Luận văn nâng cao chất lượng bê tông công trình thủy lợi sử dụng ván khuôn kiểm soát thấm

Mặt khác, công nghệ hiện tại dùng các loại ván khuôn truyền thống khi thi công các kết cấu bê tông xi măng tạo ra lớp bê tông bảo vệ có chất lượng kém hơn so với phần bê tông lõi.. CHƯƠN

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của Đề tài

Ở Việt Nam, hầu hết các công trình thuỷ lợi đều được xây dựng từ vật liệu

bê tông Có thể nói đây là một loại vật liệu phổ biến và có nhiều ưu điểm như cường độ nén cao, giá thành rẻ và dễ tạo hình Trước đây, chất lượng bê tông thường được đặc trưng bởi cường độ chịu nén Tuy nhiên, khi kiến thức về vật liệu ngày càng tăng lên với các nghiên cứu thực tế về hư hỏng của bê tông, người ta nhận thấy rằng dường như không chỉ cường độ nén ảnh hưởng đến độ bền của kết cấu Một khi đã bắt đầu sự xuống cấp (ăn mòn bê tông và cốt thép) có thể diễn ra rất nhanh, làm suy yếu đi toàn bộ kết cấu

Trên thực tế, độ bền của bê tông cốt thép phụ thuộc vào độ bền của lớp bê tông bảo vệ bề mặt, hay khả năng chống lại các tác nhân gây hại từ môi trường Tuy vậy, tầm quan trọng của việc nâng cao chất lượng cho lớp bê tông bảo vệ của kết cấu bê tông cốt thép chưa được quan tâm đúng mức Đây là nguyên nhân gây nứt bề mặt trong thời gian thi công Đồng thời đó cũng là nguyên nhân chủ yếu dẫn tới quá trình ăn mòn kết cấu của bê tông cốt thép phát triển nhanh, làm giảm tuổi thọ của công trình xây dựng

Theo cách truyền thống, độ bền của bê tông thường được cải thiện bằng cách tăng hàm lượng xi măng trong thành phần hỗn hợp, thêm phụ gia, muội silic, sơn phủ dùng các loại bê tông bền hơn và bảo dưỡng tốt hơn… Tuy nhiên yêu cầu về

độ bền chỉ giới hạn trong khu vực gần bề mặt và việc tăng thành phần hay thêm phụ gia dẫn đến tăng giá thành Điều đó chỉ ra rằng phương pháp truyền thống không phải luôn hiệu quả

Mặt khác, công nghệ hiện tại dùng các loại ván khuôn truyền thống khi thi công các kết cấu bê tông xi măng tạo ra lớp bê tông bảo vệ có chất lượng kém hơn

so với phần bê tông lõi Điều này là do quá trình đầm chặt bê tông tạo ra quá trình tách nước từ hỗn hợp bê tông ra thành ván khuôn dẫn đến lớp bê tông bảo vệ,vùng cần chất lượng cao, lại có tỷ lệ nước/xi măng lớn, độ rỗng cao Hơn nữa việc bảo

dưỡng bê tông không thực hiện được khi chưa tháo ván khuôn sẽ dẫn tới các hiệu ứng co ngót và dễ gây nứt cho lớp bê tông bảo vệ

Những tồn tại trên cho thấy lớp bê tông bảo vệ cần phải được nâng cao chất lượng, cả về độ đặc chắc và điều kiện dưỡng hộ, để khắc phục hiện tượng nứt do

co ngót và từ đó nâng cao khả năng chống xâm thực từ bên ngoài Việc sử dụng

“Vật liệu hỗ trợ ván khuôn” là một giải pháp công nghệ có hiệu quả để giải quyết những tồn tại nêu trên

Từ những vấn đề nêu trên, cần đặt vấn đề: “Nâng cao chất lượng bê tông công trình thủy lợi sử dụng ván khuôn kiểm soát thấm”

2 Mục đích của Đề tài

Nghiên cứu nguyên lý làm việc, khả năng áp dụng và các lợi ích thu được từ việc sử dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn trong thi công bê tông công trình thuỷ lợi Qua đó, đánh giá khả năng cải thiện chất lượng kết cấu bê tông cốt thép, đặc biệt là

về độ bền

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

* Đối tượng nghiên cứu:

Nghiên cứu cấu tạo của ván khuôn kiểm soát thấm, nguyên tắc hoạt động và tính chất của lớp vật liệu hỗ trợ ván khuôn kiểm soát thấm

Nghiên cứu ứng dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn để nâng cao chất lượng bê tông công trình thuỷ lợi sử dụng ván khuôn kiểm soát thấm

* Phạm vi nghiên cứu:

Áp dụng cho các công trình thuỷ lợi, các công trình làm việc trong môi trường xâm thực

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Tiếp cận với thông tin đại chúng, với tài liệu vật liệu hỗ trợ ván khuôn, với chuyên gia để học hỏi

Phương pháp nghiên cứu bao gồm: Phương pháp lý thuyết và phương pháp thực nghiệm

* Phương pháp lý thuyết:

+ Nghiên cứu lý thuyết về các phương pháp tính toán thành phần bê tông công trình thủy lợi trong và ngoài nước Lựa chọn một phương pháp tính toán phù hợp với điều kiện Việt Nam

Đánh giá được cấu tạo, nguyên lý làm việc, các tính chất nổi bật cũng như

cơ chế tác dụng của vật liệu hỗ trợ ván khuôn đối với bề mặt bê tông

Ứng dụng thực nghiệm vật liệu hỗ trợ ván khuôn cho kết cấu công trình thủy lợi

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT

THÉP TRONG XÂY DỰNG CÁC CÔNG TRÌNH THỦY LỢI

1.1 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP TRONG CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI

Bê tông là một loại đá nhân tạo, nhận được bằng cách tạo hình và làm rắn chắc hỗn hợp được lựa chọn hợp lý của cốt liệu, cốt liệu nhỏ, chất kết dính và nước Hỗn hợp vật liệu này biến đổi qua một quá trình lý hóa khá phức tạp và đông kết tạo thành đá Bê tông xi măng đông kết trong 28 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn sẽ đạt cường độ tiêu chuẩn qui ước trong tính toán và thiết kế công trình 1.1.1 Vật liệu chế tạo bê tông

a) Xi măng

Sản lượng xi măng năm 2009 đã đạt 35 triệu tấn (bình quân khoảng 400kg/người), năm 2010 sản lượng xi măng dự kiến lên đến khoảng 60 triệu tấn Chủng loại xi măng đa dạng, ngoài xi măng poóclăng hỗn hợp (PCB) chúng ta còn

có xi măng bền sunphát, xi măng ít tỏa nhiệt, xi măng nhôm v.v… Về mác xi măng, hiện nay xi măng Việt Nam phổ biến có các loại mác 30 và 40 (PC30, PC40, PCB30, PCB40), ngoài ra chúng ta còn có thể sản xuất xi măng mác 50, 60

Hình 1.1 Toàn cảnh nhà máy sản xuất xi măng

b) Cốt liệu

Cốt liệu lớn: đá dăm, sỏi: cốt liệu nhỏ: cát tự nhiên, cát nghiền Cốt liệu ở Việt Nam tương đối phong phú có ở khắp các vùng trong cả nước Trữ lượng đủ để cung cấp cho yêu cầu sản xuất bê tông Nhiều đơn vị sản xuất bê tông đã tự sản xuất khai thác theo hướng tự cung tự cấp

c) Các loại vật liệu khác

Việt Nam đã tự cung cấp các loại chất chống dính cho khuôn, các loại khuôn

và cốp pha và phụ gia cho bê tông các loại từ phụ gia hóa học đến các loại phụ gia khoáng Trong đó có sự trợ giúp của các hãng cung cấp phụ gia nước ngoài như Sika, MBT (Thụy Sỹ), Grace (Mỹ), Kao (Nhật Bản) Các loại phụ gia khoáng ở Việt Nam khá phong phú như puzơlan tự nhiên, meta cao lanh, xỉ lò cao và đặc biệt là tro bay từ các nhà máy nhiệt điện, tro trấu

1.1.2 Sản xuất bê tông

a) Sản lượng bê tông

Trong 10 năm qua tốc độ tăng sản lượng bê tông hàng năm tại Việt Nam là vào khoảng 15 – 20% Sản lượng bê tông sản xuất vào năm 2020 được dự báo là 105,5 triệu tấn [7] Trong đó, phân bố khối lượng bê tông theo cấp độ bền chịu nén cho trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Phân tỉ lệ khối lượng bê tông theo cường độ chịu nén

Cường độ bê tông (Mpa) Tỷ lệ khối lượng bê tông theo cường độ (%)

cung cấp cho nhu cầu ngày càng cao của thị trường xây dựng Đến nay tất cả các công trình xây dựng lớn, các chung cư cao tầng v.v đều sử dụng bê tông thương phẩm, loại bê tông được trộn sẵn tại các trạm trộn đảm bảo ổn định về chất lượng, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, đáp ứng khả năng đẩy nhanh tiến độ thi công do có trình

độ cơ giới hóa cao từ khâu cân đong khối lượng vật liệu đến qui trình trạm trộm, vận chuyển và bơm bê tông đến tận chân công trình Công nghệ bê tông Việt Nam

đã có thể đáp ứng những đòi hỏi ngày càng cao của ngành xây dựng như chế tạo bê tông trộn sẵn mác cao (đến 60Mpa), bê tông tự đầm có độ chảy cao, bê tông chống xâm thực

Hình 1.2 Trạm trộn bê tông thương phẩm

Hình 1.3 Xe vận chuyển bê tông và xe bơm bê tông tự hành

1.1.3 Bê tông cốt thép trong công trình thuỷ lợi

Công nghệ bê tông phát triển đi kèm với việc sử dụng cốt thép để tạo thành các kết cấu chịu lực có khả năng chịu được nhiều ứng suất tác dụng – bê tông cốt thép Các kết cấu bê tông cốt thép ngày càng được hoàn thiện đồng nghĩa với việc ngày càng nhiều loại hình kết cấu công trình hiện đại, đa dạng, chịu lực cao được

áp dụng trong các công trình thuỷ lợi

a) Đê, kè, đập

Đập trọng lực bê tông đầm lăn (RCC) A Vương cao 83m được xây dựng trong những năm 2003 – 2009 tại vùng núi Tây Bắc tỉnh Quảng Nam Nhà máy thủy điện có công suất 210MW

Hình 1.4 Đập thủy điện A Vương

b) Kết cấu vỏ hầm

Đường hầm dẫn nước (đường tuynen áp lực dẫn nước) thủy điện xuyên núi dài nhất Việt Nam của công trình thủy điện Nậm Chiến 1 thuộc xã Mường La (Sơn La) với tổng chiều dài gần 10 km đã được những người thợ tài ba của Xí nghiệp Sông Đà 10-6 đào thông

