SỬ DỤNG XI MĂNG ÍT TỎA NHIỆT CHO BÊTƠNG KHỐI LỚN TẠI VIỆT NAM APPLICATION OF LOW HEAT CEMENT ON MASS CONCRETE IN VIET NAM (1) Nguyễn Thanh Dũng , Nguyễn Văn Chánh (2) (1) Phòng Hỗ Trợ Kỹ Thuật – Cty Holcim VN (2) Khoa Xây Dựng, Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM BẢN TĨM TẮT Thơng thường, nhiệt độtrong bê tông khối lớn thường giới hạn để tránh tượng nứt đảm bảo bền vững cho bê tông Nhiệt độ cao bê tông khối lớn giới hạn không vượt 57 C chênh lệch nhiệt độ tâm khối bê tông bề mặt không vượt 20 C Nếu có biện pháp tốt cho việc kiểm sốt nhiệt độ cơng trình bê tơng khối lớn có thểđảm bảo hai u cầu Ngược lại, hai yêu cầu không đảm bảo khơng có biện pháp hiệu quảđểkiểm sốt nhiệt độ bê tơng khối lớn dẫn đến bê tơng bị phá huỷ Ngồi ra, cụng trỡnh gần kích thước khối đổ bê tơng lớn, u cầu lượng xi măng tối thiểu cao tỉ lệ nước chất kết dính thấp làm cho việc kiểm sốt nhiệt độ trởnên khó khăn ABSTRACT Large concrete structures (mass concrete) usually present a problem, the heat generated within the body of the structure cannot be dissipated quickly, and rather large temperature gradients can develop between the center and the surface of the structure These temperature gradients during the cure period produce cracks in the finished concrete structure These cracks serve as entry portals for chlorides that have a deleterious effect on the reinforcing steel Temperature gradients can be controlled (reduced) in a variety of manners Replacing the mixing water with ice and pre-cooling the aggregate, to reduce the maximum temperature, are methods that are used but with limited effectiveness Another way to reduce these temperature gradients is to modify the mix design (adding fly ash for example) or using low heat cement I BÊTÔNG KHỐI LỚN LÀ GÌ ? Nhiệt độ cực đại bêtơng Theo TCXDVN 305:2004 : Kết cấu bê tông Những nghiên cứu cho thấy độhoặc bê tông cốt thép coi khối lớn có bền vững lâu dài bê tơng bịảnh kích thước đủđể gây ứng suất kéo, phát sinh hưởng nhiệt độ sau đổbê tông vượt hiệu ứng nhiệt thuỷ hoá xi măng, vượt phạm vi 68 C đến 74 C Cơ chế phá huỷ giới hạn kéo bê tông, làm nứt bê tơng, việc trì hỗn sựhình thành ettringite, gây phải có biện pháp để phịng ngừa vết trương nở cấu trúc bê tông mà kết quảnứt Trong điều kiện nóng ẩm Việt Nam kết cấu bê tông bị nứt Điều không xảy tức có cạnh nhỏ 1m chiều cao lớn 2m mà phải sau nhiều năm có thểđược xem khối lớn h lệch nhiệ t độ Độ chên II NHIỆT ĐỘ CỰC ĐẠI TRONG BÊTƠNG Trong thi bêtơng khối lớn, hai đại VÀ ĐỘ CHÊNH LỆCH NHIỆT ĐỘlượng nhiệt độđược quan tâm nhiều nhiệt độ cực đại độ chênh lệch nhiệt độ bêtông Độ chênh lệch nhiệt độ độ chênh lệch nhiệt độ phần nóng bê tông bềmặt Nứt nhiệt xảy lớp giữđược nhiệt độ cao cản trở co lại lớp bê tơng bên ngồi nguội đi, gây ứng suất nén lớp ứng suất kéo lớp dẫn đến biến dạng biến dạng vượt sức chịu kéo bêtông xuất vết nứt Độ chênh lệch nhiệt độ lớn phụ thuộc vào tính chất học bê tông : hệ số dãn nở nhiệt, cường độ nén modul đàn hồi kích thước dạng kết cấu ngàm khối bê tông ACI 207.2R cung cấp hướng dẫn cho việc tính tốn độ chênh lệch nhiệt độ lớn dựa tính chất bê tơng cấu trúc cơng trình u cầu thi cơng bêtơng khối lớn + Độ chênh lệch nhiệt độ∆T điểm vùng khối bê tông nên không vượt 200C.