Nứt nẻ trong bê tông xi măng, nguyên nhân và một số giải pháp phòng tránh, khắc phục

Nội dung text: Nứt nẻ trong bê tông xi măng, nguyên nhân và một số giải pháp phòng tránh, khắc phục

1. T¹p chÝ KTKT Má - §Þa chÊt, sè 42/4-2013, tr.49-59 NỨT NẺ TRONG BÊ TÔNG XI MĂNG, NGUYÊN NHÂN VÀ MỘT SỐ GIẢI PHÁP PHÒNG TRÁNH, KHẮC PHỤC NGUYỄN QUANG PHÍCH, BÙI VĂN ĐỨC, LÊ TUẤN ANH, PHẠM NGỌC ANH Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tóm tắt: Bê tông xi măng đã và đang là loại vật liệu rất quan trọng trong xây dựng cơ bản phục vụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân. Trong quá trình sử dụng đã xuất hiện rất nhiều các khuyết tật làm ảnh hưởng tới mỹ quan kiến trúc và khả năng làm việc của kết cấu bê tông. Nguyên nhân chính nằm ở chính đặc tính của vật liệu bê tông xi măng như khả năng chịu uốn kém, phản ứng thủy hóa xi măng, phản ứng hóa học giữa các thành phần khoáng vật gây mất ổn định thể tích. Bài báo trình bày bản chất cơ chế hình thành và phát triển của khuyết tật đồng thời khuyến nghị một số biện pháp phòng tránh, khắc phục các khuyết tật phổ biến trong bê tông xi măng. 1. Mở đầu 2. Cơ sở lý luận về khuyết tật bê tông Là vật liệu đá nhân tạo, được hình thành Các khuyết tật bê tông có thể dễ dàng quan bởi việc nhào trộn hỗn hợp các chất kết dính vô sát và xác định cụ thể bằng mắt thường, hoặc cơ (xi măng, vôi silic, thạch cao ) hữu cơ (bi phải sử dụng máy móc thiết bị. Tuy nhiên, tổng tum, guđrông) hoặc chất dẻo, nước và các hạt hợp theo [7], [8], [9], [10] có thể nhận thấy các rời rạc như cát, sỏi, đá dăm (được gọi là cốt khuyết tật phổ biến trong bê tông xi măng bao liệu) theo một tỷ lệ thích hợp [1]; bê tông xi gồm: nứt nẻ (cracking), phồng rộp bề mặt măng với thành phần chính là xi măng, nước, (blister), rạn nứt (chân chim) (crazing), rỗ tổ cát, sỏi, đá dăm (được gọi là cốt liệu) đã và ong (honeycombing), cong vênh (curling), tách đang là loại vật liệu rất quan trọng được sử lớp (delamination), hiện tượng trắng mặt dụng trong xây dựng cơ bản phục vụ cho mọi (dusting), nứt vỡ (spalling). ngành kinh tế quốc dân như trong xây dựng dân Nứt nẻ dụng, công nghiệp, thủy lợi, cầu đường nhờ những ưu điểm nổi trội hơn so với các vật liệu Nứt bê tông là hiện tượng thường gặp trong và kết cấu truyền thông khác như: tận dụng công trình xây dựng. Các vết nứt trong bê tông được vật liệu địa phương, khả năng chịu lực, có thể phát triển từ nhiều nguyên nhân, mà bản chịu lửa và chịu động đất rất tốt, dễ tạo hình cấu chất là khả năng chịu uốn kém của bê tông. Các kiện theo yêu cầu, ít phải duy tu bảo dưỡng và vết nứt trông thấy được thường gặp khi ứng suất sửa chữa lớn Tuy nhiên, trên thực tế rất nhiều uốn lớn hơn khả năng (cường độ) bền uốn của kết cấu bê tông ngay sau khi thi công xong đã bê tông. Vết nứt thường xuất hiện khoảng vài thấy xuất hiện các khuyết tật ở các dạng khác giờ sau khi đổ bê tông, trong khi bê tông còn ở nhau, khuyết tật có thể dễ dàng quan sát, xác trạng thái dẻo và cường độ của bê tông do thủy định bằng mắt thường hoặc phải sử dụng thiết hóa xi măng gần như không đáng kể. Theo thời bị hỗ trợ (như máy xung siêu âm khuyết tật ). điểm hình thành, vết nứt trong bê tông có thể Theo [4] khuyết tật bê tông là vùng bê tông phân thành 2 loại chính sau: không đặc chắc hoặc có chất lượng thay đổi lớn - Vết nứt hình thành trong quá trình cố kết theo chiều giảm, mà nguyên nhân chính là do của bê tông do tốc độ cố kết khác nhau của các hiệu ứng nhiệt thủy hóa của xi măng và sự tác thành phần bê tông và do sự ngăn cản cục bộ động của môi trường. Sự xuất hiện của các bởi cốt thép hay các cốt liệu lớn. Các vết nứt khuyết tật sẽ làm giảm khả năng chịu lực của dạng này thường xuất hiện khoảng nửa giờ đến kết cấu, cũng như làm mất tính thẩm mỹ, mỹ 3 giờ sau khi đổ bê tông và thường phát triển quan kiến trúc của công trình. dọc theo hệ thống lưới thép trong sàn. 49
