.
(6)
Đối với các vùng kết cấu hay bộ phận kết cấu đã bị rỉ cốt thép nặng (cấp
III), tiến hành kiểm tra toàn bộ kết cấu. Việc kiểm tra được tiến hành bằng
cách đục lộ cốt thép, đo chiều dầy lớp rỉ và đường kính còn lại của cốt thép
bằng thước kẹp cơ khí.
(7)
Đối với các kết cấu hay bộ phận kết cấu quan trọng được bảo trì loại A
(mục 1.2.3) thì cần phải kiểm tra tình trạng rỉ cốt thép trên toàn bộ kết cấu.
(7)
Tại các vùng kết cấu hay bộ phận kết cấu được kiểm tra ăn mòn cốt thép,
cần xác định chiều dày lớp bê tông bảo vệ tương ứng. Việc kiểm tra được tiến
hành bằng thiết bị điện từ chuyên dụng theo tiêu chuẩn TCXDVN 240: 2000 hoặc
BS 1881- Part 204:88, hoặc đục lộ cốt thép để đo trực tiếp. Nên lựa chọn vị trí
kiểm tra ăn mòn cốt thép trùng với vị trí kiểm tra tính chất cơ lý của bê tông
và vị trí lấy mẫu xác định chiều sâu các tác nhân gây ăn mòn xâm nhập vào bê
tông.
3.5.2.4
Kiểm tra hàm lượng và chiều sâu thâm nhập các tác nhân gây ăn mòn bê tông, cốt
thép và thành phần hóa của bê tông
(6)
Vị trí lấy mẫu cần trùng với vị trí kiểm tra tính chất cơ lý của bê tông
và tình trạng ăn mòn cốt thép trên kết cấu. Tại mỗi vùng xâm thực thuộc mỗi cấp
hư hỏng kết cấu cần lấy tối thiểu 3 mẫu song song trên 3 vị trí khác nhau.
(7)
Mẫu được lấy ở dạng bột bằng phương pháp khoan khô. Dùng mũi khoan f12-16 khoan nhiều lỗ trên một diện tích tối
thiểu 400 cm2 theo các lớp 0-1cm; 1-2cm; … 6-8cm hoặc sâu hơn theo
hướng từ ngoài vào trong. Lượng bột cần lấy cho mỗi lớp chiều sâu tối thiểu là
200g. Mẫu sau khi lấy được bảo quản ngay trong túi kín để tránh hiện tượng
cacbonát hóa. Đối với các bộ phân kết cấu nằm ngập hoàn toàn trong nước thì
phải áp dụng phương pháp khoan lấy lõi, sau đó cắt lát theo từng lớp rồi đập
nghiền mịn để phân tích.
Cấp
hư hỏng kết cấu hay bộ phận kết cấu
Qui
mô thẩm tra
Tình
trạng ăn mòn cốt thép
Hàm
lượng và chiều sâu thâm nhập tác nhân xâm thực
Thông
số đánh giá khả năng chịu lực
Cấp
I(1)
Thử
tối thiểu 3 vùng hay 3 bộ phận kết cấu hư hỏng đại diện cho 1 môi trường xâm
thực
Thử
tối thiểu 15% số vùng hay bộ phận kết cấu hư hỏng đại diện cho 1 môi trường
xâm thực
Chọn
tối thiểu 3 mẫu thử đại diện cho 1 môi trường xâm thực
----
Cấp
III, cấp IV(2)
Thử
toàn bộ kết cấu hay các bộ phận kết cấu hư hỏng
Toàn
bộ kết cấu
1)
Đối với kết cấu thuộc bảo trì loại A cần phải kiểm tra tình trạng rỉ cốt
thép trên toàn bộ kết cấu cho mọi cấp hư hỏng;
2) Đối với kết cấu đã bị hư
hỏng hoàn toàn (cấp IV), không cần phải kiểm tra chi tiết nếu chủ công trình
không có yêu cầu xác định nguyên nhân hư hỏng.
(3) Trên tất cả các mẫu chỉ
tiêu độ pH và hàm lượng Cl- tan trong axít được xác định theo các
tiêu chuẩn ASTM D5015:95 và ASTM C1152:94. Trong trường hợp nghi ngờ có ăn mòn
bê tông cần phân tích thêm các chỉ tiêu về hàm lượng SO3, CaO, SiO2
hòa tan theo các tiêu chuẩn TCVN 141:86 và ASTM C 1084:1997.
3.5.2.5
Thu thập các số liệu để đánh giá lại khả năng chịu lực của kết cấu
(5)
Cần phải đánh giá lại khả năng chịu lực của kết cấu tại các vị trí quan
trọng về yêu cầu chịu lực, các vị trí kết cấu bị hư hỏng nặng (cấp III). Các số
liệu cần thiết để đánh giá gồm có:
(a)
Kích thước hình học kết cấu, các mặt cắt tiết diện;
(b)
Bố trí cốt thép;
(c)
Cường độ và độ đồng nhất về cường độ của bê tông;
(d)
Mức độ rỉ cốt thép, đường kính còn lại của cốt thép;
(e)
Tải trọng và tác động lên kết cấu;
(f)
Các vết nứt vỡ và mức độ biến dạng của kết cấu.
Trong một số
trường hợp cần thiết nếu không xác định đươc các thông số nói trên thì có thể
gia tải kết cấu để kiểm tra trực tiếp khả năng chịu lực của chúng. Chi tiết xem
hướng dẫn ở mục 3.1.
(6) Kích thước hình học và mặt cắt tiết diện kết cấu
được xác định bằng phương pháp đo vẽ trực tiếp. Bố trí cốt thép được lấy theo
hồ sơ hoàn công. Trong trường hợp không có hồ sơ hoàn công thì tiến hành dò cốt
thép bằng thiết bị điện từ theo tiêu chuẩn TCXDVN 240:2003 hoặc BS 1881: Part
204:88. Cường độ và độ đồng nhất của bê tông (nếu chưa được kiểm tra trước đó
theo điều 3.5.2.2) thì xác định bằng các phương pháp không phá hủy theo TCXDVN
239: 2000, TCXD 225: 1998, 20TCN 162:87.
Tải trọng tác
động lên kết cấu được xác định trực tiếp trên hiện trường, lấy theo tiêu chuẩn
TCXD 2737: 1995.
Các vết nứt
và biến dạng của kết cấu dưới tác động của tải trọng hoặc do lún nền móng (nếu
có) được kiểm tra theo hướng dẫn ghi trong các mục 3.1 và 3.2.
3.5.2.6 Kiểm tra các hồ sơ lưu trữ có liên quan
và xác định tính chất xâm thực của môi trường
Các hồ sơ lưu
trữ có liên quan cần được kiểm tra gồm có:
(6)
Hồ sơ khảo sát địa chất và đánh giá tính chất xâm thực của môi trường;
(7)
Hồ sơ thiết kế;
(8)
Hồ sơ hoàn công;
(9)
Hồ sơ ghi chép kết quả thẩm tra ban đầu, thẩm tra thường xuyên và định
kỳ (xem phần 2 của qui phạm này).
Ngoài ra cần
phải tiến hành xác lập các thông tin sau:
(4)
Tầm quan trọng và cấp bảo trì của kết cấu; Tuổi thọ thiết kế ban đầu;
Thời gian thực tế công trình đã được sử dụng; Các đợt sửa chữa trước đây (nếu
có);
(5)
Vật liệu trước đây đã được sử dụng để chế tạo bê tông như xi măng, cốt
liệu, nước trộn, phụ gia; Mác bê tông; Hàm lượng xi măng,..
(6)
Xác định tính chất xâm thực của môi trường như thành phần hóa của nước
biển, độ ẩm và nhiệt độ không khí, hàm lượng ion Clorua.
3.5.3 Nhận biết cơ chế và xác định tốc độ xuống cấp
3.5.3.1
Nhận biết cơ chế xuống cấp
Nguyên nhân
gây xuống cấp kết cấu trong môi trường biển chủ yếu là do cốt thép bị rỉ. Ngoài
ra còn có thể do bê tông bị ăn mòn. Cụ thể việc nhận biết được thực hiện như
sau:
(3)
Bê tông được coi là bị ăn mòn nếu phát hiện thấy các dấu hiệu ăn mòn
theo điều 3.5.2.1 với các số liệu minh chứng sau:
(a)
Cường độ chịu nén của bê tông ở vùng bị ăn mòn suy giảm đến trên 20% so
với mẫu bê tông ở vị trí khô ráo không bị ăn mòn;
(b)
Độ pH và hàm lượng CaO giảm
mạnh, độ rỗng và độ hút nước của bê tông tăng rõ rệt so với mẫu bê tông ở vị
trí không bị ăn mòn (pH giảm đến dưới 9,0, độ hút nước của bê tông trên 10%);
(c)
Hàm lượng SO3 trong
mẫu bê tông bị nghi ngờ có ăn mòn sunfat ở mức trên 6% so với xi măng;
(d)
Hàm lượng SiO2 hòa tan trong mẫu bê tông bị nghi ngờ có ăn
mòn kiềm -silíc cao hơn nhiều so với mẫu bê tông không bị ăn mòn.
Bê tông được coi là bị phá hủy ở dạng ăn mòn rửa
trôi, khi thấy cường độ bê tông giảm kèm theo độ hút nước tăng, độ pH và hàm
lượng CaO giảm mạnh. Bê tông bị phá hủy ở dạng ăn mòn sunfat khi có vết nứt
đặc trưng cho dạng ăn mòn này, tiếp đó là hàm lượng SO3 cao trong bê
tông trong khi độ hút nước không tăng và hàm lượng CaO có thể không giảm. Bê
tông bị phá hủy ở dạng ăn mòn kiềm silíc khi có các vết nứt dạng lưới đặc trưng
cho dạng ăn mòn này kèm theo hàm lượng SiO2 hòa tan cao hơn bê tông
không bị ăn mòn. Trong điều kiện cụ thể của môi trường biển Việt nam, khả năng
bê tông bị ăn mòn là ít xảy ra.
