Tác động của nhiệt độ môi trường đến độ bền dây cáp khoan

Nhiệt độ môi trường ảnh hưởng trực tiếp tới khả năng chịu tải, tính đàn hồi và tuổi thọ của dây cáp khoan trong quá trình thi công dài ngày.

Trong điều kiện thi công công trình tại Việt Nam – nơi có sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa các vùng miền và thời điểm trong năm – việc hiểu rõ mối liên hệ giữa nhiệt độ môi trường và độ bền của dây cáp khoan là yếu tố quan trọng giúp hạn chế rủi ro đứt cáp, giãn cáp hoặc mỏi cáp dẫn đến tai nạn lao động.

Trong bài viết này, Hanoi Vietnam sẽ phân tích sâu các khía cạnh kỹ thuật, ảnh hưởng cơ học, các dấu hiệu cảnh báo hư hỏng sớm và biện pháp phòng ngừa, từ đó giúp kỹ sư và nhà thầu đưa ra phương án thi công an toàn và hiệu quả.

---

Ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến tính chất vật liệu dây cáp

Ở những vùng nắng nóng như miền Trung hoặc thi công mùa hè ngoài trời, nhiệt độ bề mặt cáp có thể lên đến 50–60°C, thậm chí cao hơn nếu tiếp xúc trực tiếp với mặt kim loại nóng hoặc dầu bôi trơn nhiệt độ cao. Điều này ảnh hưởng đến:

• Tính đàn hồi giảm: Nhiệt làm tăng chuyển động phân tử trong thép, khiến dây dễ giãn dài hơn bình thường khi chịu tải.
• Giảm cường độ chịu kéo: Các loại thép carbon trung bình và cao, nếu không được xử lý nhiệt đúng cách, có thể mất 5–10% độ bền kéo ở nhiệt độ trên 50°C.
• Tăng nguy cơ trượt bó cáp bên trong: Cấu trúc bó dây (strand) mất độ ma sát nội bộ khi nhiệt tăng, làm mất ổn định toàn hệ cáp.

Nếu không kiểm soát, các yếu tố này có thể khiến dây cáp mất khả năng hồi phục chiều dài sau tải trọng lớn, dẫn đến hiện tượng “chảy cáp” – tình trạng cực kỳ nguy hiểm khi khoan sâu.

---

Nhiệt độ thấp gây giòn vật liệu và ảnh hưởng đến quá trình làm việc lặp

Trái ngược với môi trường nóng, vùng cao hoặc khu vực thi công mùa đông có thể đưa dây cáp về mức nhiệt dưới 10°C. Trong điều kiện này:

• Thép dễ bị giòn: Đặc biệt với thép không hợp kim hoặc có thành phần carbon cao – nhiệt độ thấp làm giảm khả năng hấp thụ năng lượng va chạm.
• Giảm khả năng đàn hồi khi kéo – nhả: Khi cáp phải làm việc liên tục (kéo lên thả xuống), nhiệt độ thấp làm tăng độ “chai” vật liệu.
• Dễ hình thành vết nứt mỏi nhỏ: Dưới tác động lặp, sự giòn làm các vết nứt vi mô lan nhanh, dẫn đến gãy cáp bất ngờ dù không quá tải.

Các công trình ở vùng núi phía Bắc hay sử dụng khoan cọc nhồi trong mùa lạnh cần đặc biệt lưu ý, bởi nếu không tiền xử lý cáp, nguy cơ hỏng hóc trong quá trình khoan sâu là rất cao.

---

Tác động của biến thiên nhiệt độ ngày đêm và hiện tượng giãn nở không đều

Một yếu tố thường bị bỏ qua nhưng ảnh hưởng rõ rệt là chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm. Cáp thép chịu tác động nở – co nhiều lần trong một ngày:

• Giãn nở không đồng đều giữa lớp ngoài và lõi cáp → Gây mỏi nội bộ theo thời gian.
• Hình thành áp suất xoắn dư, khiến dây bị vặn nhẹ trong các pha chịu tải – ảnh hưởng đến độ ổn định khi cáp quay.
• Tăng tốc độ lão hóa lớp bôi trơn, nhất là khi dùng dầu mỡ không chuyên dụng cho nhiệt độ biến động lớn.

Với các dự án kéo dài nhiều tháng, hiện tượng mỏi nhiệt là nguyên nhân chính khiến tuổi thọ dây cáp chỉ còn 50–70% so với tiêu chuẩn ban đầu, nếu không có biện pháp kiểm soát.

---

Cách lựa chọn và bảo quản dây cáp khoan theo điều kiện nhiệt độ

Để đảm bảo độ bền dây cáp tối đa theo điều kiện thi công, kỹ sư nên:

1. Chọn loại cáp có chứng chỉ làm việc theo dải nhiệt rộng: Một số dòng cáp khoan từ Hàn Quốc, Nhật Bản có lớp phủ chuyên dụng, chịu được ±40°C.
2. Lưu trữ dây cáp nơi khô ráo, tránh ánh nắng trực tiếp: Không để cáp cuộn sẵn phơi ngoài trời quá lâu, đặc biệt là cáp bọc mỡ.
3. Sử dụng mỡ chuyên dụng cho nhiệt độ cao/thấp: Mỡ gốc lithium chịu nhiệt từ -20°C đến 120°C là lựa chọn phổ biến.
4. Thường xuyên kiểm tra độ giãn dài và vết nứt nhỏ bằng thước và kính lúp kỹ thuật: Nên đo sau mỗi 50–100 chu kỳ làm việc.

---

Kết luận

• Nhiệt độ môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền, độ đàn hồi và tuổi thọ của dây cáp khoan.
• Nhiệt độ cao gây giãn dài, trượt bó cáp, trong khi nhiệt độ thấp làm vật liệu giòn và dễ nứt mỏi.
• Chênh lệch nhiệt độ ngày đêm gây mỏi nhiệt và làm giảm hiệu quả bôi trơn.
• Việc lựa chọn đúng loại cáp, bảo quản và giám sát định kỳ là yếu tố then chốt để đảm bảo an toàn khi khoan sâu, khoan đá hoặc khoan cọc nhồi.