Đường hầm tuynen áp lực thủy điện Nậm Chiến 1 được khởi công từ năm

2007 do Xí nghiệp Sông Đà 10-6 đảm nhận thi công 7,4 km (số còn lại do đơn vị Cavico đảm nhận)

Đường ống tuynen áp lực có tổng chiều dài 9155 mét, ống hở bọc bê tông trên 300 mét, giếng nghiêng trên 194 mét, đường kính hầm 3,8 mét (khi đã hoàn thành), kéo dài từ công trình đập vòm đầu mối thuộc xã Ngọc Chiến xuyên núi đến

xã Chiềng San (nơi đặt nhà máy) với độ cao chênh lệch trên 700m Công trình được coi là có đường dẫn áp lực dài nhất Việt Nam hiện nay

Hình 1.5 Đường hầm dẫn nước Thủy điện dài nhất Việt Nam

1.1.4 Công nghệ thi công bê tông cốt thép

Công nghệ thi công bê tông cốt thép đang ngày càng phát triển, nhiều công nghệ mới đã được ứng dụng tại Việt Nam Sau đây là một số công nghệ thi công điển hình đã và đang được áp dụng cho ngày xây dựng tại Việt Nam

a) Thi công bằng phương pháp “thông thường”

Thi công bằng phương pháp “ thông thường” ở đây được hiểu là hỗn hợp bê tông được đổ vào ván khuôn đã lắp cố định và được đầm bằng phương pháp đầm rung mặt hoặc đầm rung bên trong Độ sụt của hỗn hợp này thường nằm trong phạm vi 2–18 cm Phương pháp thi công này thường được áp dụng rộng rãi cho nhiều loại công trình khác nhau

b) Thi công bằng công nghệ lắp ghép cho các cấu kiện bê tông đúc sẵn

Thi công bằng công nghệ lắp ghép, được áp dụng cho các cấu kiện bê tông đúc sẵn, đã được áp dụng ở Việt Nam từ những năm 1960 Công nghệ sản xuất cấu kiện đã bê tông đúc sẵn đang ngày càng phát triển theo nhu cầu thị trường Từ các loại cấu kiện bê tông thông thường như ống thoát nước, các loại cống tiết diện tròn,

vuông, các loại cọc cừ, dầm sàn …, đến nay Việt Nam đã có thể sản xuất các loại cọc bê tông ly tâm ứng suất trước có đường kính lên đến 1300mm, chiều dài một đoạn cọc lên đến 24 – 40 tùy theo yêu cầu Hiện nay Việt Nam đã có trên 30 cơ sở sản xuất cọc bê tông ly tâm ứng suất trước phân bố từ Bắc vào Nam

Hình 1.6 Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước của Công ty Phan Vũ

c) Thi công cọc khoan nhồi

Ngoài thi công trên cạn, biện pháp thi công cọc khoan nhồi còn có thể được thực hiện theo phương pháp thi công dưới nước Độ sụt của hỗn hợp bê tông thường nằm trong khoảng 14 – 22cm Lần đầu tiên cọc khoan nhồi được thi công tại Việt Nam là vào khoảng năm 1989 Hiện tại cọc khoan nhồi có đường kính 2.5m và độ sâu tới 100m đã được thi công ở Việt Nam

d) Công nghệ thi công kết cấu bê tông khối lớn

Công nghệ thi công bê tông khối lớn sử dụng cốt liệu có đường kính Dmax lên tới 150mm đã được áo dụng ở Việt Nam cho thi công các đập của công trình thủy điện Hàm lượng xi măng trong bê tông khối lớn dùng cho đập được giới hạn trong phạm vi 150kg/m3 Hỗn hợp làm lạnh bằng nước đá và nhiệt độ bê tông sau khi trộn vào thường khoảng +80

C

e) Các công nghệ mới: đầm lăn, tự đầm, bê tông phun…

Gần đây, nhiều công nghệ mới đã bước đầu được áp dụng như bê tông tự đầm, bê tông có độ chảy cao, bê tông chống xâm thực Đặc biệt trong những năm gần đây đã và đang phát triển công nghệ bê tông đầm lăn phục vụ xây dựng các

công trình thủy lợi và thủy điện Ứng dụng công nghệ bê tông đầm lăn, lượng tiêu thụ xi măng giảm, lượng tiêu thụ phế thải công nghiệp (tro nhiệt điện, xỉ lò cao, v.v ) tăng góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, bảo vệ môi sinh

Hình 1.7 Thi công bê tông đầm lăn

Công nghệ bê tông phun thi công các công trình ngầm đã được áp dụng thành công tại hầm đèo Hải Vân, đường hầm nhà máy thủy điện A Vương… và sẽ được áp dụng ngày càng rộng rãi khu Việt Nam đang chuẩn bị xây dựng đường tàu ngầm ở các thành phố lớn Hà Nội và Hồ Chí Minh

Hình 1.8 Thi công bê tông phun

1.2 ĐỘ BỀN CỦA BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP

1.2.1 Sự suy giảm chất lượng của kết cấu bê tông cốt thép

Khi những công trình bê tông cốt thép đầu tiên được xây dựng không ít người ngộ nhận rằng bê tông cốt thép là một loại vật liệu vĩnh cửu Thậm chí vào

những năm 40, 50 của thế kỷ trước, còn có nhận xét rằng con người chưa hề chứng kiến một công trình bê tông cốt thép tự hủy hoại trong môi trường bình thường Song theo thời gian, qua sự suy thoái của bê tông, người ta nhận ra rằng vật liệu này có những nhược điểm cơ bản và những bệnh lý gần như mãn tính

