Luận văn nâng cao chất lượng bê tông công trình thủy lợi sử dụng ván khuôn kiểm soát thấm

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Đề tài Ở Việt Nam, hầu hết công trình thuỷ lợi xây dựng từ vật liệu bê tông Có thể nói loại vật liệu phổ biến có nhiều ưu điểm cường độ nén cao, giá thành rẻ dễ tạo hình Trước đây, chất lượng bê tông thường đặc trưng cường độ chịu nén Tuy nhiên, kiến thức vật liệu ngày tăng lên với nghiên cứu thực tế hư hỏng bê tông, người ta nhận thấy dường không cường độ nén ảnh hưởng đến độ bền kết cấu Một bắt đầu xuống cấp (ăn mòn bê tông cốt thép) diễn nhanh, làm suy yếu toàn kết cấu Trên thực tế, độ bền bê tông cốt thép phụ thuộc vào độ bền lớp bê tông bảo vệ bề mặt, hay khả chống lại tác nhân gây hại từ môi trường Tuy vậy, tầm quan trọng việc nâng cao chất lượng cho lớp bê tông bảo vệ kết cấu bê tông cốt thép chưa quan tâm mức Đây nguyên nhân gây nứt bề mặt thời gian thi công Đồng thời nguyên nhân chủ yếu dẫn tới trình ăn mòn kết cấu bê tông cốt thép phát triển nhanh, làm giảm tuổi thọ công trình xây dựng Theo cách truyền thống, độ bền bê tông thường cải thiện cách tăng hàm lượng xi măng thành phần hỗn hợp, thêm phụ gia, muội silic, sơn phủ dùng loại bê tông bền bảo dưỡng tốt hơn… Tuy nhiên yêu cầu độ bền giới hạn khu vực gần bề mặt việc tăng thành phần hay thêm phụ gia dẫn đến tăng giá thành Điều phương pháp truyền thống hiệu Mặt khác, công nghệ dùng loại ván khuôn truyền thống thi công kết cấu bê tông xi măng tạo lớp bê tông bảo vệ có chất lượng so với phần bê tông lõi Điều trình đầm chặt bê tông tạo trình tách nước từ hỗn hợp bê tông thành ván khuôn dẫn đến lớp bê tông bảo vệ,vùng cần chất lượng cao, lại có tỷ lệ nước/xi măng lớn, độ rỗng cao Hơn việc bảo dưỡng bê tông không thực chưa tháo ván khuôn dẫn tới hiệu ứng co ngót dễ gây nứt cho lớp bê tông bảo vệ Những tồn cho thấy lớp bê tông bảo vệ cần phải nâng cao chất lượng, độ đặc điều kiện dưỡng hộ, để khắc phục tượng nứt co ngót từ nâng cao khả chống xâm thực từ bên Việc sử dụng “Vật liệu hỗ trợ ván khuôn” giải pháp công nghệ có hiệu để giải tồn nêu Từ vấn đề nêu trên, cần đặt vấn đề: “Nâng cao chất lượng bê tông công trình thủy lợi sử dụng ván khuôn kiểm soát thấm” Mục đích Đề tài Nghiên cứu nguyên lý làm việc, khả áp dụng lợi ích thu từ việc sử dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn thi công bê tông công trình thuỷ lợi Qua đó, đánh giá khả cải thiện chất lượng kết cấu bê tông cốt thép, đặc biệt độ bền Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu: * Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu cấu tạo ván khuôn kiểm soát thấm, nguyên tắc hoạt động tính chất lớp vật liệu hỗ trợ ván khuôn kiểm soát thấm Nghiên cứu ứng dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn để nâng cao chất lượng bê tông công trình thuỷ lợi sử dụng ván khuôn kiểm soát thấm * Phạm vi nghiên cứu: Áp dụng cho công trình thuỷ lợi, công trình làm việc môi trường xâm thực Cách tiếp cận phƣơng pháp nghiên cứu Tiếp cận với thông tin đại chúng, với tài liệu vật liệu hỗ trợ ván khuôn, với chuyên gia để học hỏi Phương pháp nghiên cứu bao gồm: Phương pháp lý thuyết phương pháp thực nghiệm * Phương pháp lý thuyết: + Nghiên cứu lý thuyết phương pháp tính toán thành phần bê tông công trình thủy lợi nước Lựa chọn phương pháp tính toán phù hợp với điều kiện Việt Nam * Phương pháp thực nghiệm: + Xác định tiêu lý vật liệu sử dụng (Tiêu chuẩn Việt Nam) + Xác định cường độ số tính chất Bê tông thủy công - Đề tài sử dụng thiết bị thí nghiệm bê tông theo tiêu chuẩn Việt Nam phòng thí nghiệm vật liệu xây dựng trường đại học Hải Phòng trung tâm thí nghiệm kiểm định xây dựng LAS 09 – Trần Nguyên Hãn, Hải Phòng Kết dự kiến đạt đƣợc Đề tài trình bày kết nghiên cứu tổng quan tình hình sử dụng bê tông & bê tông cốt thép xây dựng công trình thủy lợi Đánh giá vai trò ván khuôn đến