Untitled PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết của đề tài Từ đầu những năm 90 của thế kỷ trước sơn polyurea (PUA) đã được sử dụng phổ biến trên thế giới, đặc biệt là ở các nước Mỹ, Canada, Đức, Úc, Hàn Quốc, T[.]
Trang 1PHẦN MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết của đề tài
Từ đầu những năm 90 của thế kỷ trước sơn polyurea (PUA) đã được sử dụngphổ biến trên thế giới, đặc biệt là ở các nước Mỹ, Canada, Đức, Úc, Hàn Quốc,Trung Quốc, Đài Loan… Hiện nay công nghệ phun phủ màng polyurea cho cáccông trình xây dựng đã và đang bắt đầu được áp dụng ở nước ta Việc PUAđược ứng dụng rộng rãi trên thế giới và ở Việt Nam là do vật liệu này có nhữngtính năng vượt trội về khả năng chống thấm, chống ăn mòn và chống mài mòn
so với vật liệu phủ khác và được đánh giá là loại vật liệu phủ tiên tiến hàng đầuthế giới hiện nay PUA bám dính được trên bề mặt bê tông, thép, gỗ, nhựa vànhiều vật liệu khác, rất phù hợp làm lớp phủ chống thấm cho, mái, sàn, tầnghầm, bể chứa nước, đường ống dẫn nước; đập bê tông, bảo vệ chống mài mòn
và chống dính cho silô chứa; chống mài mòn và chống nứt, chống ăn mòn chokết cấu thép, bê tông cốt thép trong các môi trường xâm thực như môi trườngcông nghiệp, hóa chất, môi trường biển PUA rất bền dưới tác động thay đổicủa thời tiết và điều kiện làm việc khắc nghiệt
Việc sử dụng màng phủ PUA trên nền bê tông đôi khi gặp phải những vấn đềkhông như mong muốn như màng phủ bị phồng rộp, bong tách khỏi nền làmgiảm hiệu quả sử dụng màng phủ Thực tế cho thấy nguyên nhân chính là do độbám dính của màng PUA với nền bê tông không đảm bảo Vì vậy để phát huytốt hiệu quả sử dụng của vật liệu PUA thì việc nghiên cứu nâng cao khả năngbám dính của polyurea với các nền nói chung và nền bê tông nói riêng là hếtsức cần thiết
Do vật liệu PUA tạo gel và khô rất nhanh (tạo gel từ 3 ÷ 7 giây, thời gian khô
từ 10 ÷ 30 giây) và có độ nhớt rất cao, vì vậy lực bám dính của PUA với nền bêtông thấp thường chỉ đạt (30 ÷ 50)% cường độ kéo đứt của bê tông nền (Rkbt).Vấn đề này có thể khắc phục khi sử dụng sơn lót gốc epoxy Khi đó có thể nângcao độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông tương đương với cường độkéo đứt của bê tông nền
Hiện nay ở Việt Nam chưa có các nghiên cứu liên quan đến sơn PUA nói chung
và nghiên cứu về vấn đề bám dính của PUA với nền bê tông nói riêng Vì vậyviệc nghiên cứu nâng cao khả năng bám dính của màng phủ PUA với nền bêtông là rất cần thiết, để phát huy tối đa các ưu điểm và mở rộng khả năng ứngdụng vật liệu này ở Việt Nam
2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
2.1 Mục tiêu nghiên cứu
Nâng cao độ bám dính của hệ phủ polyurea với nền bê tông (khô và ẩm) mácM20, M30, M40, M50, M60 từ mức (30÷50)% Rkbt (khi không có sơn lót) đếnmức tương đương với Rkbt (khi có sơn lót) nhằm đảm bảo sự làm việc bền vữngcủa hệ phủ PUA với nền bê tông
