Phân tích nguyên nhân phát sinh vết nứt thẳng đứng trên tường thân mố của một số công trình cầu

Bài viết này đưa ra các giả thiết về nguyên nhân có thể phát sinh các vết nứt thẳng đứng điển hình trên tường thân mố bê tông cốt thép của một số công trình cầu ở Việt Nam, từ đó tiến hành phân tích, đánh giá để chỉ ra các nguyên nhân chính gây ra hiện tượng này, kết hợp với các kết quả phân tích bằng phương pháp phần tử hữu hạn để kiểm chứng, củng cố các nhận định, đánh giá đã nêu ra.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích nguyên nhân phát sinh vết nứt thẳng đứng trên tường thân mố của một số công trình cầuHội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tải PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN PHÁT SINH VẾT NỨT THẲNG ĐỨNG TRÊN TƯỜNG THÂN MỐ CỦA MỘT SỐ CÔNG TRÌNH CẦU Hoàng Văn Tuấn1* 1 Trường Đại học Giao thông Vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội * Tác giả liên hệ: Email: hoangtuan0406@utc.edu.vn; Tel: 0975423618Tóm tắt: Bài báo này đưa ra các giả thiết về nguyên nhân có thể phát sinh các vết nứtthẳng đứng điển hình trên tường thân mố bê tông cốt thép của một số công trình cầu ởViệt Nam, từ đó tiến hành phân tích, đánh giá để chỉ ra các nguyên nhân chính gây rahiện tượng này, kết hợp với các kết quả phân tích bằng phương pháp phần tử hữu hạnđể kiểm chứng, củng cố các nhận định, đánh giá đã nêu ra.Từ khóa: nứt bê tông, nứt mố cầu, nứt thẳng đứng, nhiệt thủy hóa, co ngót bê tông, bêtông khối lớn.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay ở trong nước ngày càng có nhiều nghiên cứu về hiện tượng co ngót củabê tông và hiệu ứng nhiệt thủy hóa của bê tông khối lớn. Gần đây đã có một số nghiêncứu về các vấn đề này cho công trình cầu [1] [2] [3] [4]. Tuy nhiên theo tìm hiểu củatác giả, thì chưa có nghiên cứu trực tiếp nào áp dụng cho kết cấu mố cầu dạng bê tôngkhối lớn. Do đó thông qua bài báo, tác giả mong muốn có được nhưng phân tích, đánhgiá chi tiết, cụ thể hơn về vấn đề này. Tại một số công trình cầu, trên tường thân mố xuất hiện các vết nứt thẳng đứngvới nhiều đặc điểm tương đồng nhau. Tác giả đã trực tiếp tiến hành khảo sát hiện trạngnứt của các công trình này. Trên cơ sở phân tích đặc điểm các vết nứt, nghiên cứu hồsơ thiết kế, hồ sơ hoàn công, hồ sơ khai thác công trình, tác giả đã đánh giá các giảthiết về nguyên nhân có thể gây nứt thẳng đứng cho các kết cấu mố cầu, từ đó đưa ranhận định tường thân mố cầu là một dạng bê tông khối lớn nên nguyên nhân chính gâyra các vết nứt là do tác dụng đồng thời của quá trình nhiệt thủy hóa kết hợp với hiệntượng co ngót của bê tông.2. HIỆN TRẠNG VẾT NỨT THẲNG ĐỨNG TRÊN TƯỜNG THÂN MỐ CẦU Qua kinh nghiệm tiến hành khảo sát trực tiếp hiện trạng nhiều kết cấu mố bê tôngcốt thép, tác giả nhận thấy có nhiều công trình chỉ xuất hiện các vết nứt theo phươngthẳng đứng trên tường thân mố (hình 1, hình 2). Các vết nứt này có nhiều đặc điểm cơbản giống nhau như: Tất cả các vết nứt chủ yếu có phương thẳng đứng; Khoảng cáchcác vết nứt tương đối đều nhau theo phương ngang và có xu hướng thưa dần ở hai phía-98-Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tảingoài của các tường thân mố; Các vết nứt chỉ xuất hiện trên tường thân mố mà khôngkéo dài lên tường đỉnh mố, cũng như không nứt xuống bệ mố, một số vết nứt kéo dàilên mặt trên của tường thân mố, nhiều vết nứt kết thúc tại mạch ngừng thi công; Độmở rộng của các vết nứt khá đồng đều, thay đổi trong khoảng 0,05-0,30mm (chủ yếutập trung trong khoảng 0,15-0,20mm), quy luật chung là độ mở rộng lớn nhất nằmchính giữa vết nứt và có xu hướng nhỏ dần khi đi lên trên và xuống dưới vết nứt. Một số kết cấu mố cầu các vết nứt thẳng đứng trên tường thân mố xuất hiện ngaysau khi tháo ván khuôn, có xu hướng ngày càng lớn hơn đến khi dứng hằn trong quátrình bảo dưỡng (hình 2). Các vết nứt này xuất hiện đối xứng hai bên tường thân mố. - Vết nứt thẳng đứng trên tường thân mố phát hiện trong giai đoạn khai thác. - Vết nứt thẳng đứng xuất hiện trên tường thân mố trong quá trình thi công.3. ĐÁNH GIÁ NGUYÊN NHÂN GÂY RA VẾT NỨT ĐỨNG TRÊN TƯỜNGTHÂN MỐ CẦU3.1. Đánh giá các nguyên nhân chính có thể gây ra hiện tượng nứt tường thân mố Các nguyên nhân chính có thể dẫn đến hiện tượng xuất hiện các vết nứt thẳngđứng trên tường thân mố cầu bao gồm [5] [6] [7]: Hiệu ứng nhiệt thủy hóa bê tông: Cấu kiện tường thân mố các cầu đã khảo sát cókích thước tương đối lớn với chiều dày từ 1,5m đến 2,0m, chất kết dính là xi măngpooclăng thông thường, mặt khác trong quá trình thi công nhà thầu đã không có biệnpháp cách nhiệt (theo hồ sơ hoàn công các công trình), do đó dẫn đến chênh lệch nhiệt -99-Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tảiđộ lớn giữa bề mặt ngoài với phía trong lõi khối đúc, điều này dẫn đến xuất hiện ứngsuất kéo ở mặt ngoài khối bê tông và có thể gây ra nứt bê tông ở tuổi sớm [7] [8] [9]. Hiện tượng co ngót: Sau khi tháo ván khuôn, bề mặt khối đúc sẽ mất nước nhanhhơn so với các phần bê tông bên trong, từ đó phần bê tông mặt ngoài sẽ co ngót sớmhơn, giảm thể tích nhanh hơn, từ đó có thể gây ra nứt do co ngót ở bề mặt. Mặt khácphần bệ mố được đổ trước nên tốc độ co ngót diễn ra chậm hơn (hoặc đã dừng hẳn),trong khi phần t ...