KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG SỐ 42 (9/2013) 104 CÔNG NGHỆ CHỐNG THẤM THẨM THẤU KẾT TINH GIẢI PHÁP MỚI NÂNG CAO CHỐNG THẤM BÊ TÔNG CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI Nguyễn Quang Phú1, Nguyễn Quang Bình2[.]
CÔNG NGHỆ CHỐNG THẤM THẨM THẤU KẾT TINH - GIẢI PHÁP MỚI NÂNG CAO CHỐNG THẤM BÊ TƠNG CƠNG TRÌNH THUỶ LỢI Nguyễn Quang Phú1, Nguyễn Quang Bình2 Tóm tắt: Bài báo giới thiệu công nghệ chống thấm thẩm thấu kết tinh để nâng cao khả chống thấm cho kết cấu bê tơng cơng trình thuỷ lợi Việt Nam Từ khóa: Thẩm thấu; kết tinh; chống thấm; bê tông Mở đầu1 Bê tông bê tông cốt thép loại vật liệu cấu kiện dùng phổ biến cơng trình xây dựng nói chung xây dựng thuỷ lợi, thuỷ điện nói riêng Đặc biệt cơng trình thuỷ lợi, ngồi khả chịu lực chống thấm tính chất quan trọng, liên quan đến an toàn ổn định cơng trình Hiện có nhiều biện pháp để tăng chống thấm cho bê tông bê tông cốt thép như: Tối ưu hoá thành phần cốt liệu (giảm thiểu thể tích rỗng hạt cốt liệu), giảm tỉ lệ N/CKD; sử dụng phụ gia chống thấm… Tuy vậy, sau đóng rắn, đá xi măng tồn lỗ rỗng bọt khí mao quản nhỏ lượng nước thừa sinh Bản thân bê tông chứa chất dễ bị ăn mịn Ca(OH)2 Ngồi biện pháp tăng khả chống thấm cho thân bê tơng người ta thường dùng biện pháp chống thấm bề mặt cho bê tông như: sơn phủ, bọc bề mặt màng polime… Gần đây, để tăng khả chống thấm cho bê tông, Việt Nam bắt đầu sử dụng biện pháp mới, phun quét lên bề mặt bê tơng hóa chất kết tinh Chất thẩm thấu vào bê tơng qua mao quản, tác dụng hóa học với thành phần đá xi măng, tạo sản phẩm lấp kín lỗ mao quản nhỏ li ti, tăng độ cứng bề mặt tăng chống thấm bê tông Sự phát triển cơng nghệ chống thấm hóa chất thẩm thấu kết tinh 1.1 Trên giới Hóa chất thẩm thấu kết tinh đời giới từ năm 60 kỷ trước, có nhiều loại chất chống thấm bê tông dạng thẩm thấu nhiều hãng vật liệu khác như: Thuỵ Sĩ, Úc, Mỹ, Canada có sản phẩm Penetron, Indoseal, v.v Cơ chế hoạt động chất thẩm thấu Đại học Thủy lợi Phòng Nghiên cứu vật liệu - Viện Thủy công 104 thâm nhập vào bê tông qua đường mao quản, lỗ gel, phản ứng hoá học với Ca(OH)2 hình thành sản phẩm silicat có cường độ, liên kết với thành hệ thống gel bít kín lỗ rỗng bê tơng, làm cứng hố bê tơng tăng độ chống thấm nước Các sản phẩm sử dụng rộng rãi số nước giới Mỹ, Nhật, Australia Canada phát triển sử dụng nhiều nước giới Thái lan, Việt Nam, v.v 1.2 Tại Việt Nam Lĩnh vực chống thấm thẩm thấu kết tinh cho bê tơng cơng trình thuỷ lợi Việt Nam cịn hạn chế Mới có đề tài nghiên cứu lĩnh vực này[4, 5] Thông tin tham khảo chủ yếu hãng nước cung cấp thơng qua số hội thảo Theo đó, có nhiều loại sản phẩm Hãng hoá chất xây dựng bán ứng dụng cho cơng trình bê tông như: SimonR Pene-Seal Hãng Vinkems; XypexR Hãng Xypex, IndoSealR Trung Tâm xử lý Kỹ thuật Cơng trình Đơng DươngIndochina Centepro [1,2,3] Các sản phẩm hãng ứng dụng nhiều cơng trình Việt Nam: Sản phẩm XypexR ứng dụng nhiều cơng trình dân dụng cơng nghiệp thuỷ lợi, khoảng 100 cơng trình ( Nhà máy Kao Việt Nam - Biên Hoà, Nhà máy Sanyo Viet nam Bien Hoa, Nhà Máy Điện Phú Mỹ-Bà Rịa Vũng Tàu, Đập Dầu Tiếng - Tây Ninh, v.v Cơ chế tác dụng hóa chất thẩm thấu kết tinh Bản thân bê tơng có cấu trúc rỗng mao quản (kể bê tông đặc chắc), nên cho phép nước di chuyển lan toả vào bê tông thẩm thấu chất lỏng khí từ bên ngồi Các tác động dẫn đến rửa trôi chất khơng có cường độ thay đổi