2. - Vết nứt hình thành trong quá trình co ngót b. Vết nứt làm tăng độ thấm nước của bê của bê tông khi sự co ngót này bị ngăn cản bởi tông (ở tường tầng hầm); sự co ngót không đều gây mất ổn định thể tích. c. Vết nứt làm giảm tuổi thọ kết cấu do cốt Các vết nứt dạng này có thể xuất hiện song thép hoặc bê tông bị ăn mòn mạnh; song và cách nhau từ 100600mm, nhưng thông d. “Vết nứt thường” không gây nguy hiểm thường không theo khuôn mẫu nào cố định. cho kết cấu (bề rộng vết nứt thường không vượt Chiều dài vết nứt có thể từ 0,252m, và thông quá giá trị giới hạn cho phép của tiêu chuẩn). thường khoảng 300600mm (hình 1). Bề rộng Quá trình xuất hiện vết nứt trong bê tông vết nứt tại bề mặt có thể đến 3mm, thường chỉ liên quan chặt chẽ đến tốc độ thoát hơi nước bề phát triển đến độ sâu của cốt thép. Tuy nhiên, mặt và tốc độ nước dâng lên bề mặt. dưới tác động của hiện tượng co ngót sau này  Tốc độ thoát hơi nước bề mặt phụ thuộc của kết cấu bê tông, chúng có thể phát triển vào nhiệt độ, độ ẩm không khí, vận tốc gió và xuyên suốt chiều dày sàn. nhiệt độ bê tông. Tốc độ này có thể được xác định theo công thức [1]: 2.5 2.5 -6 E= 5 x ([Tbt+18] – r x [Tkk+18] ) (V+4) x 10 , (1) trong đó: E - tốc độ thoát hơi nước bề mặt (kg/m2/h); V - vận tốc gió (km/h); o Tbt, Tkk - nhiệt độ của bê tông và không khí ( C); r - độ ẩm không khí (%). Ví dụ: Khi nhiệt độ của bê tông và không khí là 30oC, độ ẩm không khí 70% và vận tốc gió 15 km/h (~ 4 m/s), tốc độ thoát hơi nước bề mặt khoảng 0,7 kg/m2/h.  Tốc độ nước dâng lên trên bề mặt: Khi bê tông còn ở trạng thái dẻo, dưới tác dụng của trọng lực, các thành phần nặng hơn trong bê tông sẽ cố kết, đẩy nước trong bê tông lên bề mặt. Tốc độ, tổng lượng và thời gian kéo dài của hiện tượng nước dâng lên bề mặt phụ thuộc vào thành phần và cấp phối bê tông, chiều dày kết cấu. Hiện tượng nước dâng lên bề mặt vừa có ảnh hưởng tích cực và tiêu cực đến kết cấu Hình 1. Vết nứt hình thành trong bê tông [2]: quá trình co ngót - Tích cực: Thay thế nước bay hơi và do đó Theo [5], vết nứt được phân loại như sau: ngăn cản sự hình thành vết nứt do bê tông bề mặt Theo nguyên nhân xuất hiện: bị khô trước khi bê tông đủ độ cứng cần thiết. a. Vết nứt do tác động của ngoại lực trong - Tiêu cực: Việc nước tập trung ở bề mặt bê quá trình sử dụng; tông sẽ làm tăng tỷ lệ nước/xi măng ở vùng này b. Vết nứt do tác động của cốt thép ứng lực và do đó làm giảm cường độ, độ chống thấm, trước lên bê tông; độ chống mài mòn, độ dính bám của cốt thép c. Vết nứt công nghệ do co ngót bê tông, do vào bê tông, Và đây cũng là nguyên nhân của mức độ đầm vữa bê tông kém, chưng hấp bê vết nứt hình thành trong quá trình cố kết của bê tông không đều, do chế độ nhiệt - ẩm; tông trình bày ở trên. d. Vết nứt hình thành do cốt thép bị ăn mòn. Nói chung, sự hình thành vết nứt bê tông khá Theo mức độ nguy hiểm: đa dạng, phức tạp cả về hình dạng, nguyên nhân a. Vết nứt chứng tỏ tình trạng nguy hiểm cũng như thời gian xuất hiện. Theo [1], có thể phân của kết cấu; loại các vết nứt bê tông theo bảng sau (bảng 1). 50