chất lượng lớp bê tông bảo vệ kết cấu bê tông bê tông cốt thép công trình thủy lợi Đánh giá cấu tạo, nguyên lý làm việc, tính chất bật chế tác dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn bề mặt bê tông Ứng dụng thực nghiệm vật liệu hỗ trợ ván khuôn cho kết cấu công trình thủy lợi CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP TRONG XÂY DỰNG CÁC CÔNG TRÌNH THỦY LỢI 1.1 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP TRONG CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI Bê tông loại đá nhân tạo, nhận cách tạo hình làm rắn hỗn hợp lựa chọn hợp lý cốt liệu, cốt liệu nhỏ, chất kết dính nước Hỗn hợp vật liệu biến đổi qua trình lý hóa phức tạp đông kết tạo thành đá Bê tông xi măng đông kết 28 ngày điều kiện tiêu chuẩn đạt cường độ tiêu chuẩn qui ước tính toán thiết kế công trình 1.1.1 Vật liệu chế tạo bê tông a) Xi măng Sản lượng xi măng năm 2009 đạt 35 triệu (bình quân khoảng 400kg/người), năm 2010 sản lượng xi măng dự kiến lên đến khoảng 60 triệu Chủng loại xi măng đa dạng, xi măng poóclăng hỗn hợp (PCB) có xi măng bền sunphát, xi măng tỏa nhiệt, xi măng nhôm v.v… Về mác xi măng, xi măng Việt Nam phổ biến có loại mác 30 40 (PC30, PC40, PCB30, PCB40), sản xuất xi măng mác 50, 60 Hình 1.1 Toàn cảnh nhà máy sản xuất xi măng b) Cốt liệu Cốt liệu lớn: đá dăm, sỏi: cốt liệu nhỏ: cát tự nhiên, cát nghiền Cốt liệu Việt Nam tương đối phong phú có khắp vùng nước Trữ lượng đủ để cung cấp cho yêu cầu sản xuất bê tông Nhiều đơn vị sản xuất bê tông tự sản xuất khai thác theo hướng tự cung tự cấp c) Các loại vật liệu khác Việt Nam tự cung cấp loại chất chống dính cho khuôn, loại khuôn cốp pha phụ gia cho bê tông loại từ phụ gia hóa học đến loại phụ gia khoáng Trong có trợ giúp hãng cung cấp phụ gia nước Sika, MBT (Thụy Sỹ), Grace (Mỹ), Kao (Nhật Bản) Các loại phụ gia khoáng Việt Nam phong phú puzơlan tự nhiên, meta cao lanh, xỉ lò cao đặc biệt tro bay từ nhà máy nhiệt điện, tro trấu 1.1.2 Sản xuất bê tông a) Sản lượng bê tông Trong 10 năm qua tốc độ tăng sản lượng bê tông hàng năm Việt Nam vào khoảng 15 – 20% Sản lượng bê tông sản xuất vào năm 2020 dự báo 105,5 triệu [7] Trong đó, phân bố khối lượng bê tông theo cấp độ bền chịu nén cho bảng 1.1 Bảng 1.1 Phân tỉ lệ khối lượng bê tông theo cường độ chịu nén Cƣờng độ bê tông (Mpa) Tỷ lệ khối lƣợng bê tông theo cƣờng độ (%) 2005 2010 2020 ≤20 30 30 – 40 20 - 30 20 – 40 65 50 60 40 – 60 – 10 – 10 ≥ 60 2 b) Phương pháp sản xuất Trước năm 1990 bê tông chủ yếu trộn thủ công công trường, sau năm 1990 hàng loạt trạm trộn bê tông thương phẩm lắp đặt kịp thời cung cấp cho nhu cầu ngày cao thị trường xây dựng Đến tất công trình xây dựng lớn, chung cư cao tầng v.v sử dụng bê tông thương phẩm, loại bê tông trộn sẵn trạm trộn đảm bảo ổn định chất lượng, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, đáp ứng khả đẩy nhanh tiến độ thi công có trình độ giới hóa cao từ khâu cân đong khối lượng vật liệu đến qui trình trạm trộm, vận chuyển bơm bê tông đến tận chân công trình Công nghệ bê tông Việt Nam đáp ứng đòi hỏi ngày cao ngành xây dựng chế tạo bê tông trộn sẵn mác cao (đến 60Mpa), bê tông tự đầm có độ chảy cao, bê tông chống xâm thực Hình 1.2 Trạm trộn bê tông thương phẩm Hình 1.3 Xe vận chuyển bê tông xe bơm bê tông tự hành 1.1.3 Bê tông cốt thép công trình thuỷ lợi Công nghệ bê tông phát triển kèm với việc sử dụng cốt thép để tạo thành kết cấu chịu lực có khả chịu nhiều ứng suất tác dụng – bê tông cốt thép Các kết cấu bê tông cốt thép ngày hoàn thiện đồng nghĩa với việc ngày nhiều loại hình kết cấu công trình đại, đa dạng, chịu lực cao áp dụng công trình thuỷ lợi a) Đê, kè, đập Đập trọng lực bê tông đầm lăn (RCC) A Vương cao 83m xây dựng năm 2003 – 2009 vùng núi Tây Bắc tỉnh Quảng Nam Nhà máy thủy điện có công suất 210MW Hình 1.4 Đập thủy điện A Vương b) Kết cấu vỏ hầm Đường hầm dẫn nước (đường tuynen áp lực dẫn nước) thủy điện xuyên núi dài Việt Nam công trình thủy điện Nậm Chiến thuộc xã Mường La (Sơn La) với tổng chiều dài gần 10 km người thợ tài ba Xí nghiệp Sông Đà 10-6 đào thông Đường hầm tuynen áp lực thủy điện Nậm Chiến khởi công từ năm 2007 Xí nghiệp Sông Đà 10-6 đảm nhận thi công 7,4 km (số lại đơn vị Cavico đảm nhận) Đường ống tuynen áp lực có tổng chiều dài 9155 mét, ống hở bọc bê tông 300 mét, giếng nghiêng 194 mét, đường kính hầm 3,8 mét (khi hoàn thành), kéo dài từ công trình đập vòm đầu mối thuộc xã Ngọc Chiến xuyên núi đến xã Chiềng San (nơi đặt nhà máy) với độ cao chênh lệch 700m Công trình coi có đường dẫn áp lực dài Việt Nam Hình 1.5 Đường hầm dẫn nước Thủy điện dài Việt Nam 1.1.4 Công nghệ thi công bê tông cốt thép Công nghệ thi công bê tông cốt thép ngày phát triển, nhiều công nghệ ứng dụng Việt Nam Sau số công nghệ thi công điển hình áp dụng cho ngày xây dựng Việt Nam a) Thi công phương pháp “thông thường” Thi công phương pháp “ thông thường” hiểu hỗn hợp bê tông đổ vào ván khuôn lắp cố định đầm phương pháp đầm rung mặt đầm rung bên Độ sụt hỗn hợp thường nằm phạm vi 2–18 cm Phương pháp thi công thường áp dụng rộng rãi cho nhiều loại công trình khác b) Thi công công nghệ lắp ghép cho cấu kiện bê tông đúc sẵn Thi công công nghệ lắp ghép, áp dụng cho cấu kiện bê tông đúc sẵn, áp dụng Việt Nam từ năm 1960 Công nghệ sản xuất cấu kiện bê tông đúc sẵn ngày phát triển theo nhu cầu thị trường Từ loại cấu kiện bê tông thông thường ống thoát nước, loại cống tiết diện tròn, vuông, loại cọc cừ, dầm sàn …, đến Việt Nam sản xuất loại cọc bê tông ly tâm ứng suất trước có đường kính lên đến 1300mm, chiều dài đoạn cọc lên đến 24 – 40 tùy theo yêu cầu Hiện Việt Nam có 30 sở sản xuất cọc bê tông ly tâm ứng suất trước phân bố từ Bắc vào Nam Hình 1.6 Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước Công ty Phan Vũ c) Thi công cọc khoan nhồi Ngoài thi công cạn, biện pháp thi công cọc khoan nhồi thực theo phương pháp thi công nước Độ sụt hỗn hợp bê tông thường nằm khoảng 14 – 22cm Lần cọc khoan nhồi thi công Việt Nam vào khoảng năm 1989 Hiện cọc khoan nhồi có đường kính 2.5m độ sâu tới 100m thi công Việt Nam d) Công nghệ thi công kết cấu bê tông khối lớn Công nghệ thi công bê tông khối lớn sử dụng cốt liệu có đường kính Dmax lên tới 150mm áo dụng Việt Nam cho thi công đập công trình thủy điện Hàm lượng xi măng bê tông khối lớn dùng cho đập giới hạn phạm vi 150kg/m3 Hỗn hợp làm lạnh nước đá nhiệt độ bê tông sau trộn vào thường khoảng +80C e) Các công nghệ mới: đầm lăn, tự đầm, bê tông phun… Gần đây, nhiều công nghệ bước đầu áp dụng bê tông tự đầm, bê tông có độ chảy cao, bê tông chống xâm thực Đặc biệt năm gần phát triển công nghệ bê tông đầm lăn phục vụ xây dựng công trình thủy lợi thủy điện Ứng dụng công nghệ bê tông đầm lăn, lượng tiêu thụ xi măng giảm, lượng tiêu thụ phế thải công nghiệp (tro nhiệt điện, xỉ lò cao, v.v ) tăng góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, bảo vệ môi sinh Hình 1.7 Thi công bê tông đầm lăn Công nghệ bê tông phun thi công công trình ngầm áp dụng thành công hầm đèo Hải Vân, đường hầm nhà máy thủy điện A Vương… áp dụng ngày rộng rãi khu Việt Nam chuẩn bị xây dựng đường tàu ngầm thành phố lớn Hà Nội Hồ Chí Minh Hình 1.8 Thi công bê tông phun 1.2 ĐỘ BỀN CỦA BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.2.1 Sự suy giảm chất lượng kết cấu bê tông cốt thép Khi công trình bê tông cốt thép xây dựng không người ngộ nhận bê tông cốt thép loại vật liệu vĩnh cửu Thậm chí vào 10 Phương pháp thí nghiệm xác định độ pH mẫu bột bê tông thí nghiệm Độ pH dung dịch ngâm chiết từ mẫu bột bê tông thí nghiệm xác định phương pháp phân tích thành phần hóa học vận dụng theo tiêu chuẩn TCVN 141-1998 Các mẫu bột bê tông lấy từ mũi khoan bảo quản túi nilon kín thí nghiệm Trước thí nghiệm, mẫu bột bê tông