(4) Cốt thép được xem là đã bị rỉ khi dấu hiệu rỉ đã
thể hiện rõ bên ngoài, như mô tả ở điều 3.5.2.1, hoặc có thể các dấu hiệu này
chưa thể hiện ra bên ngoài, nhưng kiểm tra bằng máy điện từ thì thấy có thế ăn
mòn Ecorr £ -350mV. Kèm theo đó là hàm lượng ion Clorua trong
bê tông ở vị trí sát cốt thép lớn hơn 1,2kg Cl-/m3 bê
tông, hoặc độ pH của bê tông nhỏ hơn 10,5. Đối với phần kết cấu ngập trong
nước, thế ăn mòn có thể thấp hơn giới hạn đã nêu trên nhưng cốt thép vẫn có thể
chưa bị rỉ. Ăn mòn cốt thép là nguyên nhân chủ yếu nhất dẫn tới suy thoái kết
cấu trong môi trường biển ở Việt Nam.
(3) Ngoài các nguyên nhân chủ yếu như đã nếu
trên, có thể còn có một số nguyên nhân khác cũng đồng thời tác động tới quá
trình suy thoái của kết cấu như: tác động mạnh của tải trọng, lún nền móng, tác
động chu kỳ của khí hậu nóng ẩm,.. Khi đó nhận định về cơ chế xuống cấp của kết
cấu cần tham khảo thêm các chỉ dẫn được nêu trong mục 3.1, 3.2 và 3.3.
3.5.3.2
Xác định tốc độ xuống cấp
(1) Nguyên
tắc chung: Yếu tố chính làm suy thoái bê tông cốt thép trong môi trường biển là
hiện tượng rỉ cốt thép dẫn tới nứt, vỡ lớp bê tông bảo vệ, làm mất khả năng bám
dính giữa bê tông và cốt thép, giảm tiết diện cốt thép và có thể dẫn tới sụp đổ
kết cấu. Do đó xác định tốc độ suy thoái kết cấu cũng như dự báo thời gian sử
dụng còn lại của kết cấu chủ yếu được dựa trên quá trình ăn mòn cốt thép. Quá
trình ăn mòn cốt thép được phân thành hai giai đoạn chính như trình bày ở bảng 3.5.2.
Ở giai đoạn tích tụ điều kiện gây rỉ, thông số quyết định tốc độ suy thoái là
tốc độ thẩm thấu ion Clorua vào trong bê tông. Mốc giới hạn là nồng độ ion
Clorrua tích tụ trên bề mặt cốt thép đạt giá trị giới hạn bắt đầu gây rỉ cốt
thép. Ở giai đoạn phát triển rỉ cốt thép, yếu tố quyết định tới tốc độ suy
thoái là tốc độ rỉ cốt thép theo thời gian. Mốc giới hạn là tiết diện cốt thép
tối thiểu khi đưa vào tính toán trạng thái giới hạn cực hạn về mặt chịu lực của
kết cấu theo TCVN 5574: 1991 thông qua các chỉ số công năng cụ thể về moment,
lực dọc trục, lực cắt...
STT
Tên
gọi giai đoạn
Yếu
tố quyết định tốc độ của quá trình suy thoái
Tích tụ
điều kiện gây rỉ
Ion Clorua
thẩm thấu vào bê tông tính tích tụ trên bề mặt cốt thép đạt giá trị bắt đầu
gây rỉ
Tốc độ thẩm
thấu ion Clorua trong bê tông
Giá trị hàm
lượng Clorua bắt đầy gây rỉ cốt thép
Phát triển
rỉ
Cốt thép bị
rỉ, gây nứt và bong lở bê tông bảo vệ và tiếp tục rỉ cho tới khi làm mất hoàn
toàn khả năng chịu lực của kết cấu
Tiết diện
cốt thép tối thiểu còn đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu
(2) Xác định
tốc độ suy thoái trong giai đoạn tích tụ điều kiện gây rỉ: Trong giai đoạn này,
tốc độ suy thoái được biểu thị bằng hàm lượng ion Cl- tại vị trí cốt
thép theo thời gian tác động của môi trường biển, tính từ thời điểm ban đầu.
Hàm lượng ion Cl- trong bê tông theo thời gian được tính theo định luật
Fick như sau:
(3.5.1)
C(x,t):
Hàm lượng ion Clorua trong bê tông ở cự ly bất kỳ (x), tại thời điểm bất kỳ
(t), Kg Cl-/m3 bê tông;
Co:
Hàm lượng ion Clorua trên bề mặt bê tông kết cấu, Kg Cl-/m3
bê tông;
x:
Vị trí xác định hàm lượng Clorua trong bê tôngtính từ bề mặt kết cấu; cm;
tin: Thời gian thẩm thấu
ion Clorua trong bê tông, tính từ thời điểm ban đầu; năm;
D:
Hệ số khuyếch tán ion Clorua vào trong bê tông, cm2/năm.
Từ biểu thức
này có thể dự đoán được thời gian cốt thép sẽ bắt đầu rỉ (tin max)
(khi hàm lượng ion Clorua tại vị trí cốt thép đạt đến ngưỡng gây rỉ). Quy
trình tính như sau:
(a)
Xác định hàm lượng C0 từ kết quả khảo sát hiện trường theo
điều 3.5.2.4;
(b)
Xác định hệ số D: Từ đường biểu diễn phân bố hàm lượng Clorua trong bê
tông tại thời điểm kiểm tra theo điều 3.5.2.4, đưa các giá trị C(x,t),
x, và tin đã biết khi khảo sát vào biểu thức 3.5.1, để tính được hệ
số D;
(c)
Tính toán dự đoán được thời điểm cốt thép sẽ bắt đầu rỉ tin max
bằng cách cho trước giá trị x bằng chiều dày lớp bê tông bảo vệ, lấy giá trị C(x,t)
bằng hàm lượng Clorua giới hạn gây rỉ là 1,2 kg Cl-/m3 bê
tôngvà đưa giá trị D xác định ở trên vào biểu thức 3.5.1 để tính giá trị tin
max.
(3) Xác
định tốc độ xuống cấp kết cấu trong giai đoạn phát triển rỉ: Xem chỉ dẫn ở mục
(3.4), điều 3.4.3.2 của qui phạm này.
3.5.4 Xác định mức độ xuống cấp và lựa chọn biện pháp khắc
phục
3.5.4.1
Yêu cầu chung
Việc xác định mức độ xuống cấp được thực hiện thông qua
việc kiểm tra các chỉ số công năng về khả năng chịu lực (an toàn), sự làm việc
bình thường và độ bền lâu hiện tại của kết cấu (P tt) so với các giá trị yêu
cầu (P yc). Có thể kiểm tra toàn bộ kết cấu hay từng bộ phận kết cấu trên công
trình. Việc kiểm tra công năng được tiến hành cả trước và sau khi sửa chữa kết
cấu.
3.5.4.2
Các giá trị giới hạn của công năng
Các giá trị
giới hạn đối với từng dạng công năng được lựa chọn như sau:
(1) Giá
trị giới hạn đối với khả năng chịu lực:
Các giá trị tối thiểu về moment, lực dọc trục, lực
cắt phải đáp ứng được trạng thái giới hạn thứ nhất theo TCVN 5574 : 91, ứng với
tải trọng thực tế mà nó đang phải chịu.
(2) Giá
trị giới hạn đối với sự làm việc bình thường:
(a)
Độ võng, đọ nghiêng lệch tối
đa không vượt quá giá trị quy định của TCVN 5574:1991;
(b)
Bề rộng vết nứt tối đa Wmax = 0,2 mm;
(c)
Bề dày lớp bê tông bảo vệ phải không nhỏ hơn giá trị yêu cầu của tiêu
chuẩn hiện hành. Bê tông bảo vệ không được bong rộp tới mức dùng búa gõ nhẹ có
thể bong ra được.
Ngoài các công năng cần kiểm tra nêu trên, khi kết
cấu đã bị ăn mòn tới mức nguy hiểm thì cần phải xem xét đến khả năng kết cấu
duy trì được độ bền lâu. Yêu cầu cụ thể như sau:
(c)
Đối với kết cấu được lấy thời điểm cốt thép bắt đầu rỉ làm giới hạn về
độ bền lâu (kết cấu thuộc bảo trì loại A): hàm lượng ion Clorua tại vị trí cốt
thép phải nhỏ hơn 1,2 kg Cl-/ m3 bê tông;
(d)
Đối với các kết cấu còn lại thuộc bảo trì B, C, D hao hụt tiết diện cốt
thép phải nhỏ hơn giá trị DFmax
hay Drmax xác định theo TCVN
5574: 1991.
3.5.4.3
Phân loại kết cấu theo mức độ xuống cấp
Toàn
bộ kết cấu hoặc một bộ phận kết cấu phải được kiểm tra các chỉ số công năng
hiện trạng và khả năng duy trì độ bền lâu, so sánh với giá trị giới hạn quy
định ở điều 3.5.4.2 và phân thành các mức xuống cấp như sau:
(4)
Khả năng chịu lực
Kết cấu hay
bộ phận kết cấu được xếp vào mức không còn đáp ứng được khả năng chịu lực nếu
có các dấu hiệu sau:
+
Kết cấu đã bị gãy gục, sụp đổ… hoặc hư hỏng cục bộ nghiêm trọng;
+
Kết cấu bị rỉ cốt thép nặng ở cấp C, mức độ rỉ cốt thép vượt quá
giới hạn DFmax hoặc Drmax xác định theo TCVN 5574: 1991.
+
Kết cấu được tính toán thẩm
tra lại về mặt chịu lực theo điều 3.5.2.5 tại các vị trí xung yếu, đối chiếu
với các giá trị giới hạn theo điều 3.5.4.2, thấy không đáp ứng được yêu cầu tối
thiểu về môment, lực dọc trục, lực cắt.
(5)
Sự làm việc bình thường
Các kết cấu
được xếp vào mức không đáp ứng được yêu cầu về sự làm việc bình thường nếu có
các dấu hiệu sau:
+
Độ võng, độ rộng vết nứt (các loại vết nứt) hiện tại vượt quá giá
trị giới hạn quy định theo điều 3.5.4.2;
+
Bê tông đã bị bong rộp hoàn toàn hoặc dùng búa gõ nhẹ có thể bong
ra được.