lí hoá khác làm giảm chất lượng độ bền bê tông Trong thành phần đá xi măng bê tơng gồm khống chính: 2CaO.SiO2.mH2O, 3CaO.Al2O3 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 42 (9/2013) 6H2O, CaO.Fe2O3.mH2O Ngồi cịn số thành phần khác như: Ca(OH)2, Mg(OH)2,v.v Các hydroxit dễ bị ăn mịn hịa tan nước thấm qua Các hóa chất thẩm thấu kết tinh có chứa Natri silicat số chất khác có tác dụng thúc đẩy khả thẩm thấu thúc đẩy phản ứng Natri silicat thẩm thấu vào bê tông tạo phản ứng với canxi hiđrơxit tạo thành gel bít kín lỗ mao quản không cho nước thấm qua Một số sản phẩm chống thấm kết tinh Loại thứ “sơn” gốc xi măng (gọi theo cách bình dân thực tế cách thi cơng giống thi cơng sơn) Trong thành phần sơn có xi măng, bột cát thạch anh mịn, phụ gia hoá dẻo, chất chống thấm kết tinh, phụ gia tăng bám dính sơn với bề mặt bê tơng, vữa Dịng sản phẩm loại có số loại sử dụng Việt Nam như:: Simon pene – seal công ty Vinkems, sơn hãng Xypex, sơn công ty hoá phẩm xây dựng Trung Quốc, v.v… - Sơn chống thấm Xypex (Canada): Do Tập đồn hố chất Xypex Canada nghiên cứu sản xuất từ năm 1969, ngày sản phẩm sử dụng rộng rãi 60 quốc gia giới Hợp chất có màu ghi, thành phần hoạt chất Xypex đóng vai trị xúc tác tạo phản ứng thành phần bê tơng với nước, hình thành sợi tinh thể khống khơng hồ tan mạch mao dẫn lỗ rỗng bê tông Cấu trúc tinh thể khơng hồ tan trở thành thành phần nội tách rời thân bê tông, ngăn chặn tượng thấm từ hướng Theo thời gian, chất sâu vào kết cấu bê tông - Chất chống thấm Pene-Seal Hãng SimonR (Đức): Do Tập đồn hố chất SimonR Đức nghiên cứu sản xuất, ngày sản phẩm sử dụng rộng rãi nhiều quốc gia giới Hợp chất có màu ghi, thành phần hỗn hợp gồm xi măng, phụ gia chống thấm, Silicat vào xúc tác giúp thẩm thấu vào bề mặt bê tông vữa Sau thẩm thấu mao dẫn chúng tác dụng với Ca(OH)2 hợp chất C-S-H bê tơng tạo hợp chất có cường độ lấp đầy mao dẫn lỗ rỗng tạo khả chống thấm tốt cho bê tông vữa - Chất chống thấm Penetron Hãng Indochina (Mỹ): Do Tập đoàn Indochina Mỹ nghiên cứu sản xuất, ngày sản phẩm sử dụng rộng rãi nhiều quốc gia giới Hợp chất dạng bột, gốc xi măng, có màu xám xi măng, gồm: xi măng, cát thạch anh loại đặc biệt nhiều chất hoá học khác Loại thứ hợp chất Sodium Silicat biến tính sinh hố dạng lỏng, có gốc thuỷ tinh lỏng có mơđun nhỏ Điển hình Certi-Vexpenseal 244 40% hãng Vexcon, radcon # Australia cung cấp, v.v Cơng nghệ thi cơng hóa chất thẩm thấu kết tinh: Q trình thi cơng hóa chất thẩm thấu kết tinh đơn giản, gồm: Bề mặt kết cấu bê tông vệ sinh bụi bẩn tạp chất Phun nước bão hoà bề mặt kết cấu bê tông trước xử lý Phun quét hỗn hợp chất chống thấm vào bề mặt bê tông thiết bị phun chổi quét Sau thi công lớp chống thấm thứ nhất, chờ cho hỗn hợp lớp thứ đông kết sau khoản thời gian định thi cơng lớp Bảo dưỡng: Phun nước dạng sương nhẹ làm ướt bề mặt thi cơng (để bảo dưỡng giúp hoạt hố cho chất chống thấm tạo gel bê tông) Việc phun nước bảo dưỡng bề mặt mẫu thực - lần ngày, thực 03 ngày Kết số thí nghiệm kiểm chứng phịng thí nghiệm - Việc thí nghiệm thực phịng thí nghiệm có nhiệt độ trung bình 250C, độ ẩm khơng khí 85% - Việc đúc mẫu bêtông thực theo TCVN - Việc xử lý chống thấm cho mẫu thí nghiệm thực theo quy trình hướng dẫn nhà sản xuất vật liệu Chất thẩm thấu kết tinh Indoseal 5.1.Thí nghiệm phân tích ảnh hưởng chất chống thấm lên cấu trúc bê tông: Sau xử lý mẫu bê tông chất chống