Trang 22.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án được xác định cụ thể như sau:
- Polyurea: Cường độ chịu kéo đến 20MPa, độ giãn dài ≥ 300%, thời gian khô
< 20s
- Sơn lót epoxy: Nghiên cứu lựa chọn và pha chế sơn lót epoxy gốc dung môi
có độ nhớt phù hợp với nền bê tông khô và sơn lót epoxy gốc nước dùng chonền bê tông ẩm Hàm lượng nhựa của sơn lót nghiên cứu trong khoảng (40 ÷80)%, độ nhớt sơn lót trong khoảng từ (21 ÷ 95) giây
- Bê tông: Nghiên cứu trên nền bê tông khô và ẩm có các mác khác nhau, gồm:
Bê tông đầm lăn M20, bê tông thường mác M20, M30, M40, M50, M60
- Thời điểm phun PUA: Nghiên cứu thời điểm phun PUA sau khi quét sơn lót
trong khoảng (6 ÷ 120) giờ Điều kiện môi trường nghiên cứu có nhiệt độ trongkhoảng (15 ÷ 35)oC và độ ẩm trong khoảng (55 ÷ 95)%
3 Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm Trong nghiên cứu đề tài đã sửdụng các phương pháp tiêu chuẩn (trong và ngoài nước) và các phương phápphi tiêu chuẩn
4 Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu độ bám dính của PUA khi phun trực tiếp lên nền bê tông, cácthông số vật liệu và công nghệ phù hợp để nâng cao độ bám dính của PUA trênnền bê tông
- Nghiên cứu pha chế và sử dụng sơn lót epoxy gốc dung môi và gốc nước vớicác tỷ lệ D/N khác nhau phù hợp với nền bê tông khô và ẩm
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố (cường độ và độ ẩm nền bê tông; độnhớt, tỷ lệ dung môi/nhựa của sơn lót; thời điểm phun PUA (theo nhiệt độ và
độ ẩm môi trường) lên bề mặt bê tông đã phủ sơn lót) đến độ bám dính của hệphủ PUA với nền bê tông;
- Nghiên cứu nâng cao khả năng bám dính của hệ phủ PUA sử dụng sơn lótepoxy gốc dung môi và gốc nước cho nền bê tông khô và ẩm mác M20, M30,M40, M50, M60 đạt mức tương đương Rkbt
- Nghiên cứu độ bền bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông dưới tác độngcủa các điều kiện khác nhau: chiếu tia UV, thử nhiệt ẩm, ngâm trong nước, chịunhiệt độ ở 3oC và 80oC, kéo dãn trên mô hình làm việc của khe biến dạng
- Nghiên cứu ứng dụng hệ phủ PUA vào thi công chống thấm, chống ăn mònmột số công trình thực tế Kiểm tra và đánh giá cường độ bám dính của hệ phủPUA đã sử dụng trong thực tế sau 3 ÷ 4 năm
5 Ý nghĩa thực tiễn
Luận án có một số ý nghĩa thực tiễn sau:
- Phân biệt bê tông khô và ẩm thông qua độ ẩm giới hạn
- Chỉ rõ cách pha chế sơn lót epoxy gốc dung môi và gốc nước từ các nguyênliệu bán thành phẩm có sẵn trên thị trường phù hợp với nền bê tông khô và ẩm
có mác khác nhau và cách xác định thời điểm phun PUA trong các điều kiện
Trang 3nền bê tông có cường độ và độ ẩm khác nhau, qua đó nâng cao được cường độbám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông tới mức tương đương Rkbt
- Đưa ra quan hệ giữa thời điểm phun và khoảng thời gian phun PUA trên nền
bê tông đã quét sơn lót với nhiệt độ và độ ẩm môi trường
