SẢN PHẨM MỚI ƯU VIỆT CHO NGÀNH XÂY DỰNG EVG - 3D - PANEL

Những thuận lợi của hệ thống xây dựng bằng tấm Panel 3D

Một con đường cho phương thức xây dựng tự động

Tiến sĩ Klaus Matz, Giám Đốc Kỹ Thuật EVG-Austria giới thiệu

---

Tôi muốn giới thiệu với quý vị một cách xây lắp và công nghệ xây dựng mới dựa trên các kết cấu lưới thép 3 chiều với một lõi cách ly được gọi là hệ thống Xây dựng 3D.

Sự gia tăng dân số nhanh chóng trên thế giới tạo nên sự cần thiết cho một hệ thống xây lắp mới để thoả mãn nhu cầu lớn về xây dựng nhà rẻ tiền trên thế giới. Những khả năng mà hệ thống xây dựng này cần đáp ứng gồm những điểm dưới đây:

• Lắp ghép nhanh với lực lượng lao động không lành nghề
• Sử dụng nguyên liệu tại chỗ
• Tiết kiệm nguyên vật liệu
• Công trình bền chắc về mặt kết cấu
• Dễ xây dựng
• Cách nhiệt, cách âm tốt
• Xây dựng những cấu kiện được sản xuất trên quy mô công nghiệp ( bằng cách đó giá thành thấp)
• Đa dạng hoá mẫu mã thiết kế
• Khối lượng công việc lắp đặt trên công trường là tối thiểu (không dùng cần cẩu)
• Các phương pháp xây dựng truyền thống như gạch, bê tông, thép và nhà chế tạo sẵn chỉ đáp ứng được một phần trong những điểm nêu trên.

Vào những năm 1990, ý đồà sử dụng tấm panel 3 chiều với vật liệu cách ly được đặt giữa hai lớp lưới thép hàn điểm chế tạo sẵn đã được giới thiệu tại Mỹ. Tấm panel này được định vị và các lớp bê tông hoặc vữa được trát vào cả hai phía. 

Trong khi ý đồ đã có cơ sở, công nghệ lại chưa tồn tại để đưa vào sản xuất đại trà một cách có hiệu quả và kinh tế, sử dụng các cấu kiện gia cố lực và cách nhiệt một cách kinh tế nhất.

Phương pháp sản xuất  cho các cấu kiện này lúc đó phức tạp và chậm chạp. Lõi xốp cách ly đã phải sản xuất từ chất Polyurethare đắt tiền.

Do những nhược điểm trên, giá của các cấu kiện này rất đắt và hệ thống này bị thất bại. mọi biến thiên của ý đồ cơ sở đều nhằm vào mục tiêu giảm giá thành bằng cách sử dụng Polystyrene.

Dù sao, tấm lõi xốp polystyrene chỉ có sẵn như một khối xốp mà thôi, người ta không thể phun vữa vào nó được. Để đem lại một lõi xốp rẻ tiền vào lưới 3 chiều có nghĩa là một phương pháp lắp ghép phức tạp. Lợi thế về giá rẻ của lõi xốp lại biến mất vì tăng chi phí nhân công. Những yếu tố này đã gặp một trở ngại lớn. Người ta không sao định vị được tấm lõi xốp vững chắc, khi phun vữa bê tông, áp suất phun ép lõi, cả 2 lớp vỏ không có độ dày đồng đều và tấm lưới thép không bám chặt vào một bên vỏ. Việc xây dựng như vậy không an toàn.

Nhiều thí nghiệm đã được tiến hành trong nhiều năm trời để thiết kế một quá trình nhằm tự động hoá việc sản xuất của tấm panel được kẹp giữa hai tấm lưới thép hàn. EVG, một Công ty Áo nổi tiếng thế giới trong lĩnh vực sản xuất những nhà máy hàn lưới thép tấm hoàn chỉnh và các thiết bị đặc biệt, đã thiết kế và được cấp bằng sáng chế máy móc đặc biệt để sản xuất đại trà các tấm panel 3D.

Các tấm panel được sản xuất bằng việc sử dụng thiết bị EVG cực kỳ vững chắc và sẵn sàng để lắp đặt tại công trường xây dựng.