sàng qua sàng 0,08mm; cân lấy 3g bột phần lọt qua sang ngâm vào 10ml nước cất (độ pH=7,6) sau ngâm 24h bắt đầu thí nghiệm đo độ pH dung dịch ngâm chiết máy đo độ pH ký hiệu Mettler Toledo MP220 (hình 4.12) Phép đo thực nhiệt độ 24,5-25oC Mỗi dung dịch ngâm chiết đo thời điểm ngày, ngày, ngày, ngày sau ngâm để phân tích đánh giá xác định độ pH ổn định, đại diện cho mẫu thử Trong trình ngâm chiết bình ngâm đóng kín để tránh xâm nhập khí CO2 không khí vào dung dịch 3.7 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.7.1 Chất lượng bề mặt Các mẫu chế tạo không sử dụng vật liệu hỗ trợ (mẫu đối chứng) cho bề mặt sáng, nhẵn, không đồng đặc biệt xuất nhiều lỗ rỗng có kích thước từ vài tới vài trăm µm Ngược lại, mẫu đúc với vật liệu hỗ trợ ván khuôn cho bề mặt sẫm hơn, đồng đặc biệt lỗ rỗng, khuyết tật bề mặt Bề mặt mẫu thử sử dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn lần khác biệt so với mẫu sử dụng lần Quá kính hiển vi không quan sát vết nứt xuất bề mặt mẫu thử Kết việc sử dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn cải thiện chất lượng bề mặt bê tông thông qua việc tạo bề mặt đồng loại bỏ lỗ rỗng bọt khí sinh trình đầm nén Ở mẫu đối chứng, nguyên nhân không đồng lượng lỗ rỗng lớn bọt khí nước tự thoát trình thi công bê tông 61 để lại Hiện tượng phù hợp với chất lượng bề mặt thực tế kết cấu bê tông bê tông cốt thép hành Mầu sẫm bề mặt bê tông dùng vật liệu hỗ trợ ván khuôn hiệu ứng tách nước bê tông đầm nén Dưới tác dụng tải trọng rung động, nước theo hạt mịn (xi măng) tách tập trung thành ván khuôn Khi gặp lớp lọc vật liệu hỗ trợ ván khuôn, nước tự thoát ngoài, hạt xi măng giữ lại lớp bề mặt hay mật độ hạt xi măng vùng tăng lên cách đáng kể, khiến cho lớp bê tông bề mặt đúc với vật liệu hỗ trợ ván khuôn sẫm màu so với mẫu bê tông đối chứng Tuy nhiên, mầu mẫu nhạt theo thời gian 3.7.2 Độ cứng bề mặt Kết thí nghiệm độ cứng súng bật nẩy Schmidt mẫu đúc vật liệu hỗ trợ ván khuôn mẫu đối chứng thể Từ độ cứng bề mặt, giá trị cường độ bề mặt tương ứng xác định Kết thí nghiệm cho thấy độ cứng bề mặt mẫu bê tông đúc phòng với vật liệu hỗ trợ ván khuôn đạt khoảng 51, tương ứng với cường độ bề mặt 57 MPa Trong mẫu đối chứng (không dùng vật liệu hỗ trợ), giá trị độ cứng bề mặt đạt 38, tương đương cường độ bề mặt 36MPa Như vậy, độ cứng bề mặt cải thiện rõ rệt tăng tới 57% so với mẫu bê tông đối chứng Kết tương tự quan sát mẫu thí nghiệm mô hình nhỏ Sự tăng độ cứng cường độ bề mặt chứng tỏ lớp bê tông bề mặt cải thiện rõ rệt độ đặc 3.7.3 Độ chống thấm Kết chiều sâu thấm nước trung bình mẫu phòng biểu diễn hình 3.13 Như sử dụng lớp lót ván khuôn, chiều sâu thấm nước vào bê tông không đáng kể, khoảng 2,5; 3,3 4,0mm Trong chiều sâu thấm mẫu đối chứng lớn, lên tới 15,5mm Kết thí nghiệm cho thấy sử dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn lớp bê tông bảo vệ có khả chống thấm lớn nhiều lần so với bê tông thi công phương pháp truyền thống 62 Hình 3.11 Đo chiều sâu thấm nước mẫu phòng Hình 3.12 Chiều sâu thấm nước mẫu phòng Đối với mẫu mô hình nhỏ, kết thí nghiệm cho thấy mẫu bê tông đúc ván khuôn thường bị nước thấm qua áp lực nước đạt 8atm Đây kết thường gặp loại bê tông xi măng cấp 30 Trong đó, mẫu đúc với vật liệu hỗ trợ ván khuôn bị nước thấm qua áp lực nước tăng lên 10 atm Như 63 vậy, thấy sử dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn, khả chống thấm bê tông tăng lên cấp so với bê tông đúc ván khuôn truyền thống 3.7.4 Mức độ thấm ion clo Kết thí nghiệm điện lượng truyền qua mẫu thử thể hình 3.14 Thí nghiệm cho thấy mẫu phòng không đúc với lớp lót ván khuôn giá trị điện lượng truyền qua trung bình 2295 culông (ở mức trung bình), mẫu sử dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn có giá trị mức thấp 753 culông Đối với trường hợp mẫu mô hình nhỏ, giá trị tương ứng 2072 culông mẫu đúc ván khuôn thường giảm