3. Bảng 1. Phân loại các vết nứt bê tông [1] Phồng rộp bề mặt Rạn nứt Hiện tượng phồng rộp bề mặt hay rỗ khí Xuất hiện dưới dạng 1 mạng lưới các vết thường xuất hiện trên bề mặt bê tông, đặc biệt nứt trên bề mặt bê tông có kích thước tương đối đối với cấu kiện thành mỏng (khó khăn trong nhỏ với chiều dài mỗi vết nứt dưới 50mm, khó công tác đầm dùi), các mạch mao dẫn chưa bị quan sát được khi bê tông khô. phá vỡ do đó lượng nước thừa (lượng nước bốc Ngay trong giai đoạn đầu của quá trình phát thành hơi trong quá trình nhiệt thủy hóa) và triển cường độ, khi điều kiện thời tiết không lượng bọt khí (do bị cuốn khí, khoảng 1,5% với thuận lợi cho quá trình co ngót và dưỡng ẩm bê bê tông thường) trong bê tông chưa được thoát tông như độ ẩm thấp, nhiệt độ không khí cao, ra ngoài; dưới tác động của nhiệt độ các thành gió hanh khô hoặc tổng hợp của các yếu tố trên phần này dần chuyển hóa và bị bay hơi làm xuất là nguyên nhân thúc đẩy quá trình thoát nước bề hiện các “bọc không khí’’ trong bê tông. mặt, trong khi đó bê tông vẫn cần hàm lượng nước nhất định để quá trình thủy hóa xảy ra. Đây là nguyên nhân chính thúc đẩy sự hình thành của các vết rạn nứt. Hiện tượng này thường không ảnh hưởng nghiêm trọng tới khả năng làm việc của kết cấu bê tông vì các vết rạn nứt thường không sâu và chưa vào tới cốt thép. Thuật ngữ “nứt chân chim’’ thường được sử dụng để mô tả khuyết tật này. Hình 2. Bọt khí 51
4. Hình 3. Các vết rạn nứt Rỗ tổ ong Rỗ tổ ong đề cập đến sự tồn tại của các lỗ rỗng trong bê tông do vữa không lấp đầy được các khoảng trống giữa các hạt cốt liệu thô. Nó xuất hiện ngay sau khi tháo dỡ ván khuôn và tồn tại ở 3 dạng chính: - Rỗ ngoài (hay gọi là rỗ mặt): mặt bê tông có hình dạng như tổ ong, chỉ xuất hiện thành Hình 4. Rỗ tổ ong những lỗ nhỏ ở mặt ngoài chưa vào tới cốt thép. Cong vênh - Rỗ sâu: lỗ rỗng sâu tới tận cốt thép. Cong vênh là hiện tượng các góc, cạnh của - Rỗ thấu suốt: lỗ rỗ xuyên qua kết cấu, từ kết cấu bê tông bị biến dạng (co ngót) do sự mặt này sang mặt kia. chênh lệch về độ ẩm và nhiệt độ giữa lớp trên Có khá nhiều nguyên nhân gây ra khuyết tật và lớp dưới của kết cấu bê tông (sàn, bản rỗ tổ ong và chủ yếu tồn tại trong giai đoạn thi mỏng ). Đặc biệt khi ứng suất gây biến dạng công: lớn hơn độ bền uốn của bê tông thì các vết nứt sẽ hình thành và phát triển; sự tồn tại của vết - Do vữa bê tông bị phân tầng trong quá nứt lúc này sẽ làm giảm ứng suất gây biến dạng. trình vận chuyển, đổ và đầm bê tông; - Do độ dày của bê tông quá lớn vượt quá phạm vi ảnh hưởng tác dụng của đầm; - Do vữa bê tông trộn không đều, vữa bê tông quá khô hay bị mất nước xi măng trong quá trình vận chuyển (thiết bị vận chuyển không kín khít) hay ván khuôn không kín khít khi đầm sẽ bị mất nước. - Do đầm không kỹ nhất là lớp vữa bê tông giữa cốt thép chịu lực và ván khuôn (lớp bảo vệ) hay do máy đầm có sức rung quá yếu; cấp phối bê tông không lèn chặt. - Cốt thép quá dày làm cốt liệu không lọt được xuống dưới hay do cốt liệu lớn không đúng quy cách (kích thước cốt liệu quá lớn). Sự xuất hiện rỗ tổ ong sẽ làm tiết diện chịu lực tại vị trí rỗ thu hẹp do đó giảm khả năng chịu lực của kết cấu, tạo điều kiện thuận lợi cho môi trường xâm thực vào phá hoại cốt thép, phá Hình 5. Hiện tượng cong vênh sàn hoại liên kết giữa bê tông và cốt thép. do co ngót 52
5. Tách lớp và nước, phản ứng này xảy ra cho đến khi bê Tách lớp tương tự như hiện tượng phồng tông đạt cường độ (28 ngày); Với phương trình rộp blister, các mảng vữa xi măng bề mặt bị phản ứng như sau [2]: Ca SiO .4H O + Ca(OH) = bong tróc và tách khỏi kết cấu bê tông do kết 2 4 2 2 , (2) quả của quá trình thoát hơi nước và bọt khí. Tuy = Ca2SiO4.4H2O + + Ca(OH)2 nhiên, so với blister thì diện tích lớp hơi nước Bên cạnh đó, trong quá trình diễn ra phản và bọt khí trong trường hợp này lớn hơn, nó tích ứng thủy hóa của xi măng thì các hạt xi