Khâu đột phá sự phát triển của EVG là việc sử dụng tấm polysterene theo kích thước định hình (modul). Các thanh thép định vị phân cách đặt theo đường chéo xuyên qua lõi xốp dẻo và được hàn nối với hai lớp lưới thép. Các sợi thép phân cách giữ lõi xốp rất chặt.

Phương pháp mới lạ của EVG kết hợp cả những yêu cầu mong muốn đã được kể ra trên đây và sản phẩm giá thành thấp.

Hệ thống 3D đem lại sự linh hoạt trong thiết kế và cho phép các kiến trúc sư hoặc kỹ sư thiết kế nhà chịu các cấp gió khác nhau và trong điều kiện có động đất. Bằng cách thay đổi kích thước sợi thép và độ dày của lớp vữa, các yêu cầu phức tạp nhất về kết cấu đều được đáp ứng.

Hệ thống 3D có thể sử dụng cho việc xây dựng nhiều loại nhà : Nhà ở, trung tâm thương mại, khu công nghiệp, cơ quan. Nó được thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế xây dựng điển hình. Hệ thống 3D có thể được sử dụng để xây dựng nhà một tầng, nhiều tầng, tường ngăn, tường cách âm, tường chịu lực, tường tự mang, tường chắn và mái.

Vậy những giá trị của tấm Panel này là gì ?

1. Sản xuất tự động, không phức tạp trên các dây chuyền hàn thép tốc độ cao
2. Các thanh thép định vị phân cách xuyên qua lõi, giữ lõi xốp chặt, không có hiện tượng lõi xốp bị trật gãy khi phun vữa
3. Sử dụng các tấm polystyrene rẻ tiền có sẵn ở bất cứ nơi đâu, không phải cắt thành các dãi khó điều khiển. Không cần lõi xốp polystyrene đắt tiền
4. Độ dày của các lớp vỏ đồng đều và việc gắn chặt thích hợp của các tấm lưới thép gia cố bảo đảm các kết cấu an toàn tĩnh. Kích thước chính xác của các mô đun với dung sai cho phép theo chiều dài là ? 5mm và theo chiều rộng là ? 3mm
5. Không có các thanh định vị phân cách thừa nhô ra. Các thanh thép định vị phân cách được cắt bằng để tránh bị gỉ và gây chấn thương khi sử dụng
6. Kết cấu lưới thép ba chiều cho độ cứng tối đa. Độ cứng này bảo đảm cho việc lắp ghép và sử dụng dễ dàng.

Tấm panel 3D được sản xuất trên dây chuyền hàn hoàn toàn tự động 3D/48, dây chuyền này lắp ráp 3 cấu kiện : lưới hàn, thép sợi định vị phân cách dạng giàn và lõi xốp (polystyrene) nhằm hàn chúng lại thành tấm 3 chiều - Panel 3D. Dây chuyền sản xuất panel 3D có độ chính xác cao nhất về mặt kích thước.

Các tấm lưới dùng cho panel được cung cấp cho dây chuyền sản xuất với một lưới từ bên trái và một lưới từ bên phải. Một khung phẳng hoàn hảo bảo đảm độ dung sai tối ưu và thêm nữa là lớp phủ vữa bê tông bằng phẳng trên toàn bộ bề mặt

QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT TẤM 3D

Lưới thép được chuyển qua dây chuyền bằng những bước chuẩn xác bằng các đĩa đẩy. Các tấm khung cắt sẵn được đem đến các vị trí hàn chính xác bởi các cơ cấu đẩy.

Vật liệu cách ly (polysterene hoặc bông khoáng) được đưa đến dây chuyền theo dạng tấm. Các tấm panel được tách ra từng chiếc một từ một giá đỡ và vận chuyển đến đúng giữa 2 tấm lưới. Toàn bộ các khâu sản xuất diễn ra liên tục, các tấm panel đưa đến dây chuyền tấm này nối tiếp tấm kia. Các tấm cách ly có chiều dài theo yêu cầu được sử dụng như một cái thước. Dù sao những tấm panel ngắn hơn cũng có thể thu góp lại nhằm đạt được chiều dài yêu cầu.

