Sử dụng vữa Polymer
sử dụng vữa POLIMER TRONG sửa chữa CầU Cũ pgs .pts. nguyễn viết trungđại học giao thông vận tải 1. Vữa trát sửa chữa gốc xi măng - polymer biến tính1.1.khái miệm : Loại vữa sửa chữa này cũng có thể gọi là loại bê tông xi măng poocland-polymer hoặc bê tông Latex biến tính hoặc một số tên gọi khác , thực chất là hỗn hợp của xi măng với cốt liệu đợc trộn với nớc mà trong nớc đã có hoà tan các loại polymer hữu cơ nào đó có tính năng phù hợp . Các polymer đó có các phân tử lớn đợc ghép lại từ hàng nghìn phân tử đơn giản . Các polymer có dạng Latex hoặc dạng bột không tan . Latex là hỗn hợp của polymer hữu cơ tan với nớc . khi dùng loại bột không tan thì nó sẽ đợc trôn với xi măng và cốt liệu để sau đó mới cùng hòa vào n-ớc . Nói chung ,các chất Latex và bột không tan đợc chế tạo theo một quá trình giống nh khi polymer hóa nhũ tơng . Nếu chỉ có một loại monomer đợc dùng thì polymer sẽ là polymer đồng nhất . Nếu có hai hay nhiều monomer đợc dùng thì polymer sẽ là copolymer 1.2 . polymer làm đợc điều gì Khi pha thêm polymer ở nồng độ tối u thì ít nhất cũng làm tăng gấp đôi gía thành của nguyên liệu . nhng điều này tạo ra chất lợng vật liệu sữa chữa tốt hơn so với loại vữa thông thờng . Thời giờ trộn cần phải ngắn nhng đủ hiệu quả để tránh bọt khí xâm nhập vào vữa . Ngoài ra vì tỷ lệ nớc / xi măng thừờng thấp nên có yêu cầu phải bảo vệ chống mất nớc ngay sau khi thi công đẻ tránh các vết nứt co ngót-dẻo Nguyên nhân kinh tế cơ bản khiến chúng ta dùng các polymer trong hỗn hợp xi măng là chúng cải thiện độ dính bám hoặc tăng đợc độ chống thấm . Mọi loại polymer đang dùng hiện nay đều cải thiện đợc độ dính bám nhng không phải loại nào cũng tăng đợc độ chống thấm .Sự làm biến tính polymer cũng sẽ cải thiện đợc các tính chất khác nh cờng độ chịu uốn , cờng độ chịu kéo , cờng độ chống mài mòn .v.v . Nhng thực ra chúng ta đều biết có những biện pháp rẻ tiền hơn để đạt đợc các mục tiêu đó .Mặc dù sự biến tính polymer làm tăng nhiều đặc tính tốt về cờng độ , nó lại không làm tăng đợc cờng độ nén , mà đôi khi còn làm giảm chút ít . Tuy nhiên do các loại vữa xi măng - polymer biến tính không đòi hỏi việc bảo dỡng ẩm thông thờng nên lại có thể đạt cờng độ nén cao hơn so với các loại vữa tơng tự cha đợc làm biến tính mà lại không đợc bảo dỡng ẩm đúng quy cách .So với loại vữa tơng tự không biến tính , sự biến tính polymer làm tăng độ từ biến làm giảm môdul đàn hồi và giảm co ngót .1.3 . các polymer hoạt động nh thế nào .Sự biến tính polymer trong vữa xi măng đợc khống chế bởi hai quá trình - quá trình thuỷ hóa xi măng - quá trình tạo màng của các phần tử polymer Nói chung sự thuỷ hóa xi măng xảy ra trớc tiên , sau đó hỗn hợp vữa sẽ hóa cứng dần , các phần tử (hạt ) polymer trở nên bị tập trung trong cái khoảng trống rỗng. vì lợng nớc giảm dần đi do chúng tham gia vào quá trình thủy hóa xi măng , vừa có sự tạo hơi khí nên