Móng gia cố xi măng là lớp móng đường làm từ cấp phối đá dăm, cát hoặc đất trộn với một lượng nhỏ xi măng và nước, rải và lu chặt khi xi măng chưa đông kết, sau đó được bảo dưỡng ẩm để xi măng phát triển cường độ. Kết quả là một lớp móng nửa cứng, chịu tải và chống biến dạng tốt hơn nhiều so với cấp phối không gia cố, ít bị nước làm mềm, thích hợp cho đường có nhiều xe nặng hoặc nơi vật liệu đá tốt khan hiếm.
Đổi lại, loại móng này kén kỹ thuật hơn: mọi công đoạn từ trộn đến lu xong phải gói gọn trong một khoảng thời gian ngắn, lớp móng phải được giữ ẩm nhiều ngày, và bản chất xi măng co ngót khi khô sinh ra vết nứt có thể lan lên mặt đường nhựa. Bài viết giải thích các loại móng gia cố, trình tự thi công, bảo dưỡng và cách người làm nghề hạn chế nứt.
Các loại vật liệu gia cố xi măng hay gặp
Gia cố xi măng không phải một vật liệu mà là một nhóm. Chọn loại nào tuỳ tải trọng, vật liệu sẵn có và vị trí lớp trong kết cấu. Tỷ lệ xi măng thường chỉ vài phần trăm khối lượng, xác định qua thiết kế thành phần trong phòng thí nghiệm:
| Loại | Vật liệu gốc | Hay dùng ở đâu | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| Cấp phối đá dăm gia cố xi măng | Cấp phối đá dăm đúng thành phần hạt | Móng trên của đường nhiều xe nặng, đường cao tốc | Cường độ cao nhất trong nhóm; cần trạm trộn |
| Cát gia cố xi măng | Cát hạt trung, hạt thô | Móng dưới ở vùng thiếu đá như đồng bằng sông Cửu Long | Tận dụng cát sẵn có; cường độ thấp hơn |
| Đất gia cố xi măng | Đất tại chỗ hoặc đất mỏ phù hợp | Móng dưới đường cấp thấp, gia cố nền trên cùng | Trộn tại chỗ bằng máy chuyên dụng; đất nhiều hữu cơ không gia cố được |
| Tái sinh nguội kết cấu cũ có xi măng | Mặt và móng đường cũ được cào xới | Nâng cấp đường cũ | Kết hợp cào bóc và trộn tại chỗ; thường có thêm nhũ tương hoặc bọt nhựa |
Đường bê tông xi măng không thuộc nhóm này: tấm bê tông có hàm lượng xi măng cao gấp nhiều lần, là lớp mặt chứ không phải lớp móng. Móng gia cố xi măng vẫn cần một lớp mặt bê tông nhựa hoặc láng nhựa phía trên để chịu mài mòn và che nước.
Vì sao gọi là cuộc chạy đua với thời gian
Ngay khi xi măng gặp nước trong máy trộn, phản ứng thuỷ hoá bắt đầu. Trong vài giờ đầu, hỗn hợp vẫn còn dẻo và có thể lu chặt; sau đó các sản phẩm thuỷ hoá bắt đầu liên kết các hạt lại. Nếu lu khi hỗn hợp đã bắt đầu ninh kết, máy lu không làm các hạt sát lại được mà lại phá vỡ những liên kết vừa hình thành. Lớp móng khi đó vừa không đủ chặt vừa yếu hơn, dù hàm lượng xi măng đúng.
Vì thế chỉ dẫn kỹ thuật luôn quy định một thời gian tối đa tính từ lúc trộn đến lúc lu xong, thường chỉ vài giờ, phụ thuộc loại xi măng, nhiệt độ không khí và có dùng phụ gia làm chậm ninh kết hay không. Trời nắng nóng ở miền Nam và miền Trung mùa hè làm thời gian này ngắn lại rõ rệt.
Điều đó quyết định toàn bộ cách tổ chức: trạm trộn không được đặt quá xa, số xe chở phải đủ để máy rải không phải chờ, máy lu phải theo sát máy rải, và không trộn sẵn nhiều hơn lượng rải được trong ca. Một sự cố nhỏ như xe hỏng giữa đường hay mưa bất chợt có thể làm cả mẻ vật liệu bị bỏ. Người chỉ huy giỏi là người dám đổ bỏ mẻ quá giờ thay vì cố rải.
Trình tự thi công một lớp móng gia cố xi măng
Các bước dưới đây mô tả theo nguyên lý cho cấp phối gia cố trộn tại trạm; thông số cụ thể lấy theo chỉ dẫn kỹ thuật và kết quả đoạn thử:
- Chuẩn bị lớp dưới: đúng cao độ, đủ chặt, sạch, được tưới ẩm trước khi rải để lớp dưới không hút mất nước của hỗn hợp.
