Mặt dựng nhôm kính - Trong vòng hai mươi năm trở lại đây, hệ thống thi công mặt dựng nhôm kính trong các dự án nhà cao tầng trở nên phổ biến tại Việt Nam. Giá thành của hệ thống mặt dựng nhôm kính có thể lên tới 20% tổng giá thành xây dựng của một công trình cao tầng.

Hệ thống mặt dựng nhôm kính thường là kết cấu bao che của công trình. Hệ thống mặt dựng nhôm kính là một trong những bộ phận quan trọng của nhà cao tầng và ngày càng quan trọng hơn xét trên các mặt như: công năng, thẩm mỹ, giá thành.

Ngoài ra, mặt dựng nhôm kính là hệ chịu tải trọng gió đầu tiên của nhà cao tầng và từ đó truyền đến hệ thống chịu tải trọng ngang của nhà (cột, vách, lõi...) do đó thiết kế hệ thống mặt dựng nhôm kính chịu tải trọng gió, cũng như việc kiểm tra chất lượng là một yêu cầu cần thiết.

1. Biện pháp thi công mặt dựng nhôm kính

Hệ thống mặt dựng nhôm kính tuỳ vào cấu tạo và biện pháp thi công có thể chia thành những hệ cơ bản như sau: hệ Stick, hệ Unitized, hệ Spider.

*Mặt dựng nhôm kính hệ Stick được sản xuất và gia công các thanh nhôm, kính và một số chi tiết khác tại nhà máy, toàn bộ công việc liên kết, lắp dựng và hoàn thiện được thực hiện tại công trường.

Mặt dựng nhôm kính hệ Stick có thể sử dụng cho mọi loại bề mặt bên ngoài của toà nhà, đặc biệt phù hợp với bề mặt toà nhà có kiến trúc phức tạp hoặc có nhiều điểm nối.

Hình ảnh thi công mặt dựng nhôm kính hệ Stick 

Khác với hệ Unitized, hệ thống mặt dựng Stick được triển khai lắp đặt từng chi tiết cấu thành nên mặt dựng ở ngay tại công trình, theo tiến độ xây dựng hoàn thiện phần thô của công trình

Việc thi công Stick được triển khai theo từng bước cụ thể:

- Các thanh đố đứng (đố dọc) được lắp trước tiên và được lắp nối tiếp từng nhịp với nhau.

- Các thanh đố ngang được lắp liên kết với thanh đố đứng khi các thanh đố đứng đã hoàn chỉnh.

- Công đoạn cuối cùng là lắp các tấm kính, tấm nhôm và bơm keo hoàn thiện. 

* Mặt dựng nhôm kính hệ Unitized là hệ thống vách nhôm kính lớn được sản xuất, gia công và hoàn thiện thành các tấm panel ngay từ trong nhà máy, sau đó được chuyển đến công trình để lắp dựng và hoàn thiện tổng thể.

Hình ảnh bản vẽ thi công mặt dựng nhôm kính hệ Unitized

Mặt dựng nhôm kính hệ Unitized sử dụng tốt nhất cho công trình có mặt ngoài đồng nhất và các tầng có chiều cao như nhau.

*Mặt dựng nhôm kính hệ Spider là một trong những phương pháp hệ thống tường kính không khung, chủ yếu chỉ dùng các chốt giữ kính để tạo thành các điểm liên kết và kết nối các tấm kính lại với nhau.

Hình ảnh mặt dựng nhôm kính hệ Spider

Với mỗi hệ có một đặc điểm thi công khác nhau nhưng có một số yêu cầu kỹ thuật chung khi thi công mặt dựng nhôm kính cần được đảm bảo như sau:

-         Đảm bảo khả năng chịu lực;

-         Đảm bảo an toàn sử dụng (biến dạng) và độ ổn định;

-         Đảm bảo các yêu cầu về độ kín khít (độ lọt khí, độ lọt nước);

-         Khả năng chịu va đập, đảm bảo an toàn khi kính bị vỡ;

-         Khả năng cách âm, cách nhiệt;

-         Khả năng truyền ánh sáng tự nhiên.

Ngoài đảm bảo các yêu cầu về kĩ thuật, hệ thống mặt dựng nhôm kính phải được thiết kế sao cho thuận tiện cho thi công, tiết kiệm, đảm bảo mỹ thuật, hiện đại, hài hòa với kiến trúc. Mặt dựng nhôm kính ngoài việc đảm bảo an toàn, vững chắc còn tăng tính thẩm mỹ cho tòa nhà, tạo sự thông thoáng bên trong, tiết kiệm các thiết bị điện.

