Nghiên cứu chế tạo bê tông cường độ cao chống thấm nước dùng trong xây dựng phần ngầm nhà cao tầng

Những vật liệu kết hợp dùng để chống thấm

Trong quá trình đô thị hóa nhanh chóng, TP. Hồ Chí Minh đang phải đối mặt với tình trạng thiếu hụt nghiêm trọng quỹ đất xây dựng tại khu vực trung tâm. Mật độ dân cư cao, nhu cầu về giao thông, hạ tầng kỹ thuật và các dịch vụ đô thị ngày càng gia tăng khiến không gian bề mặt không còn đủ để bố trí các công trình phục vụ phát triển kinh tế – xã hội [1]. Trước tình hình thực tế đó, việc phát triển không gian ngầm được xem là một hướng đi tất yếu, nhằm mở rộng không gian sử dụng đô thị theo chiều sâu, giảm tải áp lực mặt đất và nâng cao hiệu quả khai thác hạ tầng hiện hữu.

TP. Hồ Chí Minh hiện là địa phương đi đầu trong cả nước về quy hoạch và đầu tư các công trình ngầm. Hàng loạt dự án quy mô lớn như tuyến đường sắt đô thị (metro), các nhà ga, bãi đỗ xe ngầm, trung tâm thương mại và hệ thống kỹ thuật ngầm đang được triển khai. Quy hoạch chung thành phố đến năm 2040, tầm nhìn 2060 đã chính thức tích hợp không gian ngầm vào cấu trúc đô thị, xác định đây là thành phần trọng yếu của hạ tầng thông minh, hướng tới phát triển đô thị bền vững [2]. 

Sự hình thành các tuyến Metro số 1, số 2, số 3 và hệ thống bãi đỗ xe ngầm ở khu vực trung tâm Quận 1, Thủ Đức, Bình Thạnh cho thấy nhu cầu về vật liệu và giải pháp kỹ thuật cho các kết cấu ngầm có quy mô và độ phức tạp ngày càng lớn. Tuy nhiên, sự phát triển nhanh của đô thị lại diễn ra trong bối cảnh TP. Hồ Chí Minh là một trong những khu vực chịu ảnh hưởng nghiêm trọng nhất của biến đổi khí hậu và nước biển dâng ở Việt Nam.

Hệ thống sông rạch dày đặc, địa hình thấp, nền đất yếu và chịu lún tự nhiên khiến thành phố đặc biệt dễ tổn thương trước hiện tượng ngập úng [3]. Tình trạng ngập xảy ra thường xuyên hơn với thời gian và phạm vi ảnh hưởng ngày càng lớn. Các nghiên cứu dự báo đến giữa thế kỷ XXI, nhiều khu vực đô thị có nguy cơ bị ngập thường xuyên nếu không có giải pháp thích ứng hiệu quả. Việc khai thác nước ngầm quá mức trong nhiều thập niên qua đã khiến nền đất sụt lún trung bình từ 1 đến 3 cm mỗi năm, làm trầm trọng thêm nguy cơ ngập do sự chênh lệch mực địa hình và dâng triều.

Tổ hợp các yếu tố nói trên đã tạo ra môi trường thủy lực đặc biệt bất lợi đối với công trình ngầm. Mực nước ngầm cao, áp lực thủy tĩnh lớn, sự dao động của mực triều và sự xâm nhập mặn từ hệ thống sông rạch gây ra hàng loạt thách thức về ổn định kết cấu, chống thấm, ăn mòn và tuổi thọ công trình. Nhiều dự án tầng hầm tại khu vực trung tâm TP. Hồ Chí Minh phải chịu áp lực nước ngầm đáng kể ngay trong quá trình thi công, đòi hỏi các giải pháp hạ mực nước phức tạp, tốn kém và tiềm ẩn nguy cơ sụt lún nền xung quanh [4]. Sau khi hoàn thành, các công trình ngầm tiếp tục chịu tác động lâu dài của độ ẩm cao, xâm nhập ion Cl- và SO42- từ môi trường nước ngầm, gây ăn mòn cốt thép trong kết cấu bê tông cốt thép, nứt và suy giảm khả năng chống thấm.

Đặc điểm này làm cho việc lựa chọn vật liệu xây dựng cho phần ngầm trở thành vấn đề trọng yếu. Bê tông dùng trong công trình ngầm không chỉ phải đạt cường độ chịu nén cao mà còn phải có độ đặc chắc, khả năng chống thấm và kháng xâm thực tốt [5]. Trong điều kiện nhiệt độ, độ ẩm và áp lực nước thay đổi liên tục như ở TP. Hồ Chí Minh, các loại bê tông thông thường dễ bị thấm nước, ăn mòn hoặc phá hủy do sự co ngót và giãn nở không đồng đều. Việc nghiên cứu, phát triển các loại bê tông cường độ cao, bền nước, bền ion xâm nhập có khả năng tự bảo vệ cốt thép là cần thiết hiện nay [6]. Vì vậy, có thể nói đây là một hướng nghiên cứu mang tính chiến lược và có ý nghĩa thực tế cao.

Không chỉ dừng lại ở yêu cầu kỹ thuật, tính cấp thiết của việc nghiên cứu vật liệu cho công trình ngầm tại TP. Hồ Chí Minh còn gắn liền với định hướng phát triển đô thị thông minh và phát triển bền vững. Hệ thống hạ tầng ngầm hiện đại sẽ quyết định hiệu quả vận hành của toàn bộ đô thị trong tương lai, đặc biệt trong bối cảnh diện tích đất bề mặt ngày càng hạn hẹp [7]. Nếu vật liệu không đảm bảo độ bền lâu và khả năng chống xâm thực thì chi phí duy tu, bảo dưỡng, sửa chữa cùng rủi ro an toàn công trình sẽ gia tăng đáng kể, làm giảm hiệu quả đầu tư [8]. Do đó, việc chủ động phát triển các loại bê tông bền vững, có khả năng chống ngập và thích ứng điều kiện ngầm ẩm ướt đặc thù của khu vực Nam Bộ không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mang giá trị thực tiễn rất lớn. 

Từ những phân tích trên, có thể thấy nhu cầu nghiên cứu và ứng dụng vật liệu bê tông cường độ cao, bền nước và thân thiện môi trường cho công trình ngầm tại TP. Hồ Chí Minh là hết sức cấp thiết. Đây không chỉ là yêu cầu trước mắt của các dự án hạ tầng trọng điểm như metro, bãi đỗ xe và trung tâm thương mại ngầm, mà còn là nhiệm vụ chiến lược nhằm thích ứng với biến đổi khí hậu, đảm bảo an toàn công trình và hướng đến mục tiêu phát triển đô thị bền vững cho thành phố trong tương lai.

Vì vậy, việc nghiên cứu chế tạo bê tông cường độ cao chống thấm nước tốt dùng trong phần ngầm nhà cao tầng khu vực TP. Hồ Chí Minh là rất cần thiết và phù hợp với nhu cầu phát triển mở rộng các cơ sở hạ tầng ngầm cấp bách hiện nay.

Xem chi tiết Bài nghiên cứu TẠI ĐÂY:

BuilData