Qua hơn một thế kỷ sử dụng, độ bền (tuổi thọ) thực tế của các công trình bê tông cốt thép được các quốc gia trên thế giới tổng kết như sau:

- Trong môi trường không có tính xâm thực, kết cấu bê tông cốt thép có tuổi thọ xấp xỉ tuổi thọ con người

- Trong môi trường xâm thực vùng biển, hiện tượng ăn mòn cốt thép và bê tông đẫn đến là nứt vỡ và phá hủy kết cấu bê tông cốt thép có thể xuất hiện sau 10

- 30 năm sử dụng Độ bền thực tế của kết cấu bê tông cốt thép phụ thuộc vào mức

độ xâm thực của môi trường và chất lượng vật liệu sử dụng (cường độ bê tông, mác chống thấm, khả năng chịu ăn mòn, chủng loại xi măng, phụ gia, loại cốt thép, chất lượng thiết kế thi công và biện pháp quản lý sử dụng công trình…)

Qua kết quả khảo sát cho thấy nét đặc trưng của hiện trạng kết cấu bê tông cốt thép bị phá hủy ở các vùng xâm thực là cốt thép bị rỉ và lớp bê tông bảo vệ bị nứt vỡ Hiện tượng ăn mòn kết cấu bê tông cốt thép thường gặp ở kết cấu bê tông cốt thép có mác trên dưới 20, chiều dày lớp bê tông bảo vệ mỏng và chịu ảnh hưởng trực tiếp của khí hậu…

Thông thường các chi tiết của kết cấu bê tông cốt thép bị phá hủy ăn mòn là các cột, dầm, sàn Những kết cấu bê tông cốt thép này được xây dựng chưa lâu (30 – 50 năm) nhưng cốt thép đã bị rỉ nặng, lớp bê tông bảo vệ bị nứt vỡ bong bật, đặc biệt là những kết cấu bê tông cốt thép nằm ở vùng nước lên xuống, vùng sóng tập táp, khí quyển trên mặt biển Tư liệu kết quả khảo sát độ bền thực tế trên các công trình bê tông cốt thép đã xây dựng ở vùng biển nước ta cho phép khẳng định rằng môi trường biển Việt Nam có tác động xâm thực mạnh dẫn tới ăn mòn và phá hủy các công trình bê tông và bê tông cốt thép Mức độ xâm thực phụ thuộc vào vị trí

và điều kiện làm việc của từng kết cấu công trình

Hình 1.9 Ăn mòn bê tông trong môi trường biển

Ở nước ta đã xảy ra sự cố hư hỏng các công trình cầu do chất lượng của lớp

bê tông bảo vệ không đảm bảo, cốt thép bị ăn mòn làm suy giảm khả năng chịu lực Sự cố xảy ra lớn nhất của ngành giao thông Hải Phòng là sập đổ cầu Rào (tháng 7 – 1987) Cầu Rào có kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước dạng khung chữ T, dầm treo được xây dựng đầu tiên ở nước ta sau ngày thống nhất, hoàn thành

và đưa vào khai thác sử dụng năm 1980 Từ khi khánh thành đưa vào sử dụng đến khi bị sập đổ thời gian chỉ 7, 8 năm Nhịp biên phía Hải Phòng bị gãy tại mặt cắt gần trụ và toàn bộ kết cấu mặt bị gãy treo lơ lửng như một mảnh chiếu khổng lồ, còn các đốt dầm dưới đó thì bị rơi xuống sông Tại vị trí vết gãy, các bó thép dự ứng lực được lôi ra dễ dàng vì các sợi thép có cường độ cao đường kính 5mm bị gỉ

ăn mòn gần hết Các sợi thép bị ăn mòn này trông giống như những chiếc đũa tre

bị mối sông ăn gần hết, chỉ còn trơ lại phần cật tre, có thể bẻ gãy rất dễ dàng bằng tay Nguyên nhân cầu sập là do cốt thép dự ứng lực bị gỉ dẫn đến dầm chủ mất khả năng chịu lực hoàn toàn [14]

Hình 1.10 Vỡ bê tông, hở cốt thép bản mặt cầu ở công trình cầu Rào

Rõ ràng, tác động của môi trường, nhất là môi trường xâm thực mạnh gây hậu quả nghiêm trọng đến độ bền (tuổi thọ) của các công trình bê tông cốt thép 1.2.2 Các nguyên nhân làm suy giảm độ bền của bê tông và bê tông cốt thép

Sự suy giảm độ bền bê tông có thể là kết quả của các tác nhân bên ngoài hoặc bên trong bê tông Các tác động có thể là vật lý, hóa học hoặc cơ học Sự phá hoại cơ học gây ra bởi sự va chạm, mài mòn, xói mòn hoặc xâm thực Các nguyên nhân hóa học gồm phản ứng kiềm silic và cácbônát hóa Sự tấn công hóa học thường do các ion xâm thực như clorua, sun phát hoặc khí cacbonic cũng như một

số lượng lớn các chất lỏng và khí có nguồn gốc tự nhiên hoặc công nghiệp Các nguyên nhân vật lý gồm ảnh hưởng của nhiệt độ cao hoặc sự chênh lệch về hệ số giãn nở nhiệt của cốt liệu, vữa xi măng đông cứng Cũng có khi đồng thời xuất hiện cả hai quá trình vật lý và hóa học

