nghiên cứu chế tạo sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh gốc xi măng để chống thấm cho các công trình thủy lợi

MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục đích của đề tài 1 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 2 4. Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu 2 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 3 1.1.Tình hình sử dụng sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh trên thế giới và tại Việt Nam 3 1.1.1.Trên thế giới 3 1.1.2.Tại Việt nam 7 1.2. Cấu trúc xốp và hiện tƣợng hút, thấm nƣớc của của vật liệu bê tông 11 1.2.1. Cấu trúc xốp của bê tông 11 1.2.2. Tính hút nước và bão hòa nước 11 1.2.3. Tính thấm nước của bê tông 12 1.3. Các giải pháp chống thấm công trình bê tông 13 1.3.1. Nâng cao khả năng chống thấm cho bản thân bê tông 13 1.3.2. Tăng chiều dày cấu kiện 13 1.3.3.Tạo lớp màng bọc bê tông cấu kiện 13 1.3.4. Giải pháp chống thấm theo cơ chế thẩm thấu kết tinh 14 1.4. Kết luận chƣơng 1 18 CHƢƠNG II : NGUYÊN VẬT LIỆU HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 20 2.1. Nguyên vật liệu, hóa chất 20 2.1.1. Xi măng Pooc lăng 20 2.1.2. Cát thạch anh. 21 2.1.3. Khoáng hoạt tính siêu mịn 21 2.1.4. Phụ gia hoá học 23 2.2. Các dụng cụ, thiết bị 23 2.3. Kết luận chƣơng 2 24 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 25 3.1. Phân tích tìm hiểu sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh gốc xi măng 25 3.1.1. Đặc trưng chung của sơn và cách sử dụng 25 3.1.2. Kết quả phân tích thành phần hạt sơn Pene-seal 26 3.1.3. Kết quả phân tích thành phần hóa học và thành phần khoáng của sơn pene-seal 26 3.1.4. Tìm hiểu thành phần phụ gia hóa học của sơn pene-seal 28 3.1.5. Một số kết luận về thành phần sơn để định hướng nghiên cứu 29 3.2. Một số kết quả nghiên cứu sơn chống thấm gốc xi măng 32 3.2.1. Nghiên cứu chế tạo sơn chống thấm gốc xi măng 32 3.2.2. Nghiên cứu một số tính năng của sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh chế tạo ra và sơn nƣớc ngoài. 35 3.3. Kết luận chƣơng 3 45 CHƢƠNG IV : ỨNG DỤNG SƠN CHỐNG THẤM THẨM THẤU KẾT TINH GỐC XI MĂNG VÀO CHỐNG THẤM CHO CÔNG TRÌNH THỦY LỢI NƢỚC TRONG. 46 4.1. Giới thiệu về công trình Nƣớc Trong 46 4.1.1. Địa điểm xây dựng 46 4.1.2. Nhiệm vụ của dự án 46 4.1.3 Quy mô công trình. 47 4.1.4. Vật liệu chế tạo bê tông đập trọng lực của công trình Nước Trong 49 4.1.5. Chỉ tiêu cơ lý của các vật liệu dùng để xây dựng đập Nước Trong 49 4.2. Hiện tƣợng thấm nƣớc của bê tông 51 4.2.1.Tính thấm nước của bê tông 51 4.2.2. Khái niệm về mác chống thấm W của bê tông: 51 4.3. Phƣơng pháp nghiên cứu mác chống thấm W của bê tông trên thế giới và Việt Nam 52 4.3.1. Phương pháp nghiên cứu mác chống thấm W của bê tông trên thế giới 52 4.3.2. Phương pháp nghiên cứu mác chống thấm W của bê tông ở Việt Nam . 55 4.4. Áp dụng sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh cho công trình đập Nƣớc Trong57 4.5. Kết luận chƣơng 4 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 1. Kết quả đạt đƣợc của luận văn 64 2. Những vấn đề còn tồn tại 64 3. Kiến nghị 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1. Một số công trình bê tông lớn trên thế giới áp dụng công nghệ chống thấm thẩm thấu kết tinh gốc xi măng 3 Bảng 1. 