Độ bền
lâu cũng cần phải được xem xét như sau:
(a)
Các kết cấu thuộc diện bảo trì
loại A sau nửa đầu niên hạn sử dụng được coi là đã không đạt yêu cầu về độ bền
lâu nếu hàm lượng ion Clorua trong bê tông tại vị trí cốt thép vượt quá giá trị
1,2 kg Cl-/m3 bê tông, hoặc cốt thép đã bị rỉ;
(b) Các
kết cấu thuộc diện bảo trì B,C,D hoặc loại A nhưng đã quá nửa thời gian dự kiến
sử dụng được coi là đã không đạt yêu cầu về độ bền lâu nếu cốt thép bị rỉ với
mức độ hao hụt tiết diện vượt quá giá trị DFmax
hoặc Drmax;
3.5.4.4
Lựa chọn giải pháp khắc phục
Căn cứ vào
mức độ suy thoái, xác định theo điều 3.5.4.3, tốc độ suy thoái, xác định theo
điều 3.5.3.2; vào tầm quan trọng của công trình và khả năng tài chính của chủ
đầu tư, có thể cân nhắc, lựa chọn hướng giải quyết tình trạng hư hỏng theo
hướng trình bày trong bảng 3.5.3. Cụ thể được lập luận như sau:
(1) Hư hỏng
cấp I: Sửa chữa bảo vệ dự phòng cho các kết cấu thuộc bảo trì loại A nếu độ bền
lâu của chúng đã vượt quá giá trị giới hạn (xem mục 3.5.4.3).
(2)
Hư hỏng cấp II: Sửa chữa và bảo vệ dự phòng cho các kết cấu thuộc bảo trì loại
A hoặc bảo trì loại B nếu điều kiện tài chính cho phép và thời gian sử dụng lại
còn dài. Đối với các trường hợp khác chỉ tiếp tục tăng cường theo dõi.
(3) Hư hỏng
cấp III: Gia cường và sửa chữa cho kết cấu thuộc mọi loại bảo trì. Tuy nhiên
nếu thời gian dự kiến sử dụng còn lại không nhiều thì có thể chỉ tăng cường
theo dõi và hạn chế sử dụng, chống đỡ tạm thời.
(6)
Hư hỏng cấp IV: Dỡ bỏ kết cấu trong mọi trường hợp.
3.5.5 Sửa chữa và gia cường kết cấu
3.5.5.1
Lựa chọn phương án sửa chữa
(1) Kết
cấu hư hỏng loại I, II: áp dụng các biện pháp bảo vệ dự phòng chống ăn mòn cốt
thép như sửa chữa trám bịt các vết nứt, tạo màng bảo vệ mặt ngoài kết cấu hoặc
bảo vệ cốt thép bằng phương pháp catôt.
(2) Kết
cấu bị hư hỏng loại III nhưng chưa có dấu hiệu mất khả năng chịu lực: Áp dụng
các biện pháp sửa chữa bê tông và cốt thép, sửa chữa phục hồi tiết diện kết
cấu, bảo vệ mặt ngoài kết cấu và bảo vệ hỗ trợ cốt thép bằng phương pháp catốt.
(3) Kết
cấu bị hư hỏng loại III, đã bị mất khả năng chịu lực: ngoài việc sửa chữa như
đã nói ở trên cần có thêm biện pháp gia cường kết cấu.
(4) Song
song với hiện tượng rỉ cốt thép do ion tác nhân xâm thực Clorua còn có thể có
các nguyên nhân khác đồng thời gây nên hư hỏng kết cấu như lún nền móng, tác
động vượt tải, tác động chu kỳ của khí hậu nóng ẩm … Trong các trường hợp này,
khi lựa chọn phương án sửa chữa cần tham khảo chỉ dẫn kỹ thuật ở các mục 3.1,
3.2, 3.3.
3.5.5.2
Bảo vệ dự phòng
(1) Sửa chữa trám bịt vết nứt: Xem điều 3.4.5.2 (1).
(2)
Bảo vệ mặt ngoài kết cấu:
Bảo vệ mặt
ngoài kết cấu ở đây là tạo các lớp màng ngăn cách hạn chế hay ngăn cản sự thẩm
thấu của ion Clorua, khí CO2, O2, nước và các tác nhân
xâm thực khác vào bê tông, nhằm làm chậm lại quá trình tích tụ điều kiện gây rỉ
và kìm hãm tốc độ rỉ cốt thép.
Tùy thuộc vào
dạng kết cấu (dân dụng hay công nghiệp…); môi trường sử dụng: ngập nước, nước
lên xuống, khí quyển biển…; yêu cầu về tính trang trí trên bề mặt công trình để
lựa chọn phương pháp và vật liệu bảo vệ bề mặt thích hợp.
Trong trường hợp trên bề mặt kết cấu có vết nứt
thì trước hết cần sửa chữa trám bịt vết nứt như đã trình bày ở điểm (1), sau đó
mới tiến hành tạo các lớp màng bảo vệ mặt ngoài .
(a) Sơn
phủ bề mặt: Biện pháp này áp dụng thích hợp cho kết cấu thuộc các công trình
xây dựng dân dụng nằm trong môi trường khí quyển, có yêu cầu về tính trang trí
của bề mặt công trình. Các loại sơn dạng này được chế tạo trên nền nhựa epoxy,
polyurethane, silicon, acrylic… pha loãng trong dung môi hoặc trong nước. Đối
với kết cấu trong vùng nước lên xuống không có yêu cầu trang trí, thì có thể sử
dụng sơn bitum, hoặc bitum cao su. Ngoài ra có thể sử dụng cả các loại sơn xi
măng - polyme có tính năng chống thấm. Chi tiết về mô tả vật liệu, tính năng
kỹ thuật và quy trình áp dụng xem hướng dẫn riêng của từng hãng sản xuất.
(b) Vữa trát chống thấm: Xem
điều 3.4.5.2 (2b).
(c) Bê
tông phun khô: Xem điều 3.4.5.2 (2c).
(d) Bọc bê tông chống thấm: Biện pháp này áp
dụng thích hợp cho phần kết cấu ngập trong
nước và trong vùng nước lên xuống. Dùng bê tông chống thấm hạt nhỏ có khả năng
tự đầm và tự chảy, độ chống thấm tối thiểu B10, mác tối thiểu 30 MPa, chiều dày
lớp bê tông bảo vệ không nhỏ hơn 70 mm. Quy trình thi công thực hiện theo chỉ
dẫn riêng.
(3)
Bảo vệ cốt thép bằng phương pháp catốt: Đối với các kết cấu quan trọng,
thời gian sử dụng theo thiết kế còn dài nhưng bê tông không đủ năng lực để bảo
vệ cốt thép như: chiều dày bảo vệ mỏng, bê tông đã bị nhiễm ion Clorua cao trên
diện rộng thì có thể áp dụng biện pháp bảo vệ trực tiếp cốt thép bằng phương
pháp catốt theo nguyên lý dòng ngoài hoặc anốt hy sinh. Qui trình áp dụng được
thực hiện theo chỉ dẫn riêng.
3.5.5.3
Sửa chữa kết cấu
Qui trình sửa
chữa phục hồi tiết diện được thực hiện theo các bước sau:
(1) Chống đỡ
kết cấu: Tiến hành chống đỡ kết cấu và giải phóng hoàn toàn hoặc một phần kết
cấu cần sửa chữa khỏi trạng thái chịu lực. Các kết cấu lớn có thể chia ra xử lý
từng phần thiết diện.
(2) Đục tẩy
bê tông: Yêu cầu đục tẩy hoàn toàn phần bê tông đã bị ăn mòn, bong lở và phần
bê tông bị nhiễm ion Clorua trên mức 1,0 kg Cl-/m3. Thông
thường cần đục sâu sau cốt thép 20 ¸ 30
mm.
(3) Tẩy gỉ cốt thép: Xem mục (3),
điều 3.4.5.3.
Cấp độ
hư hỏng
Mức độ
hư hỏng xét theo các yêu cầu kỹ thuật
Không có
bất cứ một dấu hiệu hư hỏng nào thể hiện bên ngoài kết cấu (mặc dù vậy nhưng
cốt thép có thể chớm rỉ hoặc hàm lượng ion Clorua đã vượt quá ngưỡng gây rỉ)
Cốt thép bị
rỉ nhẹ, gây nứt bê tông bảo vệ nhưng chưa bong, lở. Các dạng vết nứt khác với
bề rộng nhỏ hơn 0,5 mm
-
Sự làm việc bình thường: đạt yêu cầu, hoặc không (nếu bề rộng
vết nứt lớn hơn 0,2 mm);
-
Độ bền lâu: đạt yêu cầu, hoặc không (nếu kết cấu thuộc bảo trì
loại A).
Bê tông bị
ăn mòn, cốt thép bị rỉ nặng, bong lở hoàn toàn bê tông bảo vệ. Có thể có dấu
hiệu mất ổn định kết cấu
-
Khả năng chịu lực: đạt yêu cầu, hoặc không (tùy vào tính toán
cụ thể);
(4) Tạo bám dính giữa bê tông / vữa
mới và bê tông cũ: Xem mục (4), điều 3.4.5.3
(5) Các giải
pháp thi công và vật liệu sửa chữa: Xem mục (5), điều 3.4.5.3
Việc
sửa chữa phần kết cấu dưới nước được thực hiện theo chỉ dẫn riêng.
3.5.5.4
Gia cường kết cấu: Xem điều 3.4.5.4.
Trong một số trường hợp cần thiết, nếu sau khi sửa chữa
và gia cường, kết cấu bê tông không đủ năng lực bảo vệ cốt thép như chiều dày
bảo vệ mỏng, bê tông bị nhiễm ion Clorua ở mức độ cao trên diện rộng…. thì phải
áp dụng biện pháp bảo vệ chống ăn mòn hỗ trợ như bảo vệ mặt ngoài, bảo vệ cốt thép
bằng phương pháp catốt. Chi tiết xem mô tả ở điều 3.5.5.2.
3.5.6 Ghi chép và lưu giữ hồ sơ
Toàn
bộ quá trình kiểm tra chi tiết, thiết kế phương án sửa chữa và thi công sửa
chữa đều phải được ghi chép đầy đủ theo trình tự quản lý chất lượng xây dựng cơ
bản hiện hành, chuyển cho chủ đầu tư lưu giữ lâu dài. Cụ thể cần lập các hồ sơ
sau :
(7)
Các báo cáo kiểm tra ban đầu, thường xuyên và định kỳ;
(8)
Báo cáo khảo sát chi tiết hư hỏng kết cấu;
(9)
Hồ sơ thiết kế, sửa chữa, gia cường kết cấu;
(10)
Nhật ký thi công;
(11)
Các biên bản kiểm tra chất lượng vật liệu và chất lượng thi công từng
giai đoạn;
(12)
Hồ sơ hoàn công.
