Bàn về bảo dưỡng bê tông tự lèn trong xây dựng ở Việt Nam

TÓM TẮT:

Công nghệ bê tông tự lèn là công nghệ mới, mới chỉ được sử dụng ở một số công trình đặc biệt ở Việt Nam. Tiến tới, khi công nghệ bê tông này được áp dụng nhiều trong xây dựng ở Việt Nam thì quy trình bảo dưỡng chúng như thế nào? Bài viết này bàn về bảo dưỡng bê tông tự lèn trong xây dựng ở Việt Nam.

Từ khóa: bê tông, bê tông tự lèn, công nghệ bê tông tự lèn, bảo dưỡng bê tông tự lèn, phương pháp bảo dưỡng bê tông tự lèn.

1. Đặt vấn đề

Trong quy trình xây dựng một công trình, có rất nhiều điều phải quan tâm. Chất lượng công trình vẫn là nỗi lo hàng đầu của chủ nhà, trong đó chất lượng bê tông là yếu tố then chốt để có được một ngôi nhà “khỏe mạnh”. Có rất nhiều nguyên nhân ảnh hưởng đến chất lượng bê tông của công trình và một nguyên nhân không kém phần quan trọng là chưa thực hiện đúng quy trình khâu bảo dưỡng. Ở Việt Nam công nghệ bê tông thường, thì về cơ bản chủ thầu, thợ, chủ nhà đã nắm được quy trình bảo dưỡng bê tông đúng cách. Đối với công nghệ bê tông tự lèn (BTTL) do là công nghệ mới, nên việc nhận biết cũng như việc bảo dưỡng đúng quy trình, đúng phương pháp còn chưa được bàn nhiều. Bài viết dưới đây tác giả sẽ đi phân tích sâu về bản chất của bảo dưỡng bê tông, các thông số kĩ thuật và đề ra được các biện pháp bảo dưỡng BTTL.

2. Bảo dưỡng bê tông tự lèn

2.1. Bản chất của bảo dưỡng bê tông

Theo ACI 308 bảo dưỡng là quá trình giúp cho xi măng thủy hóa và phát triển thuận lợi các tính chất cơ lý theo thời gian. Quá trình thủy hóa của xi măng liên tục khi được cung cấp đủ độ ẩm và nhiệt độ thích hợp. Phương pháp bảo dưỡng được thực hiện là hạn chế mất nước hoặc nhiệt hoặc cả hai từ bê tông hoặc cung cấp từ bên ngoài nhiệt độ và độ ẩm.

Theo TCVN 8828:2011 [2], bảo dưỡng bê tông là quá trình giữ ẩm thường xuyên cho bê tông trong điều kiện tác động của các yếu tố khí hậu. Thực hiện dưỡng ẩm bằng cách tưới nước trực tiếp lên bề mặt bê tông, phủ vật liệu ẩm và tưới nước, phun sương hoặc phủ các vật liệu cách nước lên bề mặt. Như vậy, bản chất của bảo dưỡng bê tông nói chung và BTTL nói riêng là tạo điều kiện thuận lợi về nhiệt độ và độ ẩm để cho xi măng thủy hóa và các phản ứng Puzzolanic với sự tham gia của các phụ gia khoáng hoạt tính Puzzolan xảy ra trong giai đoạn đầu đóng rắn, các điều kiện này phải được duy trì cho đến khi bê tông phát triển và đạt được các thuộc tính mong muốn. Yếu tố độ ẩm giúp phản ứng thủy hóa được thực hiện tối đa, còn nhiệt độ là điều kiện để đảm bảo tốc độ thủy hóa của xi măng.

2.2. Các thông số kỹ thuật bảo dưỡng bê tông

Theo nhiều nghiên cứu, quá trình bảo dưỡng bê tông được chia ra làm 2 giai đoạn: giai đoạn bảo dưỡng ban đầu (BDBĐ) và giai đoạn bảo dưỡng tiếp theo (BDTT). Giai đoạn BDBĐ được thực hiện ngay sau khi bê tông được hoàn thiện bề mặt, còn chưa có cường độ, mục đích của giai đoạn này là kiểm soát quá trình mất nước bề mặt của bê tông. Thời gian BDBĐ phụ thuộc vào yếu tố khí hậu thi công và thành phần cấp phối bê tông. Đối với bê tông truyền thống thì thời gian BDBĐ đến khi có thể tưới nước trực tiếp lên bề mặt và bê tông đạt được cường độ khoảng 0,3 – 0,5 MPa [4].