- Từ kết quả nghiên cứu của luận án đã ứng dụng hệ phủ PUA vào 10 côngtrình cụ thể và qua đó chứng minh hiệu quả của hệ phủ polyurea vào việc thicông chống thấm, chống ăn mòn cho các công trình Qua đó bước đầu khẳngđịnh các loại sơn lót đã chế tạo được đảm bảo khả năng làm việc trong điềukiện thực tế
- Kiểm tra và đánh giá hiệu quả sử dụng hệ phủ PUA đối với nền bê tông khô
và ẩm trong thực tế sau 3 ÷ 4 năm
6 Những đóng góp mới của luận án
a) Từ các nguyên liệu bán thành phẩm sẵn có trên thị trường Việt Nam đã phachế được sơn lót epoxy gốc dung môi 2 thành phần gồm (nhựa epoxy E18/ chấtđóng rắn A75 =2,5/1,0) và dung môi hữu cơ (xylene/PM =1/1) dùng cho nền bêtông khô, sơn lót epoxy gốc nước 2 thành phần gồm nhựa (epoxy E18/chấtđóng rắn A21 =1,0/1,5) và dung môi nước dùng cho nền bê tông ẩm, có thểnâng cao độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông (M20 ÷ M60) lên tươngđương với Rkbt, tức là tăng (2÷3) lần so với dùng PUA không sử dụng sơn lót.b) Luận án đã xác lập được các cặp thông số công nghệ tối ưu để thi công lớpsơn lót và màng phủ PUA như sau:
+ Đối với nền bê tông khô M20, M30 độ nhớt sơn lót (52÷68) giây, mác M40,M50, M60 độ nhớt sơn lót (30÷44) giây và thời điểm phun PUA sau khi quétsơn lót là (30÷42) giờ
+ Đối với nền bê tông ẩm M20, M30 độ nhớt sơn lót (61÷75) giây, mác M40,M50, M60 độ nhớt sơn lót (45÷59) giây và thời điểm phun PUA sau khi quétsơn lót là (36÷54) giờ
+ Quy luật chung là khi cường độ bê tông nền tăng lên thì cần sơn lót có độnhớt thấp và ngược lại khi cường độ bê tông nền giảm thì cần sơn lót có độnhớt cao Khi nhiệt độ môi trường tăng thì khoảng thời gian phun PUA tối ưucần rút ngắn lại và ngược lại khoảng thời gian phun được kéo dài ra khi nhiệt
độ môi trường giảm
c) Đã tiến hành các thử nghiệm đánh giá độ bền bám dính của hệ phủ PUA vớinền bê tông khô ẩm dưới các tác động của các điều kiện môi trường khác nhaunhư chiếu tia UV 2.500 giờ (tương đương 10 năm), thử nhiệt ẩm, ngâm trongnước, chịu nhiệt độ ở 3oC và 80oC, thử độ dãn dài trên mô hình khe biến dạng.Các kết quả thử nghiệm cho thấy độ bám dính của hệ PUA suy giảm khôngđáng kể so với độ bám dính ở thời điểm ban đầu
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ
ỨNG DỤNG HỆ PHỦ PUA 1.1 Tổng quan về hệ phủ PUA
Hệ phủ PUA nghiên cứu gồm lớp sơn phủ PUA và lớp sơn lót epoxy
Trang 41.1.1 Khái niệm PUA
PUA là một loại chất dẻo được tạo ra từ phản ứng giữa poly isocyanate và hỗnhợp polyamine, tạo thành chuỗi PUA Từ PUA được xuất phát từ tiếng Ai Cập,poly có nghĩa là nhiều, urea là một hợp chất hữu cơ có công thức hóa học(NH2)2CO, phân tử có 2 nhóm amine NH2- được kết hợp với một nhóm chứccarbonyl để hình thành liên kết ure [28, 52]
1.1.2 Thành phần cấu tạo và đặc tính kỹ thuật của PUA
Vật liệu PUA là kết quả của phản ứng giữa poly isocyanate và polyamine, cấutrúc PUA ở Hình 1.1 [25, 46]
Poly
Hình 1.1 Phản ứng hình thành PUA
Thông thường PUA có thông số kỹ thuật như Bảng 1.1 [28, 41, 46, 52]:
Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của PUA
1 Thời gian khô bề mặt Từ 5 giây đến 30 giây
2 Độ dãn dài khi kéo đứt Từ 200% đến 600%
3 Khả năng chịu mài mòn < 6mg, 500g/1000 chu kỳ (ASTM D4060)
4 Cường độ kéo đứt > 20 MPa
6 Khả năng bền môi hoá chất Chịu được dung dịch 20% H2SO4
7 Khoảng nhiệt độ sử dụng Từ - 50°C đến + 175°C
8 Mối nối và chiều dầy 1 lớp phủ Không có và không giới hạn chiều dày với một lớp phủ.
9 Độ bền lâu (khả năng duy trì các tính chất theo thời gian) > 20 năm
1.1.3 Thành phần cấu tạo và đặc tính kỹ thuật sơn lót epoxy: Sơn lót epoxy
gồm 2 thành phần là nhựa epoxy và chất đóng rắn amin Khi quét sơn lót epoxylên bề mặt bê tông sẽ bám dính tốt với nền bê tông và phủ PUA Làm đặc chắclớp bê tông bề mặt và làm đồng nhất bề mặt bê tông hơn ban đầu Thôngthường sơn lót gốc dung môi được sử dụng cho nền bê tông khô, sơn lót gốcnước được sử dụng cho nền bê tông ẩm
1.1.4 Công nghệ thi công và khả năng ứng dụng hệ phủ PUA:
Sử dụng máy phun chuyên dụng để trộn tự động 2 thành phần của PUA theo tỷ
lệ 1:1 và phun ở 70oC±5 Khả năng ứng dụng hệ phủ PUA trong xây dựng:
chống thấm mái, bể chứa, đường ống dẫn nước, đập BT, tầng hầm … và chống
ăn mòn các khu hóa chất, công trình BTCT, Kết cấu thép, phủ sàn nhà …
1.2 Một số kết quả nghiên cứu ứng dụng hệ phủ PUA trên thế giới và ở VN
* Trên thế giới:
Trang 5- Phủ PUA chống thấm cho dự án đường sắt cao tốc Bắc Kinh - Thượng Hải vàBắc kinh - Thiên Tân [51].
- Cầu San Mateo ở California [26]
- Hầm Beau Catcher thuộc cao tốc Bắc Carolina [26]
- Phủ PUA bên trong ống xả (ILO) đập Tehri – Ấn Độ [46]
- Phủ PUA cho đập Xiaolangdi - Trung Quốc [48]
- Sử dụng PUA sửa chữa vết nứt đập Girotte ở Pháp [35]
- Ứng dụng PUA sửa chữa công trình dẫn nước và đập bê tông – Dự án dẫnnước Nam – Bắc ở Trung Quốc [39]
- PUA cho hồ chứa bùn than ở Mỹ Phun phủ PUA các bể nhiên liệu máy bay
- Ứng dụng phủ sàn
* Ở Việt Nam: Công nghệ phun phủ PUA được du nhập vào Việt Nam từ năm
2005, nhưng phải đến năm 2010 công nghệ này mới được ứng dụng nhiều.Công nghệ phun phủ vật liệu PUA được sử dụng ở Việt Nam vào các mục đíchnhư chống thấm, chống ăn mòn, bảo vệ công trình, phủ sàn và một vài ứngdụng khác Công nghệ phủ PUA sau một thời gian vào Việt Nam đã thể hiện vàphát huy được các tính năng ưu việt của mình Thông kê sơ bộ, tính đến naydiện tích phun phủ PUA ở Việt Nam được khoảng hơn 1 triệu m2
1.3 Vấn đề bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông
* PUA bám dính trực tiếp với nền bê tông:
Lớp phủ PUA đóng rắn nhanh, có thời gian tạo gel rất nhanh (3-7) giây và khônhanh trong khoảng (10-30) giây, khả năng thi công tốt trong điều kiện môitrường bất lợi như độ ẩm trên 90%, nhiệt độ thấp dưới 0oC Tuy vậy, thời giankhô quá nhanh làm cho PUA không kịp thấm sâu vào bê tông để có thể tạo rađược các chân rết liên kết với bê tông, điều này dẫn đến độ bám dính của bảnthân PUA với nền bê tông thường thấp [19, 53]
Để phát huy hết được hiệu quả sử dụng của PUA thì cường độ bám dính củaPUA với nền bê tông tối thiểu phải bằng cường độ chịu kéo của nền bê tông.Kết quả thí nghiệm độ bám dính trực tiếp của PUA với nền BT trong Bảng 1.4
