Tìm giải pháp kéo dài tuổi thọ phù điêu Mậu Thân 1968

Những hư hỏng khó nhận biết bằng mắt thường

Bức phù điêu tại Khu truyền thống cách mạng cuộc Tổng tiến công và nổi dậy Xuân Mậu Thân 1968 được ghép từ 51 tấm đồng đúc nguyên khối, có tổng diện tích khoảng 187 m². Các tấm đồng được hàn nối với nhau, sau đó cố định lên tường bê tông cốt thép bằng hệ thống tắc kê inox.

Do đặt ngoài trời, công trình thường xuyên chịu tác động của nắng, mưa, nhiệt độ và độ ẩm. Những yếu tố này có thể khiến bề mặt đồng bị oxy hóa, lớp sơn bảo vệ suy giảm hoặc xuất hiện ăn mòn tại các vị trí liên kết. Tuy nhiên, không phải biến đổi nào cũng có thể nhận biết ngay bằng mắt thường.

Để có cơ sở theo dõi công trình, Viện Nghiên cứu Khoa học Tự nhiên và Công nghệ triển khai nhiệm vụ nghiên cứu thiết lập dữ liệu dự đoán và bảo trì phù điêu bằng đồng trên địa bàn TP Hồ Chí Minh, thí điểm tại phù điêu Mậu Thân 1968. Nhiệm vụ do PGS.TS Nguyễn Đăng Nam làm chủ nhiệm, vừa được Sở Khoa học và Công nghệ TP Hồ Chí Minh tổ chức hội đồng tư vấn nghiệm thu.

Thay vì chỉ tìm cách xử lý khi bề mặt đã bong tróc hoặc đổi màu, nhóm nghiên cứu phân tích cấu trúc vật liệu, độ bền và tốc độ ăn mòn để xác định những nơi có nguy cơ hư hỏng trước. Các mẫu đồng được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và theo dõi trong điều kiện thực tế ngoài trời.

Kết quả cho thấy khu vực nằm sát các mối hàn là một trong những vị trí cần đặc biệt lưu ý. Nhiệt độ cao trong quá trình hàn làm thay đổi cấu trúc của phần kim loại xung quanh, khiến độ bền của khu vực này không giống phần đồng nguyên bản.

Theo PGS.TS Nguyễn Đăng Nam, trong các thử nghiệm về khả năng chịu lực, mẫu đồng đều bị đứt tại vùng nằm sát mối hàn. Tốc độ ăn mòn tại đây cũng cao hơn, trong đó có hiện tượng ăn mòn tập trung tại một số điểm.

Phát hiện này có ý nghĩa trực tiếp đối với hoạt động bảo trì. Thay vì xử lý đồng loạt toàn bộ bề mặt, đơn vị quản lý có thể kiểm tra thường xuyên và ưu tiên những mối hàn có nguy cơ cao. Nếu phát hiện biến đổi sớm, việc xử lý sẽ thuận lợi hơn so với khi hư hỏng đã lan rộng.

Một vị trí khác cũng cần được theo dõi là nơi tấm đồng tiếp xúc với tắc kê inox. Khi hai loại kim loại khác nhau cùng gặp nước mưa hoặc hơi ẩm, phản ứng điện hóa có thể xảy ra, khiến một trong hai vật liệu bị ăn mòn nhanh hơn.

Qua thử nghiệm trong những môi trường có độ axit khác nhau, nhóm nghiên cứu nhận thấy nguy cơ ăn mòn có thể thay đổi giữa đồng và inox. Vì vậy, các vị trí neo giữ không thể áp dụng hoàn toàn cùng một cách bảo vệ như phần bề mặt rộng của phù điêu.

Nhóm đã thử nghiệm một hợp chất có khả năng tạo màng bảo vệ lên cả hai loại kim loại. Kết quả ghi nhận hiệu quả hạn chế ăn mòn đạt hơn 75% đối với đồng và trên 86% đối với inox 304. Từ đây, một phương án bảo vệ riêng cho những vị trí liên kết giữa tấm đồng và hệ thống tắc kê được đề xuất.

Nhiệt độ môi trường cũng là yếu tố cần tính đến. Kết quả nghiên cứu cho thấy khi nhiệt độ tăng cao, vật liệu có thể trở nên cứng nhưng giòn hơn, đồng thời tốc độ ăn mòn cũng tăng. Điều này đặt ra yêu cầu theo dõi công trình trong những giai đoạn thời tiết nắng nóng kéo dài, nhất là khi bề mặt liên tục chuyển từ khô sang ướt sau các đợt mưa.