Các sợi thép phân cách được đưa đến dây chuyền theo đường chéo từ hai bên, được kéo ra khỏi cuộn, kéo thẳng và xuyên qua các lõi cách ly. Số lượng các thanh thép đặt chéo định sẵn phụ thuộc vào độ dày của modul 3D. Các sợi thép phân cách được cắt ngay lập tức khi được bắn vào trong. Số sợi thép phân cách được lựa chọn theo việc gia công tấm 3D (tới 200 sợi phân cách/m2 là có thể được).

Tấm 3D được đẩy tới theo bước 100mm hoặc 200mm; khoảng cách giữa các sợi phân cách theo phương dọc có thể lựa chọn trước được.

Việc kéo căng các sợi phân cách với các khối quay riêng biệt trong 2 tấm panel bảo đảm các sợi thép thẳng một cách hoàn hảo, một đặc tính là điều kiện tiên quyết bảo đảm cho chúng đâm xuyên chính xác qua lõi cách ly.

Tại trạm hàn, tất cả sợi thép phân cách được nạp theo một chu kỳ làm việc được hàn đồng thời ở cả hai phía. Sau quá trình hàn, các phần thép phân cách thừa được cắt bằng với tấm phủ bằng cách trượt nhằm loại trừ nguy cơ gây thương tích khi sử dụng tấm panel 3D.

Sau khi hàn xong tấm Panel 3D được dỡ ra tự động và xếp lại với nhau theo chiều ngang. Toàn bộ quá trình làm việc của dây chuyền được kiểm tra bằng máy tính, bảo đảm trình tự thao tác chính xác.

Toàn bộ dây chuyền 3D do một người điều khiển và 2 công nhân không lành nghề vận chuyển nguyên liệu (lưới thép, tấm cách, thép sợi) tới dây chuyền sản xuất và vận chuyển các tấm panel 3D từ các giá đỡ tới kho dự trữ trung chuyển.

Tấm tường 3D đạt cường độ và độ cứng do những sợi thép phân cách đặt chéo được hàn với lưới thép chế tạo sẵn ở hai phía. Việc này đem lại sự làm việc giàn rất cứng và đảm bảo truyền lực cắt phù hợp cho sự làm việc của kết cấu tổ hợp.

Tấm lưới thép đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn ASTM A 185. Thép giàn chéo cũng như thép sợi được sử dụng trong lưới hàn chéo tạo sẵn hoàn toàn phù hợp với tiêu chuẩn ASTM A 82. Lõi cách là lõi xốp Polystyrene dạng I, tuân theo tiêu chuẩn ASTM C578 và có dung trọng thấp (gần 15-20kg/m3)

Các cấu hình khác nhau của tấm panel 3D đang được sản xuất. Nhưng chiều dày khác của lớp cách và lớp vữa bê tông cũng như cỡ thép khác biệt không đáng kể có sẵn là (? 2,0 - 4,0mm)

Tấm 3D Panels được nhận thức một cách cơ bản là để sử dụng như một hệ thống xây dựng tổng quát,nhưng hệ thống này đồng thời còn luôn sẵn sàng bao gồm trong những hệ thống xây dựng khác dạng một cấu kiện: thí dụ như trong khung thép hoặc trong công trình xây dựng bằng bê tông cốt thép, như tường chắn, tường ngăn và được sử dụng như lõi trong những cấu kiện đúc sẵn.

Hệ thống tấm panel 3D là thống nhất trong việc cung cấp một phương pháp xây dựng dễ dàng, kinh tế và nhanh, cho phép nhà xây dựng một sản phẩm hoàn thiện loại một. Hệ thống này cho phép nhà thiết kế việc sử dụng có hiệu quả cùng một hệ thống cả trong những ứng dụng xây tường chịu lực và không chịu lực.

Bây giờ tôi xin giới thiệu quý vị những ý tưởng tổng quát vê phương thức xây dựng của hệ thống panel này. Tuy nhiên, vì hệ thống này quá đỗi linh hoạt cho nên sẽ là vô nghĩa nếu ai đó muốn bàn đến tất cả mọi ứng dụng của hệ thống này trong một bài giới thiệu ngắn gọn này.

Như tôi đã nói ở trên, tấm 3D panel được sản xuất tại công xưởng với thiết bị tự động có tốc độ cao bảo đảm cho các sản phẩm được kiểm tra về chất lượng tốt đến nỗi những tấn panel 3D này có thể được giao thẳng từ dây chuyền sản xuất tới công trường xây dựng.