3.6 Sửa chữa kết cấu
hư hỏng do tác động của môi trường xâm thực công nghiệp
3.6.1 Phạm vi áp dụng
Mục này hướng
dẫn các giải pháp kỹ thuật sửa chữa kết cấu bê tông cốt thép bị hư hỏng do ăn
mòn bê tông và cốt thép trong môi trường xâm thực công nghiệp. Nội dung hướng
dẫn bao gồm: kiểm tra chi tiết, xác định cơ chế suy thoái, đánh giá mức độ hư
hỏng, dự báo thời gian sử dụng còn lại, lựa chọn biện pháp khắc phục và hướng
dẫn một số giải pháp sửa chữa, gia cường kết cấu thường được áp dụng trong thực
tế.
Trong các nhà máy công nghiệp tồn tại nhiều loại
tác nhân xâm thực khác nhau và cơ chế ăn mòn của chúng đối với bê tông hay cốt
thép cũng rất đa dạng và phực tạp. Phạm vi điều chỉnh của mục này chỉ đề cập
tới các tác nhân xâm thực tiêu biểu thường gặp trong thực tế ở Việt nam là các
hóa chất cơ bản (axits vô cơ, kiềm NaOH, Na2CO3, các muối
sunfat, muối amoni, muối clorua, muối nitrit…), phân bón tổng hợp, axits hữu
cơ. Các tác nhân này tồn tại ở dạng lỏng hoặc rắn. Ngoài ra còn phải kể tới các
môi trường khí chứa các tác nhân xâm thực như hơi axit, khí CO2, SO2,
H2S, NH3, HF …
Các tác nhân xâm thực kể trên thường có ở các nhà
máy sản xuất hoặc sử dụng hóa chất cơ bản , các nhà máy sản xuất phân bón, nhà
máy chế biến thực phẩm … Kết cấu bê tông cốt thép trong các nhà máy công
nghiệp thông thường được bảo trì ở loại B.
3.6.2 Kiểm tra chi tiết
3.6.2.1 Khảo sát sơ bộ và phân cấp hư hỏng kết
cấu
Khảo sát sơ bộ bằng quan trắc toàn bộ kết cấu hay
hệ kết cấu. Ghi chép đánh dấu trên bản vẽ kết hợp với chụp ảnh, quay phim ghi
nhận các dấu hiệu hư hỏng sau đây (bao gồm dạng, vị trí và qui mô hư hỏng):
(6)
Bong tróc, nứt vỡ các lớp sơn,
vữa trát, gạch ốp lát có chức năng bảo vệ chống ăn mòn trên bề mặt kết cấu;
(7)
Dấu hiệu ăn mòn bê tông như
tiết vôi trắng, bê tông bị mủn lở, bị nứt ở dạng ăn mòn sun phát;
(8)
Dấu hiệu ăn mòn cốt thép, biểu
hiện là các vết rỉ vàng thấm ra mặt ngoài bê tông, bê tông bị nứt dọc cốt thép
hoặc bị bong lở hoàn toàn để lộ cốt thép đã bị rỉ;
(9)
Các dấu hiệu hư hỏng kết cấu
khác như:
(a)
Các dạng nứt kết cấu do các
nguyên nhân khác (ngoài nứt do rỉ cốt thép);
(b)
Biến dạng võng, nghiêng, lệch
kết cấu;
(c)
Gẫy, sụp đổ kết cấu.
Từ kết quả khảo sát sơ bộ như đã nêu trên, phân
loại kết cấu thành từng vùng hay từng bộ phận kết cấu theo các cấp hư hỏng điển
hình sau:
(9)
Cấp I: vùng kết cấu hay bộ
phận kết cấu chưa có bất cứ dấu hiệu hư hỏng nào thể hiện ra bên ngoài.
(10)
Cấp II: Vùng kết cấu hay bộ
phận kết cấu đã có dấu hiệu bị hư hỏng nhẹ. Cụ thể gồm các dấu hiệu :
(a)
Lớp bảo vệ chống ăn mòn trên bề mặt kết cấu (nếu có) bị hư hỏng, bong
rộp hoặc nứt vỡ. Bê tông bên trong chưa bị hư hỏng hoặc hư hỏng nhẹ.
(b)
Bê tông bên ngoài còn nguyên vẹn nhưng có hiện tượng bị tiết vôi trắng, bề
mặt bê tông bị mủn nhẹ, có mùi lạ;
(c)
Cốt thép bị rỉ nhẹ, có vết rỉ thấm ra mặt ngoài kết cấu, hoặc bê tông
bảo vệ bị nứt nhỏ (bề rộng vết nứt tối đa 1,0 mm), gõ nhẹ bằng búa không làm
bong bê tông bảo vệ;
(d)
Các dạng vết nứt khác với bề rộng vết nứt nhỏ hơn 0,5 mm.
(11)
Cấp III: Vùng kết cấu hay bộ phận kết cấu bị hư hỏng nặng, gồm các dấu
hiệu:
(a)
Ăn mòn bê tông ở mức độ nặng, biểu hiện bê tông bị ăn mủn lở sâu và
rộng, bê tông bị nứt vỡ trên diện rộng;
(b)
Cốt thép bị rỉ nặng, bê tông bảo vệ bị nứt to hoặc bong lở hoàn toàn;
(c)
Khả năng chịu lực của kết cấu đã bị suy giảm như nứt kết cấu nghiêm
trọng, biến dạng nghiêng lệch lớn …
(12)
Cấp IV: Kết cấu bị mất khả năng chịu lực hoàn toàn.
Các kết cấu
lớn như silô, bể chứa, tháp, vòm,.. được phân thành các vùng hư hỏng khác nhau.
Đối với hệ kết cấu gồm nhiều bộ phận như cột, dầm, sàn của nhà thì từng bộ phận
này được phân thành các mức hư hỏng như đã phân cấp ở trên.
Qui
mô và mức độ khảo sát chi tiết cần lựa chọn tùy vào cấp hư hỏng kết cấu và tầm
quan trọng của kết cấu (xem bảng 3.6.1).
3.6.2.2 Kiểm tra tính chất cơ lý và cấu trúc của
bê tông
(8)
Tính chất cơ lý và cấu trúc của bê tông cần được kiểm tra trên các vùng
hay bộ phận kết cấu đại diện cho các cấp hư hỏng, tập trung vào các vị trí quan
trọng về yêu cầu chịu lực trên công trình. Cụ thể không ít hơn 3 vùng hoặc 3 bộ
phận kết cấu đại diện cho từng cấp hư hỏng.
(9)
Chỉ tiêu cơ lý của bê tông cần được kiểm tra trong mọi trường hợp là
cường độ chịu nén. Ngoài ra tùy theo tình trạng hư hỏng cụ thể mà kiểm tra thêm
các chỉ tiêu khác như độ hút nước, cấu trúc bê tông, độ rỗng của bê tông, xác
định định tính chiều sâu trung tính hóa bê tông, mô đun đàn hồi, độ đồng nhất
về cường độ … của bê tông.
(10) Cách thức kiểm tra được tiến hành như sau:
(a)
Từ mỗi vùng, bộ phận kết cấu được kiểm tra khoan lấy 1 tổ mẫu theo tiêu
chuẩn TCVN 3105: 1993. Đối với các vị trí bê tông chưa bị ăn mòn, cường độ chịu
nén và độ đồng nhất về cường độ có thể xác định bằng các phương pháp không phá
hủy như siêu âm, súng bật nảy… theo các tiêu chuẩn TCXDVN 239: 20000; TCXD 225:
1998.
(b)
Tiến hành quan sát và chụp ảnh ghi nhận bề mặt lõi khoan. Xác định cấu
trúc bê tông và lỗ rỗng bê tông theo ASTM C856:88 và ASTM C457:90. Nhỏ dung
dịch phenophtalein từ mặt ngoài bê tông vào trong để xác định chiều sâu trung
tính hóa (là phần bê tông không chuyển sang mầu hồng sau khi nhỏ
phenophtalein). Tiếp theo xác định độ hút nước, lỗ rỗng, cường độ chịu nén và
mô đun đàn hồi của bê tông theo các tiêu chuẩn TCVN 3118:93, TCVN 3119: 1993,
TCVN 5726: 1993 hay BS 1881 Part 120:83.
Nếu có yêu cầu về phân tích hàm
lượng xi măng đã đóng rắn trong bê tông, sau khi ép, mẫu được lưu để xác định
hàm lượng xi măng trong bê tông theo ASTM 1084:97. Hàm lượng xi măng chỉ xác
định tại phần bê tông chưa bị ăn mòn.
(c) Trong
trường hợp cần phân tích kỹ hơn về thành phần và cấu trúc của đá xi măng thì
trên mặt ngoài lõi khoan, tách một phần đá xi măng để nghiền mịn, phân tích
thành phần hóa theo TCVN 141:86, phân tích vi nhiệt DTA, phân tich nhiễu xạ Rơn
ghen XRD, chụp bằng kính hiển vi điện tử quét SEM.
3.6.2.3
Kiểm tra tình trạng ăn mòn cốt thép
(8)
Đối với các vùng hay bộ phận kết cấu chưa bị rỉ cốt thép hoặc mới bị rỉ
nhẹ, lựa chọn tối thiểu 15% số vùng hoặc bộ phận kết cấu tiêu biểu để kiểm tra
tình trạng rỉ cốt thép. Phương pháp kiểm tra không phá hủy được thực hiện theo
tiêu chuẩn TCXDVN 294: 2003 hoặc ASTM C 876:1999 kết hợp với đục lộ cốt thép
tại một vài điểm để kiểm tra đối chứng.
(9)
Đối với các vùng kết cấu hay bộ phận kết cấu đã bị rỉ cốt thép nặng (cấp
III), kiểm tra toàn bộ số vùng hay bộ phận kết cấu này. Phương thức kiểm tra
được thực hiện bằng cách đục lộ cốt thép, đo chiều dầy lớp rỉ và đường kính còn
lại của cốt thép bằng thước kẹp cơ khí.
