Bê tông khối lớn bị nứt do hiệu ứng nhiệt thuỷ hóa xi măng khi có đủ 2 yếu tố : Độ chênh lệch nhiệt độ ΔT giữa các điểm hoặc các vùng trong khói bê tông vượt quá 200C; Modun chênh lệch
Trang 1Bê tông khối lớn
Trang 2Kết cấu bê tông hoặc bê tông cốt thép được coi là bê tông khối lớn khi có kích
thước đủ để gây ứng suất kéo, phát sinh do hiệu ứng nhiệt thuỷ hóa của xi măng, vượt quá giới hạn kéo của bê tông làm nứt bê tông và do đó cần phải có biện pháp
để phòng ngừa vết nứt
Trong điều kiện nóng ẩm Việt Nam, kết cấu có cạnh nhỏ nhất (a) và chiều cao (h)
lớn hơn 2m có thể được xem là bê tông khối lớn Bê tông khối lớn bị nứt do hiệu
ứng nhiệt thuỷ hóa xi măng khi có đủ 2 yếu tố : Độ chênh lệch nhiệt độ ΔT giữa các điểm hoặc các vùng trong khói bê tông vượt quá 200C; Modun chênh lệch nhiệt độ MT giữa các điểm trong khối bê tông đạt không dưới 500C/m
Các vấn đề của bê tông khối lớn
Bêtông khối lớn chủ yếu giải quyết hai vấn đề cơ bản: đó là toả nhiệt khi đổ bê tông và biện pháp thi công để hạn chế mạch ngừng
Đối với các kết cấu có kích thước vượt qúa giới hạn trên thì cần phải có giải pháp phòng ngừa nứt cho bê tông ngay từ khâu thiết kế và thi công Hiện tượng nứt do
nhiệt gây ra trong bê tông khối lớn có thể khống chế được khi áp dụng các giải
pháp hữu hiệu để giảm lượng nhiệt phát sinh cũng như mức độ thay đổi của nhiệt
độ Các giải pháp thường được sử dụng bao gồm : làm lạnh trước, làm lạnh sau khi thi công hoặc kết hợp cả hai giải pháp và một giải pháp hiện nay đang được sử dụng phổ biến là cách nhiệt cho bề mặt bê tông tiếp xúc với môi trường Mức độ kiểm soát nhiệt độ để chống nứt thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : Vị trí
Trang 3địa lý, chiều cao và độ dày của kết cấu, đặc trưng của cốt liệu, tính chất của bê tông
Công tác thi công bê tông khối lớn ngoài việc tuân thủ các quy định theo TCVN
hiện hành thì cần phải lưu ý đến hiện tượng nứt bê tông do hiệu ứng nhiệt thuỷ hóa của xi măng
Bê tông khối lớn có lượng nhiệt sinh ra do sự thủy hóa xi măng tương đối lớn
Lượng nhiệt này trong khối bê tông nếu không được đưa ra ngoài và khối bê tông không được bảo ôn tốt cũng như thực hiện một số giải pháp làm lạnh trứơc sẽ có thể gây ra nứt cho khối bê tông do hiệu ứng nhiệt thuỷ hóa của xi măng gây ra ứng suất kéo vượt qúa giới hạn kéo của bê tông
Nếu trong trường hợp không thể chia nhỏ khối bê tông lớn để thi công thì phải thực hiện các giải pháp nêu trên cùng với việc đo đạc quan trắc biến thiên nhiệt độ của khối bê tông, chênh lệch nhiệt độ giữa vùng tâm, vùng bề mặt ngoài của khối
bê tông và chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt khối bê tông và nhiệt độ môi trường để quyết định thực hiện các giải pháp như thoát nhiệt, bảo ôn thêm nếu cần và quyết định được thời gian tháo dỡ lớp bảo ôn mà không gây ảnh hưởng đến chất lượng
thi công bê tông khối lớn.[1]
Giải pháp về vật liệu
Vấn đề tỏa nhiệt khi đổ bê tông thì hòan tòan có thể giải quyết khi sử dụng xi măng loại 4 - Xi măng ít tỏa nhiệt - theo tiêu chuẩn ASTM C150 type IV hoặc TCVN 6069-1995 Đây là loại ximăng chuyên dụng nên đắt (không phải nhà máy nào cũng có), thường dùng cho các công trình thủy điện(chưa có công trình dân dụng nào dùng) Loại xi măng Holcim Mass Pour, chuyên dùng cho bê tông khối lớn Ngoài ra cũng có thể sử dụng các biện pháp làm lạnh khác
Các giải pháp khống chế nhiệt độ
Trang 4Giải pháp làm lạnh trước
Hiện tượng nứt bê tông do ứng suất kéo phát sinh do hiệu ứng nhiệt thuỷ hóa của