Theo một số nghiên cứu, thời gian BDBĐ của bê tông cần được xác định cụ thể, phụ thuộc vào việc kiểm soát lượng nước bay hơi và biến dạng mềm của bê tông. Có thể coi thời gian BDBĐ chính là thời gian để cho bê tông tự bay hơi tự do và đạt được cường độ nhất định, thường khoảng từ 1 - 4 giờ trong các điều kiện khí hậu khác nhau của Việt Nam, sau đó mới tiến hành BDTT [6, 8].

Giai đoạn BDTT được thực hiện sau BDBĐ với 2 thông số kỹ thuật cơ bản biểu thị quá trình bảo dưỡng là: cường độ bảo dưỡng tới hạn R^th_BD và thời gian bảo dưỡng cần thiết T^ct_BD. Cường độ bảo dưỡng tới hạn R^th_BD tính bằng % cường độ mác bê tông ở tuổi 28 ngày, đóng rắn trong điều kiện tiêu chuẩn R₂₈ (%R₂₈). Thông số này trả lời cho câu hỏi: cần bảo dưỡng bê tông đến cường độ nào. Khi bê tông đạt đến R^th_BD, bê tông đã có cấu trúc cơ bản, đủ để phát triển bình thường, đạt được các tính chất mong muốn, trước các yếu tố bất lợi của môi trường, mà không cần phải tiếp tục bảo dưỡng.

Thời gian bảo dưỡng cần thiết T^ct_BD tính bằng ngày đêm, là thời gian để bê tông đạt được R^th_BD. Thông số này trả lời cho câu hỏi: cần bảo dưỡng bê tông trong thời gian bao lâu? [4, 5, 6, 8]. Vậy, đối với bảo dưỡng BTTL, các yếu tố và thông số kỹ thuật cần xác định bao gồm: hình thức của BDBĐ, thời gian bắt đầu và kết thúc BDBĐ, hình thức BDTT, thời gian bảo dưỡng cần thiết T^ct_BD và cường độ bảo dưỡng tới hạn R^th_BD.

3. Các phương pháp bảo dưỡng bê tông

3.1. Ảnh hưởng của mất nước và biến dạng mềm đến chất lượng bê tông tự lèn

Ảnh hưởng đến cường độ nén bê tông tự lèn

Để nghiên cứu mối liên hệ giữa quá trình bay hơi nước (mất nước), biến dạng mềm với sự phát triển cường độ nén của BTTL, thí nghiệm xác định R₂₈ của bê tông được thực hiện trên các tổ mẫu bê tông đúng rắn trong các điều kiện bảo dưỡng khác nhau, so sánh với cường độ của tổ mẫu đối chứng. Sau khi đổ bê tông, 2 giờ đầu để bê tông mẫu bay hơi nước tự do qua bề mặt thoáng trong điều kiện phòng, sau đó chuyển các mẫu ra điều kiện môi trường tự nhiên, 1 tổ mẫu không bảo dưỡng (KBD), 2 tổ mẫu được áp dụng các phương pháp bảo dưỡng tưới nước (TN) và che ni lông (CNL) liên tục trong 15 ngày, đảm bảo thời gian bảo dưỡng vượt T^ct_BD và cường độ bê tông lớn hơn R^th_BD. Các mẫu được nén ở 3, 7 và 28 ngày tuổi để xác định R₃, R₇ và R₂₈. Cường độ bê tông các tổ mẫu thể hiện ở Hình 3.1. 3.2, 3.3 và Bảng 3.1.