(10)
Tại các vị trí kiểm tra cốt thép cần xác định chiều dày lớp bê tông bảo
vệ tương ứng. Phương pháp kiểm tra được thực hiện bằng thiết bị điện từ chuyên
dụng theo tiêu chuẩn TCXDVN 240: 2000 hoặc BS 1881- Part 204:88 hoặc đục lộ cốt
thép để đo trực tiếp. Nên lựa chọn vị trí kiểm tra ăn mòn cốt thép trùng với vị
trí kiểm tra tính chất cơ lý của bê tông và vị trí khoan mẫu bột xác định định
lượng hàm lượng và chiều sâu xâm nhập các tác nhân gây ăn mòn.
3.6.2.4 Xác định lượng hàm lượng và chiều sâu xâm
nhập các tác nhân gây ăn mòn
(8)
Vị trí khoan mẫu cần đặt gần với vị trí kiểm tra các tính chất cơ lý của
bê tông và tình trạng ăn mòn cốt thép trên kết cấu. Đại diện cho mỗi cấp hư
hỏng, tôi sthiểu khoan 3 mẫu song song trên 3 vị trí khác nhau.
Số
lượng mẫu, vùng hay bộ phận kết cấu cần kiểm tra tùy theo chỉ tiêu kiểm tra
Hàm
lượng và chiều sâu xâm nhập tác nhân xâm thực xác định trên lõi khoan hoặc
bột khoan
Cấp
I
Tối
thiểu 3 vùng hay
3
bộ phận kết cấu hư hỏng đại diện
Tối
thiểu 15% số vùng hay bộ phận kết cấu hư hỏng đại diện
Tối
thiểu 3 mẫu khoan bột cho toàn vùng hoặc bộ phận được chọn để kiểm tra
Tối
thiểu 3 vùng hay 3 bộ phận kết cấu hư hỏng đại diện
Tối
thiểu 3 mẫu khoan bột cho toàn vùng hoặc bộ phận được chọn để kiểm tra
Cấp
III, cấp IV 1)
100%
số vùng hay bộ phận kết cấu hư hỏng được chọn
100%
số vùng hay bộ phận kết cấu
CHÚ THÍCH:
1) Đối với kết cấu
hay bộ phân kết cấu đã bị hư hỏng hoàn toàn (Cấp IV), không cần phải kiểm tra
chi tiết nếu không có yêu cầu giám định nguyên nhân hư hỏng.
(9)
Mẫu được lấy ở dạng bột bằng phương pháp khoan khô. Dùng mũi khoan f12-16 khoan nhiều lỗ trên một diện tích tối
thiểu 400 cm2 theo các lớp 0-1cm; 1-2cm; … 6-8cm hoặc sâu hơn theo
hướng từ ngoài vào trong. Lượng bột lấy cho mỗi lớp tối thiểu là 200g. Mẫu sau
khi lấy cần được bảo quản ngay trong túi kín để tránh hiện tượng cacbonát hóa.
(10)
Trên tất cả các mẫu, việc xác định chỉ tiêu pH được tiến hành theo tiêu
chuẩn ASTM D 5015:95. Tuỳ thuộc vào loại tác nhân xâm thực có trong môi trường,
có thể phải phân tích hàm lượng các ion có liên quan như SO, NO3, Cl-, PO, Na+, K+ … theo
tiêu chuẩn TCVN 141: 1986; ASTM C1152:94.
3.6.2.5
Thu thập các thông số đánh giá khả năng chịu lực của kết cấu
(7)
Tại tất cả các vị trí kết cấu hay bộ phận kết cấu quan trọng về yêu cầu
chịu lực, các vị trí kết cấu bị hư hỏng nặng (cấp III) cần phải thu thập các
thông số cần thiết nhằm đánh giá lại khả năng chịu lực và sự làm việc bình
thường thực tế của kết cấu. Cụ thể là các thông số sau:
(a)
Kích thước hình học kết cấu, các mặt cắt tiết diện kết cấu;
(e)
Tải trọng tác động lên kết cấu;
Trong một
số trường hợp cần thiết, nếu không xác định được chính xác các thông số nói
trên thì có thể gia tải kết cấu để kiểm tra trực tiếp khả năng chịu lực của
chúng. Chi tiết xem hướng dẫn ở mục 3.1 của qui phạm này.
(8)
Kích thước của các mặt cắt tiết diện được đo vẽ trực tiếp. Bố trí cốt
thép được lấy theo hồ sơ hoàn công. Trong trường hợp không có hồ sơ hoàn công
thì tiến hành dò cốt thép bằng thiết bị điện từ theo tiêu chuẩn TCXDVN 240:
2000 hoặc BS 1881: Part 204:88. Cường độ và độ đồng nhất của bê tông nếu chưa
được kiểm tra theo điều 3.6.2.2 thì xác định bằng các phương pháp không phá hủy
theo TCXDVN 239: 2000, TCXD 225: 1998, 20TCN 162:87. Mức độ rỉ cốt thép và
đường kính còn lại xác định trực tiếp bằng thước kẹp cơ khí.
Tải
trọng tác động lên kết cấu được xác định trực tiếp trên hiện trường, tính toán
theo tiêu chuẩn TCVN 2737: 1995.
Các
vết nứt và biến dạng của kết cấu dưới tác động khí hậu nóng ẩm và của tải trọng
được kiểm tra, theo hướng dẫn ghi trong mục 3.1 , 3.3 của qui phạm này.
(9)
Trong trường hợp nghi ngờ có thể có các nguyên nhân khác dẫn tới suy
thoái kết cấu ngoài nguyên nhân do rỉ cốt thép và ăn mòn bê tông như lún nền
móng, tác động chu kỳ của khí hậu nóng ẩm, tác động sự cố bất thường của tải
trọng … thì cần khảo sát thu thập thêm một số thông số khác có liên quan tới
các dạng hư hỏng này được nêu trong mục 3.1, 3.2 và 3.3.
(10)
Kết cấu đã bị mất khả năng chịu lực hoàn toàn thì không cần phải khảo
sát chi tiết. Tuy nhiên trong trường hợp cần xác định nguyên nhân gây nên sự cố
hư hỏng thì tiến hành xác định các thông số để thẩm tra lại khả năng chịu lực
và sự làm việc bình thường của kết cấu như đã nói ở trên.
3.6.2.6 Kiểm
tra tính chất xâm thực của môi trường
(10)
Tìm hiểu sơ đồ công nghệ và dây chuyền sản xuất của nhà máy. Xác định
các hóa chất có trong nguyên liệu đầu vào, trong sản phẩm và trong các chất
thải ở dạng lỏng, rắn và khí. Ghi nhận điều kiện tiếp xúc của các hóa chất này
với kết cấu của công trình;
(11)
Trong trường hợp không có được thông tin rõ ràng về thành phần hóa nói
trên thì có thể lấy mẫu nguyên liệu, sản phẩm và các chất thải ở dạng lỏng, rắn
và khí để xác định độ pH và hàm lượng các tác nhân xâm thực dự kiến sẽ có trong
chúng;
(12)
Đo nhiệt độ và độ ẩm của môi trường tiếp xúc với kết cấu;
(13)
Xác định các tác động cơ học (nếu có) trong sơ đồ công nghệ sản xuất như
áp lực của hơi, tác động va đập của chất lỏng trong quá trình khuấy, rung động
do máy chạy …tác động lên kết cấu;
(14)
Phân tích mối quan hệ giữa các vị trí hư hỏng nặng nhất của kết cấu
với các tác động của môi trường xâm thực (tác động hóa học, vật lý và cơ học)
nhằm tìm ra mối liên quan giữa chúng.
3.6.2.7 Kiểm
tra các hồ sơ lưu trữ có liên quan
(1)
Hồ sơ thiết kế;
(2)
Hồ sơ hoàn công;
(3)
Nhật ký thi công;
(4)
Hồ sơ ghi chép kết quả kiểm tra ban đầu, thường xuyên và định kỳ ;
(5)
Hồ sơ ghi chép các lần sửa chữa trước đó (nếu có);
(6)
Nguồn vật liệu đã sử dụng như xi măng, cốt liệu, nước trộn, phụ gia. Mác
bê tông, tỷ lệ N/XM, hàm lượng xi măng,..đã sử dụng.
(7)
Tầm quan trọng và cấp bảo trì công trình đã được sử dụng, thời gian sử
dụng dự kiến còn lại theo thiết kế.
3.6.3 Xác định cơ chế và tốc độ xuống cấp của kết cấu
3.6.3.1
Xác định cơ chế xuống cấp
(5)
Để xác định được chính xác cơ chế và nguyên nhân dẫn tới sự xuống cấp
của kết cấu cần căn cứ vào các dữ liệu sau:
(a)
Tính chất xâm thực của môi trường (xác định theo điều 3.6.2.6);
(b)
Dấu hiệu hư hỏng thể hiện bên ngoài, xác định theo điều 3.6.2.1;
(c)
Các số liệu khảo sát chi tiết về tính chất cơ lý và cấu trúc bê tông,
tình trạng ăn mòn cốt thép, hàm lượng và chiều sâu xâm nhập các tác nhân gây ăn
mòn xác định theo các điều 3.6.2.2, 3.6.2.3 và 3.6.2.4.
Nguyên nhân
chủ yếu dẫn tới suy thoái kết cấu trong môi trường xâm thực công nghiệp là do
bê tông bị ăn mòn và cốt thép bị rỉ.
(6) Bê tông trong môi trường xâm thực công nghiệp có
thể bị ăn mòn ở 3 dạng chính là:
1. Tiết vôi
(hay còn gọi là ăn mòn rửa trôi);
2. Phân hủy
đá xi măng do các phản ứng hóa học giữa tác nhân xâm thực và thành phần khoáng
hóa của đá xi măng;
3. Nứt bê
tông do sự tích tụ các tinh thể mới gây nội ứng suất phá vỡ cấu trúc bê tông.
Để nhận biết bê tông bị ăn mòn ở dạng nào cần lần
lượt xem xét các dữ liệu sau đây:
(a)
Bê tông được coi là bị ăn mòn ở dạng tiết vôi khi có các bằng chứng sau:
i.
Có dấu hiệu tiết vôi (Ca(OH)2 và cácbonat hoá (CaCO3)
ở mặt ngoài kết cấu;
ii.
Môi trường xâm thực là nước mềm;
iii.
Tính chất cơ lý của bê tông về cơ bản không có sự thay đổi nhiều so với
bê tông tại vị trí không bị ăn mòn. Phân tích thành phần khóang hóa có thể cho
thấy sự suy giảm đáng kể của Ca2+,, Ca(OH)2 kèm theo độ
pH của bê tông bị giảm;
(b)
Bê tông được coi là bị ăn mòn ở dạng phân hủy khi có các bằng chứng
sau:
i.