măng tụ thành các mảng, miếng và tạo thành một và thành phần cốt liệu sẽ trôi lơ lửng trong phân lớp trong kết cấu bê tông. nước, do trọng lượng riêng lớn hơn nên các Thông thường tương đối khó để phát hiện thành phần cốt liệu có xu hướng di chuyển dấu hiệu của khuyết tật này kể từ khi nó xuất xuống dưới, đẩy nước và một phần hạt xi măng hiện cho đến khi nó bị phá hủy, chỉ sau khi bề lên phía trên tạo thành một lớp vữa xi măng với mặt bê tông khô và khu vực tách lớp bị phá vỡ khả năng chịu mài mòn kém, khi chịu tác dụng bởi ngoại lực với chiều dày của các mảng vữa của ngoại lực thì lớp vữa xi măng bị mài mòn xi măng nằm trong khoảng từ 3-5mm. Bên cạnh dần, đồng thời thành phần xi măng trong lớp đó, hiện tượng bong tróc cũng có thể là kết quả vữa sẽ bị tách bóc sinh ra lớp bụi xi măng trên của ứng suất kéo sinh ra trong quá oxy hóa kết bề mặt. cấu thép trong bê tông. Hiện tượng phấn hóa sẽ làm cho khả năng chịu mài mòn và độ cứng của bề mặt kết cấu bê tông giảm ảnh hưởng đến khả năng làm việc của cấu kiện, đặc biệt khi cấu kiện thường xuyên chịu tác dụng của lực kéo trên bề mặt. Hình 6. Hiện tượng bong tróc Hiện tượng trắng mặt (phấn hóa) Hiện tượng trắng mặt hay bụi bê tông là hiện tượng xuất hiện lớp bột xi măng do sự tan rã của của bề mặt bê tông sau khi ninh kết. Bản Hình 7. Bụi xi măng chất của hiện tượng này như sau: Nứt vỡ Thành phần chính của bê tông xi măng là Spalling là một dạng khuyết tật bề mặt, chất kết dính vô cơ (xi măng), nước và các hạt thường xuất hiện dưới dạng hình tròn, hình hạt cốt liệu, khi tiến hành trộn các thành phần ovan với độ sâu từ 25-150m và có thể lớn hơn. này với nhau sẽ xảy ra phản ứng giữa xi măng Nguyên nhân chính là do quá trình các-bon-nát 53
6. hóa bê tông (carbonation), khí cacbon CO2 kiện) thì hầu hết các khuyết tật còn lại mức độ trong tự nhiên theo thời gian sẽ khuếch tán và ảnh hưởng của chúng là không đáng kể mà xâm nhập vào trong bê tông và phản ứng với nguyên nhân chủ yếu là do ở chính đặc tính của các chất kiềm có trong đó (kiềm thổ Ca, CaCO3, bê tông (phát sinh nhiệt do quá trình thủy hóa xi Ca(OH)2, MgCO3, kiềm trong Clinke ) làm măng, lượng nước thừa và bọt khí không được vỡ màng cacbonat để tạo thành bicacbonat axit thoát ra ngoài), phản ứng hóa học giữa các canxi dễ tan theo phản ứng: thành phần khoáng trong bê tông gây phá hủy CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 , (3) và làm mất ổn định thể tích, đặc biệt nước ta Đồng thời lớp bê tông bảo vệ cũng bị mất nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt dần đi những đặc tính cơ lý ban đầu làm cho cốt độ không khí cao, độ ẩm thường là cao nhưng thép trong bê tông bị các tác nhân xâm nhập lại thay đổi thất thường nên khi xuất hiện vết phá hủy (gỉ thép) gây nở thể tích, quá trình này nứt thì các tác nhân bên ngoài dễ dàng xâm thực sẽ sinh ra ứng suất làm nứt lớp bê tông. Dấu phá hủy kết cấu. Ngoài ra, dưới tác động của hiệu của khuyết tật này cũng dễ dàng nhận ra, ngoại lực cũng có thể làm xuất hiện vết nứt, tùy tại các vị trí xuất hiện thì bề mặt thường gồ ghề thuộc vào loại kết cấu và ngoại lực tác dụng. và có vết vỡ dạng vảy, thậm chí có thể thành các lỗ. Cấu kiện Loại Trong môi trường không khí, độ ẩm cao sắt Hình dáng vết nứt bê tông vết nứt dễ bị gỉ theo phản ứng sau đây: cốt thép 4Fe + 3O2 + nH2O → 2Fe2O3.nH2O , (4) Vết nứt Cấu kiện xuyên chịu kéo suốt lệch tâm Cấu kiện Vết nứt chịu uốn không và cấu xuyên kiện chịu suốt nén lệch tâm Vết nứt Vùng gối có dạng tựa của đường cấu kiện khép chịu uốn. kín Vết nứt dọc Cấu kiện không chịu nén xuyên suốt Bảng 2. Vết nứt do tác động của