2. Một số công trình bê tông tại Việt Nam áp dụng công nghệ chống thấm thẩm thấu kết tinh gốc xi măng 8 Bảng 2. 1. Tính chất cơ lý của xi măng PC40 – Kim Đỉnh 20 Bảng 2. 2. Tính chất cơ lý của khoáng siêu mịn nano 22 Bảng 2. 3. Tính chất cơ lý của khoáng mịn 22 Bảng 3. 1. Thành phần hóa học của sơn pene – seal 27 Bảng 3. 2. Thành phần khoáng của sơn pene-seal. 28 Bảng 3. 3. Thành phần sơn một thành phần theo trọng lượng dự kiến. 33 Bảng 3. 4. Thành phần sơn 2 thành phần theo trọng lượng dự kiến. 34 Bảng 3. 5. Các đặc trưng ngoại quan của sơn 35 Bảng 3. 6. Kết quả thí nghiệm các tính chất cơ lý của sơn thẩm thấu 38 Bảng 3. 7. Mật độ của sơn (chế tạo) trên bề mặt cấu kiện bê tông M200 39 Bảng 3. 8. Hệ số thấm trên mẫu bê tông với mật độ sơn (chế tạo) khác nhau 39 Bảng 3. 9. Kết quả thí nghiệm mài mòn bê tông không quét sơn và bê tông có quét sơn 40 Bảng 3. 10. Kết quả thí nghiệm thấm các tổ mẫu bê tông 41 Bảng 3. 11. Kết quả đo độ xốp của mẫu vữa và mẫu vữa đã quét sơn thẩm thấu kết tinh pene-seal và mẫu sơn chế tạo (độ sâu 5mm) 44 Bảng 4. 1. Kết quả thí nghiệm độ chống thấm của mẫu bê tông sử dụng sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh gốc xi măng 63 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. 1. Hình ảnh công trình Sydney Harbour tunnel (Australia) 5 Hình 1. 2. Hình ảnh công trình Olympic 2000 stadium (Australia) 6 Hình 1. 3. Hình ảnh công trình Washington D.C Metro System (USA) 7 Hình 1. 4. Hình ảnh nhà máy Sanyo 9 Hình 1. 5. Hình ảnh nhà máy Điện Phú Mỹ 9 Hình 1. 6. Hình ảnh Đập Dầu Tiếng 10 Hình 1. 7. Hình ảnh nhà máy sản xuất xe Yamaha 10 Hình 1. 8. Hình ảnh nhà máy Uni - President 11 Hình 1. 9. Cấu trúc xốp của vật liệu bê tông 15 Hình 1. 10. Hình ảnh kẽ nứt được phóng đại 15 Hình 1. 11. Hình ảnh mao mạch gây thấm 16 Hình 1. 12. Quét sơn chống thấm lên khu vực cần chống thấm 16 Hình 1. 13. Qúa trình phản ứng của vật liệu bên trong cấu trúc xốp của bê tông 17 Hình 1. 14. Qúa trình hình thành lên tinh thể kháng nước trong các mao quản 17 Hình 1. 15. Sự điền đầy các lỗ mao quản 18 Hình 3. 1. Hình ảnh sơn chế tạo trong phòng thí nghiệm 36 Hình 3. 2. Hình ảnh sơn Pene - seal 36 Hình 3. 3. Hình ảnh thiết bị thí nghiệm mài mòn 40 Hình 3. 4. Hình ảnh mẫu thí nghiệm mài mòn có quét sơn chống thấm 41 Hình 3. 5. Cấu trúc mẫu vữa không quét sơn 43 Hình 3. 6. Cấu trúc mẫu vữa quét sơn Pene-seal 43 Hình 3. 7. Cấu trúc mẫu vữa quét mẫu sơn chế tạo 44 Hình 4. 1. Hình ảnh công trình Nước Trong 58 Hình 4. 2. Hình ảnh trộn sơn chuẩn bị thi công 59 Hình 4. 3. Hình ảnh thi công sơn chống thấm 59 Hình 4. 4. Khoan lấy mẫu thí nghiệm 60 Hình 4. 5. Hình ảnh mẫu thí nghiệm 61 Hình 4. 