các hạt pôlymer dần dần biến đổi thành các màng polymer . Các màng này lẫn với xi măng đã thuỷ hóa cùng bao phủ các hạt cốt liệu., nhờ thế mà cải thiện đợc nhiều tính chất bê tông so với trờng hợp vữa xi măng tơng tự mà không có polymer biến tính .Chính do yêu cầu phải có đợc hiện tợng tạo màng polymer mà vữa xi măng polymer biến tính ( VXMPLMBT ) có thể cho phép bảo dỡng khô . Nếu dùng biện pháp bảo dỡng ớt thì sự tạo màng polymer sẽ xảy ra chậm và sẽ không nhận đợc hết các u điểm của polymer biến tính . Do VXMPLMBT nhạy cảm hơn với các vết nứt co ngót -dẻo so với bê tông thông thờng nên độ ẩm tơng đối trên bề mặt của nó cần phải đợc duy trì cỡ 100% cho đến khi mà cờng độ bê tông đạt đủ mức chịu đựng đợc lực do co ngót .Các vết nứt co ngót -dẻo xuất hiện là do sự bay hơi nớc trên bề mặt hỗn hợp .Do đó phải bảo d-ỡng bằng cách ngăn chặn sự bốc hơi này nhờ các màng phủ bảo dỡng .1.4 . loại polymer nào nên dùng Các loại polymer đợc chế tạo bằng cách nhũ tơng hóa polymer đã đợc dùng rộng rãi trong nhiều ngành nhng lại hầu hết không thích hợp để dùng chung với xi măng . Các loại Latex có thể đợc phân loại bởi dấu điện tích của các hạt của nó . Nếu hạt có dấu âm ,chúng là loại Anionic , nếu hạt có dấu dơng ,chúng là Nonionic . Hơn 90% các loại polymer đợc chế tạo bầng cách nhũ tơng polymer hóa đều là loại Anionic . Chúng thiếu sự ổn định cần thiết để chịu đợc các chất hoá học thoát ra từ xi măng thuỷ hoá . Vì vậy mọi loại polymer đợc dùng với xi măng đều là loại Noionnic và có hàm lợng tơng đối cao của srfaetant hoặc xà phòng . Sau đây là danh sách các polymer chính đợc dùng với xi măng : - copolymer Styrene-butadiene ( S-B ) - các polymer và copolymer ( Acrylic ) Polyacrylic ester - copolymer Styrene-acrylic ( S-A ) - homopolymer Vinyl acetate ( PVA ) - copolymer Viniyl acetate ( VAC ) với Ethylene, Acrylic ester hoặc Vinyl ester của axít versatic ( VEOVA ).Giá thành của polymer phụ thuộc chủ yếu vào các monomer nguyên liệu . PVA là loại rẻ nhất , rồi đến VAC , rồi S_B, rồi S_A , và đắt nhất là Acrylic . Nhng hiển nhiên là không phải lúc nào cũng chọn dùng PVA . Chất này có 1 khuyết điểm cơ bản ; nếu PVA trộn vào VXMPLMBT mà bị ớt thì PVA mất các tinh chất hoá học tốt và vật liệu tổng hợo sẽ có chất lợng kém hơn vữa thông thờng .Vậy thì nên dùng VAC chăng ? , Cũng không nên dùng phổ biến mà chỉ dùng cho trờng hợp bê tông bị lộ ra ở nơi ẩm ớt nhng không ở trong những điều kiệ khắc nghiệt .Loại vữa có S-B cho các tính năng tốt nhất , trừ tính ổn định mầu sắc dới ánh nắng . Vữa có S-A không có khuyết điểm đó , còn Acrylic thì tốt nhất 1. 