ngoại lực trong bản sàn toàn khối [5] Hình 8. Quá trình ăn mòn kim loại 3. Giải pháp phòng ngừa, khắc phục là nguyên nhân chính gây nứt vỡ 3.1. Nguyên tắc và nội dung xử lý khuyết tật * Nhận xét 3.1.1. Nguyên tắc Qua việc phân tích các khuyết tật, có thể Trong mọi trường hợp, bề mặt bê tông phải nhận thấy rằng ngoài các vết nứt dạng cracking được hoàn thiện thoả mãn yêu cầu về chất có kích thước và phạm vi ảnh hưởng lớn đến lượng, độ phẳng và đồng đều về màu sắc [6]. kết cấu bê tông (khả năng làm việc của cấu Đáp ứng yêu cầu thiết kế như: Bảo đảm an toàn 54
7. và khả năng làm việc của kết cấu, đáp ứng yêu - Tỷ lệ cuốn khí không được lớn quá 3% cầu sử dụng và tính thẩm mỹ của công trình [9]. 3.1.2. Nội dung thực hiện - Cân bằng nhiệt độ giữa lớp trên và lớp Tùy thuộc vào mục đích, cấu kiện cụ thể dưới của cấu kiện bê tông. mà công tác xử lý khuyết tật có thể có những - Bề mặt phân cách giữa 2 lớp đổ bê tông yêu cầu và cách thức khác nhau, nhưng một phải được đục nhám và vệ sinh sạch sẽ. cách tổng quát có thể xây dựng nội dung xử lý Nhóm 2: khuyết tật bao gồm: Các vết nứt nẻ cracking với chiều dài, bề - Khảo sát hiện trạng: tình trạng khuyết tật, rộng và độ sâu lớn, gây ảnh hưởng trực tiếp đến tình trạng thực tế của kết cấu và kiến trúc; khả năng làm việc của kết cấu. Đối với nhóm - Phân tích và nhận dạng khuyết tật; xác này thì các giải phòng phòng ngừa cũng bao định mục đích xử lý; gồm như đối với nhóm 1, nhưng ở đây cần chú - Lựa chọn thời gian xử lí hợp lí; xử lý ý sau: khuyết tật; quan trắc và theo dõi. Như phân tích ở trên, sự xuất hiện vết nứt 3.2. Giải pháp phòng ngừa trong bê tông liên quan chặt chẽ đến tốc độ Từ kết quả phân tích các khuyết tật tại mục thoát hơi nước bề mặt và tốc độ nước trồi lên bề 2.1, trên cơ sở xét tới tác động của chúng tới sự mặt. Do đó, vấn đề đặt ra là phải khống chế 2 làm việc của kết cấu, cũng như cơ chế hình quá trình này, nhất là tốc độ thoát hơi nước bề thành của mỗi loại khuyết tật, có thể phân làm 2 mặt nhằm hạn chế tốc độ nhiệt thủy hóa của xi nhóm cơ bản: măng trong bê tông. Nhóm 1: Để hạn chế tốc độ thoát hơi nước bề mặt, Không ảnh hưởng hoặc ảnh hưởng ít tới cần khống chế nhiệt độ, độ ẩm không khí, vận khả năng làm việc của kết cấu, cơ chế hình tốc gió và nhiệt độ bê tông, cũng như tạo màng thành chủ yếu liên quan đến lượng nước thừa và ngăn cách giảm việc trao đổi hơi nước giữa bề lượng bọt khí trong bê tông chưa được thoát ra mặt bê tông và không khí. Cụ thể là: ngoài hoặc lượng nước bề mặt không đủ để quá . Lựa chọn thời điểm thi công hợp lý: nên trình thủy hóa xảy ra với phạm vi xuất hiện chọn vào sáng sớm hoặc chiều tối. không lớn, xuất hiện cục bộ và chủ yếu bên trên . Sử dụng các biện pháp che nắng và che bề mặt; bao gồm: phồng rộp bề mặt, rạn nứt gió. chân chim, rỗ tổ ong, cong vênh, bong tróc, . Giảm nhiệt độ của bê tông bằng cách hạ phấn hóa và nứt vỡ cục bộ. nhiệt độ cốt liệu, nước trộn, cốp pha,sử dụng xi Để phòng ngừa sự xuất hiện của các khuyết măng ít toả nhiệt tật thuộc nhóm này có thể sử dụng một số giải . Trước khi thi công, nên làm ẩm và giảm pháp sau đây: nhiệt độ bề mặt nền, cốp pha. - Thiết kế chính xác tỷ lệ N/X (nước/xi . Phủ bề mặt bê tông sau khi đổ bê tông măng), sao cho lượng dùng xi măng trong bê (bằng tấm polyethylene hay bao bố ẩm, ). tông ít nhất. . Sử dụng giải pháp phun hơi sương lên bề - Bê tông xi măng sử dụng không nên có mặt bê tông, đặc biệt khi thi công bê tông khối quá nhiều bột khoáng, và có tính co ngót thấp. lớn hoặc nhiệt độ không khí cao. Xi măng ít tỏa nhiệt . Dùng phụ gia giảm việc thoát hơi nước bề - Duy trì nhiệt độ và độ ẩm bề mặt thích mặt ngay sau khi đổ bê tông và cho đến khi hợp, không nên phủ bề mặt quá sớm để cho bê hoàn thiện bề mặt: Đây là biện pháp đang được tông thoát nhiệt và cũng không nên quá muộn dùng phổ biến trong thực tiễn xây dựng khi đổ để giảm lượng bốc hơi nước trong bê tông. bê tông trong điều kiện thời tiết không thuận - Công tác đầm bê tông cũng cần hết sức lợi. lưu ý, tránh để tách (tập trung) và làm mất nước . Đối với bê tông khối lớn, nên áp dụng các trong bê tông. giải pháp để đưa nhiệt độ bê tông ra bên ngoài 55