thấm, tiến hành nghiên cứu cấu trúc phương pháp theo dõi kính hiển vi điện tử Quan sát cấu trúc mẫu theo thời gian Để có kết định lượng cần phải chụp với độ phân giải lớn tiến hành phân tích thành phần khống đá xi măng Hình ảnh chụp cấu trúc bê tơng có khơng xử lý hợp chất chống thấm KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 42 (9/2013) 105 Hình 1: Ảnh chụp cấu trúc bê tông chưa xử lý hợp chất chống thấm Hình 2: Ảnh chụp cấu trúc bê tơng xử lý hợp chất chống thấm Nhận xét: Từ ảnh chụp cho thấy cấu trúc bê tông xử lý hợp chất chống thấm thẩm thấu kết tinh xuất chất màu trắng mà mẫu đối chứng có Điều giải thích hợp chất silicat thẩm thấu vào gặp tạo phản ứng với canxi hiđrơxit tạo thành gel 5.2.Thí nghiệm xác định độ chống thấm mẫu bê tông sau sử lý chất chống thấm: Tiến hành thí nghiệm độ chống thấm bê tông mác 250 theo TCVN 3116 - 1993 Mẫu đối chứng không quét bề mặt Indoseal Kết thí nghiệm độ chống thấm bảng 1: Bảng 1: Chỉ số thấm theo thời gian mẫu bê tơng mác 250 có không xử lý sơn chống thấm TT Loại tổ mẫu bê tông Tổ mẫu đối chứng Tổ mẫu xử lý sơn chống thấm V1 V1 V3 V4 V5 V6 V1 V1 V3 V4 V5 V6 kt kt kt kt kt kt kt kt kt kt kt kt Cấp áp lực thử thấm t-12h35 kt t-3h50 kt t-12h00 kt t-3h50 kt t-9h30 kt t-14h30 kt Kt kt Kt kt Kt kt Kt kt Kt kt Kt kt kt kt kt kt kt kt kt kt kt kt kt Nhận xét: Từ kết thí nghiệm thấm (bảng 1), cấp áp B6 tổ mẫu có 1/6 mẫu bị thấm tổ mẫu khơng có viên mẫu thấm, cấp áp B8 tổ mẫu bị thấm 6/6 viên, tổ mẫu khơng có viên mẫu bị thấm, cấp áp B8 tổ mẫu có 5/6 viên bị thấm cấp áp B10 bị thấm hết Như tổ mẫu xử lý sơn chống thấm có thời gian chịu áp lực nước lớn so với mẫu bê tông đối chứng atm 6- Kết luận 106 10 t-5h10 t-7h25 t-11h30 t-7h30 kt t-3h30 12 t-9h20 - Ghi B6 B8 Công nghệ chống thấm thẩm thấu kết tinh giải pháp chống thấm cho bê tông vật liệu hỗn hợp, có nhiều ưu điểm, dễ thi cơng, có tác dụng tăng cường chống thấm bề mặt bê tông Cơ chế tác dụng thẩm thấu phản ứng hóa học với chất hydroxit bê tông tạo thành hợp chất có cường độ lấp đầy mao quản Chất chống thấm kết tinh nên dùng biện pháp bổ trợ, nâng cao độ an toàn chống thấm cho bề mặt bê tông chịu áp lực nước KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 42 (9/2013) TÀI LIỆU THAM KHẢO Radcrete Pacific Pte Ltd Australia " Tài liệu giới thiệu giới thiệu công nghệ chống thấm thẩm thấu kết tinh" Simon Ltd Germany " Tài liệu giới thiệu giới thiệu công nghệ chống thấm thẩm thấu kết tinh" Schomburg Ltd Germany " Tài liệu giới thiệu giới thiệu công nghệ chống thấm thẩm thấu kết tinh" Lê Minh "Nghiên cứu biện pháp nâng cao tính chống thấm bê tơng đầm lăn cơng trình thủy lợi" -Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam, 2007 Nguyễn Quang Bình " Nghiên cứu chế tạo sơn thẩm thấu gốc xi măng, để chống thấm cho kết cấu bê tơng cơng trình Thuỷ lợi" -Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam , 2009 Summary THE CRYSTALLINE WATERPROOFING PENETRATES TECHNOLOGY - NEW SOLUTIONS TO ENHANCE WATERPROOFING FOR CONCRETE HYDRAULIC STRUCTURES This paper presents the crystalline waterproofing penetrates technology to enhance waterproofing for concrete hydraulic structures in Vietnam Keywords: Capillary; crystallization; waterproof; concrete Người phản biện: PGS TS Hồng Phó Un KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 42 (9/2013) BBT nhận bài: Phản biện xong: 11/6/2013 9/7/2013 107