Cần lưu ý rằng sự xuống cấp của bê tông ít khi chỉ liên quan đến một nguyên nhân: bê tông có thể chịu được một tác nhân, nhưng khi có thêm một nhân tố gây hại nữa, sự xuống cấp bắt đầu xảy ra Vì lý do này, đôi khi khó xác định nguyên nhân hư hỏng, nhưng chất lượng bê tông về lâu về dài luôn là vấn đề cần quan tâm Trên thực tế, ngoại trừ các tác động cơ học, tất cả những ảnh hưởng xấu đến độ bền đều liên quan đến dòng chảy (nước hoặc khí) qua bê tông [33]

Các dòng chảy có thể dịch chuyển qua bê tông theo nhiều cách và chuyển động phụ thuộc vào cấu trúc của đá xi măng đông cứng Độ bền bê tông phụ thuộc khá lớn vào độ dễ dịch chuyển của các dòng chảy trong bê tông, đồng thời chất lỏng và khí có thể xâm nhập và di chuyển bên trong bê tông; người ta gọi đó là sự thấm bê tông Sự thấm của bê tông liên quan đến dòng chảy trong môi trường rỗng Tuy nhiên, chuyển động của các dòng chảy khác nhau trong bê tông không chỉ liên quan đến quá trình chảy giữa các lỗ rỗng mà còn bị ảnh hưởng bởi cơ chế khuếch tán và hấp phụ, mà người ta gọi là sự thấm nhập bê tông

Ba dòng chảy chính có thể thâm nhập vào bê tông làm giảm độ bền là nước nguyên chất hoặc chứa ion clo, khí cácbonic và ôxy

1.2.3 Sự xâm nhập của nước

Khi xét đến sự dịch chuyển của nước trong bê tông, độ thấm được xét theo

nghĩa rộng Cần phân biệt ba cơ chế Thấm ứng với dòng chảy gây ra do chênh lệch áp suất Khuếch tán là cơ chế trong đó dòng chảy chuyển dịch do ảnh hưởng của sự chênh lệch về nồng độ Hấp phụ là kết quả của quá trình dịch chuyển mao

dẫn trong lỗ rỗng của bê tông Kết quả là sự hút mao dẫn chỉ hình thành trong bê tông khô một phần, không có sự hấp thụ nước trong bê tông khô hoàn toàn hoặc bê tông bão hòa

Trên thực tế, tồn tại mối quan hệ giữa độ thấm nước và lỗ rỗng của bê tông Nếu độ rỗng cao và lỗ rỗng thông nhau sẽ tạo thành các dòng chảy trong bê tông

và độ thấm lớn Ngược lại, nếu lỗ rỗng không liên tục hoặc không cho phép dòng chảy đi qua vì lý do nào đó, độ thấm sẽ nhỏ mặc dù độ rỗng lớn

Độ thấm nước phụ thuộc chủ yếu vào hệ lỗ rỗng bên trong đá xi măng và vùng tiếp giáp giữa đá xi măng và cốt liệu Vùng tiếp giáp có thể lên đến một phần

ba, thậm chí một nửa, tổng thể tích của vữa xi măng đông cứng và vùng này được xem là có vi cấu trúc khác biệt so với vùng đá xi măng khác Vùng tiếp xúc giữa vữa xi măng và cốt liệu cũng là nơi tập hợp các loại vết nứt đầu tiên Vì những lý

do này, độ bền bê tông bị ảnh hưởng đáng kể bởi vùng tiếp giáp Tuy nhiên, Larbi (1993) thấy rằng mặc dù độ rỗng của vùng tiếp xúc vữa xi măng và cốt liệu lớn hơn, độ thấm bê tông vẫn phụ thuộc vào độ rỗng của đá xi măng – pha liên tục duy nhất trong bê tông Các lỗ rỗng có khả năng thấm của pha này có đường kính ít nhất 120 – 160nm Các lỗ rỗng này cần liên tục Các lỗ rỗng không quan trọng đối với dòng chảy hay khả năng thấm là những lỗ rỗng không liên tục, liên quan đến lượng nước hấp thụ, có độ mở hẹp, ngay cả khi chúng có đường kính lớn

Các hạt cốt liệu cũng có lỗ rỗng, nhưng thường không thông nhau Hơn nữa cốt liệu bị bao bọc bởi vữa xi măng khiến cho lỗ rỗng của cốt liệu không bị thấm Cần lưu ý thêm là bê tông chứa các lỗ rỗng do quá trình đầm chặt không tốt hoặc

do tách nước Các lỗ rỗng này có thể lên đến 1 – 10% thể tích bê tông, trong trường hợp bê tông cường độ rất thấp

1.2.4 Quá trình Cácbônát hóa

Cácbônát hóa là thuật ngữ chung được sử dụng để diễn tả sự tác động của khí CO2 đến bê tông – khí CO2 thâm nhập vào trong bê tông và với sự có mặt của

H2O sẽ tạo thành một axít yếu để phản ứng với Ca (OH)2 tạo thành CaCO3 Sự cácbônát hóa sẽ làm giảm độ pH và làm giảm tính kiềm của bê tông (vì vậy thuật ngữ “sự trung hòa” cũng thỉnh thoảng được sử dụng trong các tài liệu chuyên môn

để diễn tả quá trình này)