TT Trạng thái bê tông(khô, ẩm)
Cường độ bám dính trên nền bê tông mác M20 đến M60, MPaBTĐL*
Trang 6* PUA bám dính với nền bê tông khi có sơn lót:
Lực bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông sẽ phụ thuộc vào:
- Lực bám dính của sơn lót với nền bê tông
- Lực bám dính của PUA với sơn lót
Thực tế, hư hỏng của màng phủ nói chung và màng phủ PUA nói riêng liênquan tới sự bám dính là khá phổ biến (cả khi hệ phủ PUA sử dụng sơn lót),những hư hỏng này thường là phồng rộp, bong tách, rách, lỗ khí và có thể docác nguyên nhân chính sau: nền bê tông không được chuẩn bị đúng cách, lựachọn sơn lót không phù hợp, công nghệ thi công …
* Một số hình ảnh hư hỏng màng PUA ở Việt Nam
Qua khảo sát các hư hỏng của PUA ở Việt Nam nhận thấy các hiện tượng hưhỏng có thể thấy do phổng rộp, bong tách (Hình ) Nguyên nhân hư hỏng nàychủ yếu là do bám dính của màng PUA với nền BT kém do sơn lót sử dụngkhông phù hợp hoặc do công tác chuẩn bị bề mặt chưa đảm bảo
Lớp PUA trong cống dẫn nước bị bong
Hình 1.25 Hình ảnh hư hỏng màng PUA ở Việt Nam
1.4 Sử dụng sơn lót để nâng cao khả năng bám dính của PUA với BT
Khi không sử dụng sơn lót thì cường độ bám dính của PUA với nền bê tông(Rbd)chỉ đạt (30 - 50)% Rkbt, để nâng cao hiệu quả sử dụng và phát huy tối đađược các tính năng của PUA cần phải có biện pháp nâng cao khả năng bámdính của sơn PUA với nền bê tông đến mức sao cho khi thử cường độ bám dínhcủa PUA thì phá hủy xảy ra ở nền bê tông Nhiều nghiên cứu [29, 31, 43, 46,52] đã chỉ ra rằng sơn lót là giải pháp tối ưu nhất để làm tăng lực bám dính củaPUA với nền bê tông Nhiều tác giả trên thế giới đã nghiên cứu vấn đề bámdính, cũng như nâng cao độ bám dính của PUA với bê tông thông qua lớp sơnlót Sơn lót được sử dụng nghiên cứu chủ yếu là sơn lót gốc epoxy và
Trang 7polyurethane (PU) bao gồm cả sơn gốc nước và gốc dung môi Tài liệu nghiêncứu [39] và thực tế chỉ ra rằng trong các loại sơn lót gốc epoxy, acrylic, PU đều cho kết quả là hệ phủ PUA sử dụng sơn lót gốc epoxy cho kết quả bámdính với nền BT cao nhất, sau đó đến sơn lót PU và cuối cùng là sơn acrylic
1.5 Cơ sở khoa học của việc lựa chọn sơn lót epoxy để nâng cao khả năng bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông
1.5.1 Lý thuyết chung về bám dính
Các lý thuyết chung về bám dính gồm: Thuyết bám dính cơ học; Thuyết hấpphụ (vật lý); Thuyết điện từ; Thuyết khuếch tán; Thuyết hóa học [14]
1.5.2 Cơ chế bám dính của sơn lót với nền bê tông và với PUA
1.5.2.1 Cơ chế bám dính của sơn lót epoxy với nền bê tông và các yếu tố ảnh hưởng
* Cơ chế bám dính của sơn lót epoxy với nền bê tông
Lực bám dính của sơn lót epoxy với nền BT được cho là sự kết hợp chủ yếucủa ba lực liên kết: vật lý (hấp phụ), hóa học và cơ học (lồng, ngàm vào nhau)[17,42]
Hình 2.4 Liên kết cơ học (do
sơn lót thẩm thấu vào nền bê
tông tạo thành các mỏ “neo”)
* Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bám dính của sơn lót với nền bê tông
- Nền bê tông
+ Cường độ, cấu trúc rỗng, độ hút nước và độ ẩm của bê tông
- Sơn lót: Độ nhớt; Tỷ lệ dung môi/nhựa (D/N); Thời gian khô.
