nước, nghĩa là tất cả những gì ở dưới đất ngập nước. Thành phố của nó gồm những bình đựng dung dịch từ bitum và một số túi đựng xi măng và phụ gia cách dùng như sau :
Để sung dịch A vào một bình to, sạch, miệng rộng sau đó đổ túi xi măng và các phụ gia dạng bột vào bình trộn đều (bằng máy hoặc bằng tay) thời gian trộn từ 2ữ3 phút, cho đến khi hỗn hợp đều mầu, đẻ khoảng 10 phút sau ta có thể dùng được. Dùng bàn chải hoặc chổi lăn để quét lên tường, tối thiểu là 2 lớp, lớp sau cách lớp trước tối thiểu là 6 giờ trắnh nắng và gió. Trường hợp mặt tường lỗi lõm, rỗ thì phải khắc phục bằng xi măng và cát rồi mới được quét Sikatop 141 lên. Nếu nhiệt độ tại hiện trường là 200C và độ ẩm là 60% thì sau 1 tuân công trình được đưa vào sử dụng được, còn khi t=150C độ ẩm là 90% thì phải sau 15 ngày. Thời gian thi công không quá 1 giờ, nhiệt độ thấp nhất là 50C.
Vật liệu chống thấm mang tên SIKA 101HD được dùng để chống thấm cho tường tầng hầm, cho các kết cấu cần chống rò rỉ, các kết cấu tiếp xúc với muối. Thành phần gồm xi măng và than silíc, trọng lượng 2,1 kg/l; cường độ sau 28 ngày đạt 50ữ60N/mm2(chịu nén);
chịu uốn 8ữ10N/mm2; độ bám dính vào bê tông 2ữ3N/mm2, độ đàn hồi 27000N/mm2. Loại này dùng thi công dễ dàng chịu được nơi đóng băng việc sửa chữa cũng dễ dàng. Trước khi áp dụng phải làm sạch bề mặt tường, các chỗ lồi chỗ lõm phải được lấp đầy bằng vữa SIKATOP122F. Nhiệt độ thi công tối thiểu là +50C. Dụng vụ là bay phết lên tường tối thiểu 2 lớp, chiều dầy mỗi lớp tối đa là 2,5mm. Người ta cũng có thể sử dụng máy phun để phun lên tường 2 lớp theo thứ tự 1,5mm và 2,5mm mỗi lớp. Sau khi thi công phải bảo vệ chúng, tránh mưa, gió, nắng, tuyết rơi...
Qua thực tế người ta khuyên nên sử dụng hàm lượng vật liệu chống thấm SIKA101HD như sau:
• Kết cấu dưới mực nước ngầm <1m : 4ữ6kG/m2.
• Kết cấu dưới mực nước ngầm > 1m :6ữ8kG/m2.
• Khi độ ẩm cao :3ữ4kG/m2.
Loại này không độc hại nên trong quá trình thi công không cần các loại dụng cụ dưỡng hộ đặc biệt.
Nhìn chung vật liệu chống thấm có nhiều loại, áp dụng cho từng trường hợp cụ thể. Để sử dụng một cách có hữu hiệu ta tìm đọc sổ tay của SIKA ở đó ta sẽ tìm được vật liệu cũng như biện pháp chống thấm thích hợp.
Để chống thấm, chống rò rỉ cho khối lượng tầng hầm được xây bằng gạch, bằng gạch bê tông, bằng cellulảie người ta có thể sử dụng loại IGOLATEX hoặc SIKA-FONDATION B. Hia loại này rất có hữu hiệu cho việc bảo vệ các khối xây khỏi bị rò rỉ và thấm nước.
IGOLATEX chế tạo từ bitum kết hợp với các sợi tổng hợp, sợi hoá học tạo thành dung dịch bền vững chịu được lạnh và các tạp chất hoá học như acid loãng, nước thải cũng như các chất có cồn. Tuy nhiên nên tránh không cho tiếp xúc với hidrocacbon. Sử dụng rất dễ dàng, trước khi quét lớp dung dịch lên kết cấu ta phải làm sạch mặt kết cấu, các chỗ lồi lõm, rỗ phải được trát trít lại cẩn thận bằng vữa xi măng mác cao. Dùng chổi hoặc bay để miết lớp đầu tiên từ dưới lên (bằng đầu mũi bay) cho nó bám chắc vào kết cấu; lớp thứ hai phải phủ hết những chỗ sót của lớp trước. Chiều dầy của lớp bảo vệ từ 3ữ4mm. Việc bảo dưỡng nó cũng rất quan trọng, thời gian thi công từ 1ữ3 giờ, thời gian chờ vữa khô 5 ngày : tránh tiếp xúc với nước trước 24 giờ. Phải bảo vệ lớp vữa không được tiếp xúc trực tiếp với nước, sương mù. Để cho khô nhanh ta có thể dùng quạt điện.
