1. Giới thiệu:
Trong các cấu kiện bê tông khối lớn, nhiệt thủy hóa của xi măng tại tâm khối đổ sẽ tăng đột biến. Trong quá trình đóng rắn, nhiệt độ này có thể lên đến 850 – 1000C đối với các khối đổ có chiều dày lớn nếu sử dụng xi măng thông thường. Khi bê tông đã đóng rắn thì nhiệt độ trong lòng khối đổ giảm dần, sự chênh lệch nhiệt độ trong lòng khối bê tông tạo ra ứng suất nội trong cấu kiện, gây ra các vết nứt nhiệt.
Nhiệt độ tăng cao tại tâm khối đổ gây ra ảnh hưởng rất lớn đến cấu trúc khối bê tông:
• Nhiệt độ trên 700C sẽ có khả năng xảy ra hiện tượng trì hoãn sự hình thành khoáng Ettringite(DEF- Delayed Ettingite Formation) trong khối bê tông, dẫn đến các vết nứt trong cấu kiện bê tông trong thời gian dài.
• Nhiệt độ của khối bê tông cao (đặc biệt là cao hơn 700C) sẽ làm giảm cường độ của bê tông ở 28 ngày.
Để giảm thiểu các rủi ro này, các biện pháp đặc biệt sau cần được tiến hành:
• Giới hạn nhiệt độ chênh lệch tối đa sT < 200C hoặc giới hạn gradient nhiệt độ tối đa giữa 2 điểm trong khối đổ sT/m < 50oC (TCVN 305:2004)
• Giới hạn nhiệt độ tối đa trong tâm khối đổ Tmax < 70oC
• Việc sử dụng các loại vật liệu bảo ôn bên trong ván khuôn giúp giữ nhiệt tại bề mặt khối đổ và làm giảm sự chênh lệch nhiệt độ. Nên giữ ván khuôn trong vài ngày cho đến khi sT < 200C.
• Tháo ván khuôn quá sớm sẽ làm cho bề mặt bê tông bị làm lạnh nhanh và bị nứt.
• Phương pháp này cần được suy xét áp dụng khi bề dày khối đổ > 1.5m.
Đối với các cấu kiện bê tông đặc biệt, các yêu cầu này có thể được áp dụng đối với khối đổ có chiều dày > 1m, khi các vết nứt nhiệt có thể gây ra những hư hao lớn cho công trình (Ví dụ: kết cấu đường hầm, kho chứa gas…)
2. Xi măng cho kết cấu bê tông khối lớn:
Để kiểm soát sự phát triển nhiệt độ trong cấu kiện bê tông khối lớn, các loại xi măng đặc biệt với nhiệt thủy hóa thấp được sử dụng như:
• TCVN 7712:2013
• ASTM C1157 – LH (nhiệt thủy hóa thấp)
• BS-EN – loại ít tỏa nhiệt
Tiêu chuẩn Châu Âu EN sử dụng phương pháp thí nghiệm xác định nhiệt thủy hóa khác so với tiêu chuẩn ASTM – Phương pháp thí nghiệm xác định nhiệt thủy hóa theo EN không sẵn có tại các phòng thí nghiệm ở Việt Nam.
3. Bê tông cho kết cấu khối lớn:
Để đạt được giới hạn nhiệt độ trong kết cấu bê tông khối lớn, một vài thông số đóng vai trò ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng, cần phải tiến hành xác định như:
• Nhiệt thủy hóa của xi măng
• Cường độ yêu cầu của bê tông, quyết định cấp phối sử dụng (bao gồm hàm lượng xi măng sử dụng)
Chiều dày của khối đổ Cấp phối bê tông có thể được tối ưu hóa như sau:
• Tối ưu hàm lượng xi măng bằng cách sử dụng thêm các loại phụ gia siêu hóa dẻo
• Sử dụng cốt liệu có kích thước lớn hơn
• Yêu cầu cường độ của bê tông ở tuổi 56 ngày thay vì 28 ngày.
Nhiệt độ của bê tông tươi nên được hạ thấp nhất có thể. Tại miền Nam Việt Nam, nhiệt độ cao nhất của bê tông tươi có thể kiểm soát ở 30 – 320C bằng cách:
• Che chắn cốt liệu để giảm nhiệt độ của chúng
• Tưới ẩm cho cốt liệu thường xuyên
• Sử dụng hệ thống làm lạnh nước hoặc kết hợp với nước đá
Trước khi tiến hành thi công khối đổ bê tông, can tiến hành làm khối đổ thử với chiều dày bằng với khối đổ thực tế. Để kiểm tra sự thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật, khối đổ thử này được bảo dưỡng cách nhiệt các mặt (tối thiểu là 5cm) sao cho tương tự với khối đổ thực tế.
Sau khi thi công khối đổ, các biện pháp bảo dưỡng che chắn bằng các vật liệu cách nhiệt (tối thiểu 5cm) là rất cần thiết để giảm thiểu sự chênh leach nhiệt độ giữa bề mặt và tâm khối đổ. Bảo dưỡng bằng cách tưới nước không được sử dụng vì sẽ làm mất nhiệt tại bề mặt khối đổ.
Trong suốt quá trình đóng rắn, nhiệt độ của khối đổ bê tông phải được theo dõi mỗi giờ trong vòng ít nhất 3 ngày. Để theo dõi nhiệt độ khối đổ có thể lắp đặt hệ thống đầu đo nhiệt độ tại các vị trí khác nhau trong khối đổ.
Khuyến cáo từ SiamCityCement (Vietnam) Ltd
INSEE Mass Pour xi măng có nhiệt thuỷ hoá thấp, giúp giảm nguy cơ nứt ở những khối bê tông lớn tuân theo tiêu chuẩn TCVN 7712:2013 loại LH (tỏa nhiệt thấp) và ASTM C1157 loại LH (ít tỏa nhiệt).
Để giảm thiểu các nguy cơ gây nứt trong cấu kiện khối lớn, cần kết hợp các biện pháp sau:
• Sử dụng xi măng ít tỏa nhiệt để giảm thiểu vết nứt do nhiệt
• Nhiệt độ của bê tông tươi nên kiểm soát < 300C
• Bảo dưỡng khối bê tông bằng lớp vật liệu cách nhiệt (dày tối thiểu 5cm) để tránh việc mất nhiệt tại bề mặt khối đổ
Trước khi thi công khối đổ, cần tiến hành khối đổ thử để kiểm chứng việc đáp ứng các yêu cầu về nhiệt độ
• Nhiệt độ tối đa trong lòng khối bê tông < 700C
• Nhiệt độ chênh lệch tối đa < 200C
Ngồi ra INSEE Mass Pour l sản phẩm đạt được cc yu cầu qui định của bộ cơng cụ đánh giá công trình xanh : LEED, GREENMARK, LOTUS
+ LEED : Vật liệu & Nguồn gốc (MR) – MR 2.2 Vật liệu thn thiên môi trường
+ LOTUS : Vật liệu – M2 Vật Liệu các thành phần tái chế
+ GREENMARK : 3.02 Vật liệu – 3.02c Sản phẩm bền vững.
(Bài đăng trên Tạp chí Kiến trúc số 02 – 2017)
