Bu lông nở và bu lông hóa chất: khác nhau thế nào, chọn loại nào

Bu lông nở và bu lông hóa chất đều là neo cấy sau: khoan lỗ vào bê tông đã cứng rồi mới lắp, nhưng giữ tải bằng hai cơ chế khác nhau. Bu lông nở dùng ma sát và ép cục bộ khi áo nở hoặc nêm bung vào thành lỗ. Bu lông hóa chất dùng bám dính của keo trên toàn chiều sâu cấy.

Bu lông nở chịu tải ngay sau khi siết nhưng sinh ứng suất nở nên cần xa mép. Bu lông hóa chất phải chờ keo đóng rắn, nhạy với khâu vệ sinh lỗ, đổi lại đặt gần mép hơn và bịt kín lỗ.

Bu lông nở và bu lông hóa chất thuộc nhóm neo cấy sau

Neo cấy sau (post-installed anchor) dùng cho kết cấu đã có hoặc khi vị trí neo chưa chốt lúc đổ bê tông. Khác với bu lông neo đặt sẵn trong ván khuôn rồi đổ bê tông bao quanh, neo cấy sau khoan tại chỗ nên chấp nhận sai số vị trí.

Bu lông nở: cấu tạo áo nở, nêm và cách truyền lực

Một bộ bu lông nở gồm thân bu lông hoặc thanh ren, chi tiết nở (nêm, áo nở hoặc ống nở), đai ốc và long đen. Khi siết, côn ở đầu thân bị kéo vào, đẩy chi tiết nở ép vào thành lỗ; lực kéo được giữ bằng ma sát và ép cục bộ. Cần đúng cấp đai ốc và vòng đệm đi kèm theo hãng.

Ba kiểu bu lông nở thường gặp

• Nở nêm (wedge anchor): neo kiểm soát mô men, siết đai ốc kéo côn vào vòng nêm ở đầu thân, tạo cả lực căng trước.
• Nở áo (sleeve anchor): cũng kiểm soát mô men, ống áo bọc quanh thân bung ra khi siết.
• Nở đóng (drop-in anchor): neo kiểm soát chuyển vị, ống ren trong bung ra khi đóng côn bằng dụng cụ chuyên dùng. Hay dùng treo ty ren từ trần.

Vì sao bu lông nở cần khoảng cách mép lớn

Áp lực nở tạo ứng suất kéo vòng quanh lỗ. Bu lông nở gần mép hoặc gần neo khác thì bê tông bao quanh quá ít, dễ tách vỡ. Khoảng cách tối thiểu ghi trong ETA từng sản phẩm.

Mô men siết lắp đặt là giá trị hãng quy định để kéo côn vào đủ sâu, khác bảng lực siết theo cấp bền. Siết thiếu thì nêm bung chưa đủ, neo chuyển vị khi chịu kéo; siết quá có thể tách vỡ bê tông hoặc đứt thép. Cùng một mô men siết lắp đặt cho lực căng khác nhau tùy ma sát, và lực căng còn giảm khoảng 50–60 % theo thời gian do bê tông chùng ứng suất. Vì vậy mô men chỉ xác nhận lắp đúng, không đo được sức chịu tải.

Vùng chịu kéo của dầm, sàn thường phải coi là bê tông nứt. Vết nứt qua lỗ khoan có thể làm mất hết lực căng, nên ở đó chỉ dùng neo có ETA bê tông nứt.

Bu lông hóa chất: thanh ren và keo bám dính

Bu lông hóa chất gồm ống keo hai thành phần, thanh ren, đai ốc và long đen. Keo bơm vào lỗ, cấy thanh ren, keo đóng rắn thành lớp liên kết thép với bê tông. Lực truyền bằng bám dính dọc chiều sâu cấy, không sinh ứng suất nở.

Các loại keo: epoxy, vinyl ester, polyester và hybrid

• Epoxy: bám dính tốt, ít co ngót, đóng rắn chậm, hay dùng cho tải lớn.
• Vinyl ester và hybrid: đóng rắn nhanh hơn epoxy, phù hợp khi cần tiến độ.
• Polyester: dòng giá thấp, tải nhẹ đến vừa. Đây chỉ là phân loại chung, từng dòng phải đọc ETA.

Điểm yếu riêng của neo keo là từ biến: dưới tải kéo thường xuyên, nhất là khi nóng, keo biến dạng dần và neo có thể tuột sau thời gian dài. EAD 330499 và ACI 355.4 có thí nghiệm tải dài hạn; ACI 318 giảm sức bám cho tải kéo thường xuyên (hệ số 0,55) và yêu cầu thợ có chứng chỉ khi cấy ngang hoặc ngửa lên trần. Neo treo trần lâu dài phải dùng keo đã qua đánh giá này.

Dạng phá hoại và vì sao chiều sâu chôn quyết định tải kéo

Bu lông nở và bu lông hóa chất chịu kéo đều có bốn dạng hỏng. Dạng nào đến trước thì quyết định tải phá hoại.