Hiện tượng cácbônát hóa ít khi dẫn đến các hư hỏng lớn của kết cấu bê tông nhưng sự cácbônát hóa có thể dẫn đến những vết nứt vỡ không ưa nhìn trên bề mặt của kết cấu bê tông (do sự chuyển đổi từ Ca (OH)2 thành CaCO3 sẽ làm cho bề mặt

bê tông có sự co ngót nhẹ), chi phí để sửa chữa các vết nứt vỡ này để đảm bảo mỹ quan có thể là một vấn đề cần quan tâm đối với kết cấu bê tông

Với kết cấu bê tông cốt thép thì sự Cácbônát hóa của bê tông cần đặc biệt được lưu tâm Tuy rằng quá trình Cácbônát hóa không làm ảnh hưởng lớn đến cấu trúc của bê tông trong kết cấu bê tông cốt thép nhưng sẽ ảnh hưởng đến độ bền của cốt thép

Nói chung, quá trình cácbônát hóa của bê tông là không kiểm soát được Vì vậy, điều cần thiết trong việc bảo vệ công trình là sản xuất các loại bê tông có độ đặc cao hoặc tăng độ đặc của lớp bê tông bảo vệ cốt thép để làm chậm tốc độ cácbônát hóa và hạn chế chiều dày lớp cácbônát ban đầu ở bề mặt

1.2.5 Quá trình thấm nhập ion clo

Sự ăn mòn cốt thép là một trong những nguyên nhân chính gây hư hỏng kết cấu bê tông cốt thép trên toàn thế giới Sự xâm nhập của ion clo có thể gây ăn mòn cốt thép và sau đó gây xuống cấp bê tông

Clo có thể có mặt trong bê tông từ hai nguồn Thứ nhất, clo có lẫn trong hỗn hợp bê tông khi thi công (dùng nước mặn để trộn bê tông hoặc dùng phụ gia đông cứng nhanh có chứa Clo…) khi đó hàm lượng clo có trong bê tông gần như không đổi theo chiều sâu Nguồn thứ hai là do kết cấu bê tông cốt thép ở trong môi trường

xâm thực mạnh (như nước biển hoặc vùng khí hậu biển) khí clo có thể xâm nhập qua lớp bê tông bảo vệ, khi đó lượng clo thay đổi theo chiều sâu

Quá trình xâm thực của ion clorua và bê tông chủ yếu theo 4 cơ chế sau:

- Sự hút mao dẫn do sức căng mặt ngoài;

- Sự khuếch tán do chênh lệch độ ion Clorua;

- Sự thẩm thấu do chênh lệch áp lực;

- Sự thẩm thấu do chênh lệch điện thế

1.2.6 Các giải pháp nâng cao độ bền cho kết cấu bê tông cốt thép và vai trò của lớp

bê tông bảo vệ

Việc kéo dài tuổi thọ của các công trình thuỷ lợi hiện hữu thay vì phá đi và xây lại không chỉ làm tiêu tốn ít tài nguyên thiên nhiên và năng lượng hơn mà còn giảm thiểu các tác động đến môi trường Thực tiễn cho thấy rằng bê tông chất lượng kém sẽ bị hư hỏng sớm và thường xuyên phải yêu cầu sửa chữa tốn kém dẫn đến hao tổn tài nguyên thiên nhiên, năng lượng và tiền của Các số liệu nghiên cứu cho thấy thực tiễn xây dựng các công trình thuỷ lợi hiện nay chịu ảnh hưởng của yêu cầu phương pháp thi công nhanh và giá thành thấp, kết quả là làm giảm độ bền của kết cấu công trình Vì vậy tiêu chí “chi phí vòng đời (life-cycle cost)” nên được các nhà đầu tư xem xét để xây dựng kết cấu bê tông chất lượng tốt hơn và bền lâu hơn so với tiêu chí “chi phí ban đầu thấp (lower initial cost)”

Quan điểm chung về chống ăn mòn cho kết cấu bê tông và bê tông cốt thép là: bảo vệ bê tông, lấy bê tông bảo vệ cốt thép Việc sử dụng bê tông cường độ cao,

độ thấm thấp, sử dụng phụ gia, gia cường bằng keo epôxy, các lớp bảo vệ… làm tăng đáng kể tuổi thọ của bê tông

a) Sử dụng bê tông cường độ cao

Kết cấu bê tông của công trình sử dụng bê tông cường độ cao mang lại nhiều lợi ích như giảm chi phí đầu tư, giảm thời gian thi công và công trình có tuổi thọ cao hơn Theo nghiên cứu và đánh giá của các công ty tư vấn thiết kế, sử dụng bê tông mác cao hơn cho các tòa nhà cao tầng (tăng mác bê tông lên 1,5 lần) thì chi phí đầu tư cho công trình giảm từ 15-20%

Có rất nhiều cách để tăng cường độ bê tông và sử dụng phụ gia là một trong những cách mang lại hiệu quả cao nhất Silica Fume là một trong những phụ gia hiệu quả nhất và được sử dụng phổ biến hiện nay Silica fume tiếng Việt gọi là muội silic Muội silic là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất Ferrosilicon hay Siliconmetal Nó là một loại phụ gia cao cấp họ puzzolan đã được ứng dụng trong sản xuất bê tông trên thế giới 30 năm qua Sử dụng bê tông silica fume mác cao trong công tác xây lắp cầu đối với dầm bê tông căng kéo trược cho phép thiết kế cầu gọn nhẹ hơn do tăng được chiều dài nhịp và tăng khoảng cách giữa các dầm, mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn so với bê tông thông thường Không chỉ sử dụng cho dầm, do bê tông silica fume có độ bền cao nên cũng rất hiệu quả khi sử dụng cho mặt cầu, tường chắn, cọc, đài cọc và vùng nước lên xuống Sử dụng bê tông silica fume giảm thiểu được khả năng gây nứt

