1. Đặt vấn đề Hiện nay, các toà nhà văn phòng, trung tâm thương mại và đặt biệt là các chung cư cao tầng đang được xây dựng tại các đô thị Việt Nam. Tại Hà Nội và TP. HCM đã xây dựng các công trình cao đến 33 tầng. Trong các nhà cao tầng, phần ngầm là một bộ phận không thể thiếu. Các kết cấu tầng hầm ngoài yêu cầu phải chịu lực như những kết cấu khác, cần phải có độ chống thấm nhất định để thoả mãn yêu cầu công năng do nhà thiết kế đặt ra. 1. Chống thấm cho tầng hầm bằng bê tông cốt thép (BTCT) còn đảm bảo cho thép cốt trong bê tông không bị ăn mòn. Do vậy, đối với kết cấu BTCT tầng hầm, yêu cầu chống thấm không chỉ là yêu cầu sử dụng mà còn là điều kiện đảm bảo cho công trình có độ bền vững cần thiết. Tuy nhiên, cho tới thời điểm này vẫn chưa có chỉ dẫn hay tiêu chuẩn hướng dẫn thiết kế và thi công tầng hầm nhà cao tầng. Hồ sơ thiết kế kỹ thuật cũng như thiết kế thi công nhà cao tầng chỉ bao gồm thiết kế kiến trúc, bản vẽ kết cấu, hệ thống kỹ thuật. Phần thiết kế chống thấm cho nhà cao tầng nói chung và tầng hầm nói riêng chỉ gồm vài dòng chú thích với những chỉ dẫn chung. Các đơn vị thi công thực hiện việc chống thấm tầng hầm theo kinh nghiệm riêng của mình nên mỗi đơn vị có một cách. Hậu quả là hầu hết các tầng hầm của nhà cao tầng đều bị thấm. Xin giới thiệu công nghệ chống thấm tầng hầm kết cấu BTCT liền khối để khắc phục tình trạng trên. 2. Nguyên lý chống thấm Chống thấm tầng hầm nhà cao tầng dựa trên những nguyên lý sau: - Nâng cao khả năng chống thấm của kết cấu BTCT đáy và tường tầng hầm bằng bê tông chống thấm; - Chống thấm bổ sung phía ngoài tầng hầm bằng các vật liệu đàn hồi, tấm chống thấm đúc sẵn; 2.1. Nâng cao khả năng chống thấm của bê tông kết cấu BTCT Biện pháp này cần xét đến đầu tiên khi thiết kế chống thấm các tầng hầm kết cấu BTCT. Nâng cao khả năng chống thấm của bê tông tầng hầm bằng việc sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính siêu mịn không chỉ chống thấm hữu hiệu cho phần ngầm của công trình mà còn bảo vệ cho thép cốt khỏi bị gỉ và đảm bảo độ bền lâu của công trình. Cho đến nay, các nhà kết cấu thường chỉ định cường độ chịu nén tối thiểu của bê tông ở độ tuổi 28 ngày mà không quan tâm đến các tính chất khác của bê tông. Trong khi đó, độ bền lâu của bê tông lại phụ thuộc rất nhiều vào độ rỗng và phân bố lỗ rỗng theo đường kính. Phụ gia khoáng hoạt tính microsilica như silicafume hoặc tro trấu khi được đưa vào thành phần bê tông sẽ làm giảm đáng kể tổng độ rỗng và đặt biệt là lỗ rỗng mao dẫn (các lỗ rỗng có đường kính lớn hơn 10-4mm). Để đạt được điều này, thành phần bê tông chống thấm cần được thiết kế bởi cơ quan thiết kế chuyên ngành. Khi lựa chọn cấp chống thấm của bê tông dùng thi công tường và đáy tầng hầm cần lưu ý đến chiều dày kết cấu và chiều cao mực nước ngầm. Mối liên hệ giữa chiều dày kết cấu BTCT và chiều cao mực nước ngầm với cấp chống thấm cần thiết của bê tông. Bảng 1 H/d Mức chống thấm cần thiết Dưới 10 10…15 15…20 25…35 > 35 B6 B8 B12 B16 B20 Ghi chú: H - Chiều cao mực nước ngầm; δ - Chiều dày kết cấu BTCT. Số liệu ở bảng 1 cho thấy cấp chống thấm