Với vật liệu SIKA FONDATION B, việc áp dụng nó cũng tương tự; Nó được chế tạo tại nhà máy và đóng thành bao (25kg). Tại công trường ta chỉ việc hoà nó với muối theo tỉ lệ 5 lít muối cho một bao 25 kg. Việc trộn được tiến hành bằng máy hoặc bằng tay. Thời gian đông kết của vữa cũng phụ thuộc vào nhiệt độ nếu t > 300C thì vữa sẽ khô sau 5h30' nếu t <50C thì thời gian vữa khô phải sau 15 giờ.
Sau khi vữa khô, ta có thể tiến hành lấp đất được chú ý là khi t > 200C thì phải 2 ngày sau mới lấp được còn khi t <50C thời gian chỉ là 7 ngày.
Vật liệu này không độc hại, vì thế không cần bảo hộ gì đặc biệt tuy nhiên phải đeo kính khi làm việc tránh bắn vào mắt.
b) Chống thấm cho tường được thi công trong đất
Khi xây dựng các công trình ngầm bằng phương pháp tường trong đất thì vấn đề chống thấm có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Thường thì để làm lớp ngăn nước cho tường thì hay sử dụng bê tông phun hoặc vật liệu được chế tạo từ bitum. Tuy nhiên phương pháp này khả thi đối với tường hầm được xây dựng theo phương pháp từ dưới lên. Đối với trường hợp tường được thi công trong đất theo kinh nghiệm xây dựng thì cách ngăn nước tốt nhất và tin cậy nhất đó là tạo ra một lớp đất sau tường được keo hoá bằng vữa sét keo mịn.
Vữa sét nằm ở trong hào thấm vào trong lỗ rỗng và khe nứt của đất, tạo nên một màng keo dầy 2ữ5mm. Sự tác động tương hỗ của các loại hạt sét lơ lửng trong muối với các hạt đất của xưởng đất được biểu thị một mặt bằng khả năng giữ đơn thuần về mặt cơ học các hạt lơ lửng chuyển động trong lỗ rỗng của đất có tính thấm, mặt khác là sự phát sinh trực tiếp sự liên kết về mặt lý hoá giữa các hạt này và xưởng của đất thấm nước. Sự tác động tương hỗ này được gọi là sự keo hoá. Trong quá trình xâm nhập của vữa vào đất, tốc độ chuyển động của vữa giảm dần và đến một một độ sâu nào đó thì ngừng hẳn. Khi vữa ở trạng thái tĩnh sẽ tạo nên trong lỗ rỗng của đất một cấu trúc mới là keo còn ở trên mặt của đất là một màng sét.
Chiều dày của lớp đất được keo hoá phụ thuộc vào chiều sâu hào, các đặc tính cơ lý của đất và tính keo mịn của vữa. Ví dụ như ở độ sâu 3m kể từ mặt trên của vữa ở trong hào khi không có nước ngầm, chiều dầy lớp keo hoá trong cuội sỏi đạt đến 1,5m, trong cát là > 8cm. Trong cuội sỏi hệ số thấm là Kφ =10-1cm/s; Sau khi xử ký bằng vữa bentonite hệ số thấm giảm xuống đến trị số 3,24.10-6cm/s có nghĩa là có thể xem như không thấm nước.
Tính chất của keo sét và đất sau khi đã được keo hơn trước trên phụ thuộc vào tính chất keo mịn của nó. Việc tạo nên một màng chống thấm như vậy là có thể nếu ta sử dụng các vữa có chất lượng cao; khi đó các hạt sét sẽ se khuếch tán, ép chặt vào nhau và giữa chúng tạo nên sự liên kết keo bền và hoàn toàn không có nước tự do. Các lỗ rỗng của đất chịu lực sẽ được lấp đầy kín bằng keo của vữa sét và thực tế là tạo nên một lớp chống thấm từ đất đã keo hoá. Việc sử dụng vữa chất lượng thấp có trọng lượng riêng thấp là để giữ ổn định cho thành hào, còn việc tạo thành màng sét không thấm nước và sự keo hoá đất là không thể xảy ra.
Từ những thực tế trên ta có thể áp dụng tính chất keo hoá của đất bằng vữa keo mịn để thi công chống thấm cho tường hầm được thi công trong đất. Như ta đã biết công nghệ thi công cọc khoan nhồi cũng sử dụng bentonite để giữ thành hố đào trong qua trình thi công đào đất.