Đưa lớp bảo vệ ra thử nghiệm ngoài trời

Bên cạnh việc nhận diện những vị trí dễ tổn thương, nhóm nghiên cứu thử nghiệm một số phụ gia nhằm tăng khả năng chống oxy hóa cho bề mặt đồng. Trong các chất được khảo sát, phụ gia có thành phần lanthanum chloride cho hiệu quả hạn chế ăn mòn cao nhất, đạt hơn 94% trong điều kiện phòng thí nghiệm.

Phụ gia này sau đó được đưa vào một loại sơn nhũ vàng giả cổ gốc nước để tạo lớp bảo vệ cho bề mặt phù điêu. Nhóm nghiên cứu thử nhiều cách xử lý, gồm sơn trực tiếp hoặc xử lý bề mặt đồng trước khi sơn; đồng thời so sánh giữa lớp sơn có và không có phụ gia.

Kết quả cho thấy, phương án xử lý bề mặt trước khi phủ sơn có phụ gia cho độ bám dính và khả năng bảo vệ tốt nhất. Lớp phủ không bị phồng rộp hoặc bong tróc sau các thử nghiệm với nhiệt độ cao và môi trường phun sương muối.

Dù vậy, kết quả trong phòng thí nghiệm chưa đủ để đánh giá khả năng sử dụng tại một công trình thường xuyên chịu nắng mưa. Nhóm nghiên cứu tiếp tục đưa các mẫu ra phơi trực tiếp tại khu vực Láng Le - Bàu Cò.

Sau 281 ngày, tương đương gần 10 tháng, các mẫu đã trải qua thời tiết nắng nóng, độ ẩm thay đổi và nhiều đợt mưa lớn. Có ngày, lượng mưa tại khu vực thử nghiệm đạt 187,13 mm.

Qua kiểm tra, lớp sơn được lựa chọn vẫn giữ được những liên kết đặc trưng, không ghi nhận hiện tượng biến tính, phồng rộp hoặc bong tróc. Kết quả này cho thấy giải pháp có triển vọng ứng dụng để bảo vệ bề mặt đồng ngoài trời.

Tuy nhiên, gần 10 tháng mới chỉ là giai đoạn theo dõi ban đầu so với tuổi thọ của một công trình văn hóa - lịch sử. Chính nhóm nghiên cứu kiến nghị tiếp tục đánh giá hệ sơn trong khoảng 3 - 5 năm để xem xét đầy đủ khả năng chịu tác động của thời tiết qua nhiều mùa mưa, nắng.

Từ kết quả thu được, nhóm nghiên cứu đã xây dựng các quy trình phục vụ dự báo hư hỏng, trong đó có hướng dẫn kiểm tra khu vực mối hàn và vị trí tắc kê inox. Hai phương án kỹ thuật về hạn chế ăn mòn tại nơi tiếp xúc giữa các kim loại và bảo vệ bề mặt phù điêu cũng được hoàn thiện.

Một giải pháp về phụ gia chống ăn mòn cho bề mặt đồng trong môi trường chứa muối đã được Cục Sở hữu trí tuệ chấp nhận đơn hợp lệ. Đây mới là bước xác nhận hồ sơ đáp ứng yêu cầu hình thức, không đồng nghĩa giải pháp đã được cấp văn bằng bảo hộ.

Điểm đáng chú ý của nhiệm vụ là chuyển những kết quả trong phòng thí nghiệm thành chỉ dẫn có thể sử dụng khi kiểm tra công trình. Mối hàn, tắc kê và phần bề mặt rộng có cơ chế hư hỏng khác nhau, vì vậy cần được theo dõi và bảo vệ bằng những phương án phù hợp.

Nếu dữ liệu tiếp tục được bổ sung trong những năm tới, đơn vị quản lý có thể xây dựng lịch kiểm tra, nhận biết sớm dấu hiệu bất thường và lựa chọn thời điểm bảo trì. Cách làm này giúp hạn chế tình trạng chỉ sửa chữa khi lớp phủ đã bong tróc hoặc vật liệu bên trong bị ăn mòn.

Kết quả từ phù điêu Mậu Thân 1968 cũng có thể cung cấp thông tin tham khảo cho việc bảo vệ các tượng đài, phù điêu và công trình bằng đồng khác tại TP Hồ Chí Minh. Tuy nhiên, khả năng áp dụng cần được đánh giá riêng theo vật liệu, kết cấu và điều kiện môi trường của từng công trình.

Với những công trình mang giá trị lịch sử, bảo tồn không chỉ là giữ vẻ ngoài nguyên vẹn mà còn phải hiểu những biến đổi đang diễn ra bên trong vật liệu. Việc phát hiện sớm các vị trí dễ tổn thương sẽ giúp hoạt động bảo trì chủ động hơn, qua đó gìn giữ công trình lâu dài và hạn chế những can thiệp lớn khi hư hỏng đã trở nên nghiêm trọng.