Mạch ngừng bê tông là gì? Nguyên tắc bố trí và cách xử lý

Mạch ngừng bê tông là mặt tiếp giáp giữa hai đợt đổ bê tông không được thực hiện liên tục. Mặt ngừng có thể được bố trí trước trong biện pháp thi công hoặc phát sinh khi quá trình đổ bị gián đoạn.

Vị trí và cách xử lý mạch ngừng không nên được quyết định tùy ý. Các bên cần căn cứ vào thiết kế, tiêu chuẩn áp dụng, loại cấu kiện và điều kiện thực tế của công trình.

Ba yêu cầu quan trọng cần kiểm soát gồm:

• – Chọn vị trí mạch ngừng phù hợp với đặc điểm làm việc của kết cấu.
• – Chuẩn bị đúng bề mặt bê tông cũ trước khi đổ tiếp.
• – Kiểm tra cốp pha, cốt thép, thiết bị và phương án thi công trước khi tiếp tục.

Mạch ngừng bê tông là gì?

Mạch ngừng hình thành như thế nào?

Trong quá trình thi công bê tông toàn khối, không phải lúc nào toàn bộ cấu kiện cũng được đổ liên tục trong một lần. Khi một đợt đổ kết thúc và bê tông mới được tiếp tục ở đợt sau, bề mặt tiếp xúc giữa hai phần bê tông được gọi là mạch ngừng thi công.

American Concrete Institute định nghĩa construction joint là mặt tiếp giáp được tạo ra có chủ ý giữa các đợt đổ để phục vụ quá trình thi công. Vì vậy, một mạch ngừng đã được dự kiến, bố trí và xử lý đúng không mặc định là khuyết tật của kết cấu. Xem định nghĩa tại American Concrete Institute [1].

Mạch ngừng có thể xuất hiện trong hai trường hợp:

• – Được xác định trước trong thiết kế hoặc biện pháp thi công.
• – Hình thành tại vị trí phải dừng đổ ngoài kế hoạch do thời tiết, thiết bị, cung ứng bê tông, an toàn hoặc điều kiện hiện trường.

Đối với trường hợp ngoài kế hoạch, mặt dừng thực tế cần được ghi nhận và đánh giá trước khi xem xét phương án thi công tiếp.

Chất lượng khu vực tiếp giáp phụ thuộc vào vị trí mặt ngừng, tình trạng bê tông đã đổ, cách chuẩn bị bề mặt và khả năng đổ, đầm bê tông tại vị trí nối.

Phân biệt mạch ngừng, mạch lạnh, khe co giãn và vết nứt

Mạch ngừng thi công thường bị nhầm với mạch lạnh, khe co giãn hoặc vết nứt. Tuy nhiên, các khái niệm này có bản chất khác nhau.

ACI định nghĩa cold joint là mặt gián đoạn hình thành khi việc đổ bị chậm đủ lâu để ngăn cản sự hòa trộn và liên kết giữa các phần vật liệu.

Do đó, không nên chỉ dựa vào một mốc thời gian cố định để kết luận mặt nối đã trở thành mạch lạnh. Việc đánh giá cần xem xét trạng thái bê tông, cấp phối, điều kiện môi trường và quá trình thi công thực tế.

Vì sao phải bố trí mạch ngừng khi đổ bê tông?

Mạch ngừng được lập kế hoạch trước

Mạch ngừng có thể là một phần bình thường trong kế hoạch thi công khi:

• – Khối lượng bê tông lớn và cần chia thành nhiều đợt đổ.
• – Kết cấu có kích thước hoặc hình dạng phức tạp.
• – Nguồn nhân lực, thiết bị hoặc thời gian thi công bị giới hạn.
• – Công trình được chia thành nhiều giai đoạn.
• – Vị trí mạch ngừng đã được thể hiện hoặc chấp thuận trong hồ sơ kỹ thuật.

The Concrete Society cho biết công việc có thể không hoàn thành trong một lần do quy mô, độ phức tạp của kết cấu hoặc giới hạn về vật liệu và nhân lực. Khi thi công trở lại, bê tông mới được đổ lên hoặc tiếp giáp với phần bê tông đã đông cứng. Xem hướng dẫn tại The Concrete Society [2].