càng cao khi chiều dày lớp bê tông kết cấu càng nhỏ, hoặc chiều cao mực nước ngầm càng lớn. Do vậy trong quá trình thiết kế cần lựa chọn cấp chống thấm phù hợp với thực tế công trình. Trong những trường hợp tỷ số H/δ quá lớn và việc nâng cao cấp chống thấm của bê tông không hiệu quả thì có thể sử dụng các lớp chống thấm bổ sung phía ngoài kết cấu BTCT. Ngoài ra, do các yêu cầu về độ an toàn, tính kinh tế trong các giải pháp chống thấm, cần xét đến các lớp chống thấm bổ sung. 2.2. Chống thấm bổ sung Trong trường hợp việc nâng cao khả năng chống thấm của bê tông kết cấu tầng hầm chưa đáp ứng được yêu cầu (về mức độ chống thấm, hệ số an toàn hay tính kinh tế của giải pháp) có thể xem xét các biện pháp chống thấm bổ sung. Đó là các giải pháp kỹ thuật nhằm bao bọc toàn bộ phía ngoài kết cấu BTCT bằng các tấm chống thấm đúc sẵn hoặc các màng chống thấm đàn hồi. Trong quá trình thiết kế và thi công cũng cần đặc biệt chú ý tới các giải pháp kỹ thuật và các biện pháp thi công nâng cao khả năng chống thấm của các vị trí như mối nối thi công mạch ngừng, lỗ bu lông, đường ống kỹ thuật xuyên qua tường và đáy tầng hầm. 3. Công nghệ chống thấm tầng hầm nhà cao tầng 3.1. Thiết kế chống thấm Cho tới nay, các biện pháp chống thấm thường được chỉ định bởi thiết kế kiến trúc hoặc thiết kế kết cấu. Thiết kế chống thấm thường được gói gọn trong một vài dòng chỉ dẫn chung. Chính vì vậy khi có tác động của nước ngầm thì các công trình đều bị thấm nước, đặc biệt là tầng hầm nhà cao tầng. Việc thiết kế chống thấm cần được coi như là phần riêng biệt không thể thiếu đối với các công trình có phần ngầm. Thiết kế chống thấm các kết cấu BTCT tầng hầm cần tiến hành theo các bước sau: 3.1.1. Xác định các căn cứ thiết kế chống thấm - Các thông số về địa chất khu vực xây dựng, mực nước ngầm, khả năng xâm thực của nước ngầm... - Các yêu cầu kỹ thuật của công trình như: tính chất sử dụng, độ sâu của tầng hầm, niên hạn sử dụng... - Bản vẽ kiến trúc, kết cấu và hệ thống kỹ thuật của tầng hầm. Các tài liệu trên làm cơ sở cho việc lựa chọn phương án chống thấm cũng như vật liệu sử dụng. 3.1.2. Chọn cấp chống thấm của bê tông và thiết kế các lớp chống thấm bổ sung Căn cứ vào cấu tạo của kết cấu bê tông đáy tường tầng hầm, các thông số về mực nước ngầm và khả năng xâm thực của nước ngầm và khả năng xâm thực của nước ngầm và các yêu cầu kinh tế - kỹ thuật của công trình mà chọn cấp chống thấm của bê tông theo bảng 1 và thiết kế các lớp chống thấm bổ sung. Các lớp chống thấm bổ sung thường đươc cấu tạo từ các tấm chống thấm đúc sẵn, các màng đàn hồi từ các loại keo, các chất kết tinh trong bê tông sau khi được phun vào hoặc từ đất sét đầm chặt. Trong thiết kế cần quy định các yêu cầu kỹ thuật đối với hỗn hợp bê tông và bê tông chống thấm, các vật liệu chống thấm đặc chủng. 3.1.2.