- Trộn tại trạm có cân đong xi măng, cốt liệu, nước theo khối lượng; kiểm độ ẩm cốt liệu đầu ca để điều chỉnh lượng nước.
- Chở bằng xe ben có bạt phủ để hỗn hợp không mất nước và không bị mưa; ghi giờ trộn trên phiếu từng xe.
- Rải bằng máy rải để có chiều dày đều và không phân tầng; tránh rải bằng máy san gạt nhiều lần.
- Lu ngay sau khi rải theo sơ đồ đã chốt: lu nhẹ ổn định, lu rung làm chặt, lu bánh lốp hoặc lu tĩnh hoàn thiện mặt; xong trong thời gian cho phép.
- Làm mối nối ngang cuối mỗi ca bằng cách cắt thẳng đứng vào phần đã lu chặt, không nối chồng lên phần hỗn hợp đã ninh kết.
- Bảo dưỡng ngay khi lu xong bằng tưới ẩm liên tục, phủ vật liệu giữ ẩm hoặc phun một lớp nhũ tương nhựa tạo màng.
- Cấm xe chạy trên lớp móng trong thời gian bảo dưỡng, trừ xe tưới nước và trường hợp đặc biệt được cho phép.
Với cát hoặc đất gia cố trộn tại chỗ, bước trộn được thay bằng rải xi măng đều trên mặt lớp đã xới rồi dùng máy trộn chuyên dụng đánh tơi, phun nước. Chất lượng phụ thuộc rất nhiều vào độ đều của lớp xi măng rải và chiều sâu trộn.
Bảo dưỡng: phần quyết định cường độ mà hay bị coi nhẹ
Xi măng cần nước để phát triển cường độ, và cần nhiều ngày chứ không chỉ vài giờ. Lớp móng gia cố mỏng, diện tích mặt lớn, phơi dưới nắng và gió nên mất nước rất nhanh. Bề mặt khô sớm sẽ có cường độ thấp, bở, và co ngót mạnh hơn phần bên dưới, sinh ra nứt chân chim. Thời gian bảo dưỡng ẩm tối thiểu thường được quy định khoảng một tuần, có thể dài hơn tuỳ chỉ dẫn.
Có hai cách bảo dưỡng phổ biến. Cách thứ nhất là giữ ẩm bằng nước: tưới phun sương nhiều lần trong ngày, hoặc phủ bao tải, vải địa, cát ẩm rồi tưới lên. Cách này rẻ nhưng cần người làm đều đặn, kể cả cuối tuần, và dễ bị bỏ dở. Cách thứ hai là phun một lớp nhũ tương nhựa lên mặt ngay sau khi lu, tạo màng giữ nước bên trong; màng này đồng thời có thể đóng vai trò lớp thấm bám cho lớp mặt sau đó.
Một lỗi rất hay gặp là cho xe chạy lên lớp móng gia cố mới vài ngày tuổi vì cần chở vật liệu cho đoạn phía trước. Bánh xe nặng làm vỡ các liên kết còn non, tạo vết nứt và mặt bong. Nếu không có đường công vụ khác, phải tính trước trong biện pháp thi công, chẳng hạn làm từng nửa mặt cắt, hoặc chấp nhận thời gian chờ.
Nứt co ngót và nứt phản ánh: bản chất và cách hạn chế
Nứt là bản chất của vật liệu có xi măng. Khi xi măng thuỷ hoá và khô dần, khối vật liệu co lại; nhiệt độ ngày đêm làm nó giãn ra co vào. Lớp móng dài liên tục bị ma sát với lớp dưới giữ lại, nên tự nứt ngang thành từng đoạn. Không thể loại bỏ hoàn toàn, chỉ có thể điều khiển.
Nứt phản ánh lên mặt nhựa. Các vết nứt trong móng là chỗ chuyển vị tập trung. Lớp bê tông nhựa phía trên mỏng, bị kéo giật tại đó mỗi khi nhiệt độ thay đổi và mỗi lần bánh xe đi qua, lâu dần cũng nứt theo đúng vị trí, thành các vết nứt ngang đều đặn trên mặt đường. Nước theo vết nứt xuống làm hỏng móng tiếp.
Không dùng thừa xi măng. Nhiều người nghĩ thêm xi măng cho chắc, nhưng hàm lượng cao làm lớp móng cứng hơn và co ngót mạnh hơn, nứt to và thưa hơn, phản ánh lên mặt rõ hơn. Hàm lượng xi măng nên đúng theo thiết kế thành phần, không tự ý tăng.
Bảo dưỡng đúng và đủ. Mất nước sớm là nguyên nhân chính của nứt co ngót bề mặt. Một lớp móng được giữ ẩm đều suốt thời gian bảo dưỡng nứt ít hơn rõ rệt.