Gián đoạn phát sinh ngoài kế hoạch

Quá trình đổ bê tông cũng có thể bị dừng ngoài dự kiến vì:

• – Mưa lớn khi đang đổ bê tông hoặc thời tiết bất lợi.
• – Xe bê tông đến chậm.
• – Máy bơm, xe bồn hoặc thiết bị đầm gặp sự cố.
• – Mất điện hoặc thiếu nhân lực.
• – Xuất hiện vấn đề về an toàn.
• – Cốp pha, cốt thép hoặc mặt bằng không còn đủ điều kiện để tiếp tục.

Khi gián đoạn xảy ra ngoài kế hoạch, đội thi công không nên tự xem mặt dừng thực tế là vị trí mạch ngừng được chấp nhận. Vị trí và tình trạng bê tông phải được ghi nhận để người có thẩm quyền kỹ thuật đánh giá.

Nguyên tắc lựa chọn vị trí mạch ngừng bê tông

Vị trí mạch ngừng phải được xác định dựa trên đặc điểm chịu lực, phương truyền lực, loại cấu kiện và hồ sơ thiết kế. Không có một vị trí cố định phù hợp với mọi công trình.

Khi áp dụng tại Việt Nam, việc bố trí và xử lý mạch ngừng cần đối chiếu TCVN 4453:1995 – Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối – Quy phạm thi công và nghiệm thu [3], cùng thiết kế và chỉ dẫn kỹ thuật riêng của dự án. VSQI hiện ghi nhận tiêu chuẩn này ở trạng thái còn hiệu lực.

Nguyên tắc chung khi lựa chọn vị trí

Khi xác định vị trí mạch ngừng, cần xem xét:

• – Đặc điểm chịu lực và phương làm việc của cấu kiện.
• – Khả năng truyền lực qua mặt nối.
• – Khả năng tiếp cận để làm nhám, vệ sinh, đổ và đầm bê tông mới.
• – Mật độ cốt thép và điều kiện lắp dựng cốp pha.
• – Yêu cầu chống thấm và các chi tiết chôn sẵn.
• – Trình tự thi công của các cấu kiện liên quan.
• – Nội dung thiết kế và biện pháp thi công đã được duyệt.

Nếu phải thay đổi vị trí so với hồ sơ, bên thi công cần báo cáo để kỹ sư, tư vấn giám sát hoặc người có thẩm quyền kỹ thuật xem xét. Không nên lựa chọn vị trí chỉ dựa trên sự thuận tiện khi thi công.

Mạch ngừng ở dầm và sàn

Đối với dầm và sàn, cần xem xét phương làm việc, nội lực, trình tự đổ và quan hệ giữa các cấu kiện. Hệ dầm sàn đổ liền khối không nên được đánh giá giống một dầm hoặc một bản sàn độc lập.

Sàn không dầm, sàn có hình dạng phức tạp hoặc khu vực chịu tải trọng đặc biệt cần được xử lý theo thiết kế và chỉ dẫn riêng. Một vị trí đã được áp dụng tại công trình khác không mặc nhiên phù hợp với công trình đang thi công.

Mạch ngừng ở cột và tường

Khi bố trí mạch ngừng ở cột hoặc tường, cần chú ý:

• – Quan hệ giữa cột, tường với dầm, sàn và cấu kiện tiếp giáp.
• – Mật độ cốt thép tại khu vực liên kết.
• – Khả năng đưa bê tông vào và đầm tại mặt nối.
• – Độ ổn định và độ kín của cốp pha.
• – Yêu cầu chống thấm đối với tường tầng hầm, bể hoặc khu vực tiếp xúc với nước.

Nếu thiết kế có waterstop hoặc chi tiết chống thấm riêng, việc lắp đặt phải tuân theo hồ sơ được duyệt. Không nên tự bổ sung, thay đổi hoặc loại bỏ chi tiết này tại hiện trường.

Mạch ngừng ở móng và kết cấu phức tạp

Móng, kết cấu bê tông khối lớn, bể chứa, tầng hầm, cầu và các kết cấu có yêu cầu chống thấm thường cần phương án riêng.

