1.     Giới thiệu

Nhu cầu liên kết các cấu kiện bê tông cốt thép tại các thời điểm khác nhau thường phát sinh từ những tình huống thi công ngoài kế hoạch, khi phần thép chờ hoặc đầu nối bị bỏ sót trong quá trình đổ bê tông ban đầu. Tuy nhiên, nhu cầu này cũng có thể xuất hiện trong các hoạt động thi công có kế hoạch, nhằm tối ưu hóa quy trình và đẩy nhanh tiến độ thi công. Hơn nữa, các mối nối loại này đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong công tác gia cường và cải tạo các công trình dân dụng và công trình hạ tầng kỹ thuật.

Trong những trường hợp như vậy, gần như không có nhiều giải pháp thay thế cho việc sử dụng vữa bơm hóa chất hoặc vữa rót để tạo liên kết khoan cấy thép. Hai loại vật liệu này đều đóng vai trò là vật liệu neo giữ, tức là liên kết thanh thép với cấu kiện bê tông cốt thép (BTCT) đã được đổ trước đó. Vữa bơm hóa chất thường được sử dụng trong các hạng mục kết cấu, nơi tải trọng thiết kế cần được truyền đi một cách an toàn giữa các cấu kiện.

Thoạt nhìn, vữa bơm hóa chất và vữa rót có vẻ là những công nghệ tương tự nhau vì đều là sản phẩm gốc hóa chất bao quanh thanh thép được lắp đặt trong lỗ khoan bê tông. Tuy nhiên, hai công nghệ này trên thực tế lại rất khác biệt nhau vì một số lý do.

Bạn có thể so sánh và đánh giá hai công nghệ này dưới nhiều góc độ khác nhau, chẳng hạn như mức độ đạt chuẩn và tuân thủ quy chuẩn kỹ thuật, độ an toàn, năng suất thi công và độ tin cậy. Sự thật là vữa bơm hóa chất vượt trội hơn vữa rót ở mọi khía cạnh, khi mục tiêu là tạo liên kết bê tông với bê tông để gia cường hoặc mở rộng công trình hiện có. Yếu tố then chốt quyết định hiệu quả nằm ở phương pháp thiết kế phù hợp và việc lựa chọn đúng loại vữa bơm hóa chất.

Bây giờ hãy đi sâu vào phần so sánh dựa trên khung quy chuẩn.

2.     Sự khác biệt cơ bản giữa vữa bơm hóa chất và vữa rót gốc nhựa epoxy

Trước khi bắt đầu, sẽ hợp lý hơn nếu chúng ta làm rõ một vài điểm. Khi nói về vữa rót, thuật ngữ này đề cập đến sản phẩm hai thành phần được định lượng sẵn , cần được trộn bởi người thi công. Hai thành phần này thường được chứa trong các thùng riêng biệt, và sau khi trộn, vữa được bơm vào lỗ khoan hoặc khe hở bằng phương pháp “rót – chèn”. Thông thường, vữa rót được sử dụng để lấp khe hoặc mạch nối giữa các bộ phận phi kết cấu, chẳng hạn như tường gạch hoặc đá, gạch ốp lát, v.v. (Xem Hình 1a và 1b)

Khi nói về hệ thống vữa bơm hóa chất, thuật ngữ này cũng đề cập đến sản phẩm hai thành phần được đóng sẵn trong các tuýp định lượng — ví dụ như các sản phẩm Hilti HIT-RE 500 V4, HIT-HY 200 R-V3, HIT-RE 100, HIT-HY 270, HIT RE-10. Phần vữa bơm sẽ được trộn với nhau trong vòi bơm (đi kèm với mỗi tuýp keo) gắn ở đầu tuýp và được lắp vào súng bơm, công cụ này sẽ phun lượng vữa cần thiết vào lỗ khoan thông qua số lần bóp cò quy định theo hướng dẫn sử dụng (IFU – Instructions For Use) của sản phẩm. Ngoài ra, có thể sử dụng súng bơm tự động (dùng pin) để bơm chính xác lượng keo trộn vào trong lỗ khoan, giúp giảm hao hụt vật liệu, tăng năng suất thi công và thao tác dễ dàng hơn. (Xem Hình 2).