8. (đặt dàn ống nước trong lòng khối bê tông ) ■ Trường hợp 2: Phạm vi và kích thước vết hoặc chia nhỏ khối đổ bê tông. nứt lớn, cấu kiện bê tông cốt thép nguy hiểm có . Khi nhiệt độ không khí chênh lệch giữa thể sử dụng một số giải pháp sau đây: ngày và đêm lớn, gây cho bề mặt bê tông bị sốc - Phương pháp bao bọc vị trí hư hỏng bằng nhiệt, sinh ứng suất kéo làm nứt bê tông thì có bê tông hoặc bê tông cốt thép; thể phủ lên trên bề mặt bê tông một lớp cốt liệu - Phương pháp dùng bản thép gia cường rồi mới tiến hành phun nước dưỡng ẩm. (dán bản thép); . Áp dụng các biện pháp dưỡng hộ bê tông - Phương pháp dùng bê tông dự ứng lực ngay sau khi hoàn thiện bề mặt. căng ngoài; Điều quan trọng là các biện pháp này cần - Phương pháp sử dụng vật liệu composite phải được áp dụng theo đúng qui trình trong sợi cường độ cao FRP (Fiber-Reinforced suốt quá trình để đảm bảo bê tông đủ cường độ Polymer). trước khi ứng suất kéo cực đại trong bê tông ở Mỗi giải pháp đều có những ưu nhược điểm trạng thái dẻo do sức căng bề mặt tăng cao. riêng, trong giới hạn báo cáo tác giả trình bày cụ 3.3. Giải pháp khắc phục thể về phương pháp FRP, đây là một trong Tùy thuộc vào quy mô và mức độ ảnh những phương pháp mới đã được nghiên cứu vá hưởng của khuyết tật tới kiến trúc, đặc biệt là áp dụng tại các nước tiên tiến từ những năm khả năng làm việc của kết cấu để lựa chọn giải 1990. Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là pháp khắc phục phù hợp. thi công đơn giản, không cần sử dụng cốp pha, Với nhóm khuyết tật thứ nhất, nhóm 1: có tính thẩm mỹ cao. Có 2 phương pháp thi công Để tránh tác động của các yếu tố xâm thực, FR là: phương pháp khô (dry lay-up) và phương mỹ quan kiến trúc của cấu kiện thì cần thiết phải pháp dán tấm theo kiểu ướt (wet lay-up). tiến hành loại bỏ khuyết tật và thay thế bằng chất a. Vật liệu FRP (Fiber Reinforced Polymer) kết dính mới (vữa xi măng) có cường độ và tính - Vật liệu FRP là một dạng vật liệu năng tương tự hoặc lớn hơn lớp bị loại bỏ. Khi composite được chế tạo từ các vật liệu sợi, loại bỏ, phải tiến hành vệ sinh và đục nhám bề trong đó có ba loại vật liệu sợi thường được mặt để tăng khả năng bám dính giữa 2 lớp. sử dụng là sợi carbon CFRP, sợi thủy tinh Với nhóm 2: GFRP và sợi aramid AFRP. Đặc tính của các ■ Trường hợp 1: Phạm vi và kích thước loại sợi này là có cường độ chịu kéo rất cao, nhỏ (chiều dài vết nứt < 2/3 chiều cao dầm, mô đun đàn hồi lớn, trọng lượng nhỏ, khả chiều rộng <0,5mm đối với dầm đơn giản; dầm, năng chống mài mòn cao, cách điện, chịu sàn có cốt thép bị ăn mòn với bề rộng vết nứt nhiệt tốt, bền theo thời gian <1mm [5]), cấu kiện bê tông cốt thép chưa - Các dạng FRP dùng trong xây dựng: nguy hiểm. dạng tấm, dạng thanh, dạng cáp, dạng vải, Tiến hành đục tẩy và loại bỏ lớp bê tông dạng cuộn Trong sửa chữa và gia cố công xung quanh vị trị vết nứt, đối với những cấu kiện trình xây dựng thường dùng các loại FRP dạng chịu lực lớn (cột, dầm) phải tiến hành gia cố tấm và dạng vải. chống giữ trước khi loại bỏ và duy trì công tác - Vật liệu FRP thường được sử dụng nhất này cho đến khi lớp bê tông mới đạt cường độ. là của các hãng sản xuất: Mbrace, Sika Hình 9. Một số dạng của FRP 56