Báo cáo ACI PRC-224.3-95 – Joints in Concrete Construction [4] xem xét joint trong nhiều nhóm kết cấu như nhà, cầu, tường, kết cấu giữ chất lỏng và bê tông khối lớn. Điều này cho thấy việc xử lý cần được đặt trong bối cảnh của từng loại kết cấu.

Quy trình xử lý mạch ngừng trước khi đổ bê tông tiếp

Trước khi đổ tiếp, khu vực mạch ngừng cần được kiểm tra và chuẩn bị theo hồ sơ kỹ thuật.

Quy trình tổng quát gồm năm bước:

• – Kiểm tra tình trạng bê tông cũ.
• – Làm nhám và loại bỏ phần vật liệu yếu.
• – Vệ sinh và chuẩn bị độ ẩm bề mặt.
• – Kiểm tra cốp pha, cốt thép và điều kiện thi công.
• – Đổ, đầm và bảo dưỡng bê tông mới.

Đây là trình tự tham khảo chung. Biện pháp cụ thể vẫn phải tuân theo thiết kế, tiêu chuẩn áp dụng và chỉ dẫn của dự án.

Bước 1: Kiểm tra tình trạng mặt bê tông cũ

Trước tiên, cần kiểm tra:

• – Vị trí mặt dừng so với hồ sơ được duyệt.
• – Phần bê tông yếu, rời rạc hoặc không đặc chắc.
• – Lớp vữa xi măng yếu trên bề mặt.
• – Hiện tượng rỗ, phân tầng, nứt hoặc thấm.
• – Tình trạng cốt thép và các chi tiết chôn sẵn.
• – Tạp chất, nước đọng hoặc vật liệu lạ tại khu vực mặt nối.

Nếu phát hiện dấu hiệu có thể ảnh hưởng đến khả năng chịu lực hoặc chống thấm, cần yêu cầu người có chuyên môn đánh giá. Không nên tự sửa chữa chỉ dựa trên quan sát bề mặt.

Bước 2: Làm nhám và loại bỏ phần vật liệu yếu

Mục tiêu của việc làm nhám là tạo bề mặt phù hợp để bê tông mới tiếp xúc với phần bê tông đã đổ.

Quá trình này cần loại bỏ lớp bề mặt yếu, vữa xi măng rời rạc và vật liệu không đặc chắc. Tuy nhiên, thao tác không được làm hư hại cốt thép hoặc phần bê tông đang đạt yêu cầu.

Phương pháp làm nhám phải phù hợp với tuổi bê tông, tình trạng bề mặt và biện pháp thi công được duyệt. Không nên mặc định sử dụng một phương pháp cơ học cho mọi trường hợp.

The Concrete Society khuyến nghị bề mặt bê tông cũ phải sạch, không còn lớp laitance, bụi và mảnh vụn trước khi đổ bê tông mới. Quá trình chuẩn bị cũng cần tránh làm bật các hạt cốt liệu lớn khỏi bề mặt.

Bước 3: Vệ sinh và chuẩn bị độ ẩm bề mặt

Sau khi làm nhám, cần loại bỏ:

• – Bụi và mảnh vụn.
• – Phần bê tông hoặc vữa đã bong rời.
• – Dầu, bùn đất và tạp chất.
• – Nước đọng tại mặt nối.

Độ ẩm bề mặt phải được chuẩn bị theo yêu cầu kỹ thuật của dự án. Việc tưới nước, làm ẩm hoặc kiểm soát nước đọng cần thực hiện đúng biện pháp đã được chấp thuận.

Không nên tự thêm nước vào bê tông mới để bù cho bề mặt chuẩn bị không đúng. Việc thay đổi lượng nước có thể làm thay đổi tính chất của hỗn hợp bê tông.

Bước 4: Kiểm tra cốp pha, cốt thép và điều kiện thi công

Trước khi đổ tiếp, cần đối chiếu các yêu cầu kỹ thuật khi đổ bê tông và xác nhận:

• – Cốp pha ổn định, kín và đúng vị trí.
• – Cốt thép không bị dịch chuyển hoặc bám bẩn.
• – Chi tiết chôn sẵn và vật liệu chống thấm, nếu có, đúng hồ sơ.
• – Khu vực mặt nối có thể tiếp cận để đổ và đầm bê tông.
• – Thiết bị bơm, đầm và dụng cụ thi công đã sẵn sàng.
• – Nhân lực và nguồn cung bê tông được bố trí đầy đủ.
• – Điều kiện thời tiết phù hợp hoặc đã có phương án che chắn.
• – Hồ sơ kiểm tra và chấp thuận cần thiết đã hoàn thành.

