2.2.1 Các biện pháp phòng ngừa
2.2.1.1 Trước khi đông kết
Độ lớn của co ngót dẻo và các vết nứt do co ngót dẻo tùy thuộc vào môi trường xung quanh bao gồm nhiệt độ, độ ẩm tương đối và vận tốc gió. Nói cách khác, nó phụ thuộc vào tỷ lệ bốc hơi nước từ bề mặt bê tông.
Khi tốc độ bay hơi vượt quá 1 kg/m2/giờ nên được cân nhắc các biện pháp sau đây để giảm hoặc loại bỏ các vết nứt do co ngót dẻo.
- Làm ẩm nền và ván khuôn
- Dùng máy cắt gió tạm thời để làm giảm vận tốc gió trên bê tông.
- Dựng mái tạm thời để bảo vệ bê tông mái nhà màu xanh từ sức nóng mặt trời. - Giảm thời gian giữa đặt và hoàn thiện. Nếu có sự chậm trễ, che phủ ngay bê tông với tấm polythylene.
- Giảm thiểu sự bay hơi bằng cách che phủ bê tông bằng cách phun sương mù, phủ bằng vải, và các hợp chất thích hợp.
- Bê tông phải được đổ thành các lớp và mỗi lớp phải được đầm một cách thích hợp. Đổ số lượng lớn bê tông trên một vị trí là một điều nên tránh.
Bảo dưỡng bê tông để ngăn chặn bốc hơi nước trong bê tông. Các nhà thầu thường có quan niệm sai lầm rằng: việc bảo dưỡng chỉ nên được thực hiện vào ngày hôm sau khi đổ bê tông, họ không nhận ra rằng để bê tông trong điều kiện ướt không thích hợp nó sẽ bị khô và khát nước. Việc trì hoãn, bị gián đoạn trong xử lý, tiến hành không liên tục hay không xử lý trong một khoảng thời gian nhất định là một thói quen xấu thường gặp ở hầu hết các công trường xây dựng hiện nay. Vì vậy, bảo dưỡng bê tông tức là thực hiện việc cung cấp nước đầy đủ cho quá trình hidrat hóa của xi măng và hoá cứng của bê tông. Trong điều kiện bình thường, ngay sau khi đổ 4 giờ nếu trời nắng ta phải tiến hành che phủ bề mặt bằng để tránh hiên tượng mất nước bề mặt bê tông. Nếu nhiệt độ 15oC trở lên thì 7 ngày đầu phải tưới nước thường xuyên để giữẩm. Tưới nước dùng cách phun (phun mưa nhân tạo), không được tưới trực tiếp lên bề mặt bê tông mới đông kết. Nước dùng cho bảo dưỡng, phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật như nước dùng trộn bê tông. Với sàn mái có thể bảo dưỡng bằng cách xây be, bơm đầy nước để bảo dưỡng.
Nhìn chung, để tránh chuyển động của ván khuôn thì ván khuôn khi thi công phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Học viên: Vũ Xuân Thành Trang 51 Lớp: XD Cầu hầm K20-1
Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật: ”Đánh giá độ bền bê tông và chiến lược sửa chữa…”
- Ván khuôn phải vững chắc, đạt chiều dày cần thiết, không bị biến dạng do trọng lượng của bê tông, cốt thép và tải trọng trong quá trình thi công.
- Ván khuôn phải kín để không bị chảy nước xi măng trong quá trình đổ bê tông và đầm lèn bê tông.
- Ván khuôn phải đúng hình dáng và kích thước cấu kiện.
- Cây chống phải đảm bảo về chất lượng và quy cách, mật độ cây chống phải được tính toán cụ thể, gỗ chống phải được chống xuống chân và được cốđịnh chắc chắn tránh xê dịch trong quá trình thi công.
- Ván khuôn có thể là thép, gỗ hay tole có kích thước tiêu chuẩn cho từng loại cấu kiện bê tông cần đúc.
Đầm bê tông là một công đoạn trong công tác đúc bê tông và bê tông cốt thép. Công đoạn này, chính là việc làm chặt kết cấu bê tông, ngay khi còn ở dạng vữa, vừa được đổ vào khuôn đúc, trước khi bê tông bắt đầu đông kết, bằng các tác động chấn động từ bên ngoài bề mặt hay từ trong lòng của kết cấu bê tông.