+ Môđun chênh lệch nhiệt độ MT điểm khối bê tông ≤50 C/m Phương pháp thi cơng : III SỬ DỤNG XI MĂNG ÍTTỎA NHIỆT CHO BÊ TƠNG TẠI VIỆT NAM Các tính chất xi măng tỏa nhiệt Các loại xi măng khác có nhiệt toảra thay đổi lớn Hỗn hợp bê tơng toả nhiệt lựa chọn tối ưu cho cho bê tông khối lớn để hạn chếđến mức thấp khả nứt nhiệt Hỗn hợp sử dụng lượng cực đại tro bay xỉđể thay xi măng hay chứa lượng chất kết dính thấp mà khơng làm thay đổi nhiều tính chất bê tông đạt yêu cầu đề Tro bay thường dùng để thay xi măng tỉ lệ 15%-20% Xỉ lò cao nghiền mịn dùng thay 65%-80% lượng xi măng để làm giảm nhiệt hydrat hoá Hiện sản phẩm Holcim Mass Pour PCB40 (HMP) Việt Nam sản xuất dựa hai tiêu chuẩn TCVN 6260 – 1997 PCB40 ASTM C1157 type MH&LH với tính chất kỹ thuật bảng trình bày Vật liệu : (TCVN 1770:1986, TCVN 1771:1987, TCVN 4506 : 1987 ) + Xi măng : Có lượng nhiệt thủy hóa sau ngày < 60Cal/g + Cát : Môđun độ lớn > 2.2 + Đá dăm,Sỏi : Không 10 không 150mm + Phụ gia : Phụ gia khí, phụ gia giảm nước, chậm ninh kết Phụ gia cho bê tông khối lớn cần đạt hiệu + Tăng độ công tác, giảm lượng nước nhào trộn, kéo dài thời gian ninh kết bê tông, điều khiển độ tách nước, giảm phân tầng giảm mức tổn thất độ sụt theo thời gian + Giảm tốc độ phát nhiệt thủy hóa xi măng đóng rắn, giảm hàm lượng xi măng bêtông Giải pháp hạn chế tốc độ phát nhiệt thủy hóa xi măng bê tơng : Bảng tiêu kỹ thuật Holcim Mass Pour PCB40 2,91g/cm3 Khối lượng riêng Lượng nước tiêu chuẩn 26,5% Thời gian đông kết Bắt đầu Kết thúc TCVN 4030 : 2003 TCVN 6017 : 1995 TCVN 6017 : 1995 Độổn định thể tích Độ nghiền mịn (bề mặt riêng) Cường độ nén ngày 28 ngày 210 phút 275 phút 0,3 3590cm2/g TCVN 6017 : 1995 TCVN 4030 : 2003 TCVN 6016 : 1995 20,7 MPa 49,3 MPa Nhiệt thủy hóa ngày 28 ngày Hàm lượng SO3 TCVN 6070 : 1995 101kJ/kg 122kJ/kg 2,03 % TCVN 141 : 1998 lạnh nước trộn + Hạn chế lượng dùng xi măng + Dùng xi măng tỏa nhiệt + Hạ nhiệt độ hỗn hợp bê tông cách hạnhiệt độ cốt liệu -Che chắn kho chứa cốt liệu, phun nước lạnh lên cốt liệu -Làm Hạ nhiệt độ hỗn hợp bê tông trước đổ Nhiệt độbê tông thời điểm đổ có ảnh hưởng lớn đến nhiệt độ cực đại bê tông Thông thường C giảm tăng nhiệt độbê tông ban đầu nhiệt độ cực đại bê tơng thay đổi xấp xỉ C Lắp đặt dàn ống thoát nhiệt Ống thoát nhiệt sử dụng để giảm nhiệt độ Thi công : ( TCXDVN 305:2004 ) + Định lượng trộn : cân đong tiến hành trạm trộn + Vận chuyển, đổ, đầm : TCVN 4453 : 1995 + Bảo dưỡng : TCVN 5592 : 1991 + Cốt pha : TCVN 4453 : 1995 Những phương pháp hạ nhiệt độ hỗn hợp bê tông bao gồm che phủ tưới nước lên kho cốt liệu, sử dụng nước làm lạnh để trộn Kết quảđạt làm lạnh cốt liệu có ảnh hưởng rõ rệt đến nhiệt độ bê tơng cốt liệu chiếm đến 70% -80% Nitrogen lỏng có thểđược sử dụng đểlàm giảm nhiệt độ hỗn hợp bê tông thành phần bê tông Phương pháp sẽlàm tăng đáng kể giá thành bê tông cực đại bê tông nhanh chóng làm giảm nhiệt độ khối bê tơng Phương pháp tốn nhiều chi phí lại hiệu quảnếu kích thước ống, phạm vi khơng gian nhiệt khả trao đổi nhiệt dàn ống thiết kế tối ưu Hình cho thấy nhiệt độ trung bình khối bê tơng có khơng có dàn ống nhiệt Cần ý dàn ống nhiệt khơng thiết kế thích hợp nứt nhiệt xảy Ngược lại, hệ thống dàn ống thoát nhiệt làm giảm đáng kể nhiệt độ bê tông thời gian cho việc làm lạnh b/ Thiết bị kiểm tra : Bao gồm hệ thống điểm đo khối bê tông để khảo sát diễn biến nhiệt độ bê tơng q trình đóng rắn Trong cần có điểm đo tâm khối đổ & sát cạnh cách mặt bê tông khoảng 40 – 50cm Sử dụng xi măng Holcim Mass Pour, Phụgia