Bước 5: Đổ, đầm và bảo dưỡng bê tông mới

Khi đổ tiếp, cần tổ chức quá trình cấp bê tông ổn định để hạn chế phân tầng hoặc phát sinh thêm gián đoạn.

Khu vực tiếp giáp phải được đầm phù hợp để bê tông mới tiếp xúc tốt với bề mặt đã chuẩn bị. Trong quá trình đầm, cần tránh làm thay đổi vị trí cốt thép, cốp pha, waterstop hoặc chi tiết chôn sẵn.

Sau khi hoàn thành, bê tông cần được bảo dưỡng sau khi đổ theo yêu cầu của cấu kiện và tiêu chuẩn áp dụng.

ACI SPEC-301-20 – Specifications for Concrete Construction [5] bao gồm các yêu cầu tham khảo về sản xuất, đổ, hoàn thiện, bảo dưỡng, xử lý joint và kiểm soát thi công bê tông. Tài liệu này cần được áp dụng theo chỉ định của kỹ sư và yêu cầu riêng của từng dự án.

Không nên mặc định mọi mạch ngừng đều phải sử dụng hồ dầu, epoxy, hóa chất kết nối hoặc waterstop. Việc sử dụng các vật liệu này phải căn cứ vào thiết kế, chỉ dẫn kỹ thuật và sản phẩm đã được phê duyệt.

Những rủi ro khi xử lý mạch ngừng không đúng

Mạch ngừng được bố trí và xử lý đúng không mặc định là khuyết tật. Ngược lại, việc chọn sai vị trí hoặc chuẩn bị mặt nối không phù hợp có thể làm tăng một số rủi ro.

Các biểu hiện trên có thể liên quan đến nhiều yếu tố như thiết kế, vật liệu, thi công, tải trọng và môi trường. Không nên mặc định mọi vết nứt hoặc hiện tượng thấm tại khu vực này đều do mạch ngừng.

Câu hỏi thường gặp về mạch ngừng bê tông

Có bắt buộc dùng hồ dầu hoặc hóa chất kết nối tại mạch ngừng không?

Không có một yêu cầu chung áp dụng cho mọi mạch ngừng. Việc sử dụng hồ dầu, epoxy hoặc hóa chất kết nối phải căn cứ vào thiết kế, chỉ dẫn kỹ thuật và tài liệu của sản phẩm đã được phê duyệt.

Có thể tự thay đổi vị trí mạch ngừng khi thi công không?

Không nên tự thay đổi. Nếu vị trí dự kiến không thể thực hiện, bên thi công cần báo cáo để người có thẩm quyền kỹ thuật đánh giá và chấp thuận phương án mới.

Mạch ngừng có luôn gây nứt hoặc thấm không?

Không. Mạch ngừng được bố trí và xử lý đúng không mặc định là khuyết tật. Nứt hoặc thấm còn phụ thuộc vào thiết kế, vật liệu, chất lượng thi công, điều kiện môi trường và trạng thái làm việc của kết cấu.

Ảnh mạch ngừng có đủ để đánh giá chất lượng kết cấu không?

Không. Ảnh chỉ giúp nhận diện một phần tình trạng bề mặt. Việc đánh giá mạch ngừng bê tông cần kết hợp kiểm tra thực tế, hồ sơ thiết kế, nhật ký thi công và ý kiến của người có chuyên môn.

Tài liệu tham khảo

[1] American Concrete Institute – Difference between a construction joint and a cold joint.

[2] The Concrete Society – Construction Joints: Horizontal.

[3] TCVN 4453:1995 – Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối – Quy phạm thi công và nghiệm thu.

[4] ACI Committee 224 – ACI PRC-224.3-95: Joints in Concrete Construction.

[5] ACI Committee 301 – ACI SPEC-301-20: Specifications for Concrete Construction.