5 . nên dùng bột hay dùng dung dịch latex Nói chung nên dùng bột polymer nếu điều kiện cho phép hợp lý trong chế tạo vữa trộn sẵn . Nh vậy sẽ tránh đợc việc phải chứa vật liệu trong các thùng phuy . Chế tạo bột vữa trong Nhà máy cũng sẽ cho chất lợng tốt hơn . Vậy tại sao không chỉ sử dụng loại bột polymer . Đó là vì nó đắt hơn . Muốn có bột phải chế tạo xong dung dịch Latex rồi mới cô đặc lại thành bột . Vởy là đắt gấp 1,5 - 2 lần so với Latex ban đầuMột đặc điểm đáng lu ý là với hàm lợng nh nhau thì vữa có bột chỉ đạt 90 % các trị số đặc trng chất lợng so với vữa có Latex .1.6 . tỷ lệ pha trộn hợp lý Tỷ lệ điển hình tối thiểu của polymer / xi-măng là 0,1 theo thể tích . Nơi nào cần độ dính bám cao hơn và độ chống thấm cao hơn thì lấy tỷ lệ 0,15 .1.7 . phơng pháp trát vữaCách pha trộn vữa và trát vữa cũng nh đối với loại vữa xi măng thông thờng . Vữa nên đợc trát bằng bàn chải để đảm bảo tiếp xúc tốt với bề mặt cần trát vữa . Phải trát vữa khi bề mặt còn đang ẩm ớt .1.8 . các lọai vữa thơng phẩm trên thị trờng Ngày nay các công ty thờng chế tạo 2 nhóm vữa trát xi măng polymer biến tính là : - Loại có 2 thành phần riềng rẽ, sẽ đợc trộn trớc khi dùng với nhau ( ví dụ hệ thống Sika Top)-- Loại có 1 thành phần, chỉ cần trộn với nớc trớc khi dùng. ( ví dụ hệ thống Sika MonoTop)1.8.1. Vữa trát xi măng - polymer biến tính , 2 thành phần ( ví dụ : sikatop ) Nói chung 2 thành phần đó là: Chất A : Keo Polymer Chất B : Xi măng cờng độ cao trộn sẵn với cát thạch anh có cấp phối tối u để đạt tính chảy lỏng tốt nhất.Trớc khi dùng chỉ cần trộn 2 chất nói trên với nhau Cờng độ của vữa sẽ tuỳ theo vào cả thành phần và độ lớn của hạt cốt liệu. Ví dụ có loại dùng cỡ cốt liệu 1,2mm, có loại dùng cỡ 3mm.Các tính chất đặc biệt của những loại vữa này là:- Cờng độ uốn kéo cao- Độ chống thấm cao- Độ chịu mài mòn cao- Dính bám rất chặt với bề mặt chất khoáng nh bê tông.- Độ bền cao chịu uốn nớc có hoà tan muối1.8.2. Vữa trát xi măng - polymer biến tính Loại có 1 thành phần , sẽ đợc trộn với nớc trớc khi trát ( ví dụ : SIKAMONOTOP )Loại vữa này có dạng bột chế sẵn ,khi dùng chỉ cần cho tthêm nớc, nhng bắt buộc phải trộn bằng máy . Đây là loại u việt nhất vì dễ thi công và có đủ mọi u điểm nh lọai vữa chế sẵn thành phần nói trên .2 . Vữa trát sửa chữa gốc epôxyCác loại vữa trát gốc epôxy tơng tự nh vữa rót gốc epoxy cũng thờng đợc chế tạo gồm 3 thành phần để riêng rẽ là :- nhựa êpôxy đã trộn chất hoá dẻo ( chất A )- chất hoá cứng , thờng là Polyamine ( chất B )- cốt liệu nhỏ mịn đã đợc pha trộn theo cấp phối hợp lý nhất ( chất C )Trớc khi dùng cần phải trộn A với B trớc cho đều bằng tay khuấy. Sau đó rót chậm bột C vào và tiếp tục khuấy cho đều lúc có vữa nhuyễn . So với loại vữa rót thì loại vữa trát se có thành phần bột (chất C ) nhiều hơnCác Công ty cung cấp sản phẩm đều đong lờng sẵn các thành phần đúng tỷ lệ thiết kế và đóng gói sẵn để cung cấp từng bộ cho khách hàng. Tơng tự nh nh loại vữa rót , ngời ta cũng thờng chế tạo 3 loại vữa trát khác nhau :- Loại vữa hoá cứng nhanh ở nhiệt độ thấp- Loại vữa hoá cứng bình thờng ở nhiệt độ bình thờng- Loại vữa hoá cứng chậm ở nhiệt độ caoCác u điểm của loại vữa này cũng giống nh của loại