DỰ TRỮ VÀ BẢO QUẢN CÁC TẤM PANEL

Các tấm Panel xây dựng 3D thường được giao trên những xe tải có mặt phẳng mở rộng. Trọng lượng nhẹ của các tấm xây dựng này có nghĩa là chúng có thể được dỡ hoặc bằng tay hoặc bằng xe nâng. Sau đó các tấm Panel có thể được trữ tại một mặt phẳng ở ngoài trời không cần phải có tấm phủ bảo vệ. Dù sao, do trọng lượng nhẹ của chúng, người ta cần bảo quản các tấm này khỏi bị gió phá huỷ. Các giá đỡ các tấm panel nên được buộc chặt với giá đỡ thích hợp nhằm ngăn chặn hư hỏng. Các tấm panel để ngoài trời trong một vài tuần lễ không có vấn đề gì xảy ra.

NỀN MÓNG ĐỂ XÂY DỰNG

Thông thường các đồ án sẽ quy định hệ thống các neo kim loại phải được đặt trong móng tường hoặc các bản để bảo đảm cho nền móng panel. Chiều dài của thanh nẹp thẳng kéo dài phương thẳng đứng ra ngoài lớp bê tông thường được sử dụng cho mục đích này. Người ta nên thận trọng để bảo đảm rằng các đường, góc đỡ và khoảng cách của những neo này phải được duy trì. Các tấm thường được định vị sao cho thanh nẹp được đặt giữa tấm lưới thép và lớp polystyrene. Cách sắp xếp này đảm bảo tường thẳng một cách dễ dàng.

Một trong vài trường hợp, các đường rãnh được tạo ra trong móng tạo điều kiện cho nền móng panel chắc chắn hơn.  Khi các tấm panel phải được di chuyển trên các bản có sẵn, các lỗ có thể được khoan theo chiều dài của nhà nằm trên các chốt ở các thanh nẹp.

Những phương pháp khác cũng có thể được sử dụng để bảo đảm an toàn cho các bản sàn. Các rãnh kim loại hoặc các mặt cắt của các lưới hàn chế tạo sẵn theo hình chữ U có thể được buộc chặt hoặc néo chặt vào bản với các hệ thống buộc chặt, bao gồm cả các súng sử dụng năng lượng khí động.

Trong mọi trường hợp phải bảo đảm rằng tất cả bùn và mảnh vỡ được dọn sạch khỏi khu đất trước khi đặt các tấm panel lên đó.

Kết cấu tấm panel 3D có trọng lượng nhẹ hơn ít nhất là 30% so với kiểu xây dựng bằng bêtông tiêu chuẩn, điều này cho phép tiết kiệm đáng kể khi làm móng.

CÁCH THAO TÁC SỬ DỤNG TẤM PANEL 3D

Tấm panel có trọng lượng là 5,5kg/m² loại EPS dày 50mm, đây là một trong những đặc điểm tốt nhất trong việc sử dụng panel 3D, người ta có thể dễ dàng định vị hoặc đặt vào giá, cần 1 người hoặc đội 2 người. Điều này có nghĩa là tiết kiệm đáng kể trong việc thực hiện cẩu nâng tại công trường xây dựng. Người ta cũng chẳng cần dùng đến cần cẩu.

LẮP GHÉP CÁC TẤM EVG - 3D PANEL

Trước khi bắt đầu lắp ghép, một vài dụng cụ để bó lưới cần phải có sẵn tại nơi thi công. Đồng thời cũng cần thiết cung cấp đầy đủ các thanh dằn gỗ hoặc kim loại. Giá đặt các tấm panel cần phải được di chuyển càng gần nơi thi công càng tốt. Ngay khi móng được làm sạch, công việc có thể được bắt đầu ở bất cứ góc nào.

CÁCH TẠO CỘT VÀ DẦM

Có thể cần thiết phải cắt bỏ vài phần của tấm polystyrene vào một đôi lúc nào đó để gia cố một diện tích nào đó bằng cách lấp đầy bằng bê tông khi nó rắn. Các lỗ hổng giàn cũng được tạo ra theo phương pháp này. Các thanh thép phụ cũng nên được đặt vào những khe lõm này. Quý vị sẽ thấy, việc lắp ráp sẽ nhanh chóng. Việc cắt bỏ polystyrene có thể tiến hành nhanh chóng bằng nhiều phương tiện. Một trong những phương pháp tốt nhất để cắt bỏ vật liệu này có hiệu quả nhất là sử dụng nước được phun dưới áp suất lớn.