2. Tác nhân gây hư hỏng mặt dựng nhôm kính

Hư hỏng do tác động của gió

Đây là hư hỏng phổ biến nhất và phá hủy nặng nề nhất mặt dựng nhôm kính. Thiết kế thi công mặt dựng nhôm kính chịu tải trọng ngang (tải trọng gió) là mối quan tâm chính của các kĩ sư thiết kế. Tuy nhiên không có phương pháp tính toán chuẩn cho thiết kế của mọi mặt dựng tường kính với kích thước và hình dáng khác nhau. Mặc dù tất cả các tiêu chuẩn tải trọng và tác động trên thế giới đã thể hiện các vùng có áp lực gió cao tại các góc của công trình. Đặc biệt là các công trình hiện đại có xu hướng không đều đặn và có hình dáng phức tạp và được xây dựng trong vùng có ảnh hưởng mạnh của địa hình và các công trình xung quanh trung tâm các đô thị lớn.

Mặt dựng nhôm kính bị hư hỏng do tác động của gió

Các thiệt hại do gió gây ra cho mặt dựng nhôm kính không gây sụp đổ công trình nhưng nó gây mất mỹ quan, nguy hiểm cho người sinh sống bên trong và người đi lại bên dưới tòa nhà. Ngoài ra, việc sửa chữa các hư hỏng đó rất khó khăn, lâu dài và tốn kém

Hư hỏng do nước

Đây là hư hỏng thường gặp của mặt dựng nhôm kính. Hư hỏng do nước được chia làm hai phần: một là do sự lọt nước, hai là sự ngưng tụ. Hư hỏng này làm suy giảm kết cấu mặt dựng, gây ra nấm mốc, ảnh hưởng tới chất lượng không khí bên trong nhà. Chất kết dính (keo Silicone) và gioăng cao su là vật liệu chính để ngăn chặn sự lọt nước, tuy nhiên hai vật liệu này có thể bị phá hủy do hệ số giãn nở nhiệt của nhôm gấp 2,5 lần của kính, ngoài ra chúng có khả năng chịu nhiệt kém và dễ bị giòn hóa. Cách tốt nhất để bảo vệ mặt dựng nhôm kính trước tác động của nước là phải thiết kế một hệ thống thoát nước trong tường kính, sử dụng loại keo và gioăng cao su có chất lượng tốt. Việc sửa chữa hư hỏng này rất khó khăn và tốn kém, nhưng lại có thể dễ dàng ngăn chặn trong thiết kế và lắp đặt.

Hư hỏng do tác động của nhiệt

Tải trọng nhiệt cần được các kĩ sư tính toán cẩn thận khi thiết kế mặt dựng nhôm kính. Sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa bên trong và bên ngoài mặt dựng gây ra các vết nứt nhiệt. Vết nứt nhiệt thường vuông góc với khung và mở rộng ra toàn bộ mặt kính. Khi kính bị hư hỏng do nhiệt thì cần phát hiện sớm để thay thế khi vết nứt phát triển rộng, khó có thể sửa chữa được, do đó việc thử nghiệm nhiệt đối với mặt dựng nhôm kính là cần thiết, để phát hiện ra sai sót và xử lý trước khi lắp đặt.

Mặt dựng nhôm kính hư hỏng do tác động của nhiệt

Hiện nay mặt dựng nhôm kính được sử dụng rất phổ biến làm kết cấu bao che cho nhà cao tầng. Khi đã lắp đặt, việc sửa chữa các hư hỏng trên mặt dựng nhôm kính thường rất khó khăn và tốn kém nhưng có thể dễ dàng ngăn chặn trong thiết kế và lắp đặt. Công tác thử nghiệm trước khi thi công mặt dựng nhôm kính dưới mô hình thực (Mock-up Test) được tiến hành để kiểm tra chất lượng trước khi lắp đặt vào công trình. Phòng Nghiên cứu Thí nghiệm Gió -Viện Chuyên nghành Kết cấu CTXD đã tiến hành đầu tư hệ thống thiết bị và tiến hành thử nghiệm để kiểm tra chất lượng của nhiều hệ thống mặt dựng nhôm kính tại Việt Nam.