• Đứt thép: thanh ren hoặc thân bu lông đứt.
• Kéo tuột (pull-out): neo nở trượt qua vùng nở, hoặc thanh ren tuột khỏi lớp keo.
• Phá hoại côn bê tông (concrete cone): một khối bê tông hình côn bị bật lên cùng neo.
• Tách vỡ (splitting): bê tông nứt dọc do cấu kiện mỏng, neo gần mép hoặc ép nở quá lớn.

Côn bê tông xuất phát từ vùng neo giữ ở đáy, mặt côn nghiêng khoảng 35° so với mặt bê tông, nên chiều sâu chôn hef quyết định kích thước côn. Theo EN 1992-4, sức chịu côn đặc trưng của neo đơn, xa mép là N⁰_Rk,c = k₁ × √f_ck × hef^1,5 (N, MPa, mm). Neo cấy sau có k₁ = 7,7 khi bê tông nứt và 11,0 khi không nứt; giá trị dùng thật lấy theo ETA.

Số mũ 1,5 có lý do vật lý: diện tích mặt côn tỷ lệ với hef², nhưng độ bền kéo bê tông giảm khi vùng phá hoại lớn lên (hiệu ứng kích thước). Hệ quả: chôn sâu gấp đôi thì sức chịu côn tăng khoảng 2,83 lần, không phải 4 lần.

Khoảng cách tới hạn của côn là 3·hef giữa hai neo và 1,5·hef tới mép. Với hef = 100 mm, neo cách mép dưới 150 mm thì côn bị cắt và tải giảm, nên tải trọng bu lông nở trong bảng hãng luôn kèm khoảng cách mép.

Với keo, sức bám tăng gần tuyến tính theo chiều sâu cấy, còn sức chịu côn tăng nhanh hơn. Vì vậy cấy nông thường hỏng ở côn, sâu hơn hỏng ở bám dính, đủ sâu thì thanh ren đứt trước.

So sánh bu lông nở và bu lông hóa chất qua 10 tiêu chí

Bảng so sánh bu lông nở và bu lông hóa chất dưới đây là định tính, không phải số liệu tải.

Thời gian khô bu lông hóa chất theo nhiệt độ

Trong so sánh bu lông nở và bu lông hóa chất, chỉ keo có thời gian chờ. Keo không khô mà đóng rắn bằng phản ứng hóa học, chậm đi khi lạnh, nên thời gian thao tác (còn cấy, chỉnh được thanh ren) và thời gian đóng rắn đều dài ra khi lạnh. Mốc là nhiệt độ bê tông, không phải không khí. Dưới nhiệt độ lắp tối thiểu của hãng thì không thi công.

Ví dụ theo hướng dẫn sử dụng Hilti HIT-HY 200-A V3 (bản 2025). Dòng keo khác có bảng khác.

Số liệu đổi theo phiên bản: tài liệu Hilti 2012 ghi 30 phút ở 11–20 °C, bản hiện hành ghi 45 phút. Luôn dùng bảng đi kèm lô keo đang thi công.

Quy trình lắp bu lông nở và bu lông hóa chất đúng cách

Lắp bu lông nở và bu lông hóa chất đều bắt đầu từ lỗ khoan đúng cỡ và sạch.

Lắp bu lông nở

1. Khoan búa đúng đường kính mũi hãng quy định, sâu hơn chiều sâu chôn một đoạn để chứa bụi.
2. Thổi sạch bụi, nếu không neo không xuống hết, giảm hef thực tế.
3. Đưa neo vào, đóng nhẹ đến vị trí quy định. Nở đóng thì đóng côn bằng dụng cụ chuyên dùng đến khi vai dụng cụ chạm đầu ống.
4. Đặt bản mã, long đen, siết đai ốc bằng cờ lê lực đến đúng mô men lắp đặt để bung áo nở, không siết thêm.

Lắp bu lông hóa chất

1. Khoan búa đúng đường kính và chiều sâu hef trong bảng của hãng. Khoan rút lõi kim cương chỉ dùng khi ETA cho phép, vì thành lỗ trơn làm giảm bám dính.
2. Vệ sinh lỗ theo thứ tự thổi, chải, thổi. Hilti Bắc Mỹ ghi mỗi bước 2 lần; hướng dẫn HIT-HY 200-A yêu cầu khí nén sạch dầu từ 6 bar, thổi đến hết bụi, chổi đúng cỡ phải nặng tay khi đưa vào. Bụi làm keo bám vào bụi chứ không vào bê tông. Lỗ có nước làm theo quy trình riêng của hãng.
3. Lắp vòi trộn, bơm bỏ phần keo đầu chưa đồng màu. Bơm từ đáy lên, rút vòi dần để không kẹt bọt khí, lấp khoảng 2/3 lỗ (hoặc theo vạch hãng) để thanh ren đẩy keo lấp phần còn lại.
4. Xoay nhẹ khi cấy thanh ren đến vạch chiều sâu, keo trào đều quanh miệng lỗ.
5. Trong thời gian thao tác còn chỉnh được thanh, hết thời gian đó thì không xê dịch. Chỉ lắp bản mã, siết đai ốc và chịu tải sau thời gian đóng rắn, đúng mô men lắp đặt của hãng.