vữa rót :Loại vữa trát này đặc biệt thích hợp cho tình huống phải chịu tải trọng rung động .Ví dụ khi dùng để trát vá sửa các chỗ sứt vỡ của bệ máy có độ rung lớn khi máy chạy . Những khi cần thi công sửa chữa nhanh trong đêm nh đối với kết cấu cầu đờng , sân bay càng nên dùng loại vữa trát này . Các vết nứt sau khi đã ổn định không tiếp tục phát triển nữa trong kết cấu nhà , cầu đ-ờng cũng có thể đợc trát lấp kín bằng loại vữa trát êpôxy này để đảm bảo tính chống thấm và đạt cờng độ cao sớm .3. những nguyên tắc thi công vữa sửa chữa trộn sẵn3.1. Chuẩn bị bề mặt3.1.1. Các yêu cầuBất cứ nơi nào có yêu cầu truyền lực qua đều cần phải chuẩn bị bề mặt một cách kỹ lỡng. Có thể tóm tắt 3 yêu cầu đối với bề mặt chuẩn bị đợc rót vữa vào là: - Bền chắc - Sạch - Ôn định. Không biến dạng - Dễ dính bám với vữa sửa chữa sẽ đợc rót hoặc trát vào Các loại bề mặt gốc xi măng nh bê tông, vữa cần phải:- Sạch không có dầu, mỡ, bụi, chất bẩn- Không còn các chất đã dùng để bảo dỡng bê tông - Không có các mảnh vụn của bê tông hay vữa,Các bề mặt kim loại thì cần phải :- Sạch không có dầu mỡ chất bẩn - Đợc cạo gỉ sạch lộ ánh kim.3.1.2. các phơng pháp chuẩn bị bề mặtNhững phơng pháp để làm sạch bề mặt đợc lựa chọn tuỳ theo các điều kiện kết cấu, máy thi công sẵn có, tầm quan trọng của liên kết, tính chất của vữa sửa chữa rót ; Nói chung thờng dùng các phơng pháp sau :- Phun cát - Phun nớc áp lực cao- Đục tẩy bề mặt - Đánh xờm tạo nhám. - v.v .3.1.3. Độ thô nhám cần thiết của bề mặt Nói chung càng làm nhám bề mặt càng tốt , miễn là không cản trở sự chảy lỏng của vữa rót đi khắp nơi3.1.4. tới ẩm bề mặt bê tông cũĐể đảm bảo cho bê tông cũ sẽ dính bám tốt với các loại vữa sửa chữa gốc xi măng không co ngót hoặc gốc xi măng -polymer biến tính chúng ta đều cần phải tạo ra tình trạng bão hoà nớc cho bề mặt bê tông cũ sao cho tránh đợc sự mất nớc của vữa mới . Nếu bị mất nớc thì vữa sẽ bị giảm c-ờng độ , giảm tính chảy lỏng của vữa rót khiến cho vữa không thể chảy lan đến mọi chỗ cần lấp đầy .Tuy nhiên cũng phải loại trừ tình trạng để nớc đọng trên bề mặt băng cách thổi khí ép chẳng hạn .Ngợc lại ,khi dùng các loại vữa sửa chữa gốc êpôxy thì lại nên làm khô bề mặt bê tông cũ vì sẽ tăng đợc độ dính bám . Tuy nhiên để dễ dàng cho Nhà thầu thi công ở ngoài trời , các Công ty bán vữa trộn sẵn nh Công ty SIKA cũng cung cấp loại vữa gốc epõxy có thể thi công ngay cả trên bề mặt còn ẩm mà vẫn đảm bảo chất lợng cần thiết sau khi sửa chữa 4 . cách chọn lọai vữa phù hợpNhiều loại vữa sửa chữa có những tính năng và phạm vi áp dụng tối u riêng khác nhau Do đó nên theo sơ đồ gợi ý sau đây mà chọn lựa và nên xem kỹ các tài liệu kỹ thuật cua Công ty bán sản phẩm trớc khi chọn dùng loại nào .KHÔNG Vữa có bị lộ ra và chịu tác động của ăn mòn hoá học không cóKHÔNGVữa có phải chịu tải sớm ngay sau lúc thi công hay khôngcóKHÔNGVữa có phải chịu tải rung động nhiều trong khi