Một phương pháp khác liên quan đến việc sử dụng ngọn đèn propane để làm nóng chảy polystyrene. Phương pháp này có kém chính xác hơn và cần được tiến hành thận trọng trong một vài tiết diện hạn chế do khói gây ra khi sự xuất hiện nóng chảy. Một súng sinh nhiệt có thể được thay đổi đối với một vài sự ứng dụng.

Một dầm ghép hoặc cột có thể được định vị bất cứ nơi nào nằm trong hệ thống tường 3D. Việc này được thực hiện bằng cách bắn vữa vào một phía của tấm panel sau đó cắt bỏ tấm polystyrene từ phía bên kia, nơi mà người ta định làm dầm hoặc cột. Khoảng trống được tạo nên sau đó được lấy bằng chất rắn khi bơm vữa vào bên còn lại. Việc đặt dầm hoặc cột sẽ tuân theo các bản thiết kế phù hợp với các tiêu chuẩn được áp dụng.

CÁCH PHUN VỮA XI MĂNG HAY BÊTÔNG

Chúng tôi không có ý định nói đến toàn bộ các vấn đề cần thiết để đạt được công việc phun vữa tốt. Điều mà có thể nói đến đây là một cách nhìn tổng quát về quá trình làm việc với lời bình luận đặc trưng bởi vì nó liên quan đến hệ thống panel 3D. Mọi công việc về phun vữa và thiết kế sẽ tuân theo chương mục 2621 của Tiêu chuẩn xây dựng thống nhất (Uniforme Building Code) hoặc ACI 506, áp dụng tiêu chuẩn nào cũng được.

Việc phủ các tấm 3D bằng bê tông có thể đạt được bằng nhiều phương pháp. Bê tông có thể được trát bằng tay hoặc bằng máy sử dụng quá trình phun vữa ẩm (bơm vữa) hoặc vữa khô (súng). Lưới tấm panel 50^mm x 50mm và lưới phủ đảm bảo việc gia cố cho lớp phủ này. Độ dày của lớp vữa thay đổi, nhưng thông thường là bằng hai lần khoảng cách giữa bề mặt của polystyrene và tấm lưới phủ. Trong nhiều trường hợp, đồ án thiết kế tính độ dày lớp vữa 35mm ở mỗi phía của tấm panel. Để bảo đảm chống ăn mòn, tấm lưới thép phải được phủ mỏng nhất là 15mm (5/3") trong điều kiện môi trường bình thường. Trong môi trường độc hại mạnh, độ dày của lớp vữa bê tông phải được tăng lên.

Việc phun vữa chính xác quy định rằng vòi phun phải được giữ vuông góc với mặt bằng thao tác. Vì vậy, phải cung cấp một vài phương tiện nhằm cho phép công nhân phun vữa có thể chuyển dịch lên trên và xuống dưới trên toàn bộ chiều cao cũng như trên toàn bộ chiều cộng của tấm panel. Trọng lượng của vòi phun và đường vạch giới hạn ngăn cản việc giữ vòi phun phải cao hơn đầu vào bất cứ lúc nào. Tất cả các cách này có nghĩa là cần thiết một vài kiểu giàn giáo hoặc xe nâng trong mọi trường hợp. Phải bảo đảm có đủ chỗ để cho phép thiết bị này làm việc.

Người ta kiến nghị rằng công việc phun vữa nên bắt đầu từ móng của tấm panel và phun vữa từ dưới lên trên. Hơn thế nữa, người ta còn kiến nghị rằng thao tác phun vữa chuẩn phải được thực hiện theo Code ACI 506R-85 hoặc chương mục 2621 của Tiêu chuẩn xây dựng thống nhất.

Sau khi bảo dưỡng, có thể áp dụng một lớp phủ hoàn thiện chuẩn và trang trí bề mặt, cũng có thể sử dụng phụ gia. Có thể sơn bên ngoài lớp hoàn thiện này.