9. Hình 10. Ứng suất và biến dạng của vật liệu FRP [3] b. Thi công dán theo phương pháp khô (dry lay- bề mặt bê tông và được ấn nhẹ nhàng vào lớp up) keo dán. Trước khi lột lớp giấy dán mặt sau, Quá trình thi công dán tấm FRP bằng phương dùng con lăn bằng cao su lăn theo hướng sợi cho pháp khô bao gồm các bước sau: keo dễ dàng ngấm vào các sợi riêng rẽ. Cọ lăn Bước 1: Chuẩn bị bề mặt bê tông không bao giờ được lăn theo hướng vuông góc với hướng sợi để tránh sợi có thể bị hỏng. Trước khi gia cố lắp đặt tấm FRP thì bề mặt bê tông phải được xử lý kỹ. Các vết nứt, Bước 6: Phủ lớp keo thứ hai và sơn bảo các mảnh vụn sứt mẻ và cốt thép bị gỉ cần phải vệ bề mặt tấm FRP được chú ý trước khi thi công lắp đặt tấm Lớp keo thứ hai có thể được phủ lên sau FRP. Các sứt mẻ và các loại hư hỏng khác 30 phút kể từ khi đặt và lăn tấm FRP. Đến cần phải được loại bỏ và được vá lại với các lúc này lớp keo đầu tiên đã rút hết vào vào tấm loại vữa sửa chữa phù hợp. Tất cả các vết nứt FRP. có bề rộng lớn hơn 0,5mm cần phải được bơm êpoxy để sửa chữa. Bước 2: Sơn lót kết cấu cần gia cố Sơn lót bề mặt bê tông cần gia cố bằng cách dùng cọ lăn ngắn hoặc trung bình. Bước 3: Phủ bột trét làm phẳng bề mặt Bột trét được trét bằng các bay cầm tay. Bột trét được sử dụng để làm phẳng bề mặt và lấp các khuyết tật; việc bao phủ hoàn toàn Sơn lót kết Phủ bột trét Phủ lớp keo thì không cần thiết. Bột trét có thể trét lên bề cấu làm phẳng thứ nhất mặt sơn lót còn ướt không cần đợi sơn khô. Hình 11. Quá Bước 4: Phủ lớp keo thứ nhất trình thi công FRP theo Keo được quét lên bề mặt đã được sơn lót phương pháp và làm phẳng bằng cọ lăn. Lượng keo sử khô (dry lay- dụng cũng phụ thuộc vào từng loại FRP được up) sử dụng. Bước 5: Dán tấm FRP Dán tấm FRP Phủ lớp keo Tấm FRP cần được đo và cắt sẵn trước khi thứ 2 đặt lên bề mặt cần gia cố. Tấm FRP được đặt lên 57
10. c. Thi công dán theo phương pháp ướt (dry lay-up) 4. Một số kiến nghị Phương pháp ướt về trình tự giống với Báo cáo tập trung tổng hợp và phân tích cơ phương pháp khô, điểm khác biệt là ở bước thoa sở khoa học về khuyết tật trong bê tông, với rất keo nhúng nhựa tấm FRP. Khi dán tấm FRP nhiều các yếu tố ảnh hưởng cũng như nguyên bằng phương pháp ướt ta chỉ sử dụng tấm vải nhân phát sinh khuyết tật, chắc chắn rằng, các FRP dạng khô chưa tẩm nhựa. Tấm FRP khô sẽ khuyết tật sẽ đa dạng và biến đổi phức tạp nhiều được tẩm đẫm nhựa đến khi bão hòa và được dán hơn nữa. Do đó, để có thể đánh giá chính xác, lên bề mặt bê tông đã được xử lý kỹ. định lượng hóa cũng như sự ảnh hưởng của các Ưu điểm của phương pháp dán ướt là có khuyết tật cần tiến hành nghiên cứu với từng thể sử dụng cho cấu kiện có kích thước lớn (cột cấu kiện cụ thể để có kết quả rõ dàng và phù đường kính lớn, mặt đáy sàn, dán bọc ba mặt hợp hơn trong việc phòng ngừa, khắc phục. dầm), liên kết giữa lớp FRP với bề mặt bê 5. Kết luận tông cũng như liên kết giữa các tấm FRP Việc nghiên cứu khuyết tật bê tông khá phức được đảm bảo hơn, sẽ ít có trường hợp bị phá tạp do sự biến đổi liên tục của các yếu tố ảnh hoại liên kết. Tuy nhiên, khi dùng phương hưởng: các yếu tố khách quan như tính chất cơ pháp dán ướt sẽ sử dụng một lượng keo dán học của bê tông (cường độ chịu kéo, khả năng rất lớn nên thời gian đợi cho tấm FRP khô chịu uốn của bê tông, độ co ngót ), tốc độ thoát keo sẽ lâu hơn làm cho thời gian thi công kéo hơi nước bề mặt, điều kiện khí hậu khu vực thi dài hơn. Quá trình thoa keo tẩm nhựa cho tấm công ; các yếu