Có dấu hiệu phân rã của đá xi măng, bê tông bị mềm, mủn lở, xốp…;
ii.
Môi trường xâm thực mang tính axits, kiềm mạnh hoặc có chứa các muối
trung tính có khả năng gây nên phản ứng trao đổi với thành phần khoáng hóa của
đá xi măng tạo nên các sản phẩm ăn mòn dễ tan trong nước hoặc không có cường
độ;
iii.
Cường độ nén bị suy giảm mạnh so với bê tông không bị ăn mòn, độ rỗng và
độ hút nước tăng. So sánh, phân tích thành phần khóang hóa của đá xi măng so
với mẫu không bị ăn mòn cho thấy sự suy giảm hàm lượng Ca2+,, Ca(OH)2
kèm theo độ pH của bê tông bị giảm rất mạnh;
(c)
Bê tông được coi là bị ăn mòn ở dạng nứt vỡ do các khoáng mới kết tinh
và tích tụ tạo ra ứng suất nội khi có các bằng chứng sau:
i.
Bê tông bị nứt, vỡ nhưng không
phải là nứt do rỉ cốt théo hoặc nứt kết cấu dưới tác động của tải trọng hoặc
tác động của chu kỳ thay đổi nhiệt ẩm;
ii.
Môi trường xâm thực ở dạng
lỏng, rắn chứa các muối có các nhóm chức SO42-, NO3-,
Cl-, CO32- hoặc ở dạng khí có chứa SO3,
SO2, H2S, NO…;
iii.
Cường độ bê tông bị suy giảm so với vị trí không bị ăn mòn. Phân tích
thành phần khóang hóa của đá xi măng cho thấy sự hình thành rõ rệt các khóang
dễ gây nở thể tích như 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O,
3CaO.Al2O3.Ca(NO3)2.10H2O,
Ca(NO3)2.4H2O, CaCl2.6H2O,
CaSO4.2H2O…
iv.
Bê tông nứt vỡ do phản ứng kiềm - si líc cũng được lịêt vào dạng ăn mòn
này. Xem điều 3.5.2.1 để nhận biết các dấu hiệu của phản ứng kiềm - silíc.
(7)
Cốt thép bị rỉ khi có dấu hiệu rỉ thể hiện rõ như mô tả ở điều 3.6.2.1
hoặc có thể chưa có các dấu hiệu này nhưng kiểm tra thế ăn mòn cho giá trị
Ecorr £-350 mV. Kèm theo đó là độ pH
của bê tông giảm dưới 10,5 hoặc hàm lượng ion Cl- vượt quá 1,2 kg/m3
bê tông. Trong môi trường xâm thực công nghiệp, độ pH của bê tông bị suy giảm
có thể là do bê tông bị ăn mòn (chủ yếu ở dạng 1 và dạng 2) hoặc do bê tông bị
cácbonat hóa như mô tả ở mục 3.4.
(8)
Mức độ xâm thực của môi trường đối với bê tông và cốt thép được đánh giá
trên cơ sở các dữ liệu sau:
(a)
Căn cứ vào hiện trạng ăn mòn thực tế của kết cấu;
(b)
So sánh hàm lượng các tác nhân xâm thực trong môi trường với quy định
của Qui phạm CHuP 2.03.11- 85 (Phiên
bản tiếng Nga Matxcơva 1986);
(c)
Các môi trường có tính xâm thực đối với bê tông đều có tính xâm thực đối
với cốt thép. Tuy nhiên môi trường khí thuần túy chứa Co2 hoặc Cl-
chủ yếu mang tính xâm thực tới cốt thép.
(9)
Ngoài các nguyên nhân chủ yếu dẫn tới suy thoái kết cấu như đã kể trên
còn có thể có một số nguyên nhân khác cũng đồng thới tác động tới quá trình suy
thoái như tác động của tải trọng, lún nền móng, tác động chu kỳ của khí hậu,..
Khi đó để xác định về cơ chế xuống cấp của kết cấu cần tham khảo thêm các chỉ
dẫn trong mục 3.1, 3.2 và 3.3.
3.6.3.2
Xác định tốc độ xuống cấp
(1)
Nguyên tắc chung: Từ kết quả xác định cơ chế và nguyên nhân gây suy
thoái kết cấu như đã nêu ở điều 3.6.3.1, phân loại suy thoái kết cấu trong môi
trường xâm thực công nghiệp theo các tình huống sau:
(a)
Trường hợp 1: Suy thoái do rỉ cốt thép dưới tác động của hiện tượng
cácbonat hóa bê tông hoặc dưới tác động của ion Cl-;
(b)
Trường hợp 2: Suy thoái do rỉ cốt thép xuất phát từ hiện tượng bê tông
bị ăn mòn dẫn tới quá trình trung tính hóa bê tông;
(c)
Trường hợp 3: Suy thoái do bê tông bị ăn mòn trực tiếp làm suy giảm khả
năng chịu lực của kết cấu.
Căn cứ vào
từng tình huống suy thoái cụ thể mà xác định tốc độ xuống cấp và dự báo thới
gian sử dụng còn lại của công trình
(2)
Trường hợp 1: Tốc độ suy thoái và thời gian sử dụng còn lại của kết cấu
được xác định tương tự như đã trình bày ở điều 3.4.3.2 trong trường hợp nguyên
nhân gây rỉ cốt thép là hiện tượng cácbonat hóa bê tông và điều 3.5.3.2 trong
trường hợp nguyên nhân gây rỉ cốt thép là do tác động của ion Cl-.
(3)
Trường hợp 2: Quá trình suy thoái kết cấu trong trường hợp này được chia
làm 3 giai đoạn như mô tả ở bảng 3.6.2.
Giai
đoạn tiềm ẩn 1)
Phá
hủy lớp bảo vệ chống ăn mòn trên bề mặt kết cấu
Giai đoạn
tích tụ điều kiện gây rỉ cốt thép
Bê tông bị
ăn mòn, độ pH giảm .
Tốc độ thẩm
thấu chất xâm thực và tốc độ phản ứng hóa học giữa chất xâm thực và thành
phần khóang hóa của đá xi măng
Chiều sâu
trung tính hóa sát vị trí cốt thép
cốt thép
Cốt thép rỉ
gây nứt và bong lở bê tông bảo vệ cho tới khi làm mất khả năng chịu lực của
kết cấu
Thông
thường không thể dự báo được thời điểm lớp bê tông bảo vệ bề mặt bắt đầu bị phá
hủy. Do vậy, thời lượng của giai đoạn tiềm ẩn chỉ có thể xác định bằng thực tế
sau khi lớp bảo vệ bề mặt đã bị phá hủy và tác nhân xâm thực có điều kiện tiếp
cận trực tiếp lên lớp bề mặt bê tông. Kể từ đây, quá trình tích tụ điều kiện
gây rỉ và sau đó là phát triển gỉ bắt đầu xảy ra. Phương pháp dự báo tốc độ suy
thoái của 2 giai đoạn này được thực hiện như sau:
(a)
Tốc độ suy thoái trong giai đoạn tích tụ điều kiện gây rỉ được biểu thị
bằng sự phát triển chiều sâu trung tính hóa bê tông theo thời gian, xác định
bằng biểu thức:
(3.6.1)
x:
Chiều dầy lớp bê tông bị trung tính hóa, mm;
k: Hệ số phản
ánh tốc độ trung tính hóa;
tin:
Thời gian bê tông chịu tác động xâm thực của các tác nhân gây ăn mòn, năm.
Từ
biểu thức trên có thể dự báo thời điểm cốt thép sẽ bắt đầu rỉ như sau:
(3.6.2)
tin
max: Thời gian kết cấu bắt đầu bị các tác nhân xâm thực tiếp cận cho tới
khi cốt thép bắt đầu rỉ, năm.
C: Chiều dầy
lớp bê tông bảo vệ cốt thép, mm;
k: Hệ số phản
ánh tốc độ trung tính hóa tính từ biểu thức (3.6.1) khi các giá trị x và t
được lấy bằng các số liệu khảo sát thực tế theo điều 3.6.2.2 và 3.6.2.4.
Phương pháp
xác định tốc độ xuống cấp trong giai đoạn tích tụ điều kiện gây rỉ được mô tả
trên đây thường chỉ phù hợp với ăn mòn bê tông ở dạng 1 và dạng 2. Đối với ăn
mòn bê tông ở dạng 3 cần thiết phải tiến hành thí nghiệm mô phỏng để kiểm chứng
lại phương pháp dự báo này.
(b)
Tốc độ suy thoái kết cấu trong
giai đoạn phát triển gỉ và dự báo thời gian sử dụng còn lại của kết cấu trong
giai đoạn này được xác định tương tự như đã trình bày ở điều 3.4.3.2.
(4)
Trường hợp 3: Tốc độ suy thoái kết cấu trong trường hợp này được biểu
thị bằng tốc độ ăn mòn bê tông, phản ánh qua sự suy giảm cường độ bê tong theo
thời gian và tiếp theo là suy giảm mặt cắt tiết diện kết cấu và hệ quả là suy
giảm khả năng chịu lực của kết cấu. Trong trường hợp này, không thể đưa ra
trước một mô hình tính tóan cố định. Để lượng hóa được tốc độ xuống cấp cần
căn cứ vào kết quả khảo sát thực tế, trên cơ sở quy hoạch thực nghiệm lựa chọn
mô hình toán chỉ rõ sự thay đổi cường độ bê tông và khả năng chịu lực của kết
cấu theo thời gian.
3.6.4 Xác định mức độ xuống cấp và lựa chọn biện pháp khắc
phục
3.6.4.1
Yêu cầu chung
Xác định mức
độ xuống cấp được thực hiện thông qua việc kiểm tra các chỉ số công năng về khả
năng chịu lực (an toàn), sự làm việc bình thường và độ bền lâu hiện tại của kết
cấu (Ptt) so với các giá trị yêu cầu (Pyc).
Có thể kiểm tra toàn bộ kết cấu hay từng bộ phận kết cấu trên công trình. Việc
kiểm tra công năng được tiến hành cả trước và sau khi sửa chữa kết cấu.