ở đây vấn đề được đặt ra là an toàn cho thành hố đào là chính vì thế loại vữa sét sử dụng chỉ cần có trọng lượng riêng lớn hơn của nước để cân bằng với áp lực nước do nước gây ra và nó
khi đào hào xong ta dùng vữa bentonite loại chất lượng cao để tạo ra một lớp đất sau tường được keo hoá và trên bề mặt của lớp đất được phủ một lớp màng keo dày từ 2ữ5mm. Chính lớp đất keo hoá và lớp màng này sẽ ngăn không cho nước tiếp xúc với khối bê tông tường.
Một khi ta đã sử dụng loại bentonite này thì việc thay thế vữa cừ bằng loại vữa sạch có thể là không cần thiết mà dùng ngay nước để thay thế, như vậy chất lượng bê tông của tường sẽ đạt chất lượng cao hơn và lúc này bê tông được thi công đúng theo "Đổ bê tông trong nước".
Theo nghiên cứu của các nhà khoa học Nga thì việc keo hoá lớp đất sau tường đạt kết quả rất khả quan, độ thấm nước giảm dần nhanh ở thời kỳ đầu và sẽ đạt trị số rất nhỏ sau một thời gian. Người ta đã dùng Bentonite có trọng lượng riêng γv=1,10g/cm3. Để xây dựng tường bằng phương pháp "tường trong đất" ở ngoại ô Moscow. Sau đó người ta lấy mẫu đã được keo hoá để kiểm tra mẫu được lấy ở độ sâu 6,5ữ6,7m. Theo kết quả của phòng thí nghiệm thì lớp đất được keo hoá dày 9cm. lớp đất này là cát buik, hàm lượng cát d <0,005mm chiếm 4,5%
còn lại là cát hạt trung. Lớp màng sét tạo thành trên bề mặt đất hố đào là 3ữ4mm. Hệ số chông thấm của màng đạt 2.10-9cm/s. Rõ ràng là với kết quả trên thì lớp đất keo hoá và màng sét này hoàn toàn đảm bảo chống thấm cho tường trong đất. Người ta đã kiểm tra và thấy rằng tường không bị thấm.
Để sử dụng tối đa khả năng của sét để chống thấm, người ta đã nghiên cứu để điều chỉnh này sẽ mang lại hiệu quả kinh tế tối cao. Có một số biện pháp để điều chỉnh vữa sét như phương pháp cơ khí, phương pháp siêu âm và phương pháp hoá học.
Phương pháp cơ khí nhằm đạt tối đa sự khuếch tán của sét và làm sạch vữa khỏi các tạp chất khi đào hào. Việc xử lí bằng phương pháp cơ khí chủ yếu là làm khuếch tán pha cứng thành các hạt nhỏ nhất làm cho chúng có khả năng chống thấm cao, độ keo hoá cũng được nâng lên.
Phương pháp siêu âm thực chất là tác động vào vữa các dao động đàn hồi để tạo ra các bọt khí, các bọt này sẽ tạo áp lực lớn làm tăng cường độ của các quá trình hoá lý, tạo nên các cấu trúc ổn định tối đa.
Còn xử lý theo phương pháp hoá học là người ta đưa vào một số loại hoá chất. Nếu như đưa vào trước khi đào hào thì gọi là xử lý lần đầu, còn nếu như trong quá trình thi công đưa vào để giữ nguyên hoặc thay đổi tính chất của vữa thì gọi là xử lý phụ thêm (xử lý bổ xung). Ta có thể chia hoá chất làm 2 nhóm : nhóm hoá chất ổ định tạo màng (chất điện phân kiềm) và nhóm hoá chất ổn định như các hoá chất hoạt tính bề mặt, các keo bảo bệ chống thấm. Các hoá chất này hấp thụ lên bề mặt của các hạt sét, tạo nên xung quanh chúng một màng chắn cơ học ngăn cách sự xâm thực của các hạt sét.
Tường trong đất thường đóng vai trò là tường của tầng hầm, vì vậy ngoài việc tạo lớp ngăn nước phía ngoài tường bằng vữa bentonite người ta còn phải xử lý phía trong tường bằng các loại vữa chống thấm. Như đã trình bày ở phần trên để chống thấm cho tường ta dùng các loại vữa khác nhau như SIKA-TOP141, SIKA101 HD, IGOLATEX và SIKAFONDATION B và nhiều loại khác của các hãng nước ngoài. Việc áp dụng nó được trình bày ở mục (a).
c) Chống thấm cho tường trong đất được xây dựng bằng các cấu kiện lắp ghép.
