Một số biện pháp phòng chống nứt trong thi công bê tông khối lớn nhà cao tầng và cách bảo dưỡng

hối lớn thường được giới hạn để tránh hiện tượng nứt và đảm bảo sự bền vững cho bê tông. Nhiệt độ cao nhất trong bê tông khối lớn được giới hạn không được vượt quá 570C và chênh lệch nhiệt độ giữa tâm của khối bê tông và bề mặt cũng không được vượt quá 200C. Vì vậy khi thi công bê tông khối lớn phải áp dụng các biện pháp hạn chế ứng suất nhiệt phát sinh do chênh lệch nhiệt độ giữa mặt ngoài và trong lòng khối bê tông. Từ khóa: Bê tông, thi công bê tông khối lớn nhà cao tầng, bảo dưỡng bê tông khối lớn. 1. Bê tông khối lớn là gì ? Theo TCXDVN 305:2004 : Kết cấu bê tông hoặc bê tông cốt thép được coi là khối lớn khi có kích thước đủ để gây ra ứng suất kéo, phát sinh do hiệu ứng nhiệt thuỷ hoá của xi măng, vượt quá giới hạn kéo của bê tông, làm nứt bê tông, và do đó phải có biện pháp để phòng ngừa vết nứt. Trong điều kiện nóng ẩm Việt Nam kết cấu có cạnh nhỏ nhất 1m và chiều cao lớn hơn 2m có thể được xem là khối lớn. 2. Nhiệt độ cực đại trong bê tông và độ chênh lệch nhiệt độ * Nhiệt độ cực đại trong bê tông Những nghiên cứu đã cho thấy rằng độ bền vững lâu dài của bê tông có thể bị ảnh hưởng nếu nhiệt độ sau khi đổ bê tông vượt quá phạm vi của 68 0 C đến 740C. Cơ chế phá huỷ là do việc trì hoãn sự hình thành ettringite, sẽ gây ra trương nở trong cấu trúc bê tông mà kết quả là bê tông bị nứt. Điều này không xảy ra tức thì mà phải sau nhiều năm. * Độ chênh lệch nhiệt độ Trong thi công bê tông khối lớn, hai đại lượng nhiệt độ được quan tâm nhiều nhất đó là nhiệt độ cực đại và độ chênh lệch nhiệt độ trong bê tông. Độ chênh lệch nhiệt độ là độ chênh lệch nhiệt độ giữa phần nóng nhất của bê tông và bề mặt. Nứt do nhiệt sẽ xảy ra do lớp trong giữ được nhiệt độ cao cản trở sự co lại của những lớp bê tông bên ngoài đã nguội đi, gây ứng suất nén ở lớp trong và ứng suất kéo ở lớp ngoài dẫn đến biến dạng và khi biến dạng này vượt quá sức chịu kéo của bêtông sẽ xuất hiện vết nứt. Độ chênh lệch nhiệt độ lớn nhất phụ thuộc vào tính chất cơ học của bê tông như: hệ số dãn nở nhiệt, cường độ nén và modul đàn hồi cũng như kích thước và dạng kết cấu ngàm của khối bê tông. ACI 207.2R cung cấp hướng dẫn Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 2-2015 77 cho việc tính toán độ chênh lệch nhiệt độ lớn nhất dựa trên tính chất của bê tông và cấu trúc của công trình. * Yếu tố gây nứt bê tông khối lớn - Độ chênh lệch nhiệt độ ∆T: Mức chênh nhiệt độ giữa các điểm hoặc các vùng trong khối bê tông , ∆T > 200C - Môđun chênh lệch nhiệt độ MT: Mức chênh nhiệt độ giữa các điểm trong khối bê tông cách nhau 1m, MT ≥ 50 0 C/m. 3. Biện pháp phòng chống nứt trong thi công Để đảm bảo cho khối bê tông không bị nứt thì cần phải có biện pháp kỹ thuật để loại trừ một trong hai yếu tố trên. Biện pháp kỹ thuật ở đây là: - Hạn chế tốc độ phát nhiệt thủy hóa của xi măng trong bê tông. - Hạn chế độ chênh lệch nhiệt độ T. * Biện pháp hạn chế tốc độ phát nhiệt thủy hoá xi măng - Hạn chế lượng dùng xi măng: lượng nhiệt thuỷ hoá sau 7 ngày là 70cal/g. - Dùng xi măng ít tỏa nhiệt: lượng nhiệt thuỷ hoá sau 7 ngày là 60cal/g. - Hạ nhiệt độ hỗn hợp bê tông: Nhiệt độ hỗn hợp bê tông trước khi đổ nên khống chế ở mức không cao hơn 25 0C, tốt nhất nên ở mức không quá 20 0C. Để đạt được nhiệt độ này, nhất là vào mùa hè nắng nóng, cần phải có biện pháp hạ thấp nhiệt độ các vật liệu thành phần của bê tông và