- Phụ gia chống thấm “công thức” ngoại – SIKA:

Phụ gia chống thấm hiện nay của Sika rất đa dạng và phong phú về chủng loại, thích hợp với nhiều điều kiện sử dụng khác nhau

Sikalite là một loại phụ gia chống thấm có tính thi công cao Đây là một hợp chất chống thấm dạng lỏng không độc hại và không clorua, được chế tạo sẵn có thể

sử dụng ngay Ngoài ra, còn nhiều loại phụ gia chống thấm hữu hiệu khác như Sika Latex, Sika Hydrotite CJ-Type, Sika SwellS-2, Sika Waterbars Grey, Sika Waterbar Yellow,,,

- Phụ gia chống thấm “Made in Vietnam” – Hysuca:

Hysuca là một loại phụ gia dãn nở chống thấm thuộc dạng hợp chất vô cơ đã được GS.TSKH Võ Đình Lương – Trường Đại học Bách Khoa TpHCM, nghiên

cứu và chế tạo thành công Các loại phụ gia chống thấm hữu cơ polymer đang được dùng trên thị trường hiện nay chỉ là một lớp bảo vệ rất mỏng khi được phủ lên bề mặt các cấu kiện Lớp “áo” này sẽ rất dễ bị biến chất dòn hóa dưới tác dụng của ánh nắng mặt trời cũng như sự thay đổi của khí hậu và nhiệt độ Do đó, tuổi thọ của phụ gia chống thấm hữu cơ bị hạn chế và phải xử lý lặp lại nhiều lần trong khi sử dụng, hiệu quả kinh tế thấp Hysuca, một loại phụ gia không độc tố, ra đời

đã khắc phục được các nhược điểm trên của phụ gia hữu cơ

- Hợp chất chống thấm Fosta (Intoc):

Sau 5 năm nghiên cứu đến đầu năm 1997, thạc sỹ Đỗ Thành Tích – giảng viên môn toán trường Cao đẳng Sư phạm Cần Thơ, đã chế tạo thành công hợp chất chống thấm bằng hóa chất với thương hiệu Fosta, nay được đổi tên thành phụ gia chống thấm Intoc

Nguyên lý được áp dụng trong phụ gia loại này là thẩm thấu Hoạt chất sẽ thấm sâu vào trong các lỗ rỗng của vật liệu và chiếm chỗ luôn trong đó Khi đó sẽ không còn chỗ cho nước đi qua và đồng thời với tính kháng nước nên hoạt chất này cũng sẽ đánh bật nước nếu có ra khỏi cấu trúc của vật liệu Khả năng thẩm thấu và kháng nước của hợp chất chống thấm này là nhờ vào vai trò của một hoạt chất mới được ứng dụng lần đầu tiên vào ngành sản xuất phụ gia đó là men sinh hóa

Ngoài ra, trên thực tế vẫn còn nhiều loại phụ gia và các loại hóa chất xây dựng khác cũng được sử dụng với mục đích chống thấm cho bê tông cũng như trong các công trình xây dựng hiện nay ở Việt Nam

c) Nâng cao chất lượng của lớp bê tông bảo vệ

Đối với kết cấu bê tông cốt thép thì chiều dày và chất lượng của bề mặt lớp

bê tông bảo vệ giữ một vị trí quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền và chất lượng công trình

Theo yêu cầu cấu tạo, các lớp cốt thép chịu lực chính thường ở gần mép tiết diện bê tông, chỉ được “cách ly” với môi trường xâm thực qua lớp bê tông bảo vệ dày từ 15mm đối với bản, đến 25-35mm đối với dầm và lớn hơn một ít ở đáy móng

Bề dày của lớp bê tông bảo vệ chỉ được phép vừa đủ Nếu bé hơn mức quy định sẽ không làm tròn chức năng bảo vệ cốt thép và bảo vệ phần bê tông ở bên trong của tiết diện Nếu quá dày sẽ dễ nứt do cường độ chịu kéo của bê tông quá thấp, dẫn đến thấm Đặc biệt, với những công trình bê tông cốt thép làm việc trong môi trường chịu xâm thực mạnh, nhất là môi trường biển thì yêu cầu chiều dày của lớp bê tông bảo vệ được quy định hết sức chi tiết

Bảng 1.2 Trích các yêu cầu tối thiểu về thiết kế bảo vệ kết cấu

chống ăn mòn trong môi trường biển

Yêu cầu thiết kế

Kết cấu làm việc trong vùng

Ngập nước (4)

Nước lên xuống

Khí quyển

Trên mặt nước

Trên bờ, 0÷1 km cách mép nước

Gần bờ, 1÷

30 km cách mép nước

Mác bê tông,MPa (1) 30 40 40 50 30 40 50 25 30 40 25 30 40

Độ chống thấm

nước, at ( 2) 8 10 10 12 8 10 12 6 8 10 6 8 10 Chiều dày lớp bê

(3) Chiều dày lớp bê tông bao vệ cốt thép được tính bằng khoảng cách gần nhất từ mặt ngoài kết cấu đến mặt ngoài cốt thép đai

(4) Kết cấu trong đất ở vung ngập nước và vùng nước lên xuống được bảo vệ như kết cấu trong vùng ngập nước