xuống 1384 culông sử dụng lớp lót kiểm soát thấm Hình 3.13 Độ thấm ion clo Kết cho thấy cải thiện vượt trội khả chống thấm ion clo mẫu bê tông sử dụng vật liệu hỗ trợ hai trường hợp: mẫu phòng mẫu trường Như vật liệu hỗ trợ ván khuôn nâng cao khả chống ăn mòn, đặc biệt ăn mòn cốt thép cho kết cấu bê tông cốt thép 64 3.7.5 Mức độ cácbônát hóa Kết phân tích đánh giá theo nguyên tắc: - Căn vào thay đổi độ pH dung dịch ngâm chiết từ mẫu bột bê tông độ sau khác mẫu cấu kiện thử nghiệm điều kiện môi trường để đánh giá mức độ cácbônát hóa bê tông theo độ sâu - Căn vào khác độ pH dung dịch ngâm chiết mẫu bột bê tông độ sâu từ mẫu cấu kiện thử nghiệm khác điều kiện môi trường để đánh giá ảnh hưởng vật liệu hỗ trợ ván khuôn đến mức độ cácbônát hóa bê tông - Căn vào khác độ pH dung dịch ngâm chiết mẫu bột bê tông độ sâu từ loại mẫu cấu kiện thử nghiệm điều kiện môi trường khác để đánh giá ảnh hưởng môi trường đến mức độ cácbônát hóa bê tông - Căn vào khác độ pH dung dịch ngâm chiết mẫu bột bê tông độ sâu khác từ loại mẫu cấu kiện thử nghiệm khác điều kiện môi trường khác để đánh giá tổng hợp ảnh hưởng môi trường vật liệu hỗ trợ ván khuôn đến mức độ cácbônát hóa bê tông theo độ sâu - Kết đo phân tích xử lý thống kê Kết phân tích cho thấy giá trị kết thu đáng tin cậy Qua phân tích đánh giá độ ổn định số liệu đo, nhóm nghiên cứu lựa chọn kết đo độ pH dung dịch ngâm chiết sau ngày để phân tích đánh giá mức độ cácbônát hóa mẫu cấu kiện thí nghiệm Kết đo thể bảng 3.7 3.8 65 Bảng 3.7 Tổng hợp kết đo độ pH dung dịch ngâm chiết mẫu bột bê tông mẫu cấu kiện có sử dụng CPF (đo thời điểm 72 sau ngâm) Độ pH mẫu có CPF trời Độ sâu Ký hiệu mẫu Độ pH CPF-NT-1-1 11.38 CPF-NT-1-2 11.41 CPF-NT-1-3 11.42 Trung bình cm cm cm cm cm Độ pH mẫu có CPF nhà Độ sâu Ký hiệu mẫu Độ pH CPF-TN-1-1 11.65 CPF-TN-1-2 11.7 CPF-TN-1-3 11.67 11.403 Trung bình 11.673 CPF-NT-2-1 11.43 CPF-TN-2-1 11.7 CPF-NT-2-2 11.43 CPF-TN-2-2 11.67 CPF-NT-2-3 11.47 CPF-TN-2-3 11.66 Trung bình 11.443 Trung bình 11.677 CPF-NT-3-1 11.59 CPF-TN-3-1 11.7 CPF-NT-3-2 11.58 CPF-TN-3-2 11.69 CPF-NT-3-3 11.56 CPF-TN-3-3 11.69 Trung bình 11.577 Trung bình 11.693 CPF-NT-4-1 11.67 CPF-TN-4-1 11.72 CPF-NT-4-2 11.68 CPF-TN-4-2 11.75 CPF-NT-4-3 11.68 CPF-TN-4-3 11.71 Trung bình 11.677 Trung bình 11.727 CPF-NT-5-1 11.69 CPF-TN-5-1 11.73 CPF-NT-5-2 11.71 CPF-TN-5-2 11.75 CPF-NT-5-3 11.71 CPF-TN-5-3 11.74 Trung bình 11.703 Trung bình 11.74 cm cm cm cm cm 66 Bảng 3.8 Tổng hợp kết đo độ pH dung dịch ngâm chiết mẫu bột bê tông mẫu cấu kiện không sử dụng CPF (đo thời điểm 72 sau ngâm) Độ pH mẫu không CPF trời Độ sâu cm 2cm 3m 4cm 5cm Ký hiệu mẫu Độ pH KCPF-NT-1-1 11.3 KCPF-NT-1-2 11.33 KCPF-NT-1-3 Độ pH mẫu không CPF nhà Độ sâu Ký hiệu mẫu Độ pH KCPF-TN-1-1 11.64 KCPF-TN-1-2 11.64 11.31 KCPF-TN-1-3 11.66 Trung bình 11.313 Trung bình 11.647 KCPF-NT-2-1 11.38 KCPF-TN-2-1 11.69 KCPF-NT-2-2 11.39 KCPF-TN-2-2 11.69 KCPF-NT-2-3 11.39 KCPF-TN-2-3 11.69 Trung bình 11.387 Trung bình 11.69 KCPF-NT-3-1 11.5 KCPF-TN-3-1 11.69 KCPF-NT-3-2 11.51 cm KCPF-TN-3-2 11.68 KCPF-NT-3-3 11.55 KCPF-TN-3-3 11.68 Trung bình 11.52 Trung bình 11.683 KCPF-NT-4-1 11.59 KCPF-TN-4-1 11.71 KCPF-NT-4-2 11.6 cm KCPF-TN-4-2 11.72 KCPF-NT-4-3 11.61 KCPF-TN-4-3 11.71 Trung bình 11.6 Trung bình 11.713 KCPF-NT-5-1 11.64 KCPF-TN-5-1 11.76 KCPF-NT-5-2 11.62 cm KCPF-TN-5-2 11.78 KCPF-NT-5-3 11.65 KCPF-TN-5-3 11.77 Trung bình 11.637 Trung bình 11.77 cm cm 67 Quan hệ độ pH dung dịch ngâm chiết với độ sâu lấy mẫu mẫu cấu kiện thử nghiệm thể biểu đồ hình 3.15 Hình 3.15 Quan hệ độ pH dung dịch ngâm chiết với độ sâu lấy mẫu 3.8 Nhận xét kết thảo luận Căn vào kết đo độ pH dung dịch ngâm chiết mẫu bột bê tông thí nghiệm thể đồ, nhóm nghiên cứu có số nhận xét kết luận sơ sau: Bê tông mẫu cấu kiện nhà có độ pH lớn bê tông mẫu cấu kiện trời; (2) mức độ thay đổi độ pH bê tông theo độ sâu lấy