1.5.2.2 Cơ chế bám dính của PUA với sơn lót epoxy và các yếu tố ảnh hưởng
Trang 8* Cơ chế bám dính của màng phủ PUA với sơn lót epoxy: gồm liên kết vật lý
và liên kết hóa học
* Các yếu tố ảnh hưởng độ bám dính của PUA với sơn lót: Thời điểm phun phủPUA và một số yếu tố khác
1.6 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu (như phần mở đầu đã trình bày).
Chương 2: VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu sử dụng
2.1.1 Vật liệu cho bê tông
+ Xi măng: PCB40 Nghi Sơn
+ Cốt liệu nhỏ: Cát vàng Sông Lô
+ Cốt liệu lớn: Đá dăm Kiện Khê (5-20)mm
+ Phụ gia siêu dẻo: Sikament R4
2.1.2 Sơn lót epoxy (do tác giả chế tạo từ nguyên liệu ban đầu)
+ Nhựa epoxy E18 - hãng Chang Chun Plastics Co., Ltd.- Đài Loan
+ Chất đóng rắn A75- hãng Air products- Mỹ (chất đóng rắn gốc dung môi).+ Chất đóng rắn A21- hãng Air products - Mỹ (chất đóng rắn gốc nước).+ Hỗn hợp dung môi (xylene và PM) - Đài Loan
+ Dung môi Propylene glycol methyl ether (PM)
Pha chế mẫu sơn lót epoxy sử dụng trong nghiên cứu:
Sử dụng nhựa epoxy E18 kết hợp với chất đóng rắn A75 và hỗn hợp dung môi(Xylene : PM = 1:1) để tạo thành sơn lót gốc dung môi Nhựa epoxy E18 kếthợp với chất đóng rắn A21 và nước để tạo thành sơn lót gốc nước
- Sơn lót gốc dung môi: Trộn nhựa epoxy E18 với chất đóng rắn A75 theo tỷ lệ
cố định E18 : A75 = 2,5 : 1,0 Hỗn hợp dung môi (xylene + PM) được thêmvào để điều chỉnh độ nhớt và hàm lượng nhựa của sơn lót gốc dung môi
- Sơn lót gốc nước: Trộn nhựa epoxy E18 với chất đóng rắn A21 theo tỷ lệ cốđịnh E18 : A21 = 1,0 : 1,5 Nước được thêm vào để điều chỉnh độ nhớt và hàmlượng nhựa của sơn lót gốc nước
2.1.3 Vật liệu PUA: Polytop 200 của hãng Atek – Hàn Quốc
2.2 Phương pháp nghiên cứu
Các thí nghiệm thực hiện theo cả hai phương pháp là: Phương pháp thí nghiệmtiêu chuẩn và phương pháp thí nghiệm phi tiêu chuẩn (xác định độ ẩm của bêtông; Đánh giá, phân loại lỗ rỗng trong bê tông; Các dạng phá hoại khi thử độbám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông) Khi thí nghiệm xác định độ bámdính có các dạng phá hoại sau: Dạng 1: phá hoại tại nền bê tông Dạng 2: pháhoại hỗn hợp, một phần ở nền bê tông và một phần ở tiếp giáp giữa sơn lót vànền bê tông Dạng 3: phá hoại ở vị trí tiếp giáp bề mặt giữa sơn lót và nền bêtông Dạng 4: phá hoại tiếp giáp giữa sơn lót và phủ PUA
Chương 3: NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG BÁM DÍNH CỦA HỆ PHỦ PUA VỚI NỀN BÊ TÔNG 3.1 Sơn lót epoxy gốc dung môi và gốc nước
Bảng 3.1 Các chỉ tiêu của sơn lót epoxy gốc dung môi (gốc nước)
Trang 94 Thời gian khô se mặt (giờ) 6±0,57±0,5 6±0,57±0,5 5±0,56±0,5 5±0,56±0,5 4±0,55±0,5
5 Thời gian khô thấu cấp 1 (giờ) 25±129±1 24±128±1 23±127±1 22±126±1 21±125±1
6 Thời gian khô thấu cấp 2 (giờ) 59±168±1 58±165±1 56±162±1 55±159±1 52±156±1
y = -57,806x + 101,09 R² = 0,9186
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
D/N của sơn lót epoxy gốc dung môi Hình 3.2 Quan hệ độ nhớt và tỷ lệ D/N của sơn lót epoxy gốc nước