Đầm bê tông là nhằm làm cho hỗn hợp bê tông được đặc chắc, bên trong không bị các lỗ rỗng, bên mặt ngoài không bị rỗ, và làm cho bê tông bám chặt vào cốt thép. Yêu cầu của đầm là phải đầm kỹ, không bỏ sót và đảm bảo thời gian, nếu chưa đầm đủ thời gian thì bê tông không được lèn chặt, không bị rỗng, lỗ. Ngược lại, nếu đầm quá lâu, bê tông sẽ bị phân tầng, cốt liệu thô sẽ lắng xuống, vữa xi măng sẽ nổi lên trên, bê tông sẽ không được đồng nhất.
Đối với sàn, nền, mái thì dùng đầm bàn đểđầm, khi đầm mặt phải kéo từ từ, các dải chồng lên nhau 5-10cm. Thời gian đầm ở 1 chỗ khoảng 30-50s
Đối với cột, dầm thì dùng đầm dùi đểđầm, chiều sâu mỗi lớp bê tông khi đầm dùi khoảng 30 ÷ 50cm, khoảng cách di chuyển đầm dùi không quá 1,5 bán kính tác dụng của đầm. Thời gian đầm khoảng 20 ÷ 40s. Chú ý trong quá trình đầm tránh làm sai lệch cốt thép.
Hạn chế biến dạng của nền đắp phụ thuộc vào nhiều nhân tố mà trong đó chủ yếu là:
- Độ chặt của nền đắp: Đối với các loại đất có độ rỗng lớn, trước khi xây dựng công trình, có khi người ta dùng phương pháp nén trước (hay còn gọi là gia tải) để giảm độ rỗng ban đầu của đất, làm cho công trình xây dựng lên sau đó ít bị lún.
Học viên: Vũ Xuân Thành Trang 52 Lớp: XD Cầu hầm K20-1
Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật: ”Đánh giá độ bền bê tông và chiến lược sửa chữa…”
sao cho đất dưới đáy hố khỏi bị phá hoại kết cấu.
Hoàn thiện lý tưởng nhất là vữa xi măng phải có cốt liệu tốt là vữa phải sử dụng cốt liệu thô. Một hỗn hợp đồng nhất, tránh dư thừa vữa trên bề mặt sẽ gần như không bị co ngót, mài mòn và có sức đề kháng tốt.
2.2.1.2 Sau khi đông cứng
a. Kiểm soát ăn mòn
Từ khảo sát thực tế và nghiên cứu cho thấy 40% thất bại của các cấu trúc xây dựng là do sựăn mòn của cốt thép ở trong bê tông. Do đó tăng cường kiểm soát sựăn mòn của thép là một chủđề hết sức quan trọng.
Trước hết để kiểm soát sựăn mòn, chất lượng bê tông phải tốt bằng việc áp dụng hợp lý các nguyên tắc xây dựng. Đây là một chủđề lớn liên quan đến các nguyên tắc cơ bản của việc lựa chọn thành phần bê tông, các quy tắc thực thi giữa các giai đoạn khác nhau của sản xuất bê tông, đặc biệt là việc sử dụng tỷ lệ W/C thấp nhất có thể. Nếu lượng phụ gia siêu dẻo được cung cấp ở mức trung bình thì việc cắt giảm tỷ lệ W/C để làm cho bê tông dày đặc hơn. Gần đây, người ta nhận ra rằng tỷ lệ W/C thấp hơn luôn được gắn liền với độ thẩm thấu thấp hơn là không đủđể nâng cao độ bền bê tông. Sử dụng vật liệu xi măng bổ sung như tro bay, hạt xỉ, silica yêu cầu phải được sử dụng làm cốt liệu hoặc trong các hình thức pha trộn xi măng ngoài tỷ lệ W/C thấp nhất có thể làm cho bê tông dày đặc. Những vật liệu này sẽ cải thiện nhiều hơn một thuộc tính của bê tông và cuối cùng làm giảm sựăn mòn cốt thép. Các thử nghiệm trên vữa có chứa hạt xỉđã chỉ ra rằng tính thấm nước đã giảm. Báo cáo cũng cho rằng 60% GGBS làm giảm sự khuếch tán của các ion clorua vào trong bê tông gấp 10 lần. Silica góp phần cải tiến toàn diện về chất lượng bê tông và chịu trách nhiệm cho việc giảm sự ăn mòn của cốt thép. Sự cải thiện trong cấu trúc vữa xi măng ngậm nước là giải pháp cốt lõi để cốt thép không bịăn mòn. Có thể nói rằng nếu chúng ta làm ra loại bê tông tốt với độ thẩm thấu thấp và cải thiện cấu trúc nó sẽ tồn tại lâu bền và cũng có thể nâng cao chất lượng cốt thép trong bê tông. Tất nhiên rất khó đểđạt được loại bê tông lý tưởng như vậy, đặc biệt, khi xét tới môi trường và điều kiện tiếp xúc phức tạp. Hơn nữa, với các hiện tượng khô giãn nở và co rút những vết nứt của bê tông càng trở nên nghiêm trọng. Điều này đòi hỏi một số biện pháp khác để kiểm soát sựăn mòn của cốt thép.
Những phương pháp đó được liệt kê và giải thích ngắn gọn dưới đây: Phương pháp luyện kim
Học viên: Vũ Xuân Thành Trang 53 Lớp: XD Cầu hầm K20-1
Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật: ”Đánh giá độ bền bê tông và chiến lược sửa chữa…”
Chất ức chếăn mòn
Lớp phủ ngoài để tăng cường Chống ăn mòn điện
Lớp phủ ngoài bê tông Thiết kế và chi tiết
Phương pháp luyện kim: thép có thể có khả năng chống ăn mòn cao hơn bằng cách thay đổi cấu trúc của nó thông qua quá trình luyện kim. Các phương pháp khác nhau như dập tắt nhanh chóng khi thanh thép còn nóng bởi hàng loạt các máy bay phản lực nước, hoặc bằng cách giữ các thanh thép nóng trong một thời gian ngắn trong nước, và bởi các quá trình khác, như vậy, các tính chất cơ học và chống ăn mòn thép có thểđược cải thiện. Có nhiều tình huống cốt thép không gỉđược sử dụng cho độ bền lâu dài của kết cấu bê tông.
Chất ức chếăn mòn:ăn mòn có thểđược ngăn chặn, hoặc trì hoãn bằng phương pháp hóa học bằng cách sử dụng một số hóa chất ức chế ăn mòn như nitrit, photphat, benzoates vv… Trong số vật liệu sẵn có, các phụ gia được sử dụng rộng rãi nhất là dựa trên nitrit canxi. Nó được thêm vào bê tông trong quá trình trộn bê tông. Liều lượng điển hình là 10-30 lít/m3 bê tông phụ thuộc vào mức độ clorua trong bê tông.
Các nitrit ion có trong cốt liệu ức chếăn mòn sẽ oxy hóa các oxit kim loại màu để tạo ra oxit sắt, do đó ổn định lớp vở này ngay cả trong với hiện diện của clorua. Nồng độ nitrite phải sẽđối phó với các xâm nhập tiếp tục của các ion clorua. Chất ức chếăn mòn canxi nitrit có trong một chất lỏng chứa khoảng 30% chất rắn canxi nitrit theo trọng lượng. Các chất ức chếăn mòn được thêm vào, nếu không quá trình ức chế sựăn mòn sẽ bị chậm trễ.
Hình 2.27 – Hiệu ứng của sựăn mòn
Hình 2.27 cho thấy rằng nếu không có chất ức chế, các cốt thép bắt đầu ăn mòn khi hàm lượng clorua trong thép đạt đến một mức ngưỡng 0,7kg/m3. Mặc dù quá trình ăn
Học viên: Vũ Xuân Thành Trang 54 Lớp: XD Cầu hầm K20-1
Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật: ”Đánh giá độ bền bê tông và chiến lược sửa chữa…”
mòn bắt đầu khi các mức ngưỡng đã phản ứng có thể mất vài năm cho nhuộm, nứt và biến dạng trở nên rõ rằng và trước khi suy thoái xảy ra. Khi bạn thêm 20 lít/m3 canxi nitrit ăn mòn sẽ không bắt đầu cho đến khi trên 7,7kg/m3 clorua có mặt trong bê tông.
Lớp phủ ngoài để tăng cường (Sơn cốt thép): Mục đích của việc phủ lớp sơn vào thanh thép là tạo ra một màng chắn bền rào cản đối với các chất, chẳng hạn như clorua hoặc đơn giản một lớp phủ xi măng là một phương pháp tiết kiệm để bảo vệ chống gỉ tạm thời để lưu trữ cốt thép.
Trung tâm Viện nghiên cứu hóa học (CECRI) Karaikudi đã đề nghị một phương pháp phòng chống ăn mòn cốt thép trong bê tông. Các bước của quá trình này là:
Sự khử gỉ: Cốt thép được làm sạch với dung dịch khử gỉ bão hòa và sau đó nhanh chóng làm sạch các thanh bằng các mảnh vải ướt và cát làm sạch. Các thanh sau đó được rửa trong nước máy và sấy khô.
Dung dịch phốt phát kẽm: Phosphate keo đông được sử dụng cho các thanh bằng bàn chải. Sau khi để keo đông trong 45 ÷ 60 phút rồi sau đó lau sạch. Chất kiềm bão hòa sau đó được phết lên bề mặt phosphate.