nước, che đậy bảo vệ hỗn hợp bê tông trước khi đổ. Dưới đây là các biện pháp cụ thể: + Biện pháp hạ nhiệt độ cốt liệu: Có thể sử dụng các biện pháp kỹ thuật dưới đây để hạ nhiệt độ vật liệu đầu vào nhằm hạ nhiệt độ hỗn hợp bê tông trước lúc đổ. ▪ Che chắn nắng kho chứa cốt liệu. ▪ Phun nước lên đá dăm, sỏi. ▪ Làm lạnh cát bằng nước lạnh. ▪Nhúng đá dăm sỏi vào nước lạnh. ▪ Phun nước lạnh lên cốt liệu. ▪ Làm lạnh chân không. + Biện pháp hạ thấp nhiệt độ nước trộn bê tông ▪ Sử dụng nước đá. ▪ Làm lạnh nước bằng nitrogen lỏng. + Che đậy hỗn hợp bê tông: Hỗn hợp bê tông chạy trong ống bơm hay trên băng chuyền hoặc nằm trong thùng vận chuyển bằng cẩu vào mùa hè cần được che đậy để tránh tác động trực tiếp của bức xạ mặt trời, làm nóng hỗn hợp bê tông trước khi đổ. * Biện pháp hạn chế độ chênh lệch nhiết độ ∆T - Bọc vật liệu cách nhiệt Hình 1. Bọc vật liệu cách nhiệt - Đưa nhiệt bê tông ra ngoài Hình 2. Đưa nhiiệt bê tông ra ngoài Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 2-2015 78 - Chia nhỏ khối đổ Hình 3. Đưa nhiiệt bê tông ra ngoài - Chống xung nhiệt khi tháo dỡ ván khuôn. - Chống mất nhiệt nhanh ở các gờ cạnh, góc kết cấu. 4. Bảo dƣỡng bê tông * Quá trình mất nước của bê tông Qua nghiên cứu người ta thấy được rằng đối với khí hậu nhiệt ẩm của Việt Nam khi đổ bê tông xong khoảng (14- 16)h bê tông sẽ bị mất khoảng 60% lượng nước (Hình 4) và khi đó cấu trúc bê tông bị rỗng (Hình 5). Khi bị mất nước giai đoạn đầu (14- 16)h bê tông bị co lại sau đó bê tông lại nở ra quá trình đó người ta gọi là biến dạng mềm của bê tông (Hình 6). Chính sự biến dạng mềm này gây cho bê tông trong giai đoạn vừa đổ xong xảy ra hiện tượng nứt chân chim (Hình 7). Để khống chế hiện tượng này thì sau khi đổ bê tông phải có biện pháp bảo dưỡng (tưới nước) và che phủ cho kết cấu mới đổ tránh hiện tượng bê tông thiếu nước thuỷ hoá để phát triển cường độ. Hình 4. Quá trình mất nước của bê tông Hình 5. Cấu trúc rỗng của bê tông khi bị theo thời gian mất nước Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 2-2015 79 Hình 6. Biến dạng mềm của bê tông Hình 7. Hiện tượng nứt chân chim theo thời gian * Bảo dưỡng bê tông Bảo dưỡng bê tông phải đảm bảo cho bề mặt luôn luôn ướt. Ở nước ta bảo dưỡng bê tông được phân theo vùng và mùa (Hình 8). Thời gian bảo dưỡng cần thiết không được nhỏ hơn trị số cho trong bảng dưới đây. 5. Kết luận Tất cả bê tông đều phát nhiệt khi xi măng thuỷ hoá và thường sự phát nhiệt này chỉ xảy ra ở những ngày đầu tiên sau khi đổ. Việc kiểm soát sự thoát nhiệt và sự phát nhiệt của bêtông là rất cần thiết để ngăn cản sự phá huỷ bê tông, đáp ứng được đặc điểm kỹ thuật của công trình. Chính vì vậy, đơn vị thi công cần phải có biện pháp cụ thể để thực thi giải pháp phòng chống nứt do thiết kế đề ra bao gồm: chuẩn bị vật tư, thiết kế thành phần bê tông, trộn, vận chuyển, đổ đầm và bảo dưỡng bê tông nhằm đảm bảo kết cấu không bị nứt. Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 2-2015 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. TCVN 305 : 2004, Bê tông khối lớn - Quy phạm thi công và nghiệm thu [2]. TCVN 4453 : 1995, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối - Quy phạm thi công và nghiệm thu [3]. TCVN 9345 : 2012, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Hướng dẫn kỹ thuật phòng chống nứt dưới tác động của khí hậu nóng ẩm. [4]. John Gajda and Marth Vangeem, “Temperature in Mass Concrete”, Concrete International, January 2002