3.6.4.2
Các giá trị giới hạn của công năng
Các
giá trị giới hạn cho mỗi loại công năng được lựa chọn như sau:
(4) Giá trị giới
hạn đối với khả năng chịu lực:
Các giá trị
về moment, lực dọc trục, lực cắt phải đáp ứng được trạng thái giới hạn thứ
nhất tính theo TCVN 5574: 1991, ứng với tải trọng thực tế mà nó đang phải
chịu.
(2) Giá
trị giới hạn đối với sự làm việc bình thường:
(a)
Độ võng, độ nghiêng lệch tối đa không vượt quá giá trị quy định trong
TCVN 5574: 1991;
(b)
Bề rộng vết nứt tối đa lấy theo TCVN 5574-1991 tùy theo loại hình và đặc
điểm làm việc của kết cấu;
(c)
Bê tông bảo vệ không được bong rộp tới mức dùng búa gõ nhẹ có thể bong
ra được.
(d)
Trong các môi trường xâm thực mạnh đối với bê tông thì phải thoả mãn
theo yêu cầu của Qui phạm CHuP
2.03.11-85. (Phiên bản tiếng Nga Matxcơva 1986);
Lớp bảo vệ
chống ăn mòn bề mặt không được hư hại tới mức cho phép tác nhân xâm thực tiếp
cận trực tiếp tới bề mặt bê tông trên diện rộng.
Ngoài
các công năng cần kiểm tra trên, khi kết cấu đã bị ăn mòn tới mức nguy hiểm thì
cần phải xem xét khả năng kết cấu duy trì được độ bền lâu. Yêu cầu cụ thể như
sau:
(e)
Hao hụt tiết diện cốt thép tính theo DF
hay Dr phải nhỏ hơn giá trị DFmax hay Drmax xác định theo TCVN 5574: 1991;
(f)
Hao hụt cường độ bê tông và suy giảm mặt cắt tiết diện do ăn mòn bê
tông không được lớn hơn giá trị tối thiểu xác định theo TCVN 5574: 1991;
3.6.4.3
Phân loại kết cấu theo mức độ xuống cấp
Toàn
bộ kết cấu cần được kiểm tra các chỉ số công năng về độ an toàn và khả năng àm
việc bình thường, so sánh với các giá trị giới hạn quy định ở điều 3.6.4.2 và
phân thành các mức như sau:
(7)
Khả năng chịu lực
Kết
cấu hay bộ phận kết cấu được xếp vào mức không còn đáp ứng được khả năng chịu
lực nếu có một trong các dấu hiệu sau:
+ Kết cấu đã
bị gãy, sụp đổ hoặc hư hỏng cục bộ nghiêm trọng;
+ Kết cấu bị
rỉ cốt thép nặng ở cấp III, mức độ rỉ cốt thép vượt quá giới hạn DFmax hoặc Drmax xác định theo TCVN 5574:91;
+ Kết cấu bị
ăn mòn bê tông nặng ở cấp III. Suy giảm cường độ và mặt cắt tiết diện vượt quá
giới hạn tối thiểu tính theo TCVN 5574:91;
+ Kết cấu tại các vị trí xung yếu tuy chưa có các
dấu hiệu hư hỏng kể trên nhưng qua thảm tra lại khả năng chịu lực của kết cấu
theo điều 3.6.2.5, đối chiếu với các giá trị giới hạn theo điều 3.6.4.2 không
còn đáp ứng được yêu cầu tối thiểu về môment, lực dọc trục, lực cắt mà nó phải
chịu;
(8)
Sự làm việc bình thường
Các
kết cấu được xếp vào mức không đáp ứng được yêu cầu về sự làm việc bình thường
nếu có các dấu hiệu sau:
+ Độ võng, độ
rộng vết nứt hiện tại vượt quá giá trị giới hạn quy định theo điều 3.6.4.2;
+ Bê tông đã
bị bong rộp hoàn toàn hoặc dùng búa gõ nhẹ có thể bong ra được;
+ Trong môi
trường xâm thực mạnh, lớp bảo vệ chống ăn mòn trên bề mặt kết cấu bị hư hỏng,
tác nhân xâm thực đã tiếp cận trực tiếp tới bề mặt bê tông.
(9)
Độ bền lâu
Kết
cấu được coi là đã vượt quá giới hạn về độ bền lâu nếu hao hụt tiết diện cốt
thép do rỉ, suy giảm cường độ bê tông và mặt cắt tíet diện kết cấu do ăn mòn bê
tông vượt quá giới hạn qui định ở điều 3.6.4.2.
3.6.4.4
Lựa chọn giải pháp khắc phục
Căn cứ vào
mức độ suy thoái xác định theo điều 3.6.4.3, vào tốc độ suy thoái và dự báo
thời gian sử dụng còn lại của kết cấu xác định theo điều 3.6.3.2, vào tầm quan
trọng của kết cấu hay bộ phận kết cấu và khả năng tài chính của chủ đầu tư… để
cân nhắc lựa chọn các hướng giải quyết tình trạng hư hỏng như trình bày trong
bảng 3.6.3. Cụ thể được lập luận như sau:
(5)
Kết cấu bị hư hỏng ở cấp I:
Tiến hành sửa
chữa và bảo vệ phòng ngừa đối với một số kết cấu hay bộ phận kết cấu quan trọng
khi cốt thép đã bị chớm rỉ hoặc các thông số như hàm lượng ion Cl-,
độ pH của bê tông … đã vượt quá ngưỡng gây rỉ. Ở các trường hợp khác chỉ cần
tiếp tục theo dõi thường xuyên và định kỳ.
(6)
Kết cấu bị hư hỏng ở cấp II:
a.
Trong trường hợp thời gian sử dụng kết cấu còn dài, tiến hành sửa chữa
các hư hỏng nhẹ và bảo vệ phòng ngừa đối với các kết cấu hay bộ phận kết cấu
quan trọng. Cụ thể như sau:
+ Sửa chữa
lớp bảo vệ chống ăn mòn trên bề mặt két cấu;
+ Sửa chữa
các vị trí bê tông bị ăn mòn nhẹ và các vết nứt kết cấu. Bảo vệ và phòng ngừa
tại các vị trí cốt thép đã bị chớm rỉ.
(b)
Trong các trường hợp khác chỉ cần tiếp tục tăng cường theo dõi thường xuyên và
định kỳ.
(7)
Kết cấu bị hư hỏng cấp III:
Sửa chữa các
hư hỏng và gia cường kết cấu nếu cần. Tuy nhiên đối với các kết cấu mà thời
gian sử dụng còn lại không còn nhiều hoặc bị hư hỏng quá nặng thì có thể chỉ
tăng cường theo dõi, hạn chế sử dụng, chống dỡ tạm thời (nếu cần) hoặc phá bỏ.
(8)
Kết cấu bị hư hỏng cấp IV:
Dỡ bỏ kết cấu
trong mọi trường hợp.
3.6.5 Sửa chữa và gia cường kết cấu
3.6.5.1
Lựa chọn biện pháp sửa chữa
Tùy thuộc vào
cấp hư hỏng, dấu hiệu hư hỏng và mục đích sửa chữa mà lựa chọn biện pháp sửa
chữa thích hợp. Cách làm như sau:
(1)
Kết cấu hư hỏng cấp I, II.
+ Khi các
dấu hiệu hư hỏng là lớp bảo vệ chống ăn mòn bề mặt bị hư hỏng cục bộ, cốt thép
bị chớm rỉ hoặc độ pH hay hàm lượng ion Cl- trong bê tông đã vượt
quá giới hạn gây rỉ mặc dù cốt thép chưa có dấu hiệu rỉ: Sửa chữa lại lớp bảo
vệ chống ăn mòn bề mặt (điều 3.6.5.7), bảo vệ dự phòng chống ăn mòn cốt thép
bằng các lớp phủ bề mặt (điều 3.6.5.3) hoặc bảo vệ trực tiếp cốt thép bằng
phương pháp catốt nếu cần (điều 3.6.5.4).
Mức độ
hư hỏng xét theo các yêu cầu kỹ thuật
Không có
dấu hiệu hư hỏng thể hiện ở mặt ngoài kết cấu. Mặc dù vậy cốt thép có thể
chớm rỉ hoặc hàm lượng ion Cl-, độ pH của bê tông đã vượt quá
ngưỡng gây rỉ
-
Khả năng chịu lực: Trên mức giới hạn;
-
Sự làm việc bình thường:
Trên mức giới hạn;
-
Độ bền lâu: Trên mức giới hạn.
Lớp bảo vệ
bề mặt bị hư hỏng cục bộ, bê tông bị ăn mòn nhẹ, cốt thép bị rỉ nhẹ, nứt kết
cấu với bề rộng nhỏ hơn 0,5 mm
-
Sự làm việc bình thường:
Trên mức giới hạn hoặc dưới mức nếu lớp bảo vệ bềmặt đã bị hỏng, bề rộng vết
nứt lớn hơn 0,2mm.
-
Độ bền lâu: trên mức giới
hạn hoặc dưới mức giới hạn nếu kết cấu thuộc bảo trì nhóm A.
Lớp bảo vệ
bề mặt bị phá hủy trên diện rộng, bê tông bị ăn mòn nặng, cốt thép rỉ nặng.
Có thể có dấu hiệu mất ổn định về mặt chịu lực
-
Khả năng chịu lực: Trên hoặc dưới mức giới hạn tùy vào tính
toán cụ thể;
-
Sự làm việc bình thường:
Dưới mức giới hạn;
-
Độ bền lâu: Dưới mức giới hạn nếu ăn mòn cốt thép và bê tông đã
vượt quá qui định ở điều 3.6.4.2.
-
Khả năng chịu lực: Dưới mức giới hạn;
-
Sự làm việc bình thường:
Dưới mức giới hạn;
-
Độ bền lâu: Dưới mức giới hạn.
+ Khi dấu
hiệu hư hỏng là nứt kết cấu, nứt bê tông do rỉ cốt thép, bê tông bị ăn mòn nhẹ.
Sửa chữa các vết nứt bê tông (điều 3.6.5.2), sửa chữa phần bê tông đã bị ăn mòn
(điều 3.6.5.5) và bảo vệ dự phòng chống ăn mòn cốt thép và bảo vệ trực tiếp cốt
thép bằng phương pháp bảo vệ catốt nếu cần (điều 3.6.5.3 và 3.6.5.4).