và sau khi hoá cứng khôngcócóNhiệt độ khai thác lâu dài có cao hơn 70 C hay khôngKHÔNGKHÔNGCó cần laọi vữa dính bám rất chặt với thép hay khôngcóvữa gốc xi măng vữa gốc epoxy5. Vài kinh nghiệm dùng vữa Xi măng - Polymer biến tính trong sửa chữa cầu .Năm 1995 , Trờng Đại Học Giao thông Vận tải và Cục Đờng bộ Viêt-nam , Khu Quản ly đờng bộ 5 đã sử dụng kết hợp một số loại bê tông polymer tự pha chế với các loại vữa xi măng - polymer biến tính do Công ty SIKA cung cấp để gia cố 49 trụ cầu BTCT cũ của cầu Đà-rằng trên Quốc lộ 1 A ( thị xã Tuy-hoà ) . Trong loại vữa xi măng -polymer biến tính này đã có trộn sẵn các mẩu sợi tổng hợp ngắn . Kinh nghiệm cho thấy : so với bê tông polymer gốc epoxy thì vữa polymer biến tính có u điểm là cho phép không cần dùng ván khuôn mà dùng bay trát vữa dễ dàng hơn nhiều , đặc biệt là thi công trong điều kiện ngoài trời gió mạnh , độ ẩm bề mặt bê tông cao , phải thi công từ phía dới đáy bệ vẫn đảm bảo chất lợng , không bị co ngót và nứt , đạt còng độ trung bình 250 kg/cm2 sau 24 giờ .Cuối năm 1995 , kỹ thuật tơng tự cũng đã đợc dùng để bảo trì 3 nhịp dầm cầu Gia-Tân trên tuyến đờng cao tốc Bắc Thăng Long- Nội bài đạt kết quả tốt .( còng độ trung bình đạt 320 kg/cm2 sau 24 giờ )Tháng 6 năm 1996 , cầu Bà -Phủ trên tuyến đờng Quốc lộ 51 đi Đồng Tháp Mời ở độ tuổi 70 năm đã đựoc sửa chữa bằng vật liệu tơng tự đạt kết quả tốt , Điều này đã mở ra triển vọng rộng lớn sử dụng vữa xi măng -polymer biến tính trong sửa chữa các cầu cũ Trong khu vực Hà Nội , vật liệu này đợc dùng rộng rãi cho sửa chữa nhiều khuyết tật của nhièu công trinh lớn đang đợc xây dựng nh Khách sạn HORIZON , Công trình Tháp Hà -nội trên mảnh đất cũ của Nhà tù Hoả-Lò .v.v .Các kết quả nói trên cho phép rút ra vài nhận xét :- Việc áp dụng bê tông polymer và vữa polymer trong sửa chữa bê tông cũ mác 200-300 và bê tông mới mác 400-500 của kết cấu cầu cung nh các kết cấu xây dựng khác là hợp lý và có hiệu quả tốt , đặc biệt đối với các công trình cầu BTCT cũ khi bắt buộc phải thi công nhanh mà vẫn phải đảm bảo thông xe bình thờng qua cầu . Kết quả này cũng có thể tham khảo áp dụng cho các loại công trình xây dựng khác- Khi có yêu cầu sửa chữa những h hỏng bề mặt sâu không quá 5-6 cm và đòi hỏi mác bê tông 200-300 , nên dùng vữa polymer biến tính kiểu nh loại SikaMonotop với u điểm dễ thi công và có giá thành không cao .- Khi có yêu cầu sửa chữa đạt mác 400-500 cho các kết cấu BTCT dự ứng lực , nên dùng bê tông polymer tự chế tạo hoặc mua sẵn vữa rót trộn sẵn từ các Công ty chuyên nghành cung cấp vật liệu đặc biệt nh SIKA ,v.v .***************** . sử dụng vữa POLIMER TRONG sửa chữa CầU Cũ pgs .pts. nguyễn viết trungđại học giao thông vận tải 1. Vữa trát sửa chữa gốc xi măng - polymer biến. đã đựoc sửa chữa bằng vật liệu tơng tự đạt kết quả tốt , Điều này đã mở ra triển vọng rộng lớn sử dụng vữa xi măng -polymer biến tính trong sửa chữa