Bảng 3.1.  Cường độ nén BTTL tương ứng các điều kiện bảo dưỡng

Tên cấp phối	Phương pháp bảo dưỡng	Điều kiện khô hanh		Điều kiện Nóng ẩm		Điều kiện Nắng nóng
		R28 (MPa)	%Rtc28	R28 (MPa)	%Rtc28	R28 (MPa)	%Rtc28
M1 N/B=0,3 TN	KBD	49,4	85%	50,3	84,8%	50,7	84,4%
	TN	53,2	90%	53,5	90,2%	54,3	90,4%
	CNL	59,1	100,5%	59,7	100,6%	60,8	101%
	BDTC	58,8	100%	59,3	100%	60,1	100%
M2 N/B=0,35	KBD	39,4	80,57%	41,0	82,1%	41,7	82,9%
	TN	42,1	86,09%	42,7	85,5%	44,4	88,2%
	CNL	49,0	100,2%	50,1	100,4%	50,7	100,7%
	BDTC	48,9	100%	49,9	100%	50,3	100%

Số liệu về cường độ nén của các tổ mẫu bê tông cho thấy có sự tương quan nghịch giữa giá trị mất nước, biến dạng mềm và cường độ nén của bê tông: bê tông có giá trị mất nước và biến dạng mềm nhỏ thì có  cường độ lớn hơn bê tông có  giá trị mất nước và biến dạng mềm lớn.

Trong điều kiện nắng nóng, các mẫu KBD mất đến 32,3% lượng nước dùng, biến dạng đến 2,51mm/m, cường độ R₂₈ chỉ đạt 80,5 - 85% R^tc₂₈. Với tổ mẫu CNL, ngay cả trong điều kiện nắng nóng thì giá trị mất nước và biến dạng mềm cũng rất nhỏ (giá trị mất nước lớn nhất 6,25%, biến dạng lớn nhất 0,82mm/m), và R₂₈ đạt từ 101 - 107% R^tc₂₈.

Khi tốc độ bay hơi nước nhanh, lượng nước mất đi lớn, lượng nước còn lại không đủ để tạo ra quá trình thủy hóa thuận lợi, ngoài ra còn thúc đẩy việc hình thành nhiều hơn các lỗ rỗng, mao quản và có thể xuất hiện các vi nứt cấu trúc, dẫn đến cường độ của bê tông bị giảm.

Cường độ các mẫu bảo dưỡng bằng CNL phát triển tốt, vượt cường độ kiểm tra ở các mức khác nhau, chứng tỏ bê tông đúng rắn trong điều kiện nhiệt độ - độ ẩm thuận lợi hơn. Việc phủ bề mặt của kết cấu bê tông bằng ni lông, năng lượng mặt trời được hấp thụ và giữ lại trong bê tông, làm cho nhiệt độ trong bê tông cao hơn, hơi nước bốc lên từ bề mặt bê tông đọng lại trong lớp ni lông, duy trì độ ẩm của môi trường đúng rắn.

Những yếu tố này đã tạo nên điều kiện về nhiệt độ và độ ẩm phù hợp, thuận lợi cho bê tông đúng rắn và phát triển cường độ.

Ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt bê tông tự lèn

Qua quan sát trực quan quá trình thí nghiệm cho thấy, trong điều kiện nắng nóng, các mẫu bảo dưỡng bằng TN và mẫu KBD có xuất hiện nhiều vết nứt dạng chân chim trên bề mặt, trong khi bề mặt mẫu bảo dưỡng bằng CNL không có vết nứt (Hình 3.4). CNL hạn chế được tốc độ và lượng nước mất qua bề mặt, giữ được môi trường nhiệt độ ẩm ổn định, không làm bề mặt bê tông bị xung nhiệt như trong trường hợp TN, do đó tránh được hiện tượng nứt bề mặt kết cấu bê tông. Điều này hoàn toàn tương đồng với chỉ dẫn trong tiêu chuẩn TCVN 9345:2012 [6] hướng dẫn phòng chống nứt dưới tác động khí hậu nóng ẩm đối với bê tông truyền thống.

3.2. Phương pháp bảo dưỡng bê tông  tự lèn

Bê tông thi công ở các công trường xây dựng có thể được bảo dưỡng bằng 2 hình thức như sau [3] :

- Duy trì sự tồn tại của nước trộn trong bê tông ở giai đoạn đầu đóng rắn, bao gồm ngâm, phun nước, phun sương hoặc phủ vải ẩm. Hình thức này sử dụng nước để bảo dưỡng nên thường được gọi là bảo dưỡng ẩm.