Nhờ mối quan hệ này mà trong nghiên cứu khi xác định được độ nhớt tối ưu củasơn lót gốc dung môi hoặc sơn lót gốc nước sẽ dễ dàng xác định được tỷ lệ D/N
3.2 Các yếu tố liên quan đến nền bê tông và bám dính của sơn lót với nền
3.2.1 Thông số kỹ thuật của nền bê tông
Các mẫu bê tông dùng trong nghiên cứu gồm: bê tông đầm lăn đập thủy điệnSông Tranh 2 mác M20, ký hiệu là M1, các mẫu bê tông khác đúc theo các cấpphối thiết kế là bê tông mác M20; M30; M40; M50; M60 được ký hiệu tươngứng là M2, M3, M4, M5, M6 Tính chất của các mẫu bê tông thể hiện ở Bảng 3.2
Rkbt(MPa)
Khốilượngriêng(g/cm3)
KLTT(khi sấykhô)(kg/m3)
Độrỗng(%)
Độ ẩm mẫu
BT tối đa
có thể đạtđược (%)
Trang 103.2.2 Xác định nền bê tông khô và ẩm
Để sơn lót cho nền bê tông khô và nền bê tông ẩm, đề tài đã lựa chọn hai loạisơn lót epoxy gốc dung môi K1 và K4 để nghiên cứu (sơn lót gốc dung môi chỉphù hợp với nền bê tông khô), theo yêu cầu chuẩn bị bề mặt bê tông trước khisơn phủ thì độ ẩm nền bê tông phải ≤ 4% đối với lớp mặt dầy 20 mm (khôngquy định rõ độ ẩm nền tương ứng với các mác bê tông khác nhau) Nói chungkhi độ ẩm nền vượt quá giới hạn ẩm thì độ bám dính sẽ bị giảm đi đồng thờidạng phá hoại cũng có xu hướng chuyển từ dạng 1 sang dạng 2 và sang dạng 3.Việc xác định này nhằm đưa ra được giới hạn ẩm tương ứng với từng mác bêtông để có thể lựa chọn được loại sơn lót phù hợp (sơn lót gốc dung môi chonền khô và gốc nước cho nền ẩm)
Qua kết quả thí nghiệm cho thấy cường độ bám dính của các mẫu bê tông M1,
M2, M3, M4, M5, M6 giảm mạnh khi độ ẩm nền bê tông tương ứng là 4,0%,3,9%, 3,6%, 3,4%, 3,0%, 2,9% (khi độ ẩm môi trường trên 85%) Từ đó có thểxác định giá trị “giới hạn ẩm” của nền bê tông khô và nền bê tông ẩm tươngứng với các mác bê tông khác nhau như Bảng 3.3
Bảng 3.3 Giới hạn ẩm của nền bê tông khô và nền bê tông ẩm tương ứng
với các mác bê tông khác nhau
TT Mẫu bê tông Bê tông khôĐộ ẩm nền bê tông (%)Bê tông ẩm
Trang 111 M1 và M2 ≤ 4,0 > 4,0
3.2.3 Ảnh hưởng của chiều dày sơn lót và màng phủ PUA đến độ bám dính
+ Ảnh hưởng của chiều dày sơn lót đến độ bám dính: Kết quả thí nghiệm chothấy trong khoảng định mức tiêu hao của sơn lót từ 150g/m2 đến 250g/m2 thìlực bám dính không có sự thay đổi đáng kể
+ Ảnh hưởng của màng phủ PUA đến độ bám dính: Kết quả thí nghiệm chothấy lực bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông hầu như không thay đổi khichiều dày lớp phủ PUA nằm trong khoảng (1,0 đến 3,0) mm
3.2.4 Độ bám dính của sơn lót có độ nhớt khác nhau với nền bê tông M 1 đến M 6
3.3 Ảnh hưởng thời điểm phun PUA đến độ bám dính của hệ phủ với nền
Trang 12Luận án lựa chọn thời điểm phun phủ PUA ở các thời điểm khác nhau và nằmtrong khoảng thời gian sau khi quét sơn lót được 6 giờ đến 120 giờ Chiều dàyphun PUA là 2 ± 0,1 mm Sau khi phun PUA được 05 ngày thì tiến hành thínghiệm độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông Ảnh hưởng của thờiđiểm phun đến cường độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông khô/ẩmtương ứng với mác bê tông M3 và M6 có thể thấy ở Hình 3.7 - Hình 3.10.