Các biện pháp kết cấu. Tuỳ thiết kế, người ta có thể tạo trước vết nứt có kiểm soát ở khoảng cách đều, đặt lớp cấp phối không gia cố hoặc lớp hấp thụ ứng suất giữa móng và mặt, rải lưới chống nứt, hoặc tăng chiều dày lớp bê tông nhựa. Mỗi giải pháp có chi phí và hiệu quả khác nhau, do người thiết kế lựa chọn.
Khi nào nên và không nên chọn móng gia cố xi măng
Chọn kết cấu là việc của đơn vị thiết kế, nhưng chủ đầu tư nhỏ nên hiểu các cân nhắc chính để đặt đúng câu hỏi:
- Nên cân nhắc khi tuyến có nhiều xe tải nặng, khi đá tốt cho cấp phối phải chở xa mà cát hoặc đất tại chỗ gia cố được, khi muốn giảm chiều dày tổng kết cấu để không nâng cao độ quá nhiều.
- Cần thận trọng khi nền bên dưới còn lún nhiều: lớp móng cứng không theo được biến dạng của nền, sẽ gãy và nứt mạnh.
- Khó làm tốt ở công trình rất nhỏ, xa trạm trộn, không có máy rải và lu đủ: thời gian từ trộn đến lu khó kiểm soát, chất lượng trồi sụt.
- Không phù hợp với đất nhiều hữu cơ, đất có muối sunphat cao nếu không có xử lý riêng, vì xi măng không liên kết được hoặc bị phá huỷ.
- Cần cam kết bảo dưỡng: nếu không bố trí được người và nước để bảo dưỡng ẩm, hoặc không thể cấm xe chạy, nên chọn loại móng khác.
Câu hỏi đáng đặt cho nhà thầu khi họ đề xuất móng gia cố là: trạm trộn đặt ở đâu, bao lâu từ trạm tới công trường, có máy rải không, bảo dưỡng bằng cách gì và ai chịu trách nhiệm, cấm xe chạy bằng cách nào. Câu trả lời mơ hồ là dấu hiệu nên cân nhắc lại.
Câu hỏi thường gặp
Móng gia cố xi măng khác bê tông nghèo thế nào?
Bê tông nghèo là bê tông có ít xi măng, thường được đổ và đầm như bê tông, dùng làm lớp lót hoặc móng dưới tấm bê tông xi măng. Móng gia cố xi măng có độ ẩm thấp hơn, được rải và lu lèn bằng máy lu như cấp phối. Hai loại khác nhau về độ sệt, cách thi công và cách kiểm tra.
Có thể trộn xi măng với cấp phối ngay trên mặt đường bằng tay không?
Với diện tích rất nhỏ thì làm được nhưng chất lượng khó đều, vì xi măng không phân bố đồng đều và thời gian từ trộn đến lu khó kiểm soát. Với tuyến đường, nên trộn tại trạm có cân đong hoặc dùng máy trộn tại chỗ chuyên dụng. Trộn thủ công dễ tạo chỗ thừa, chỗ thiếu xi măng, dẫn tới nứt và mềm cục bộ.
Bao lâu sau khi làm móng gia cố thì rải thảm nhựa được?
Thường sau khi hết thời gian bảo dưỡng tối thiểu theo chỉ dẫn và lớp móng đạt yêu cầu kiểm tra. Rải quá sớm thì xe máy thi công làm hỏng móng còn non; để quá lâu thì móng bị nhiễm bẩn, nứt co ngót phát triển. Thời điểm cụ thể do tư vấn và nhà thầu thống nhất theo tiến độ và điều kiện thực tế.
Mưa ngay sau khi lu xong có sao không?
Mưa nhẹ sau khi lu xong thường không gây hại, thậm chí giúp giữ ẩm. Mưa lớn khi đang rải hoặc trước khi lu thì có thể rửa trôi xi măng và làm hỗn hợp quá ướt, phần đó phải bỏ. Vì thế cần theo dõi dự báo thời tiết và có bạt che cho đoạn đang làm.
Vì sao đường mới làm lại có vết nứt ngang cách đều nhau?
Khi kết cấu có lớp móng gia cố xi măng, các vết nứt ngang cách đều trên mặt nhựa thường là nứt phản ánh từ móng. Cần trám kín sớm để ngăn nước thấm xuống móng. Nếu nứt mở rộng nhanh hoặc kèm lún, cần mời đơn vị chuyên môn kiểm tra kết cấu.
Có nên dùng đất tại chỗ gia cố xi măng cho đường nội bộ xưởng không?
Có thể nếu đất phù hợp qua thí nghiệm, không nhiều hữu cơ và có thiết bị trộn tại chỗ. Cách này giảm vật liệu chở tới và chiều dày kết cấu. Cần thí nghiệm thành phần trước, và vẫn phải có lớp mặt phía trên. Với xe container quay đầu nhiều, nên để đơn vị thiết kế tính kết cấu cụ thể.