- Giảm thiểu quá trình mất nước bê tông bằng cách che phủ lên bề mặt bê tông các loại vật liệu cách ẩm như: vải nhựa, bạt giấy không thấm nước, ni lông hoặc sử dụng các hợp chất bảo dưỡng dạng tạo màng. Hình thức này không sử dụng nước để bảo dưỡng, nên thường được gọi là bảo dưỡng khô. Theo liệt kê trong [3], một số phương pháp bảo dưỡng bê tông cơ bản được sử dụng như sau:

- Ngâm nước: Bê tông kết cấu có bề mặt phẳng lớn như sàn, mái có thể được bảo dưỡng bằng cách ngâm nước, nhằm ngăn ngừa sự mất nước và duy trì một mức nhiệt độ, độ ẩm ổn định trong bê tông.

- Phun sương và tưới nước: Phun sương và tưới nước định kỳ lên bề mặt bê tông có tác dụng làm tăng độ ẩm trong không khí và làm ẩm bề mặt bê tông, từ đó làm chậm tốc độ mất nước của bê tông qua bề mặt. Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi nghiêm ngặt trong kỹ thuật thực hiện. Ở điều kiện thời tiết nắng nóng, bức xạ mặt trời cao, không khuyến cáo áp dụng phương pháp này, tránh cho bề mặt bê tông bị xung nhiệt liên tục trong khoảng thời gian giữa các lần tưới nước.

- Phủ vật liệu giữ ẩm: Phủ lên bề mặt bê tông ngay khi bê tông vừa bắt đầu đóng rắn vật liệu giữ ẩm (vải bố...) được làm ẩm thường xuyên.

- Phủ (che) màng ni lông: Phủ lên bề mặt bê tông màng ni lông hay vật liệu cách ẩm nhằm hạn chế mất nước bê tông.

- Phun hợp chất tạo màng: Phun lên bề mặt bê tông đã có độ cứng nhất định các hợp chất tạo màng dạng lỏng bao gồm các dạng sáp, cao su chlorinate, nhựa thông và các vật liệu khác, nhằm giữ và giảm sự mất nước của bê tông.

- Giữ nguyên ván khuôn: Ván khuôn không tháo sớm, giữ nguyên tại chỗ bề mặt kết cấu giúp ngăn chặn sự mất độ ẩm của bê tông. Các tấm khuôn gỗ cần được giữ ẩm bằng cách phun nước, đặc biệt trong điều kiện thời tiết khô, nóng.
Như vậy, theo phân tích cơ sở khoa học về tính công tác hỗn hợp bê tông và bảo dưỡng bê tông tự lèn có thể rút ra một số kết luận như sau:

Tính công tác của hỗn hợp BTTL được đặc trưng bởi khả năng lấp đầy, khả năng chảy qua, khả năng chống phân tầng. Tính công tác ban đầu của hỗn hợp BTTL chịu sự ảnh hưởng của yếu tố vật liệu thành phần và nhiệt độ của hỗn hợp. Tính công tác bị suy giảm theo thời gian lưu giữ, vận chuyển với các mức độ khác nhau phụ thuộc vào nhiều yếu tố: tính chất ban đầu của hỗn hợp, tỷ lệ N/B, phương tiện lưu giữ và đặc biệt là các yếu tố khí hậu môi trường. Trên kinh nghiệm nghiên cứu đã thực hiện trên thế giới, việc sử dụng mạng ANN để đưa ra dự báo về tính công tác của hỗn hợp BTTL trong điều kiện khí hậu Việt Nam là cơ sở khoa học và khả thi.