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với hỗn hợp bê tông và bê tông chống thấm - Cường độ nén ở tuổi 28 ngày không nhỏ hơn mác thiết kế. - Mức chống thấm không thấp hơn mức chống thấm cần thiết (chọn theo tỷ lệ chiều cao cột nước/chiều dày kết cấu); - Tỷ lệ N/X không lớn hơn giá trị chọn theo yêu cầu về cường độ chịu nén và cấp chống thấm của bê tông; - Lượng hạt mịn (hạt có kích thước nhỏ hơn 0,3mm) trong 1m3 bê tông khoảng 450-800kg tuỳ theo Dmax của cốt liệu lớn và loại cốt liệu lớn là sỏi hoặc đá dăm; - Lượng xi măng trong 1m3 bê tông không nên nhỏ hơn 350kg và không nên lớn hơn 480kg; - Hỗn hợp bê tông cần có độ dẻo phù hợp với phương pháp đổ, thiết bị đầm và không bị tách nước. 3.1.2.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với vật liệu chống thấm chuyên dụng a. Băng cách nước cho khe co dãn (khe lún) - Không cho nước xuyên qua; - Chiều rộng của băng không nhỏ hơn 200mm; - Đường kính hoặc chiều rộng của gân giữa của băng không nhỏ hơn 10mm; - Độ dãn dài của gân giữa của băng không nhỏ hơn 200% (tuỳ thuộc vào yêu cầu chuyển vị của khe lún); - Bên trong môi trường kiềm. b. Gioăng cách nước cho các mối nối nguội (mạch ngừng thi công) - Đối với loại tấm: + Chiều rộng không nhỏ hơn 150mm; + Bên trong môi trường kiềm. - Đối với các loại vật liệu trương nở: + Cạnh nhỏ nhất hoặc đứờng kính không nhỏ hơn 10mm; + Không nở sớm hơn 24giờ kể từ khi tiếp xúc với nước. c. Vật liệu chống thấm chuyên dụng cho sàn đáy Thường dùng tấm chống thấm đúc sẵn trên nền bitum hoặc bentonite. Yêu cầu kỹ thuật đối với tấm chống thấm đúc sẵn dùng cho sàn đáy: - Không cho nước xuyên qua; - Chiều dày không nhỏ hơn 3mm; - Và nối bằng phương pháp gia nhiệt hoặc tự và khi tiếp xúc với nước. d. Vật liệu chống thấm chuyên dụng cho tường Thường dùng các loại tấm đúc sẵn trên cơ sở bitum hoặc bentonite, các màng chống thấm đàn hồi hoặc các dung dịch kết tinh. 3.1.3. Phân chia khối đổ Do quá trình thi công các kết cấu tầng hầm không thể làm một lần, việc phân chia khối đổ là cần thiết. Khi phân chia khối đổ cần tính đến đặc điểm công trình, cấu trúc của phần ngầm. Việc xử lý các mối nối thi công cần tính đến đặc điểm của từng loại vật liệu chống thấm chuyên dụng và phù hợp với kế cấu tầng hầm. 3.2. Thi công bê tông chống thấm Thi công bê tông chống thấm cần tuân thủ theo các quy định trong TCVN 4453-1995 “Kết cấu bê tông và BTCT - Quy phạm thi công và nghiệm thu”. Ngoài ra đối với kết cấu đáy tầng hầm có thể áp dụng đầm lại hoặc xoa lại mặt sau khi đã hoàn thiện. Thời điểm và phương pháp đầm lại được thực hiện cần có những hướng dẫn của các kỹ sư chuyên nghiệp. Bê tông sau khi đầm hoặc đầm lại cần được bảo dưỡng ẩm phù hợp với các quy định trong TCVN 5574-1993” Bê tông nặng - Yêu cầu bảo dưỡng ẩm” 4. Kết luận - Sử dụng bê tông chống thấm thi công các kết cấu BTCT tầng hầm nhà cao tầng là giải pháp hữu hiệu đảm bảo độ bền lâu của công trình; - Chống thấm bổ sung phía ngoài các kết cấu tầng hầm bằng các vật liệu đàn hồi, tấm chống thấm đúc sẵn là cần thiết đối với các công trình có cấu tạo phức tạp, xây dựng ở khu vực có mực nước ngầm cao và yêu cầu chống thấm cao. - Thiết kế chống thấm tầng hầm nhà cao tầng cần được coi là bắt buộc và phải bao gồm các chỉ dẫn kỹ thuật và quy trình thi công cụ thể đối với bê tông và các lớp chống thấm khác. ▪ (Nguồn tin: T/C Sài Gòn Đầu tư và Xây dựng, số 7/2005)