Chọn thanh ren, đai ốc và long đen cho bu lông hóa chất

Thanh ren dùng với keo thường là ren hệ mét bước thô, cỡ M8 đến M30. Đường kính lỗ khoan lớn hơn thanh ren theo bảng hãng, vì khe keo quá hẹp hoặc quá rộng đều giảm bám dính.

Cấp 5.8 (giới hạn bền kéo danh nghĩa 500 MPa) dùng cho tải nhẹ, môi trường khô. Tải lớn hơn chọn cấp 8.8 (800 MPa), xem cấp bền 8.8 của thanh ren theo ISO 898-1. Ngoài trời ẩm, gần biển hoặc có hóa chất dùng inox A4-70 (700 MPa theo ISO 3506-1), vì molypden giúp A4 chống ăn mòn rỗ tốt hơn A2. Đai ốc cùng cấp hoặc cao hơn, cùng nhóm vật liệu. Tải trong ETA chỉ đúng với thanh ren đạt vật liệu ghi trong ETA.

Tiêu chuẩn đánh giá bu lông nở và bu lông hóa chất, chọn theo ETA

Ở châu Âu, bu lông nở và bu lông hóa chất được đánh giá theo EAD 330232 (neo cơ khí) và EAD 330499 (neo keo); cấy thép chờ theo EAD 330087. Kết quả ghi trong ETA do tổ chức đánh giá kỹ thuật cấp. Các EAD thay ETAG 001 về phần đánh giá, còn thiết kế theo EN 1992-4:2018. ETA ghi tải đặc trưng, điều kiện bê tông nứt, khoảng cách mép, nhiệt độ.

Ở Mỹ, ACI 318 Chương 17 là phần thiết kế neo. Neo cơ khí đánh giá theo ACI 355.2 và ICC-ES AC193, neo keo theo ACI 355.4 và ICC-ES AC308, kết quả ghi trong báo cáo ICC-ES (ESR).

Khi chọn bu lông nở và bu lông hóa chất, nên lấy dòng có ETA hoặc ESR đúng tên sản phẩm. Với bu lông hóa chất Hilti, Fischer hay Ramset, hãy yêu cầu tài liệu đúng dòng rồi tra tải theo bảng hãng, không lấy một con số chung.

Chọn bu lông nở và bu lông hóa chất theo tình huống

• Treo ống, máng cáp nhẹ dưới trần: bu lông nở (nở đóng, nở áo), thi công nhanh.
• Giá đỡ máy bơm, thiết bị rung: neo có ETA cho tải động, cần kỹ sư tính.
• Chân cột thép, bản mã nặng: neo keo với thanh ren cấp 8.8 hoặc nở nêm cỡ lớn, theo thiết kế.
• Lan can gần mép bê tông: neo keo vì không sinh ứng suất nở, vẫn kiểm tra khoảng cách mép.
• Cấy thép chờ vào kết cấu cũ: keo hóa chất có ETA cấy thép, thiết kế như nối thép chứ không như neo.
• Bê tông cũ, chất lượng thấp: thử kéo tại chỗ trước, vì ETA tính cho cấp bê tông nhất định.
• Nơi ẩm ướt: neo keo với thanh inox A4 (keo bịt kín lỗ), hoặc bu lông nở inox A4.
• Cần chịu tải ngay: bu lông nở, hoặc keo đóng rắn nhanh khi trời ấm (HIT-HY 200-A ở 21–30 °C cần 30 phút).

Lỗi thường gặp khi lắp bu lông nở và bu lông hóa chất

• Lỗ không vệ sinh: keo bám vào bụi, neo nở không xuống đủ hef.
• Khoan lỗ quá to: chi tiết nở không ép đủ, hoặc khe keo quá rộng.
• Lắp gần mép hoặc gần neo khác: côn bê tông bị cắt, ứng suất nở gây nứt mép.
• Chịu tải trước khi keo đóng rắn đủ: thanh ren bị kéo lệch khỏi lớp keo chưa cứng.
• Siết quá mô men: nứt bê tông, đứt thép hoặc phá lớp keo.
• Dùng bu lông nở trên gạch rỗng: chi tiết nở làm vỡ vách mỏng.

Chọn bu lông nở và bu lông hóa chất theo tải, vị trí, tiến độ

Giữa bu lông nở và bu lông hóa chất, cần chịu tải ngay và xa mép thì chọn bu lông nở. Neo gần mép, nền ẩm hoặc có rung thường chọn bu lông hóa chất, với điều kiện vệ sinh lỗ, chờ đủ thời gian, và dùng keo đã đánh giá tải dài hạn nếu treo lâu dài. Tải lớn nhờ kỹ sư tính theo ETA.

Nếu chưa chắc ren hoặc cỡ bu lông cần dùng, Viva hỗ trợ xác định khi khách gửi ảnh hoặc mang mẫu đến Số 20, Ngõ 102 Hoàng Đạo Thành, P. Khương Đình, TP. Hà Nội. Các bài liên quan nằm trong chuyên mục tài liệu ren & bu lông.

Câu hỏi thường gặp về bu lông nở và bu lông hóa chất