mẫu mẫu cấu kiện nhà so với mẫu trời Như vậy, kết luận bê tông nhà có mức độ cácbônát nhỏ nhiều so với bê tông trời Điều giải thích môi trường nhà bê tông không bị mưa gió nên có độ ẩm trung bình thấp so với bê tông trời chịu mưa gió trực tiếp Bởi vì, phân tích phần chế trình cácbônát hóa, phản ứng CO2 với Ca(OH)2 (tức cácbônát hóa) xảy có mặt nước So sánh kết thí nghiệm mẫu cấu kiện có không sử dụng vật liệu hỗ trợ ta thấy: (1) độ sâu lấy mẫu, bê tông mẫu cấu kiện trời 68 có sử dụng lớp lót có độ pH lớn bê tông mẫu cấu kiện trời không sử dụng; (2) mẫu cấu kiện nhà, khác độ pH bê tông độ sâu lấy mẫu mẫu cấu kiện có sử dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn kết luận vật liệu hỗ trợ ván khuôn có tác dụng hạn chế mạnh mức độ cácbônát hóa bê tông trời Còn bê tông nhà hiệu lớp vật liệu việc hạn chế mức độ cácbônát không đáng kể, điều giải thích bê tông nhà có mức độ cácbônát nhỏ nhiều so với bê tông trời nên hiệu vật liệu hỗ trợ ván khuôn rõ 3.9 KẾT LUẬN Thông qua kết nghiên cứu thực nghiệm phân tích thảo luận nêu trên, số kết luận chủ yếu rút sau: Đặc trưng bề mặt bê tông, bao gồm độ phẳng, độ đồng nhất, lỗ rỗng bề mặt, cải thiện triệt để đúc bê tông với vật liệu hỗ trợ ván khuôn Cường độ bề mặt bê tông sử dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn giảm từ 4-6 lần so với bê tông thi công ván khuôn truyền thống Chiều sâu thấm nước bê tông sử dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn giảm từ 4-6 lần so với bê tông thi công ván khuôn truyền thống Độ chống thấm bê tông dùng lớp lót ván khuôn tăng lên cấp (2atm) so với dùng vật liệu Việc sử dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn thi công bê tông cấp 40MPa giúp giảm mức độ thấm ion clorua xuống mức thấp, so với mẫu đối chứng mức trung bình Đối với bê tông cấp 30MPa, mức độ thấm ion clo mức thấp mức độ thấm (lượng điện truyền qua mẫu) giảm 30% Mức độ cácbônát hóa mẫu bê tông đúc trời giảm đáng kể sử dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn Kết thực nghiệm cho thấy vật liệu hỗ trợ ván khuôn giải pháp triển vọng để cải thiện chất lượng lớp bảo vệ kết cấu bê tông cốt thép 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A KẾT LUẬN: Đề tài trình bày kết nghiên cứu tổng quan tình hình sử dụng bê tông cốt thép xây dựng công trình thuỷ lợi, sở khoa học việc sử dụng ván khuôn kiểm soát thấm nâng cao chất lượng lớp bê tông bảo vệ kết cấu bê tông bê tông cốt thép công trình thuỷ lợi Nghiên cứu thực nghiệm tập trung vào ứng dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn để chế tạo hai mô hình dầm bê tông có điều kiện làm việc khác Kết thí nghiệm phân tích so sánh với mẫu bê tông đối chứng nhằm đánh giá tác dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn chất lượng lớp bê tông bảo vệ Trên sở nội dụng thực hiện, rút kết luận sau: - Bê tông cốt thép lựa chọn hàng đầu cho xây dựng công trình thuỷ lợi Việt Nam Tuy nhiên kết cấu bê tông thi công theo phương pháp truyền thống có chất lượng hạn chế, đặc biệt độ bền, sớm bị hư hỏng thường xuyên phải yêu cầu sửa chữa tốn Tìm kiếm giải pháp thi công để nâng cao chất lượng bê tông, đặc biệt lớp bảo vệ, giúp cải thiện số nhược điểm thông thường kết cấu bê tông - Ván khuôn thiết bị thi công, sử dụng làm công cụ tạo hình dạng cho kết cấu bê tông bê tông cốt thép trình thi công Ván khuôn có ảnh hưởng lớn đến chất lượng bê tông, hình dáng bề mặt kết cấu Hiện nay, chất lượng ván khuôn ngày trọng nâng cao Việc đẩy mạnh nghiên cứu, ứng dụng dạng ván khuôn có tính đặc biệt nhằm nâng cao chất lượng bê tông vô cần thiết có ý nghĩa thực tế lớn - Ván khuôn thấm nước nghiên cứu ứng dụng từ kỷ qua giới Bê tông đổ ván khuôn thấm có bề mặt có bề mặt đặc hơn, mịn so với đổ ván khuôn truyền thống Nhờ đó, kết cấu bê tông có hư hỏng bề mặt ban đầu hơn, khả chịu thời tiết tốt tuổi thọ dài Ván khuôn thấm đại bao