6. Hình ảnh thiết bị thử chống thấm 62 DANH MỤC VIẾT TẮT N/X: Nƣớc/ Xi N/SK: Nƣớc/Sơn khô VLXD: Vật liệu xây dựng N/(X+CM): Nƣớc/(Xi + Cát mịn) TP 1 : Thành phần 1 TP 2 : Thành phần 2 TP 3 : Thành phần 3 TP 4 : Thành phần 4 KLTT: Khối lƣợng thể tích 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện tại và trong tƣơng lai bê tông là loại vật liệu đƣợc sử dụng rộng rãi nhất trong xây dựng công trình dân dụng, công nghiệp, giao thông, thuỷ lợi, thuỷ điện, nhƣng bên cạnh đó bê tông các công trình thuỷ lợi cƣờng độ nén thƣờng thấp, nên khả năng chống thấm không cao, trong khi đó yêu cầu về khả năng giữ nƣớc là hàng đầu nên bê tông cần có độ chống thấm cao. Vì vậy việc tăng khả năng chống thấm cho các công trình bê tông là cấp thiết, có thể nói là tất cả các công trình thủy lợi đều nên tăng khả năng chống thấm. Đồng thời độ bền lâu của công trình bê tông đƣợc đƣợc xem xét ở mức độ thấm nƣớc và khí của vật liệu này. Do vậy việc nghiên cứu áp dụng các biện pháp và vật liệu sử dụng chống thấm cho bê tông, nhất là bê tông cốt thép luôn đƣợc quan tâm từ hàng thế kỷ nay. Có rất nhiều biện pháp để nâng cao độ chống thấm cho kết cấu bê tông: Nâng cao khả năng chống thấm cho bản thân bê tông (nâng cao độ đặc chắc bê tông), tăng độ dày cấu kiện, nén trƣớc bê tông trong quá trình sản xuất cấu kiện để triệt tiêu ứng suất kéo sẽ xuất hiện dƣới tác dụng của áp lực thủy tĩnh, tạo lớp màng chống thấm bề mặt kết cấu bê tông bằng lớp màng (sơn phủ, bọc bề mặt bê tông), sử dụng công nghệ chống thấm bằng kết tinh, sử dụng phụ gia tạo bọt…. Mỗi cách chống thấm có những ƣu nhƣợc điểm nhất định, trong đó công nghệ chống thấm bê tông bằng sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh gốc xi măng mới xuất hiện tại Việt Nam nhƣng tỏ ra có ƣu điểm cả về kỹ thuật và kinh tế so với các phƣơng pháp và công nghệ chống thấm khác. Đề tài „„Nghiên cứu chế tạo sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh gốc xi măng để chống thấm cho các công trình Thủy Lợi ‟‟ phần nào đã giải quyết đƣợc vấn đề chống thấm mới cho các công trình Thủy Lợi hiện nay 2. Mục đích của đề tài Tìm hiểu sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh của nƣớc ngoài đang có tại Việt Nam. 2 Nghiên cứu chế tạo sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh gốc xi măng ở phòng thí nghiệm và so sánh với sơn của nƣớc ngoài. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Tìm hiểu các sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh của nƣớc ngoài đang có ở Việt Nam Trên cơ sở đó nghiên cứu chế tạo sơn chống thấm kết tinh gốc xi măng ở phòng thí nghiệm đƣợc so sánh với sơn của nƣớc ngoài. 4. Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu Tổng hợp và nghiên cứu về sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh gốc xi măng của nƣớc ngoài có mặt tại Việt Nam. Chế tạo và thí nghiệm mẫu sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh gốc xi măng trong phòng thí nghiệm. 