Khe co giãn trong xây dựng có mấy loại?
Khe co giãn trong xây dựng có ba loại chính theo chức năng kết cấu: expansion joint (khe nhiệt), settlement joint (khe lún) và construction joint (khe thi công). Mỗi loại phục vụ mục đích khác nhau và đặt ra yêu cầu chống thấm riêng biệt.
Loại 1 — Expansion Joint (Khe nhiệt / Khe co giãn nhiệt độ)
Định nghĩa và mục đích
Expansion joint là khe hở có chủ ý chia kết cấu thành các đoạn độc lập để cho phép mỗi đoạn co giãn tự do theo biến đổi nhiệt độ mà không tạo ứng suất nội lực. Không có expansion joint, ứng suất nhiệt tích lũy sẽ gây nứt kết cấu bê tông hoặc biến dạng kết cấu thép.
Nguyên lý hoạt động
Bê tông có hệ số giãn nở nhiệt α = 10×10⁻⁶/°C. Một nhịp bê tông dài 30m chịu biến đổi nhiệt 40°C (từ 15°C đến 55°C — điển hình mái bê tông tại Việt Nam) sẽ giãn nở: ΔL = 30.000mm × 10×10⁻⁶ × 40 = 12mm. Expansion joint phải đủ rộng và sealant phải đủ đàn hồi để hấp thụ biến dạng này.
Vị trí và khoảng cách
- Mái bê tông phẳng: ≤ 36m theo TCVN 4319:2012; chiều rộng khe 20–25mm.
- Tường ngoài dài: ≤ 30–40m; khe 12–20mm.
- Sàn ngoài trời (sân, vỉa hè): 4–6m; khe 6–10mm.
- Kết cấu thép: ≤ 30m cho nhà công nghiệp; khe giữa hai khung thép.
Yêu cầu chống thấm
Expansion joint là loại khe có biên độ chuyển động lớn nhất — sealant phải có MAF ≥ ±25%, khuyến nghị ±35–50% cho vùng khí hậu nhiệt đới. PU high-movement hoặc silicone low-modulus là lựa chọn tối ưu.
Loại 2 — Settlement Joint (Khe lún)
Định nghĩa và mục đích
Settlement joint phân chia công trình thành các khối độc lập từ móng đến mái, cho phép mỗi khối lún theo tốc độ và biên độ riêng mà không gây nứt kết cấu liền kề. Đây là khe quan trọng nhất về mặt an toàn kết cấu.
Khi nào cần settlement joint
- Công trình xây trên nền đất không đồng nhất (vừa đất cứng vừa đất yếu).
- Hai khối có tải trọng rất khác nhau (nhà cao tầng bên cạnh nhà thấp tầng).
- Mở rộng công trình — phần mới liền kề phần cũ đã lún ổn định.
- Công trình trên vùng địa chất karst hoặc đất lấp.
Đặc điểm kỹ thuật
Settlement joint thường rộng hơn expansion joint (20–50mm) vì phải chứa cả chuyển vị dọc (lún chênh lệch) lẫn chuyển vị ngang (giãn nở nhiệt). Sealant cho settlement joint phải chịu được chuyển vị đa hướng — silicone low-modulus hoặc MS Polymer high-movement là phù hợp nhất.
Kết hợp settlement và expansion joint
Trong thực tế, nhiều khe phục vụ cả hai mục đích — vừa phân chia tải trọng vừa cho phép co giãn nhiệt. Loại khe này thường được thiết kế rộng hơn và sealant có độ đàn hồi cao hơn để đáp ứng cả hai chức năng.
Loại 3 — Construction Joint (Mạch ngừng thi công)
Định nghĩa và mục đích
Construction joint là bề mặt tiếp giáp giữa hai đợt đổ bê tông liên tiếp — không phải khe hở có chủ ý mà là điểm dừng kỹ thuật bắt buộc do điều kiện thi công. Bê tông đợt 1 đã đông cứng khi đợt 2 được đổ vào, tạo mặt phân cách không liền khối.
Tại sao construction joint dễ thấm
Bề mặt construction joint không được xử lý đúng sẽ tạo khe mao dẫn theo toàn bộ chu vi mặt cắt ngang — đường thấm lý tưởng cho nước dưới áp lực. Vết thấm từ construction joint thường xuất hiện theo đường nằm ngang liên tục trên toàn chiều dài tường.
Xử lý chống thấm construction joint
- Waterstop PVC: Dải nhựa PVC rộng 150–320mm chôn vào giữa mạch ngừng; khi bê tông nứt, waterstop giữ kín đường thấm. Phổ biến nhất cho tầng hầm và bể chứa.
- Waterstop cao su trương nở: Thanh bentonite hoặc hydrophilic rubber đặt trên bề mặt bê tông đợt 1 trước khi đổ đợt 2; khi tiếp xúc nước, trương nở lấp kín khe hở mao dẫn.
- Crystalline treatment: Quét dung dịch crystalline lên bề mặt bê tông đợt 1 ngay trước khi đổ đợt 2; tinh thể lấp đầy vùng tiếp giáp.
Bảng so sánh ba loại khe co giãn
| Tiêu chí | Expansion Joint | Settlement Joint | Construction Joint |
|---|---|---|---|
| Mục đích chính | Co giãn nhiệt độ | Lún chênh lệch | Mạch ngừng thi công |
| Chiều rộng điển hình | 15–30mm | 20–50mm | 0 (khe ẩn) |
| Hướng chuyển động | Ngang (co giãn) | Dọc (lún) + ngang | Rất nhỏ (co ngót) |
| MAF sealant cần | ±25–50% | ±35–50% | ±10% (nhỏ) |
| Vật liệu chống thấm chính | Sealant PU/silicone + backer rod | Sealant silicone/MS polymer + backer rod | Waterstop PVC hoặc crystalline |
| Đi xuyên kết cấu | Có thể chỉ trên mặt | Phải xuyên toàn bộ từ móng đến mái | Chỉ theo bề mặt đổ bê tông |
| Khoảng cách khuyến nghị | 30–40m (mái); 4–6m (sân) | Theo phân tích kết cấu | Theo tiến độ thi công |
| Tiêu chuẩn tham chiếu | TCVN 4319:2012 | TCVN 9379:2012 (nền móng) | TCVN 4447:2012 |
Loại khe đặc biệt trong thực tế
Khe biên (Isolation joint / Perimeter joint)
Khe tách sàn bê tông khỏi tường hoặc cột đứng xung quanh — cho phép sàn co giãn tự do không bị hạn chế bởi cấu kiện thẳng đứng. Rộng 6–12mm; không đặt backer rod cho khe biên sàn nhà — dùng miếng foam EPS mỏng hoặc bỏ trống.
Khe phân đoạn mái (Roof expansion joint)
Khe chạy qua toàn bộ chiều dày mái bê tông, chia mái thành ô vuông. Cần bộ cover plate kim loại bảo vệ bên trên khe để chịu tải trọng người và thiết bị, đồng thời sealant vẫn duy trì chức năng chống thấm bên dưới plate.
Khe sàn công nghiệp (Industrial floor joint)
Sàn nhà máy, kho bãi cần khe dày 6–8mm mỗi 6–9m (slab-on-grade joints) để kiểm soát vết nứt co ngót khô. Sealant loại semi-rigid (polyurea hoặc PU high-modulus) để vừa chịu tải trọng xe nâng vừa duy trì chống thấm.