Guide to maintenance

KẾT CẤU BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP - HƯỚNG DẪN CÔNG TÁC BẢO TRÌ

TCVN 9343:2012 được chuyển đổi từ TCXDVN 348:2004 thành Tiêu chuẩn Quốc gia theo quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm b khoản 2 Điều 7 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 01/8/2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.

TCVN 9343:2012 do Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng - Bộ Xây dựng biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
KẾT CẤU BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP - HƯỚNG DẪN CÔNG TÁC BẢO TRÌ

Concrete and reinforced concrete structures - Guide to maintenance

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, thủy 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 liên quan.

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 141:2008, Xi măng - Phương pháp phân tích hóa học.

TCVN 197:2002 (ISO 6892:1998), Kim loại - Thử kéo ở nhiệt độ thường.

TCVN 2683:1991, Đất xây dựng - Phương pháp lấy, bao gói, vận chuyển và bảo quản mẫu.

TCVN 2737:1995, Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế.

TCVN 3105:2012, Hỗn hợp bê tông nặng và bê tông nặng - Lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử.

TCVN 3113:2012, Bê tông nặng - Phương pháp xác định độ hút nước.

TCVN 3118:2012, Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ nén.

TCVN 4055:2012, Tổ chức thi công.

TCVN 4085:1995, Kết cấu gạch đá - Quy phạm thi công và nghiệm thu.

TCVN 4453:1995, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối - Quy phạm thi công và nghiệm thu.

TCVN 5573:1991, Kết cấu gạch đá và gạch đá cốt thép.

TCVN 5574:1991, Kết cấu bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế.

TCVN 5718:1993, Mái và sàn bê tông cốt thép 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 môđun đàn hồi khi nén tĩnh.

TCVN 6084:2012, Hệ thống tài liệu thiết kế - Bản vẽ xây dựng - Phần 19: Ký hiệu cho cốt thép bê tông.

TCVN 9334:2012, Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ bằng súng bật nẩy.

TCVN 9345:2012, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Hướng dẫn kỹ thuật phòng chống nứt dưới tác động khí hậu nóng ẩm địa phương.

TCVN 9348:2012, Kết cấu bê tông cốt thép - Phương pháp điện thế kiểm tra khả năng cốt thép bị ăn mòn.

TCVN 9351:2012, Đất xây dựng - Phương pháp xuyên động lấy mẫu.

TCVN 9352:2012, Đất xây dựng - Phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh.

TCVN 9356:2012, 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.

TCVN 9357:2012, Bê tông nặng - Đánh giá chất lượng bê tông - Phương pháp xác định vận tốc xung siêu âm.

TCVN 9360:2012, Quy trình kỹ thuật xác định độ lún công trình dân dụng và công nghiệp bằng phương pháp đo cao hình học.

TCVN 9361:2012, Thi công và nghiệm thu công tác nền móng.

TCVN 9362:2012, Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình.

3. Thuật ngữ và định nghĩa

3.1. 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.

3.2. Biến dạng (deformation)

Hiện tượng thay đổi hình dạng và thể tích của kết cấu.

3.3. Cacbonat hóa (carbonation)

Tác động sinh ra do phản ứng giữa hydroxid canxi trong bê tông với khí cacbônic trong môi trường, tạo ra một bề mặt cứng do bê tông bị cacbonat hóa và làm giảm tính kiềm trong phần đã xảy ra phản ứng.

3.4. 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.

3.5. Chức năng (function)

Yêu cầu mà kết cấu đòi hỏi phải đảm đương.

3.6. Co khô (dry shringkage)

Sự giảm thể tích của bê tông do bị mất nước trong trạng thái đóng rắn.

3.7. Công năng (performance)

Khả năng (hoặc hiệu quả) của kết cấu đảm nhận các chức năng thiết kế của nó.

3.8. Công tác sửa chữa (repair)

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.

3.9. Chỉ số công năng (performance index)

Chỉ số định lượng của công năng kết cấu.

3.10. 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 thỏa mãn).

3.11. 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.

3.12. 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.

3.13. Độ bền lâu (durability)

Mức thời gian kết cấu duy trì được các công năng thiết kế.

3.14. 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

3.15. Độ tin cậy (reliability)

Khả năng một kết cấu có thể đáp ứng đầy đủ những yêu cầu cần thiết trong suốt tuổi thọ thiết kế.

3.16. 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.

3.17. 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.

3.18. 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…

3.19. 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).

3.20. 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.

3.21. 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).

3.22. 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.

3.23. 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.

3.24. 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.

3.25. Kiểm soát hư hỏng (damage control)

Cách tiến hành để đảm bảo yêu cầu trạng thái giới hạn được thỏa mãn khi sửa chữa và phục hồi kết cấu.

3.26. 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.

3.27. 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.

3.28. Mức xuống cấp (level of deterioration)

Tình trạng đã bị xuống cấp của kết cấu.

3.29. 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.

3.30. 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.

3.31. Tác động (action)

Lực cơ học hoặc tác động của môi trường mà kết cấu (hoặc bộ phận kết cấu) phải gánh chịu.