Lưu ý: Việc bơm vữa hóa chất trong các lỗ khoan sâu, nơi không khí cần được hạn chế tối đa, được thực hiện với sự hỗ trợ của piston plug gắn ở đầu ống nối dài gắn vào súng bơm. (Xem Hình 2a và 2b). Tổ hợp này giúp đảm bảo khả năng chịu tải của liên kết không bị suy giảm.

Súng bơm tự động thường dược dùng kết hợp với phần mềm tính tính toán hạn mức vữa, cho phép thiết lập thủ công lượng vữa bơm hóa chất cần thiết theo phần mềm. Sau đó, lượng vữa này sẽ được bơm vào lỗ khoan chỉ bằng một lần bóp cò. (Xem Hình 3)

Hình 3: Ví dụ về súng bơm tự động thông minh có khả năng trộn và định lượng chính xác lượng vữa bơm hóa chất cần dùng, bằng cách sử dụng bộ tính thể tích

Những điểm khác biệt chính giữa vữa keo hóa chất và vữa rót được tóm tắt trong bảng dưới đây:

3. Tầm quan trọng của quy trình đánh giá và chứng nhận kỹ thuật đối với vữa bơm hóa chất

Khi thiết kế cho các ứng dụng có yêu cầu cao về an toàn, cần thực hiện hai nhiệm vụ quan trọng.

Đầu tiên, phải xác định các yếu tố thiết kế, chẳng hạn như tải trọng tác dụng. Tiếp theo, cần thực hiện tính toán thiết kế để kiểm tra xem khả năng chịu lực có lớn hơn hoặc ít nhất bằng tải trọng yêu cầu hay không. Để tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế được áp dụng trong thiết kế phần còn lại của kết cấu, tính phù hợp của toàn bộ hệ thống thép khoan cấy bao gồm vật liệu (vữa bơm hóa chất và thép cấy) cùng phương pháp thi công phải được chứng minh là có hiệu năng tương đương với hệ thống thép đặt chờ trước, xét theo quan hệ tải trọng, chuyển vị dưới các điều kiện ảnh hưởng khác nhau. Việc này cần được thẩm định bởi tổ chức độc lập có thẩm quyền, chẳng hạn như TAB hoặc ICC-ES. Chỉ những hệ thống khoan cấy thép đã được kiểm chứng hiệu năng mới có thể được thiết kế theo các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành như Eurocode hoặc ACI. Ngoài ra, khi cần thiết, phải đảm bảo rằng các điều kiện tải trọng đặc biệt như động đất hoặc tác động của hỏa hoạn cũng cần được xem xét đầy đủ trong thiết kế.

Hiện nay, các tiêu chí đánh giá nghiêm ngặt phục vụ cho việc kiểm định, thiết kế và thi công hệ thống cấy thép trong các liên kết kết cấu chỉ tồn tại đối với vữa bơm hóa chất, còn vữa rót (grout) không có chứng nhận cho mục đích sử dụng kết cấu.       

Dưới đây là tóm tắt các tiêu chí đánh giá chính đối với hệ thống cấy thép sau sử dụng vữa bơm hóa chất và vữa rót.

4. Chỉ vữa bơm hóa chất mới có thể được sử dụng cho các liên kết kết cấu

Hãy hình dung bạn đang thiết kế liên kết bê tông với bê tông, chẳng hạn như liên kết giữa sàn và tường. Bạn đã tính toán và thiết kế toàn bộ kết cấu cũng như cốt thép theo tiêu chuẩn Eurocode hoặc ACI. Sau đó, bạn tìm thấy một loại vữa rót (grout) nào đó đã được thử nghiệm cho mục đích sửa chữa hoặc lấp khe bê tông, nhưng hệ thống này chưa từng được đánh giá cho việc liên kết một cấu kiện bê tông kết cấu mới với một cấu kiện bê tông hiện hữu. Có thể trong bảng dữ liệu kỹ thuật của sản phẩm, bạn thấy một vài thông tin về cường độ bám dính. Tuy nhiên, nếu không có các giá trị khả năng chịu lực chính xác được xác nhận bởi tổ chức thẩm định độc lập thứ ba (như TAB hoặc ICC-ES), làm sao bạn có thể biết chắc rằng thiết kế hoặc hạng mục thi công bằng vữa rót đó có đủ khả năng chịu được tải trọng theo thời gian?