3 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1.1.Tình hình sử dụng sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh trên thế giới và tại Việt Nam 1.1.1.Trên thế giới Chất chống thấm kết cấu bê tông bằng thẩm thấu kết tinh đƣợc ra đời trên thế giới từ những năm 60 của thế kỷ trƣớc, có nhiều loại chất chống thấm bê tông dạng thẩm thấu của nhiều hãng vật liệu khác nhau nhƣ: Thụy Sĩ, Úc, Mỹ, Canada có sản phẩm Penetron, Indoseal, v.v Các sản phẩm này đƣợc sử dụng rộng rãi tại một số nƣớc trên thế giới nhƣ Mỹ, Nhật, Úc và Canada, v.v… cho các công trình dân dụng, công nghiệp cũng nhƣ giao thông thủy lợi. Một số công trình trên thế giới thiết kế sử dụng vật liệu chống thấm thẩm thấu gốc xi măng nhƣ trong bảng 1.1 Bảng 1. 1. Một số công trình bê tông lớn trên thế giới áp dụng công nghệ chống thấm thẩm thấu kết tinh gốc xi măng TT Tên công trình Địa đểm Nƣớc 1 Sydney Harbour tunnel Sydney Australia 2 Olympic 2000 stadium Sydney Australia 3 Vancourver seabus Floating Docks BC Canada 4 Badaling Donglaoyu Express Highway Bridge Deck Bejing China 5 Iida Dam Kasama, Ibaraki Japan 6 Okachimachi Tunnen Tokyo Japan 4 TT Tên công trình Địa đểm Nƣớc 7 Grimsel area Dap system Grimsel Switzerlan 8 Fany Sha Dam Hshitien Taiwan, R.O.C 9 Washington D.C Metro System Washington D.C USA 10 Guang xi tian-shen-Qiao Hydro- Electric Station Quang xi China Một số hình ảnh về những công trình đã sử dụng sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh gốc xi măng để chống thấm cho công trình trên thế giới. [...]... tạo tại Việt Nam nhằm đáp ứng các nhu cầu cần thiết về vật liệu chống thấm cho các lĩnh vực khác nhau của ngành Xây dựng nói chung và ngành xây dựng công trình Thủy lợi nói riêng 25 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Phân tích tìm hiểu sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh gốc xi măng 3.1.1 Đặc trưng chung của sơn và cách sử dụng Là một hỗn hợp gồm xi măng, phụ gia chống thấm, silicat và các xúc tác thẩm. .. trên thế giới nhƣ Mỹ, Úc, Canada, Nhật… Tại Việt Nam thì sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh gốc xi măng đã đƣợc sử dụng để chống thấm cho các công trình tuy nhiên phần lớn là sử dụng sơn nhập 19 từ nƣớc ngoài nên giá thành cao Việc nghiên cứu chế tạo ra sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh sử dụng vật liệu trong nƣớc vẫn đảm bảo chất lƣợng tƣơng đƣơng sơn của nƣớc ngoài và giảm chi phí là rất cần thiết 20... giúp cho đề tài hiểu đƣợc vai trò chức năng của các thành phần khoáng, thành phần phụ gia hóa học và kích thƣớc hạt của sơn chống thấm gốc xi măng theo cơ chế thẩm thấu kết tinh Đây là các kết quả quan trọng tạo cơ sở khoa học cho việc triển khai tiếp tục đề tài đạt mục tiêu đề ra Trên cơ sở các tài liệu công bố kết quả nghiên cứu, sản xuất, ứng dụng và tài liệu hƣớng dẫn sử dụng các sản phẩm sơn chống. .. kết bám dính của sơn 3.1.5 Một số kết luận về thành phần sơn để định hướng nghiên cứu Sơn thẩm thấu kết tinh chống thấm cho kết cấu bê tông có hai tác dụng chính: a Thẩm thấu vào trong mạng lưới mao quản, lỗ rỗng bê tông Thứ nhất là lấp bịt, điền đầy các lỗ rỗng hoặc làm hẹp đƣờng kính lỗ rỗng để hạn chế không cho nƣớc thấm qua Thứ hai là có tác dụng phản ứng Puzzolanic với Ca(OH)2, Mg(OH)2, v.v tạo. .. khuấy sơn dung tích 10  15 lít, cánh khuấy vận hành bằng động cơ công suất 400  800 W; - Thiết bị chế thử sơn: Máy, máy nghiền trộn 24 2.3 Kết luận chƣơng 2 Với các nguyên vật liệu, hóa chất: Xi măng Pooc lăng, cát thạch anh, khoáng hoạt tính siêu mịn, phụ gia hóa học có các chỉ tiêu cơ lý đạt tiêu chuẩn để chế tạo sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh gốc xi măng Các vật liệu này có thể khai thác và chế. .. sơn chống thấm gốc xi măng theo cơ chế thẩm thấu kết tinh, kết hợp với kết quả phân tích tìm hiểu sơn pene - seal có thể xác định các thành phần chính và chức năng của chúng đối với loại sơn này gồm: 3.1.5.1.Thành phần gốc xi măng: Thành phần này chiếm tỉ lệ cỡ 64 – 70% khối lƣợng của sơn PC40 nghiền lại, yêu cầu xi măng có độ mịn càng cao càng tốt Việc sử dụng xi măng Pooc lăng có độ mịn cao để giải... toàn bộ vào bề mặt bê tông kết cấu Ngoài ra hiện nay công nghệ chống thấm bằng thẩm thấu kết tinh là công nghệ tiến tiến và đƣợc áp dụng rộng rãi trên thế giới và đang đƣợc áp dụng tại Việt Nam 14 1.3.4 Giải pháp chống thấm theo cơ chế thẩm thấu kết tinh Các chất hoạt tính trong hỗn hợp chất chống thấm dạng này khi quét hoặc phun lên bề mặt bê tông ẩm sẽ thẩm thấu vào trong và tạo nên một phản ứng xúc... cƣờng độ, liên kết với nhau thành hệ thống gel bít kín các lỗ rỗng bê tông, làm cứng hoá bê tông và tăng độ chống thấm nƣớc Hình ảnh quá trình thẩm thấu của sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh gốc ximăng đƣợc thể hiện ở hình ở hình 1.9 đến 1.15 15 Hình 1 9 Cấu trúc xốp của vật liệu bê tông Hình 1 10 Hình ảnh kẽ nứt được phóng đại 16 Hình 1 11 Hình ảnh mao mạch gây thấm Hình 1 12 Quét sơn chống thấm lên khu... 12 Quét sơn chống thấm lên khu vực cần chống thấm 17 Hình 1 13 Qúa trình phản ứng của vật liệu bên trong cấu trúc xốp của bê tông Hình 1 14 Qúa trình hình thành lên tinh thể kháng nước trong các mao quản 18 Hình 1 15 Sự điền đầy các lỗ mao quản Có hai loại chống thấm thẩm thấu cho bê tông : Loại thứ nhất là sơn gốc xi măng, trong thành phần của sơn có ximăng kết hợp với bột cát thạch anh mịn, chất... tính năng sản phẩm, các công trình đã áp dụng công nghệ chống thấm bằng thẩm thấu kết tinh trên thế giới và tại Việt Nam, v.v Có rất nhiều loại sản phẩm đƣợc các Hãng hoá chất xây dựng bán và ứng dụng cho các công trình bê tông nhƣ: SimonR Pene-Seal của Hãng Vinkems; XypexR của Hãng Xypex, IndoSealR của Trung Tâm xử lý Kỹ thuật Công trình Đông Dƣơng-Indochina Centepro Các sản phẩm của các hãng đã đƣợc . hướng nghiên cứu 29 3.2. Một số kết quả nghiên cứu sơn chống thấm gốc xi măng 32 3.2.1. Nghiên cứu chế tạo sơn chống thấm gốc xi măng 32 3.2.2. Nghiên cứu một số tính năng của sơn chống thấm thẩm. kinh tế so với các phƣơng pháp và công nghệ chống thấm khác. Đề tài „ Nghiên cứu chế tạo sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh gốc xi măng để chống thấm cho các công trình Thủy Lợi ‟‟ phần nào. thấm thẩm thấu kết tinh chế tạo ra và sơn nƣớc ngoài. 35 3.3. Kết luận chƣơng 3 45 CHƢƠNG IV : ỨNG DỤNG SƠN CHỐNG THẤM THẨM THẤU KẾT TINH GỐC XI MĂNG VÀO CHỐNG THẤM CHO CÔNG TRÌNH THỦY LỢI NƢỚC