Tốc độ thủy hóa, đóng rắn và phát triển cường độ BTTL phụ thuộc vào hàm lượng, tính chất của xi măng, phụ gia khoáng và phụ gia hóa dẻo. Các yếu tố này ảnh hưởng khác nhau đến tốc độ thủy hóa và phát triển cường độ BTTL, dẫn đến ảnh hưởng đến thời gian bảo dưỡng bê tông. BTTL có tỷ lệ N/X thấp luôn có hiện tượng tự khô, các mao quản thường không liên tục, kết hợp với các lỗ rỗng nhỏ và mịn nên việc cung cấp độ ẩm vào bên trong bê tông bằng phương pháp tưới nước là không hiệu quả. BTTL có lượng bột lớn, hàm lượng phụ gia siêu dẻo nhiều, hiện tượng nước trồi lên trên bề mặt kết cấu ít xảy ra nên BDBĐ cần bắt đầu sớm để tránh nứt cho kết cấu bề mặt, đặc biệt là trong điều kiện nắng nóng, thời gian BDTT cũng kéo dài hơn. Mất nước nhanh dẫn đến biến dạng mềm phát triển, là hai quá trình vật lý xảy ra ở giai đoạn đầu đóng rắn, ảnh hưởng đến chất lượng bê tông, quy luật và giá trị của mất nước và biến dạng mềm là một trong những cơ sở để quyết định thời điểm bảo dưỡng BTTL trong điều kiện khí hậu Việt Nam.
Điều kiện khí hậu Việt Nam ảnh hưởng ở các mức độ khác nhau đến công tác BTTL, trong đó kể đến sự suy giảm tính công tác và lựa chọn phương pháp bảo dưỡng. Về cơ bản, khí hậu Việt Nam được phân thành 4 điều kiện tương đối theo nhiệt độ và độ ẩm tương đối của môi trường trong ngày: nồm ẩm - nhiệt độ dao động từ 15-30^oC, độ ẩm dao động từ 70-95%; khô hanh - nhiệt độ 18-30^oC, độ ẩm 40-65%; nóng ẩm - nhiệt độ 28-35 (^0C), độ ẩm 45-85%; và nắng nóng - nhiệt độ 28-40⁰C, độ ẩm 40-65%.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

Tiếng Việt:

1. Nguyễn Hùng Cường (2020). Luận án tiến sĩ “Nghiên cứu tính công tác hỗn hợp bê tông và kỹ thuật bảo dưỡng bê tông tự lèn trong điều kiện khí hậu Việt Nam”.
2. TCVN 8828:2011 (2011), Bêtông - Yêu cầu bảo dưỡng ẩm tự nhiên, Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội.
3. TCVN 9345:2012 (2012), Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Hướng dẫn kỹ thuật phòng chống nứt dƣới tác động của khí hậu nóng ẩm, Viện Khoa học Công nghệ Xây Dựng.

4. Nguyễn Tiến Đích (2000), Công tác Bê tông trong điều kiện nóng ẩm, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội.
5. Trần Hồng Hải (2018), Nghiên cứu bảo dưỡng bê tông tự lèn trong điều kiện khí hậu nóng ẩm Việt Nam cho công trình dân dụng, Đê tài nghiên cứu khoa học, Bộ Giáo dục và Đào tạo.
6. Hồ Ngọc Khoa, Nguyễn Hùng Cường (2011), Lựa chọn phương pháp bảo dưỡng bê tông hiệu quả trong điều kiện khí hậu nóng ẩm, Tạp chí khoa học Công nghệ xây dựng, 09/2011.

Tiếng nước ngoài:

7. Steven H Kosmatka, B Kerkhoff, WC Panarese, NF MacLeod, RJ McGrath. (2003). Design and control of concrete mixtures. Illinois, USA: Portland Cement Association, Skokie,.
8. Хо Нгок Кхоа. (2007). Технология устройства монолитных бетонных конструкций в переменных температурно-влажностных условиях (примерно к условиям Вьетнама). Москва: Дис.к.т.н., МГСУ.
   

An introduction of the maintenance of self-compacting

concrete structures in Vietnam

 Mastter. Nguyen Thi My Thinh

 Hanoi Architectural University

ABSTRACT:

The self-compacting concrete which is a new concrete technology has only been used in some special construction projects in Vietnam. Engineers will face the question of how to maintain the structure of self-compacting concrete when this technology becomes more popular in the future. This paper introduces the maintenance of self-compacting concrete structures in Vietnam.

Keyword: concrete, self-compacting concrete, self-compacting concrete technology, maintenance of self-compacting concrete.

[Tạp chí Công Thương - Các kết quả nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghệ, Số 7, tháng 3 năm 2021]