(1)
Kết cấu bị hư hỏng loại III, khả năng chịu lực còn trên mức giới hạn:
Sửa chữa phục
hồi tiết diện kết cấu (điều 3.6.5.5), bảo vệ dự phòng chống ăn mòn cốt thép
hoặc bảo vệ trực tiếp cốt thép bằng phương pháp catốt nếu cần (điều 3.6.5.3 và
3.6.5.4). Sửa chữa hoặc bổ sung lớp bảo vệ chống ăn mòn trên bề mặt kết cấu
(điều 3.6.5.7).
(2)
Kết cấu bị hư hỏng ở cấp III, khả năng chịu lực dưới mức giới hạn:
Sửa chữa phục
hồi tiết diện kết hợp gia cường kết cấu (điều 3.6.5.5 và điều 3.6.5.6), bảo vệ
dự phòng chống ăn mòn cốt thép hoặc bảo vệ trực tiếp cốt thép bằng phương pháp
catốt nếu cần (điều 3.6.5.3 và 3.6.5.4). Sửa chữa hoặc bổ sung lớp bảo vệ
chống ăn mòn trên bề mặt kết cấu (điều 3.6.5.7).
(3)
Song song với hiện tượng ăn mòn bê tông và rỉ cốt thép có thể còn có
các nguyên nhân khác gây nên suy thóai kết cấu như: lún nền móng, tác động của
tải trọng, tác động chu kỳ của khí hậu nóng ẩm,.. Trong các trường hợp này, khi
lựa chọn phương án sửa chữa cần tham khảo chỉ dẫn kỹ thuật ở các mục 3.1, 3.2
và 3.3.
3.6.5.2 Sửa
chữa vết nứt
Tùy
thuộc vào nguyên nhân gây nứt, dạng vết nứt, độ mở rộng vết nứt, trạng thái
biến động của vết nứt … để chọn biện pháp sửa chữa vết nứt thích hợp. Chi tiết
mô tả các phương pháp sửa chữa vết nứt xem mục (1) điều 3.4.5.2.
3.6.5.3 Bảo
vệ dự phòng chống ăn mòn cốt thép
Biện pháp bảo
vệ là tạo các lớp (màng) có khả năng chống thẩm thấu ion Cl-, khí
CO2, H2O, O2 và các tác nhân xâm thực khác
thảm thấu vào kết cấu nhằm làm chậm lại quá trình gỉ cốt thép. Chi tiết mô tả
các phương pháp bảo vệ dự phòng chống ăn mòn cốt thép xem mục (2) điều 3.4.5.2
và mục 2 điều 3.5.5.2.
3.6.5.4
Bảo vệ trực tiếp cốt thép bằng phương pháp catốt
Đối với các
kết cấu quan trọng, thời gian sử dụng còn dài nhưng bê tông đã không còn đủ
năng lực bảo vệ cốt thép như chiều dầy lớp bảo vệ mỏng, bê tông bị trung tính
hóa hoặc bị nhiễm ion Cl- ở mức độ cao mà không thể loại bỏ được hết
phần bê tông này thì nên áp dụng biện pháp bảo vệ catốt theo nguyên lý dòng
ngoài hoặc anốt hy sinh. Qui trình áp dụng theo chỉ dẫn riêng.
3.6.5.5
Sửa chữa phục hồi tiết diện kết cấu bị ăn mòn
Qui trình sửa chữa áp dụng tương tự như điều 3.4.5.3.
Riêng việc đục tẩy bê tông đã bị ăn mòn hoặc đã bị nhiễm các tác nhân gây ăn
mòn và làm sạch bề mặt bê tông thì cần được thực hiện kỹ hơn. Cụ thể như sau:
a.
Đục bỏ toàn bộ phần bê tông cũ đã bị ăn mòn hoặc bị nhiễm các tác nhân
xâm thực cho tới phần bê tông còn tốt biểu hiện bằng các tính chất sau:
+ Cường độ bê
tông và thành phần khoáng hóa của đá xi măng ở vị trí này tường đương với bê
tông ở vị trí không bị ăn mòn.
+ Độ pH của
bê tông lớn hơn 11,0, hàm lượng ion Cl- nhỏ hơn 1,2 kg Cl-/m3
bê tông.
Trong
trường hợp không thể đáp ứng được yêu cầu trên thì cần áp dụng biện pháp quét
sơn chống rỉ cốt thép, bảo vệ phòng ngừa bằng các lớp phủ bề mặt hoặc bảo vệ
trực tiếp cốt thép bằng phương pháp catốt (điều 3.6.5.3 và 3.6.5.4).
b.
Tẩy sạch bề mặt bê tông cũ bằng các biện pháp cơ học như cọ bằngbàn
chải, thổi cát hoặc thổi bằng khi nén. Sau đó, rửa bề mặt bê tông bằng nước
sạch dưới áp lực cao.
3.6.5.6
Gia cường kết cấu
Trong trường
hợp kết cấu bị hư hỏng quá nặng, khả năng chịu lực hiện tại đã dưới giá trị
giới hạn thì cần phải gia cường kết cấu. Về nguyên tắc có một số giải pháp sau:
(6)
Bổ xung cốt thép bị hư hỏng cục bộ, không tăng tiết diện kết cấu.
(7)
Tăng tiết diện kết cấu bằng phương pháp ốp thép hình hoặc thép tròn.
(8)
Gia cường bằng dán bản thép.
(9)
Gia cường bằng phương pháp ứng lực trước căng ngoài.
(10)
Gia cường bằng biện pháp dùng kết cấu hỗ trợ hoặc thay thế.
Nguyên tắc
lựa chọn giải pháp gia cường, thiết kế gia cường và thực hiện gia cường kết cấu
tham khảo mục 3.1 của qui phạm này.
3.6.5.7
Bảo vệ chống ăn mòn trên bề mặt kết cấu
(1)
Trong môi trường xâm thực công nghiệp, cụ thể là các môi trường mang
tính xâm thực mạnh và trung bình đối với bê tông (đối chiếu theo Quy phạm CHuP 2.03.11-85 (phiên bản tiếng Nga Matxcơva
1986), nhất thiết phải có lớp bảo vệ chống ăn mòn trên bề mặt kết cấu.
(2)
Vật liệu và cấu tạo lớp bảo vệ chống ăn mòn bề mặt được lựa chọn một
cách thích hợp tùy thuộc vào dạng và tính chất xâm thực của môi trường, yêu cầu
về chống va dập cơ học, mài mòn và các tác động nhiệt ẩm.
Có thể tham
khảo chỉ dẫn kỹ thuật về cấu tạo lớp bảo vệ chống ăn mòn trên bề mặt kết cấu bê
tông và bê tông cốt thép theo Qui phạm CHuP
2.03.11-85 (phiên bản tiếng Nga Matxcơva 1986) để lựa chọn vật liệu và cấu tạo
lớp bê tông bảo vệ chống ăn mòn.
3.6.6 Ghi chép và lưu giữ hồ sơ
Toàn
bộ quá trìnhkiểm tra chi tiết, thiết kế phương án sửa chữa và thi công sửa chữa
đều phải được ghi chép đầy đủ theo trình tự quản lý chất lượng xây dựng cơ bản
hiện hành, chuyển cho chủ đầu tư lưu giữ lâu dài. Cụ thể cần lập các hồ sơ sau:
(13)
Các báo cáo kiểm tra ban đầu, thường xuyên và định kỳ;
(14)
Báo cáo khảo sát chi tiết hư hỏng kết cấu;
(15)
Hồ sơ thiết kế, sửa chữa, gia cường kết cấu;
(16)
Nhật ký thi công;
(17)
Các biên bản kiểm tra chất lượng vật liệu và chất lượng thi công từng
gia đoạn;
(18)
Hồ sơ hoàn công./.
Bạn Chưa Đăng Nhập Thành Viên!
Vì chưa Đăng Nhập nên Bạn chỉ xem được Thuộc tính của văn bản.
Bạn chưa xem được Hiệu lực của Văn bản,
Văn bản liên quan, Văn bản thay thế, Văn bản gốc, Văn
bản tiếng Anh,...
Nếu chưa là Thành Viên, mời Bạn Đăng ký Thành viên
tại đây
Tải Văn bản tiếng Việt
Tải Văn bản gốc
Bạn Đang Đăng Nhập Thành Viên Free!
Vì Đăng Nhập Thành Viên Free nên Bạn chỉ xem được
Thuộc tính và Nội dung của văn bản.
Bạn chưa xem được Nội dung toàn văn, Hiệu lực của Văn bản, Văn bản liên quan, Văn bản thay thế,
Văn bản gốc, Văn bản tiếng Anh,...
Nếu muốn làm Thành Viên Basic / Pro, mời Bạn Chuyển
Đổi loại Thành Viên
tại đây.
Bạn Đang Đăng Nhập Thành Viên Basic!
Vì Đăng Nhập Thành Viên Basic nên Bạn chỉ xem
được Thuộc tính, Nội dung của văn bản, Nội dung toàn
văn, Hiệu lực của Văn bản, Văn bản
liên quan, Văn bản thay thế,
Văn bản gốc.
Bạn chưa xem được Văn bản tiếng Anh, ...
Nếu muốn làm Thành Viên Pro, mời Bạn Chuyển Đổi
loại Thành Viên
tại đây.
Chú thích:
Rà chuột vào nội dụng văn bản để sử dụng.
<Nội dung> = Nội dung thay
thế tương ứng;
<Nội dung> =
Không có nội dung thay thế tương ứng;
<Nội dung> = Không có
nội dung bị thay thế tương ứng;
<Nội dung> = Nội dung được sửa đổi, bổ
sung.
Click trái để xem cụ thể từng nội dung cần so sánh
và cố định bảng so sánh.
Click phải để xem những nội dung sửa đổi, bổ sung.
Double click để xem tất cả nội dung không có thay
thế tương ứng.
Tắt so sánh [X] để
trở về trạng thái rà chuột ban đầu.
Họ & Tên:
Email:
Điện thoại:
Nội dung:
Tên truy cập:
Mật khẩu cũ:
Mật khẩu mới:
E-mail:
Email người nhận:
Tiêu đề Email:
Nội dung:
Email nhận thông báo:

WARC-Identified-Payload-Type: application/xhtml+xml

Set-Cookie: Culture=vi; domain=thuvienphapluat.vn; expires=Wed, 17-Oct-2018 00:40:54 GMT; path=/

X-Frame-Options: SAMEORIGIN