Sơn xi măng: Một lớp phủđược thực hiện bằng cách trộn dung dịch kiềm bão hòa với xi măng pocclan trên các thanh thép. Một dung dịch chống bão hòa được quét lên sau khi các thanh được xử lý bằng hơi, các dung dịch này có tác dụng chữa ở bên trong. Lớp thứ 2 được phủ và sấy khô sau đó ở bên ngoài.
Làm kín: Hai lớp chống thấm được áp dụng cho các thanh để bịt kín các lỗ chân lông nhỏ của lớp xi măng và để làm cho nó không chịu thấm các muối ăn mòn.
Đây là phương pháp sáng chế phát triển bởi CECRI và giấy phép được cấp cho các cơ quan nhất định. Tuy nhiên phương pháp này không được phổ biến.
Sơn bằng epoxy nấu chảy dính kết:Đó là một trong những phương pháp hiệu quả để sơn các thanh. Các phản ứng tổng hợp lớp phủ epoxy là một công việc chuyên ngành được thực hiện trong nhà máy, dụng cụ máy móc được thiết kếđể sơn các thanh thép trở thành một quá trình liên tục. Ban đầu thanh thép được loại bỏ tất cả vảy cán của nhà máy và hoàn thành bề mặt theo yêu cầu. Điều này đảm bảo đầy đủ liên kết giữa epoxy và thép, các thanh này sau đó đung nóng đến nhiệt độ yêu cầu và được kiểm soát cẩn thận trước khi đi qua một hàng phun.
Tĩnh điện epoxy và bột hạt tích điện lắng đọng đồng đều trên bề mặt của các thanh và có màu xanh. Độ dày lớp phủ có thể khác nhau từ 130 – 300 µm. Mặc dù thanh thép
Học viên: Vũ Xuân Thành Trang 55 Lớp: XD Cầu hầm K20-1
Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật: ”Đánh giá độ bền bê tông và chiến lược sửa chữa…”
được epoxy phủ có khả năng bảo vệ chúng thanh khỏi sựăn mòn từ môi trường nhưng nó vẫn có một vài hạn chế. Sau khi sử lý, cắt uốn thép có thể bị làm tổn thương và cần được sử lý chuyên biệt và việc sử lý có thể sẽ không hiệu quả. Sự hiện diện của bất kỳ lỗi nào trong việc xử lý có thể gây ra sựăn mòn nghiêm trọng. Các thanh không được phủ epoxy thì không có khả năng chống tia cực tím mặt trời. Loại sơn này còn có thể bị hư hại trong quá trình đầm bê tông. Việc sử lý là rất tốn kém: Gần như tốn kém như sử lý cốt thép.
Mạ gia cố: Mạ gia cố bao gồm ngâm thanh thép trong kẽm nóng chảy. Điều này dẫn đến một lớp phủ kẽm bên ngoài bề mặt của thép. Các kẽm bề mặt phản ứng với hydroxit canxi trong bê tông để tạo thành một lớp phủ thụđộng và ngăn ngừa ăn mòn.
Bảo vệ ca-tốt (Chống ăn mòn điện): Bảo vệ ca-tốt là một trong những phương pháp hiệu quả và sử dụng rộng rãi đề phòng và chống ăn mòn trong kết cấu bê tông của các nước phát triển. Do chi phí cao và theo dõi lâu dài nên nó không được sử dụng nhiều ở nước ta. Việc bảo vệ ca-tốt bao gồm các ứng dụng đặc biệt đểđặt một điện cực trên bê tông cốt thép. Điện cực này phục vụ như cực dương và cốt thép được kết nối với các thiết bị đầu cuối của một nguồn DC hoạt động như một cực âm.
Trong quá trình này cực dương bên ngoài bịăn mòn và tăng cường ca-tốt là bảo vệ chống ăn mòn, do đó ra đời tên “bảo vệ ca-tốt”. Trong quá trình này, clorua ion âm đó chịu trách nhiệm về thiệt hại của lớp bảo vệ thụđộng, được rút ra khỏi các vùng lân cận của thép về phía cực dương nơi họđang bị oxy hóa để hình thành khí clo. Môi trường xung quanh cốt thép trở lại tình trạng kiềm mà bảo vệ thép.
Những năm gần đây, xuất hiện những phương pháp khác chống ăn mòn, đó là dùng kiềm và khử muối. Quá trình sử dụng kiềm cho phép bê tông kiềm lại bịđộng lại với các cốt thép bằng phương pháp điện hóa. Điều này mang lại độ kiềm bị mất của bê tông ở