xi măng cần phải được quan tâm xem xét cả trên bề mặt và ngay trong bản thân khối bê tông Một trong những giải pháp hữu hiệu để có thể phòng và tránh được hiện tượng nứt bê tông do nhiệt là kiểm soát nhiệt của hỗn hợp bê tông khi thi công Kiểm soát nhiệt của hỗn hợp bê tông có thể thực hiện thông qua các biện pháp sau:
- Hạn chế lượng xi măng sử dụng
- Dùng loại xi măng ít tỏa nhiệt
- Hạ nhiệt độ hỗn hợp bê tông (hạ nhiệt độ cốt liệu, hạ nhiệt độ nước dùng để trộn
bê tông, che đậy hỗn hợp bê tông)
Giải pháp làm lạnh sau
Kiểm soát nhiệt độ của khối bê tông có thể được thực hiện một cách hiệu quả bằng việc tuần hoàn nước lạnh qua hệ thống ống kim loại mỏng đã được lắp đặt sẵn trong khối bê tông Lượng nhiệt được đưa ra ngoài khối bê tông phụ thuộc vào kích cỡ đường ống kim loại, thể tích và nhiệt độ đầu vào của nước tuần hoàn Lượng nhiệt trong khói bê tông được đưa ra ngoài sau một vài ngày kể từ khi tiến hành đổ bê tông sẽ làm giảm được đáng kể gía trị nhiệt độ cực đại tại tâm của khối
bê tông Ống kim loại được sử dụng để giải phóng nhiệt có thể là ống nhôm hoặc ống thép mỏng có đường kính trong khoảng 25-30mm và thành ống dày 1,5mm Nước được hệ thống bơm bơm chảy qua hệ thống ống thoát nhiệt có vận tốc trong khoảng 15-17 l/phút
Bảo ôn bề mặt bê tông khối lớn Edit
Trang 5Sau khi công tác đổ bê tông thực hiện xong, nhiệt độ của bê tông sẽ tăng lên do qúa trình thủy hóa xi măng Nhiệt độ trong tâm khối bê tông sẽ tăng đoạn nhiệt Tuy vậy tại bề mặt của khối bê tông (có cốp pha hoặc không có cốp pha) tiếp xúc với môi trường bên ngoài (đất, không khí), lượng nhiệt phát sinh sẽ được truyền ra môi trường xung quanh với mức độ khác nhau phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt
độ giữa bề mặt bê tông và nhiệt độ môi trường Do vậy sự tăng nhiệt độ của bê tông tại các lớp ngoài sẽ nhỏ hơn sự tăng nhiệt độ tại các lớp trong khối bê tông Kết quả của quá trình này dẫn đến kết quả là tăng đều gradient nhiệt giữa bề mặt
và trong lòng khối bê tông Sự tăng nhiệt độ bên trong khối bê tông và giảm nhiệt
độ môi trường xung quanh sẽ làm tăng gradient nhiệt và đến một chừng mực nào
đó có thể gây nứt bê tông
Để có thể giảm gradient nhiệt giữa vùng tâm với bề mặt của khối bê tông cũng như giữa bề mặt của khối bê tong với môi trường bên ngoài và khống chế tốc độ thoát nhiệt của khối bê tông ra môi trường bên ngoài, các loại vật liệu cách nhiệt
có thể được sử dụng để bảo ôn mặt bê tông Các loại vật liệu cách nhiệt có thể sử dụng bao gồm : Tấm xốp polystyren hoặc polyurethan có độ dầy 4-5cm với khối lượng thể tích không dưới 20kg/m3 ; tấm bông khoáng thủy tinh (glas wool) có chiều dày 5-10cm có khối lượng thể tích khoảng 30kg/ m3 Ngoài ra còn có thể dùng các loại vật liệu khác như rơm rạ, trấu thóc, hạt polystyren xốp Bảo ôn bề mặt khối bê tông được giới thiệu ở hình 2
Vật liệu cách nhiệt được bọc thành xung quanh khối đổ áp sát mặt ngoài cốp pha thành trước lúc đổ bê tông Lớp mặt bê tông được phủ lớp cách nhiệt ngay sau khi hoàn thiện bề mặt hoặc phủ cuốn chiếu nếu bề mặt bê tông lớn Lớp cách nhiệt bao gồm các lớp sau tính từ bề mặt bê tông : lớp nilon cách nước, lớp bông khoáng cách nhiệt, lớp xốp cách nhiệt và trên cùng là lớp chống mưa bằng vải bạt hoặc nilon Thành phần và độ dày của từng lớp cách nhiệt có thể thay đổi cho từng
Trang 6trường hợp cụ thể Có thể phải bổ sung lớp cách nhiệt trong trường hợp các thông
số quan trắc nhiệt độ cho thấy chênh lệch nhiệt độ vựơt qua giới hạn cho phép