Tường trong đất ngoài việc sử dụng bê tông toàn khối để xây dựng, người ta còn dùng các tấm panel đúc sẵn lắp ghép thành tường. Việc thi công loại tường này cũng trải qua các giai đoạn đào hào bằng bentonite, sau đó các tấm panel được đưa xuống hào lắp ghép lại với nhau. Nói về chống thấm thì bản thân từng cấu kiện đã có khả năng chống thấm cao vì nó được chế tạo tại nàh máy theo một quy trình tiên tiến, chất lượng đảm bảo theo thiết kế vấn đề cần nói
ở đây là các mối nối. Để cho tường không bị thấm ta phải giải quyết thoả đáng các mối nối này, biện pháp thường dùng là toàn khối hoá các mối nối bằng một loại vữa tam hợp chậm đông kết. Yêu cầu vữa này phải ở trnạg thái lỏng trong vòng 1ữ2 ngày, tính chống thấm và độ bền của vữa đã đông cứng không được nhỏ hơn của đất quanh tường hoặc đất mà tường tựa lên. Ngoài ra vữa nằm trong khe hào giữa hoà và tường sau khi đông cứng có độ bền không quá lớn, gây khó khăn cho việc làm sạch mặt các cấu kiện lắp ghép sau khi đã đào đất để xây dựng tầng hầm.
Việc nối các panel và lấp đầy khoảng trống giữa chúng với nhau, giữa chúng và đất vách hào bằng vữa tam hợp có thể thực hiện bằng 3 phương pháp :
• Phương pháp thay một phần vữa sét để đào hào bằng vữa sét xi măng cát thông dụng sau đó hạo vào trong hào các cấu kiện lắp ghép. Sau khi đã điều chỉnh và cố định các tấm panel vữa sét ximăng cát sẽ chui vào lấp đầy khe hở giữa các tấm tường với nhau và giữa chúng với vách hào.
• Phương pháp ép vữa xi măng sét cát qua ống vào các mối nối giữa các panel, giữa khe hở tường và vách hào. Những ống để ép vữa này có thể đặt sẵn vào trong tấm tường khi chế tạo hoặc đặt vào mối nối trong quá trình thi công.
• Phương pháp thứ ba là đưa vào trong vữa sét sau khi đào xong hào các phụ gia đặc biệt để chúng đông cứng lại.
Như vậy vấn đề chung ở đây là làm thế nào để có được một hợp chất vữa xi măng sét cát hợp lý đảm bảo yêu cầu chống thấm cho tường và tạo điều kiện thuận lợi cho thi công tầng hầm sau này. Thông thường vữa sét xi măng cát bao gồm : xi măng, bentonite, cát, nước và các phụ gia bao tăng dẻo. Trong phòng thí nghiệm người ta chuẩn bị vữa bentonite có điều kiện ổn định tối đa và độ tách nước tối thiểu, đo trọng lượng riêng của nó sau đó xác định ứng suất trượt tính sau 1 và 10 phút (σ1 và σ10). Sau đó xác định thành phần của cát và tìm đường kính hạt lớn nhất (d10) mà hàm lượng của nó vượt quá 10%.
ứng suất trượt tính được xác định bằng công thức của Giukhovixki :
2 1 ( ) 0, 06 s d P m γ −γ = (7)
Trong đó : PS:ứng suất trượt tĩnh giới hạn (Pascal) d : Đường kính các hạt (cm)
γ1: Trọng lượng riêng của vữa sét (g/cm3).
γ2: Trọng lượng riêng của bentonite (g/cm3).
m : Hệ số phụ thuộc hình dạng các hạt (đối với các hạt hình dạng không cố định thì m=2)
Cũng có thể xác định ứng suất trượt tĩnh theo công thức của Kardvel :
.( )
3
s m
R g
G= ρ −ρ (8)
Trong đó : G:ứng suất trượt tĩnh giới hạn (Pascal)
Nếu ứng suất trượt tĩnh đo được sau 1 phút và sau 10 phút của vữa bentonite nhỏ hơn tính toán thì phải nâng cấp chúng bằng các phụ gia hoạt tính, các phụ gia này cũng được chọn trong phòng thí nghiệm.
Lượng cát để trộn vào hợp chất được xác định theo công thức :
2 1 ( ) .1000 ( ) c c v γ γ γ γ γ − Π = −
Trong đó : Π:Lượng cát cho hợp chất vữa (kg) đưa vào 1 m3 vữa bentonite.
γC, γv, γ2 Trọng lượng riêng tương ứng của cát, vữa bentonite và vữa sau khi đã đưa cát vào (T/m3). (Với γ2 không nhỏ hơn 1,55 T/m3)
Để chế tạo vữa sét xi măng cát ta không được dùng cát bụi và cát hạt nhỏ. Còn phụ gia dẻo đưa vào hợp chất nó phụ thuộc vào độ dẻo đã biết của vữa. Qua kinh nhiệm người ta thấy nên