R561, thí nghiệm nén theo tiêu chuẩn ASTM C10999 III KẾT QUẢỨNG DỤNG 1/ Cơng trình Căn hộ cao cấp CANTAVIL TP.HCM : Kết quảđo 144 ( hình 4) cho thấy chênh chệch nhiệt độ hai vị trí đo (tâm & biên) đa số không vượt 20 C (TCXDVN 305:2004) Móng đặt cọc khoan nhồi, khối lượng bê tơng móng 400 – 500 m 2/ Cơng trình hệ thống xử lý nước thải HuyndaiMobis TP.HCM 330 350 370 180 179 175 800 790 780 1020 1010 990 3300 3500 3700 100 100 100 0.55 0.51 0.47 29 29 31 Bảng : Kết quảđo nhiệt độ cơng trình Hình 1,2,3 : Thiết bị kiểm tra nhiệt độ Cty Holcim VN Móng bể xử lý nước thải móng bè đặt Kết quảđo 141 cho thấy chênh cọc khoan nhồi kích thước 27x70m sâu gần chệch nhiệt độ hai vị trí đo (tâm & biên) đa âm 30m, với khối lượngbê tông 800 – 1200m số không vượt 20 C (TCXDVN 305:200) Bảng : Thành phần cấp phối bêtông khối lớn Xi măng Nước Cát Đá (kg) (kg) Phụ gia Độsụt dẻo (ml) (kg) (l) (mm) N/X Giờ ghi Thời gian (giờ) Tâm (0C) 8:20 12:20 16:20 20:20 0:00 7:57 10:00 16:55 15:00 16:35 8:00 12 16 24 26 57 103 129 144 37 44 51 55 59 64 66 60 53 49 53 B 22:30 23:10 23:30 0:00 2:00 8:00 12:45 14:20 17:00 21:45 7:40 16:00 20:45 8:00 11:30 17:40 9:30 13:15 17:30 7:45 12:30 16:50 8:30 13:30 19:00 Hình : Kết chênh lệch nhiệt độđo tâm & biên khối móng cơng trình CANTAVIL Q2 TP.HCM 0.0 0.67 1.00 2.50 4.50 10.50 15.25 16.83 19.50 24.25 34.17 42.50 47.25 58.50 62.00 68.17 84.00 87.75 92.00 106.25 111.00 115.33 131.00 136.00 141.50 32.0 32.0 33.0 34.0 35.0 54.0 60.0 62.0 64.0 66.0 63.0 59.0 59.0 54.0 52.0 52.0 46.0 44.0 43.0 42.0 40.0 37.0 39.0 38.0 38.0 H ình 5,6,7 : Lắp đặt thiết bị kiểm tra móng M3 cơng trình CANTAVIL Q2 TP.HCMBảng : Kết quảđo nhiệt độ H ình 9,10,11 : Lắp đặt thiết bị kiểm tra móng cơng trình HuyndaiMobis TP.HCM cơng trình Giờ ghi Thời gian (giờ) Tâm (0 inside sensor TEMPERATURE OF CONCRETE 45.0 outside sensor 70.0 40.0 65.0 35.0 60.0 30.0 55.0 25.0 50.0 20.0 c Temperature ( C) Hình : Kết chênh lệch nhiệt độđo tâm & biên khối móng cơng trình Tất bêtơng phát nhiệt xi măng thuỷ hố thường phát nhiệt chỉxảy ngày sau đổ Việc kiểm soát thoát nhiệt phát nhiệt bêtông cần thiết để ngăn cản sựphá huỷ bê tông, đáp ứng đặc điểm kỹthuật cơng trình Kết cho thấy việc ứng dụng chủng loại xi măng Holcim Mass Pour tỏa nhiệt cho cơng trình bêtơng khối lớn độchênh lệch nhiệt độđược kiểm sốt hiệu HuyndaiMobis TP.HCM IV KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO quảnhư TCXD 305 : 2004, “Bê tông khối lớn – Qui phạm thi công nghiệm thu” ACI 207, “Mass ConcreteO”, American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 1996 John Gajda and Marth Vangeem, “Temperature in Mass Concrete”, Concrete International, January 2002 Phan Tấn Vĩnh, Võ Trần Bình Nam, “ Tài liệu báo cáo kết thí nghiệm Cty Holcim Việt Nam ”, 2005 ... quảđạt làm lạnh cốt liệu có ảnh hưởng rõ rệt đến nhiệt độ bê tơng cốt liệu chiếm đến 70% -80% Nitrogen lỏng có thểđược sử dụng đểlàm giảm nhiệt độ hỗn hợp bê tông thành phần bê tông Phương pháp... : Bao gồm hệ thống điểm đo khối bê tông để khảo sát diễn biến nhiệt độ bê tông q trình đóng rắn Trong cần có điểm đo tâm khối đổ & sát cạnh ngồi cách mặt ngồi bê tơng khoảng 40 – 50cm Sử dụng... tông khối lớn – Qui phạm thi công nghiệm thu” ACI 207, “Mass ConcreteO”, American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 1996 John Gajda and Marth Vangeem, “Temperature in Mass Concrete”,