Câu trả lời rất rõ ràng: KHÔNG thể biết được. Chúng ta không thể tiến hành thiết kế dựa trên một hệ thống vữa rót nếu hiệu quả của nó chưa được xác định cụ thể cho ứng dụng khoan cấy thép, nơi các cấu kiện bê tông được liên kết chịu lực với nhau. Nếu làm như vậy, chẳng khác nào so sánh hai thứ hoàn toàn khác nhau, một loại vật liệu phi kết cấu với một hệ thống đã được chứng nhận cho ứng dụng kết cấu..

Vì Hilti cung cấp nhiều giải pháp đã được chứng nhận cho liên kết kết cấu, chúng tôi mong muốn giúp người dùng dễ dàng lựa chọn và áp dụng giải pháp tối ưu nhất, được thiết kế theo hướng tối ưu giá trị kỹ thuật và kinh tế phù hợp với điều kiện ứng dụng thực tế. Chúng tôi thực hiện điều đó thông qua giải pháp SPEC2SITE (bao gồm ứng dụng vữa bơm hóa chất), giúp đảm bảo các yếu tố sau:

Hiệu suất (Productivity) – Đối với kỹ sư, kiến trúc sư hoặc người lập tiêu chuẩn kỹ thuật, các giải pháp của chúng tôi giúp nâng cao hiệu quả thiết kế và giá trị kỹ thuật của bản vẽ. Đối với nhà thầu, các giải pháp này giúp quy trình thi công tại công trường trở nên nhanh hơn, đơn giản hơn và kiểm soát dễ dàng hơn.

An toàn (Safety) – Các giải pháp đã được chứng nhận giúp đảm bảo việc thi công chính xác, ngay cả trong những điều kiện công trường phức tạp, để đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật của thiết kế. Nhờ đó, người thiết kế có thể yên tâm rằng công trình được thi công đúng như dự kiến, đồng thời nâng cao độ an toàn tổng thể trong thi công.

Bền vững (Sustainability) – Cung cấp giải pháp thân thiện và bền vững hơn, với lượng vật liệu sử dụng ít hơn, đồng thời giảm phát thải CO₂ thông qua tối ưu hóa thiết kế.

5. Thiết kế bằng phần mềm PROFIS Engineering   

Để bắt đầu thiết kế các liên kết bê tông – bê tông vừa an toàn vừa tuân thủ đầy đủ tiêu chuẩn kỹ thuật, hãy sử dụng phần mềm độc quyền PROFIS Engineering của Hilti – công cụ giúp bạn đạt được giải pháp thiết kế nhanh chóng, hiệu quả và đáng tin cậy.

Phần mềm hỗ trợ thiết kế tuân thủ tiêu chuẩn theo các quy chuẩn quốc gia và khu vực, chẳng hạn như Eurocode và ACI. Bạn có thể tính toán chiều sâu neo cấy thép cho nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm nối chồng cốt thép (lap splice), neo đầu mút (end anchorage) và liên kết chịu cắt – ma sát (shear-friction/overlay), sử dụng các hệ thống vữa bơm hóa chất của Hilti đã được chứng nhận, phù hợp với các tiêu chuẩn và quy phạm thiết kế tiên tiến nhất hiện nay.

Hãy ưu tiên lựa chọn giải pháp an toàn nhất và liên hệ ngay với đội ngũ kỹ thuật của Hilti để được hỗ trợ trực tiếp.

Nếu bạn cần tư vấn thêm để hiểu rõ phương pháp đánh giá và thiết kế nào phù hợp nhất với yêu cầu ứng dụng của mình, hãy để lại bình luận trong bài viết này, gửi câu hỏi tại Góc kỹ thuật Engineering Centre hoặc tham khảo Sổ tay kỹ thuật của Hilti về các liên kết bê tông – bê tông.