3.32. Tác động bất thường (accidental action)

Tác động xảy ra với xác suất rất thấp, nhưng có cường độ cao hơn nhiều so với các tác động thông thường khác.

3.33. Tác động môi trường (environment actions)

Tập hợp các ảnh hưởng vật lý, hóa 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.

3.34. 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 sự thay đổi nhiệt độ.

3.35. 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.

3.36. 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.

3.37. 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.

3.38. 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.

3.39. Tính chất biến dạng (deformability)

Thuật ngữ chỉ khả năng kết cấu có thể thay đổi hình dạng và kích thước.

3.40. Trạng thái đóng rắn của bê tông (hardened state of concrete)

Trạng thái bê tông sau khi đạt được cường độ nhất định.

3.41. 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.

3.42. Trạng thái giới hạn cực hạn (ultimate limit state)

Trạng thái giới hạn của sự an toàn.

3.43. Tốc độ xuống cấp (rate of deterioration)

Mức xuống cấp của kết cấu theo một đơn vị thời gian.

3.44. 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.

3.45. 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.

3.46. 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.

3.47. 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.

4. Những vấn đề cơ bản của bảo trì

4.1. 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.

4.2. Nội dung bảo trì

Công tác bảo trì được thực hiện với những nội dung sau đây:

4.2.1. Kiểm tra

Kiểm tra gồm có các loại hình sau đây:

4.2.1.1. 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.

4.2.1.2. 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.

4.2.1.3. 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 sớm.

Kiểm tra định kỳ được thực hiện với mọi công trình trong đó chu kỳ kiểm tra được chủ công trình quy định tùy theo tầm quan trọng, tuổi thọ thiết kế và điều kiện môi trường làm việc của công trình.

4.2.1.4. 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…). Kiểm tra bất thường thông thường đi liền với kiểm tra chi tiết.

4.2.1.5. 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).

Bảng 1 - Phân loại bảo trì theo các nhóm

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 5.3, 5.4, 5.5 và 5.6.

Quan hệ giữa các quá trình kiểm tra và sửa chữa được thể hiện trên sơ đồ Hình 1.

Hình 1 - Quan hệ các quá trình kiểm tra và sửa chữa kết cấu

4.2.2. Phân tích cơ chế xuống cấp

Trên cơ sở các số liệu kiểm tra, cần xác định xem xuống cấp đang xảy ra theo cơ chế nào. Từ đó xác định hướng giải quyết khắc phục.

4.2.3. 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.

4.2.4. Xác định giải pháp sửa chữa

Xuất phát từ mức yêu cầu phải sửa chữa để thiết kế giải pháp sửa chữa cụ thể.

4.2.5. Sửa chữa

Bao gồm quá trình thực thi thiết kế và thi công sửa chữa hoặc gia cường kết cấu.

Tùy 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.

4.3. Phân loại bảo trì

Công tác bảo trì được phân theo các nhóm A, B, C, D tùy theo tầm quan trọng của 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.

4.4. Các dạng hư hỏng của kết cấu

Tiêu chuẩn này xem xét các dạng hư hỏng thông thường sau đây của kết cấu:

- Hư hỏng do sai sót thuộc về thiết kế, thi công, sử dụng công trình;

- Hư hỏng do nguyên nhân lún nền móng;

- Hư hỏng do tác động các yếu tố khí hậu nóng ẩm;

- Hư hỏng do cabonat hóa bê tông;

- Hư hỏng do tác động của môi trường vùng biển;

- 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 Điều 6.

Từ mỗi loại hình hư hỏng nhận biết được, chủ công trình và người thiết kế cần có chương trình cụ thể cho công tác bảo trì, bao gồm từ khâu kiểm tra, đánh giá mức độ hư hỏng đến việc sửa chữa, gia cường, nâng cấp hoặc phá dỡ công trình.

4.5. Kiểm tra công năng của kết cấu trong quá trình bảo trì

4.5.1. 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:

- Độ an toàn (khả năng chịu tải);

- Khả năng làm việc bình thường.

Việc đánh giá công năng được thực hiện thông qua các chỉ số công năng yêu cầu (P_yc) và chỉ số công năng thực tế mà kết cấu đạt được (P_tt). Tùy 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.

4.5.2. Kết cấu được coi là đảm bảo công năng khi P_­tt­­ ≥ P_yc hoặc P_yc ≥ P_tt, tùy theo chỉ số công năng cụ thể.

trong đó:

P_tt là chỉ số công năng thực tế đạt được, xác định theo thực tế khảo sát kết cấu hoặc theo giá trị tính toán;

P_yc là 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.

4.5.3. Các chỉ số công năng cần đánh giá được chỉ rõ trong bảng 2.

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 hóa chất thẩm thấu;

- Chiều dày mức thấm ion Cl^- hoặc hóa 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.

Bảng 2 - Các chỉ số công năng cần đánh giá trước và sau khi sửa chữa kết cấu

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.

Trong suốt thời gian làm việc của công trình, công tác bảo trì cần được duy trì theo nội dung nêu ở 4.2. 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.

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.

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.