Hình 3.7
Ảnh hưởng của thời điểm
phun đến cường độ bám
dính của hệ phủ PUA với
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
dính của hệ phủ PUA với
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
Trang 13+ Các yếu tố ảnh hưởng đáng kể đến cường độ bám dính của hệ phủ PUA vớinền bê tông như sau:
- Tính chất của nền bê tông: Mác bê tông (tỷ lệ N/X) và độ ẩm của nền BT
- Độ nhớt của sơn lót (tỷ lệ D/N)
- Thời điểm phun phủ PUA lên bề mặt nền bê tông đã quét sơn lót
Khoảng giá trị độ nhớt của thời điểm phun PUA có khả năng cho độ bámdính của hệ PUA với nền đạt giá trị cao được trình bày trong Bảng 3.4
Bảng 3.4 Khoảng thông số độ nhớt sơn lót và thời điểm phun PUA
có thể xuất hiện RbdP ≥ Rkbt
TT
Tính chất nền bê tông
Độ nhớt sơn lót, (giây)
Thời gianphun sau khiquét sơn lót, (giờ)
Mẫu bê tông
(Mác bê tông,
MPa)
Độ ẩm nền
bê tông, (%)
Chương 4: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO KHẢ NĂNG BÁM DÍNH
CỦA HỆ PHỦ PUA VỚI NỀN BÊ TÔNG 4.1 Xác độ nhớt và thời điểm phun PUA tối ưu
Xác định độ nhớt và thời điểm phun PUA sau khi nền quét sơn lót tối ưu nhằmđảm bảo cho cường độ bám dính của hệ phủ với nền bê tông lớn hơn hoặc bằngcường độ kéo của nền bê tông Điều kiện môi trường thí nghiệm ở nhiệt độ
23oC ± 2 và độ ẩm là 55% ± 2
4.1.1 Xác định độ nhớt và thời điểm phun PUA tối ưu cho nền BT khô M
Trang 14Theo kết quả Hình 3.7 thấy rằng khi sơn lót có độ nhớt nằm trong khoảng (36 78) giây và đồng thời có thời điểm phun sơn PUA nằm trong khoảng (18 - 48)giờ có thể có giá trị độ nhớt và thời điểm phun cho cường độ bám dính của hệsơn PUA với nền bê tông khô M3 lớn hơn cường độ kéo của nền bê tông M3(cường độ kéo của nền bê tông M3 bằng 3,0 MPa) Để xác định chính xác đượccác thông số độ nhớt và thời điểm phun PUA tối ưu, các thí nghiệm được tiếnhành với kết quả chi tiết được nêu trong Bảng 4.1 Kết quả thí nghiệm trongBảng 4.1 và Hình 4.1 cho thấy cường độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bêtông khô M3 cao hơn cường độ kéo của bê tông nền khi sử dụng sơn lót có độnhớt nằm trong khoảng từ (52 - 68) giây và đồng thời có thời điểm phun PUAnằm trong khoảng từ (30 - 42) giờ.
sơn lót có độ nhớt từ (36 - 78) giây và thời điểm phun từ (18 - 48) giờ, MPa
Cường độ bám dính của hệ phủ PUA khi sử dụng sơn lót có
độ nhớt khác nhau, MPa (Dạng phá hoại) (% so với Rkbt)
36 giây 44 giây 52 giây 60 giây 68 giây 78 giây