gồm lớp vật liệu hỗ trợ ván khuôn đóng vai trò lớp lót kiểm soát trình thấm nước từ bê tông ngoài, gắn vào kết cấu đỡ 70 loại ván khuôn truyền thống không thấm nước Vải không dệt hỗ trợ ván khuôn kiểm soát thấm chứng tỏ ưu điểm kiểm soát trình thấm nước (giữ xi măng hạt nhỏ kết cấu bê tông nước thấm quá),chống nhăn, trùng tốt, dễ dàng sử dụng để thi công kết cấu bê tông cốt thép - Nghiên cứu tập trung vào việc áp dụng vải không dệt hỗ trợ ván khuôn kiểm soát thấm, chứng minh lợi ích việc sử dụng vật liệu chất lượng kết cấu bê tông Cụ thể là, sử dụng vải không dệt hỗ trợ ván khuôn: + Đặc trưng bề mặt bê tông gồm độ đồng nhất, lỗ rỗng bề mặt cải thiện triệt để + Cường độ bề mặt tăng từ 40 – 60 % so với bê tông đối chứng + Độ chống thấm nước tăng lên cấp chiều sâu thấm nước giảm từ – lần so với mẫu thi công ván khuôn truyền thống + Mức độ thấm ion clo bê tông cấp 40 giảm từ mức trung bình (mẫu bê tông đối chứng) xuống mức thấp Ở trường hợp bê tông cấp 30 mức độ thám ion clo giảm 30% so với mẫu bê tông không sử dụng vật liệu hỗ trợ + Mức độ cácbônát hóa giảm đáng kể sử dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn Như vật liệu hỗ trợ ván khuôn giải pháp thi công hiệu việc cải thiện chất lượng kết cấu bê tông, đặc biệt độ bền, thông qua việc nâng cao độ đặc lớp bê tông bảo vệ B KIẾN NGHỊ: Kiến nghị sâu vào nghiên cứu cấu trúc phương pháp sản xuất vật liệu hỗ trợ ván khuôn áp dụng chuyển giao công nghệ (nội địa hóa sản phẩm) nhằm hạ giá thành để đưa vào sử dụng rộng rãi 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Phạm Toàn Đức “Nâng cao tính chống thấm nước bê tông điều kiện khí hậu nóng ẩm Việt Nam”, Tạp chí Vật liệu xây dựng Matxcova 07/2007 Phạm Toàn Đức “Giải pháp công nghệ tiên tiến chống ăn mòn bê tông cốt thép công trình biển – đề xuất áp dụng cảng Hải Phòng”, Tạp chí xây dựng, Hà Nội 03/2015 Đào Văn Đông (2010), “Nghiên cứu vật liệu hỗ trợ ván khuôn để nâng cao độ bền bê tông điều kiện Việt Nam”, Tạp chí Cầu Đường Việt Nam, trang 19-24, số Đào Ngọc Thế Vinh cộng (2005), “Ăn mòn cốt thép kết cấu bê tông vùng biển – nghiên cứu biện pháp khắc phục”, Tuyển tập báo cáo khoa học Hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ ba cố hư hỏng công trình xây dựng, Hà Nội Giáo trình Vật liệu xây dựng – Đại học xây dựng Hà Nội Giáo trình Kết cấu BTCT – Đại học xây dựng Hà Nội Lê Quang Hùng (2007), “Tổng quan công nghệ bê tông Việt Nam tương quan so sánh với nước thành viên Liên đoàn bê tông châu Á”, Hội thảo khoa học toàn quốc ứng dụng công nghệ bê tông tiên tiến xây dựng 2007 M Bazenov, Bachj Đình Thiên, Trần Ngọc Tính (2004), “Công nghệ bê tông”, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Nguyễn Văn Đạt (1992), “ Khoa học bê tông ngày nay”, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 10 Nguyễn Viết Trung, Hoàng Hà, Nguyễn Ngọc Long (2003), “Cầu bê tông cốt thép”, Nhà xuất Giao thông vận tải, Hà Nội 11 Nguyễn Viết Trung (2004), “Công nghệ đại xây dựng cầu bê tông cốt thép”, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 72 12 Phạm Văn Khoan cộng (2003), “Một số kinh nghiệm thiết kế thi công sửa chữa kết cấu công trình bê tông cốt thép bị hư hỏng tác động ăn mòn môi trường biển Việt Nam”, Tuyển tập báo cáo khoa học - Hội nghị khoa học toàn quốc lầm thứ hai Sự cố hư hỏng công trình xây dựng NXB Xây dựng 13 Phạm Văn Khoan, Nguyễn Nam Thắng (2010), “Tình trạng ăn mòn bê tông cốt thép vùng biển Việt Nam số kinh nghiệm sử dụng chất ức chế ăn mòn canxi nitrít”, Tạp chí KHCN Xây dựng, số 14 Tống Trần Hùng (2007), “Từ cố cầu Rào đến cố cầu Cần Thơ”, giaothongvantai.com.vn 15 Phan Hùng, Trần Như Đính (2009), “Ván khuôn giàn giáo, NXB Xây dựng 16 TCXDVN 356 (2005) Kết cấu bê tông bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế Tuyển tập xây dựng Việt Nam 17 TCXDVN 327 (2004) Kết cấu bê tông bê tông cốt thép – Yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn môi trường biển Tuyển tập xây dựng Việt Nam 18 TCVN 6260 (1997) Xi măng poclăng hỗn hợp – Yêu cầu kĩ thuật Tuyển tập xây dựng Việt Nam 19 TCVN 4506 (1987) Nước cho bê tông vữa – Yêu cầu kĩ thuật Tuyển tập xây dựng Việt Nam 20 TCVN 7570 (2006) Cột liệu cho bê tông vữa – Yêu cầu kĩ thuật Tuyển tập xây dựng Việt Nam 21 TCVN 3105 (1993) Hỗn hợp bê tông nặng bê tông - Lấy mẫu, chế tạo bảo dưỡng mẫu thử Tuyển tập xây dựng Việt Nam Tiếng anh 22 ACI 318 (2002) Building code requirements for structural concrete American Concrete Institute 23 ACI 211.1 (1991) Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete American Concrete Institute 24 ACI 211.4R (1991) Standard Practice for Selecting Proportions for high – strength concrete with Portland cement and fly ash American Concrete Institute 73 25 Awad S Hanna (1999) Concrete fromwork systems, Marcel Dekker, Inc 26 ACI 347 (2001) Guide to Fromwork for Concrete American Concrete Institute 27 ASTM C805-08 Standard Test Method for Rebound Number of Hardened Concrete 28 ASTM C39 (2005) Standard Test Method for Compressive strength of cylindrical concrete specimens American Society for Testing and Materials 29 ASTM C1202-97 (2001) Standard test method for electrical indentation of concrete’s ability to resist chloride ion penetration Annual book of ASTM standards 30 BS EN 12390-8 (2000) Testing hardened concrete – Depth of penetration of water under pressure 31 Dupon, Controlledpermeability formliner, User’s technical guidelines 32 Malhotra V.M (2009) Role of concrete technology in reducing greenhouse gas emissions Procedings of ACI/VCA International symposium on recent advances on concrete technology and sustainability issues, December 2nd 2009, Hanoi, Viet nam,pp 1-15 33 Neville A.M (1998) Properties of concrete, John Wiley & Son, Inc; Final Edition 34 Nolan E.et al (1995) Effects of three durability enhancing products on some physical properties of near surface concrete Journal of Construction and Building Materials, Vol 9, No 5, pp 261-272, Elsevier Science Ltd 35 Philip G Malone (1999) Use of permeable fromwork in placing and curing concrete, Technical report SL-99-12, US Army Corps of Engineers 36 Philip Mc Kenna, Controlled permeability fromwork, Current practice sheet No.10, Concerte bridge development Group 37 Richard P., Cheyrezy M.H (1994) Reactive powder concretes with high ductility and 200-800 Mpa compressive strength ACI SP144-24; Vol 144; pp 507-525 74 38 Reddi, S A (1992) Permeable formwork for impermeable concrete, The Indian Concrete Journal 66, 31-35 39 US Patent Office (1943) Obsorptive mold lining, U.S Patent No 2,310,391, Washington, DC 40 US Patent Office (1988) Cloth faced form for forming concerte, U.S Patent No 4,787,597, Washington, DC 41 US Patent Office (1989) Concerte form shuttering having double form liner, U.S Patent No 5,856,754, Washington, DC 42 US Patent Office (1992) Fabric useful as a concrete form liner, U.S Patent No 5,124,102, Washington, DC 43 Wilson D (2008) Quality concrete surfaces mean a longer life asset The 3rd ACF International conference-ACF/VCA 75 ... trợ ván khuôn kiểm soát thấm Nghiên cứu ứng dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn để nâng cao chất lượng bê tông công trình thuỷ lợi sử dụng ván khuôn kiểm soát thấm * Phạm vi nghiên cứu: Áp dụng cho công. .. KHUÔN KIỂM SOÁT THẤM NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG LỚP BÊ TÔNG BẢO VỆ KẾT CẤU BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI 2.1 VAI TRÒ CỦA VÁN KHUÔN ĐẾN CHẤT LƢỢNG LỚP BÊ TÔNG BẢO VỆ KẾT CẤU BÊ TÔNG VÀ BÊ... tài trình bày kết nghiên cứu tổng quan tình hình sử dụng bê tông & bê tông cốt thép xây dựng công trình thủy lợi Đánh giá vai trò ván khuôn đến chất lượng lớp bê tông bảo vệ kết cấu bê tông bê tông