tố chủ quan bao gồm: công tác tổ FRP có thể sử dụng máy tẩm nhựa đối với tấm chức thi công (sử dụng vật liệu sản xuất bê tông vải FRP có bề rộng lớn hoặc có thể dùng kém chất lượng, biện pháp tổ chức thi công chưa phương pháp thủ công bằng tay đối với tấm phù hợp ), quá trình thiết kế chưa lường hết FRP có bề rộng nhỏ. Các bước tiến hành được các vấn đề phát sinh hoặc chưa tính toán tương tự như phương pháp thi công dán khô. chính xác về giải pháp kết cấu lựa chọn như sự ảnh hưởng của tải trọng và tác động, mối quan hệ giữa tải trọng – thời gian tới sự hình thành, phát triển của khuyết tật trong bê tông. Do đó, việc hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng tới khuyết tật bê tông là hết sức cần thiết, là cơ sở lý luận để lựa chọn và chủ động áp dụng hiệu quả các biện pháp nhằm phòng tránh, khắc phục các khuyết tật trong bê tông. TÀI LIỆU THAM KHẢO a. Tẩm nhựa vào tấm FRP đến khi bão hòa [1]. Tạ Minh Hoàng, 2009. Phân loại và nguyên nhân nứt bê tông. Viện vật liệu xây dựng ( [2] GS.TS Nguyễn Tấn Quý, TS. Nguyễn Thiện Ruệ, 2003. Giáo trình Công nghệ bê tông xi măng. NXB Giáo dục 2003. [3]. Ngo Quang Tuong, 2007. Repairing and strengthening renforced concrete structures by using FRP, Science & Technology development Journal, University of Technology, VNU-HCM. b. Sơn bảo vệ bề mặt tấm FRP [4]. TCXDVN 358:2005. Cọc khoan nhồi- Hình 12. Quá trình tẩm nhựa tấm FRP theo Phương pháp xung siêu âm xác định tính đồng phương pháp ướt (wet lay-up) nhất của bê tông. Bộ Xây dựng. 58
11. [5]. TCXDVN 373-2006. Chỉ dẫn đánh giá mức [8]. Professor Mark Alexander, Dr. Hans độ nguy hiểm của kết cấu nhà. Bộ Xây dựng. Beushausen, 2010. Concrete deterioration [6]. TCXDVN 4453-1995. Kết cấu bê tông và (Workshop, May 2010). University of Cape Town. bê tông cốt thép toàn khối – Quy phạm thi công [9] Portland Cement Association. Cocrete và nghiệm thu. Mục 6.10.2 trang 30. information. [7] M. Al Nasra, PhD, PE, 2008. Concrete [10]. methods and principle. SUMMARY Concrete cement defects, cause and some solutions to prevent, repair Nguyen Quang Phich, Bui Van Duc, Le Tuan Anh, Pham Ngoc Anh University of Mining and Geology Cement concrete already and in the process of being important constructon material in capital construction to all sectors of the national economy. During in use has appeared a lot of defects affecting the architectural and ability to work of concrete structure. The main reasons lies in the properties of concrete materials such as bending resistance is poor, the cement hydration reaction, chemical reaction between the mineral component to cause destabilizing volume. This article presents the nature of the mechanism of formation and the development of disability and recommends a number of measures to prevent and overcome the common defects in concrete. HIỆN TRẠNG VÀ PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO HỆ THỐNG (tiếp theo trang 48) SUMMANY Status and solution on ventilation system renovation for Halam coal mine Nguyen Cao Khai, Tran Xuan Ha, Nguyen Van Thinh University of Mining and Geology Mine ventilation plays a significant role in underground mining, especially in mining at depths greater. Ha Lam Coal Mine is one of the mines in greater depth and tend to continue to further exploit, so ventilation issues need to be deeply concerned.The paper has analyzed and evaluated the status of the mining ventilation system of HaLam coal mine. Therefore, authors provide the most appropriate solution on renovation of ventilation system in order to improve and reduce the cost for mining ventilation. 59