Sức Chịu Tải Của Sàn Bê Tông Cốt Thép: Yếu Tố Then Chốt Khi Thiết Kế Sàn Công Nghiệp (Cùng Độ Phẳng & Độ Bền Mài Mòn).

Sàn nhà xưởng là bề mặt làm việc chính, là “con đường” duy nhất cho mọi hoạt động vận chuyển, và là “nền móng” trực tiếp cho toàn bộ hệ thống giá kệ. Một sàn bị lún, nứt, “bụi” (dusting), hoặc không đủ phẳng sẽ là thảm họa vận hành: xe nâng kẹt bánh, hàng hóa rung lắc, robot (AGV) lạc đường, và chi phí bảo trì nhà xưởng tăng vọt.

Thiết kế sàn bê tông công nghiệp không chỉ là “đổ một lớp bê tông dày”. Nó là một bài toán kỹ thuật phức tạp, cân bằng giữa 3 yếu tố: (1) Sức chịu tải (Load Capacity), (2) Độ phẳng/thăng bằng (Flatness/Levelness), và (3) Độ bền mài mòn (Abrasion Resistance).

1. “Xương Sống”: Sức Chịu Tải Của Sàn Bê Tông Cốt Thép

Đây là yếu tố đầu tiên và quan trọng nhất. Nếu sức chịu tải của sàn bê tông cốt thép không được tính toán đúng, mọi thứ khác đều vô nghĩa. Kỹ sư phải trả lời được câu hỏi: Sàn này chịu “cái gì” và chịu “như thế nào”?

1.1. Phân Loại Tải Trọng Tác Dụng Lên Sàn

• Tải trọng tĩnh (Static Load): Đây là tải trọng “đứng yên”. Chủ yếu là hệ thống giá kệ (Racking System). Ví dụ: Một khung kệ 5 tầng, mỗi tầng 2 tấn -> Tổng tải 10 tấn, dồn xuống 4 chân đế.
• Tải trọng động (Dynamic Load): Đây là tải trọng “di chuyển”, nguy hiểm hơn tải tĩnh nhiều. Chủ yếu là xe nâng (Forklift). Một xe nâng 2.5 tấn, cõng 2 tấn hàng, khi phanh gấp hoặc rẽ, toàn bộ trọng lượng (4.5 tấn + lực quán tính) sẽ dồn vào các bánh xe, tạo ra một lực va đập (impact load) khổng lồ.
• Tải trọng tập trung (Point Load): Đây là “kẻ thù” của bê tông. Tải tĩnh 10 tấn của kệ không rải đều, mà dồn vào 4 chân đế (base plates) nhỏ xíu. Tải trọng này (đo bằng kg/cm²) có thể gây “chọc thủng” (punching) sàn nếu không được tính toán.

1.2. Nền Hạ (Subgrade) – “Móng” Của Sàn

Đối với “Sàn trên nền” (Slab-on-Grade) – loại sàn phổ biến nhất cho nhà xưởng 1 tầng – thì sức chịu tải của sàn bê tông cốt thép phụ thuộc 50% vào nền hạ bên dưới. Lớp bê tông chỉ có tác dụng “phân phối” tải trọng ra một diện tích nền hạ rộng hơn.

• Nền đất tự nhiên (Subsoil): Phải được bóc hữu cơ. Liên quan đến khảo sát địa chất.
• Lớp nền hạ (Subbase/Base Course): Thường là đá dăm (đá 0x4, cấp phối đá dăm). Đây là lớp chịu lực chính.
• Yêu cầu tối thượng: Đầm nén (Compaction). Nền hạ phải được lu lèn, đầm nén chặt, đạt độ chặt K (thường là K ≥ 95, K ≥ 98). Nếu nền hạ bị “xốp”, bê tông bên trên dù dày đến đâu cũng sẽ bị lún và gãy (hiện tượng “võng”).

1.3. Thiết Kế Kết Cấu (Độ Dày & Cốt Thép)

Sau khi có dữ liệu tải trọng và nền hạ, kỹ sư sẽ quyết định:

• Mác bê tông: Sàn công nghiệp tối thiểu phải dùng Mác 250 (hoặc B20). Đối với sàn chịu tải nặng, thường dùng Mác 300 – 350.
• Độ dày (Thickness): 150mm (15cm) là phổ biến cho tải nhẹ. 200mm – 250mm cho tải nặng (xe nâng > 3 tấn, kệ VNA).
• Bố trí cốt thép: Đây là phần quan trọng của sức chịu tải của sàn bê tông cốt thép.
  • Lưới thép hàn (Wire Mesh): Phổ biến, dễ thi công. Thường dùng 1 lớp (đặt ở 1/3 trên cùng của sàn) với mục đích chính là chống co ngót (Shrinkage) và kiểm soát nứt, chứ không phải tăng khả năng chịu uốn (trừ khi là sàn kết cấu).
  • Thép Sợi (Steel Fibers): Xu hướng hiện đại. Các sợi thép (Dramix) được trộn trực tiếp vào bê tông. Giải pháp này giúp kiểm soát nứt vi mô, tăng độ dẻo (ductility) và khả năng chống va đập cực tốt, đồng thời giảm thời gian thi công (không cần buộc thép).
  • Thép 2 Lớp: Chỉ dùng cho sàn chịu tải cực nặng, sàn kết cấu (không có nền hạ đỡ), hoặc sàn chịu tải trọng nâng (uplift).

2. “Đường Đua”: Yêu Cầu Về Độ Phẳng (FF) & Độ Thăng Bằng (FL)

Một sàn có thể rất “khỏe” (chịu tải tốt) nhưng lại “gồ ghề”. Đây là thảm họa cho các kho hàng hiện đại.

• Tại sao? Xe nâng càng lên cao (kho VNA, kệ cao 12m), một độ nghiêng 0.5° ở gốc cũng sẽ thành độ nghiêng 10cm ở ngọn. Càng (nĩa) sẽ đâm vào kệ, gây sụp đổ. Xe tự hành AGV (tham khảo thiết kế kho AGV) dùng laser định vị, sàn lồi lõm sẽ làm chúng “lạc đường”.

Tiêu chuẩn F-Numbers (ACI 117)

Thay vì đo bằng “mét”, độ phẳng được đo bằng chỉ số F:

• FF (F-Flatness – Độ Phẳng): Đo độ “mấp mô” (bumpiness) trong 1 bước chân (30cm). Chỉ số FF càng cao, sàn càng phẳng, xe nâng chạy càng êm.
• FL (F-Levelness – Độ Thăng Bằng): Đo độ “nghiêng” (slope) trong 3m. Chỉ số FL càng cao, sàn càng thăng bằng.

Ví dụ: Sàn văn phòng (FF 20/ FL 15). Sàn nhà xưởng tốt (FF 30 / FL 25). Sàn Siêu Phẳng (Superflat) cho kho VNA yêu cầu FF 50 / FL 50 hoặc cao hơn.

Làm thế nào để đạt độ phẳng?

Không thể đạt độ phẳng cao bằng xoa tay. Bắt buộc phải dùng công nghệ: Máy cán Laser (Laser Screed) để gạt bê tông, và Máy xoa nền tự hành (Ride-on Trowel) công suất lớn để hoàn thiện bề mặt.

3. “Lớp Áo Giáp”: Độ Bền Mài Mòn & Chống Bụi

Bê tông trần (dù mác cao) có một điểm yếu chí mạng: nó bị “bụi” (dusting). Ma sát từ bánh xe nâng sẽ mài mòn bề mặt, tạo ra bụi xi măng mịn. Bụi này hủy hoại hàng hóa (đặc biệt là thực phẩm, dược phẩm, điện tử) và máy móc.

Giải pháp 1: Chất Tăng Cứng Bề Mặt (Hardener)

• Dạng Rắc Khô (Dry-Shake): Là bột ( gốc xi măng, thạch anh, hoặc kim loại) được rắc lên bề mặt bê tông khi bê tông còn ướt, sau đó dùng máy xoa nền xoa “hòa” vào lớp mặt.
  • Ưu điểm: Rẻ, thi công nhanh (làm cùng lúc xoa nền), tăng độ cứng, chống mài mòn tốt.
  • Nhược điểm: Vẫn là bê tông, vẫn có thể bị thấm dầu mỡ, khó vệ sinh.
• Dạng Lỏng (Liquid Hardener – Silicates): Là dung dịch (Lithium/Sodium Silicate) phun lên bê tông đã khô. Nó thẩm thấu và phản ứng hóa học, “đặc hóa” bê tông, làm nó cứng hơn và chống bụi. Thường đi kèm với “Bê tông mài” (Polished Concrete).

Giải pháp 2: Sơn Phủ Bề Mặt (Epoxy/PU)

Đây là giải pháp hoàn thiện cao cấp nhất. Thay vì làm bê tông cứng hơn, chúng ta “phủ” lên nó một lớp áo giáp bằng polymer.

• Ưu điểm: Chống bụi tuyệt đối 100% (tạo màng liền khối). Chống thấm (dầu mỡ, hóa chất). Dễ lau chùi, vệ sinh (tiêu chuẩn GMP). Thẩm mỹ cao, cho phép kẻ vạch phân khu rõ ràng.
• Giải pháp: Sơn epoxy tự san phẳng (cho độ phẳng cao, chịu tải nặng) hoặc sơn epoxy hệ lăn (cho khu vực tải nhẹ).

4. “Gót Chân Achilles”: Kiểm Soát Nứt (Joints)

Bê tông có một đặc tính cố hữu: nó co ngót (shrinkage) khi khô. Nếu chúng ta đổ một tấm sàn 1000m² liền khối, nó sẽ tự “xé” ra, tạo thành các vết nứt ngẫu nhiên.

• Giải pháp: Khe co ngót (Control Joints). Chúng ta chủ động “ép” bê tông nứt ở những vị trí chúng ta muốn, bằng cách dùng máy cắt (sau 12-24h) tạo ra các đường thẳng (ô 4x4m, 5x5m…).
• Vấn đề: Các mép khe (joint edges) là điểm yếu nhất của sàn. Bánh xe nâng (đặc biệt là bánh PU cứng) khi chạy qua sẽ va đập, gây mẻ mép (joint spalling).
• Giải pháp kỹ thuật: Các khe co ngót này phải được trám bằng keo (Sealant) dẻo nhưng cứng (như PU) để bảo vệ mép. Đối với các khe tại cửa, lối đi chính, phải dùng khe co giãn bằng thép (Armoured Joints).

Câu Hỏi Thường Gặp (FAQ)

Việc tính toán sức chịu tải của sàn bê tông cốt thép phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn thiết kế, như TCVN 5574:2018 (Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép) do Bộ Xây Dựng ban hành.