Khả năng chống thấm kém của lớp bê tông bảo vệ chính là nguyên nhân nứt

bề mặt trong thời gian thi công, đồng thời đó cũng là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến quá trình ăn mòn cốt thép trong bê tông, làm giảm tuổi thọ của công trình Tuy nhiên, thực tế hiện nay chưa quan tâm đầy đủ đến lớp bê tông bảo vệ Bởi vì, vật liệu dành cho nó không khác gì với vật liệu chung của kết cấu, không có khả năng chống thấm cao hơn

Nâng cao chất lượng của lớp bê tông bảo vệ:

Như đã đề cập, hầu hết các nguyên nhân gây xuống cấp bê tông đều tác động trực tiếp đến bề mặt công trình, gây các bệnh lý như nứt, làm mất dần tính kết dính

và do đó làm giảm khả năng chống thấm Chất lượng của lớp bê tông bảo vệ suy thoái dần dẫn đến quá trình lão hóa của phần bên trong tiết diện Các biện pháp công nghệ truyền thống thường nhằm nâng cao chất lượng của toàn khối bê tông, qua đó tăng khả năng chống thấm của bê tông Chẳng hạn, TCVN 327-2004 qui định khi những công trình có yêu cầu tuổi thọ dài, trên 50 năm đến 100 năm thì ngoài việc thực hiện các qui định ở bảng 1.3 còn cần tăng mác bê tông thêm 10MPa, tăng độ chống thấm một cấp (2 at) và tăng thêm 20mm chiều dày lớp bê tông bảo vệ Ngoài ra, còn có thể kết hợp thêm các phương pháp bảo vệ cốt thép như tăng cường cốt thép bằng phương pháp catôt hay sơn phủ chống ăn mòn cốt thép trước khi đổ bê tông

Tuy nhiên yêu cầu về độ bền chỉ giới hạn trong khu vực gần bề mặt và việc tăng mác bê tông, tăng chiều dày lớp bê tông bảo vệ hay các biện pháp hỗ trợ cốt thép sẽ dẫn đến tăng giá thành

Để nâng cao độ bền của bê tông, đặc biệt là trong môi trường xâm thực, việc cải thiện chất lượng bề mặt lớp phủ bê tông đóng vai trò rất quan trọng Như đã trình bày ở trên, muốn có một bề mặt bê tông tốt, chúng ta có thể sử dụng bê tông cường độ cao, sử dụng phụ gia, tuy nhiên những phương pháp này làm tăng đáng

kể giá thành của bê tông Trong nội dung của nghiên cứu này, một phương pháp tương đối đơn giản với giá thành rẻ để nâng cao chất lượng bề mặt lớp phủ bê tông

sẽ được giới thiệu, đó là sử dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn

Công nghệ hiện tại dùng các loại ván khuôn truyền thống khi thi công các kết cấu bê tông xi măng tạo ra lớp bê tông bảo vệ có chất lượng kém hơn so với phần bê tông lõi Điều này là do quá trình đầm chặt bê tông tạo ra quá trình tách nước từ hỗn hợp bê tông ra vùng thành ván khuôn, dẫn đến lớp bê tông bảo vệ, vùng cần chất lượng cao, lại có tỷ lệ nước/xi măng lớn, độ rỗng cao Hơn nữa, việc bảo dưỡng bê tông không thực hiện được khi chưa tháo ván khuôn sẽ dẫn tới các hiệu ứng co ngót và dễ gây nứt cho lớp bê tông bảo vệ Do đó, chất lượng của lớp

bê tông bảo vệ thậm chí còn kém so với bê tông trong lõi, trong khi lẽ ra lớp này cần có độ đặc chắc cao hơn và chống thấm tốt hơn

Từ những tồn tại trên cho thấy cần tìm kiếm giải pháp công nghệ mới để nâng cao chất lượng của lớp bê tông bảo vệ, cả về chế độ đặc chắc và điều kiện dưỡng hộ;

từ đó nâng cao khả năng chống xâm thực từ bên ngoài Việc sử dụng “Vật liệu hỗ trợ ván khuôn” là một giải pháp công nghệ có hiệu quả để giải quyết những tồn tại nêu trên mà không cần sử dụng các chất phụ gia hoặc các chất phủ bề mặt

1.3 KẾT LUẬN

Bê tông cốt thép là lựa chọn hàng đầu hiện nay cho các công trình xây dựng

ở Việt Nam Nhưng qua thực tiễn sử dụng và nghiên cứu, người ta đã nhận ra những nhược điểm rõ nét của vật liệu này, trong đó,kỳ vọng về tuổi thọ (độ bền) của kết cấu bê tông đã không đạt được Việc nâng cao chất lượng,kéo dài tuổi thọ cho các công trình là nhu cầu cấp bách của công nghệ bê tông hiện nay, thay vì phá

đi, xây lại,làm tiêu tốn tài nguyên và tác động xấu đến môi trường

Tuổi thọ của bê tông cốt thép phụ thuộc rất lớn vào độ bền của lớp bê tông

bề mặt, chống lại các tác nhân gây hại của môi trường Tuy nhiên, thực tế hiện nay chưa quan tâm đầy đủ đến lớp bê tông bảo vệ bởi vì vật liệu dành cho nó không khác gì với vật liệu chung của kết cấu, không có khả năng chống thấm cao hơn Theo cách truyền thống, độ bền của kết cấu bê tông thường được tăng cường bằng

cách thêm phụ gia, sơn phủ, dùng các loại bê tông bền hơn và bảo dưỡng tốt hơn…Tuy nhiên yêu cầu về độ bền chỉ giới hạn trong khu vực gần bề mặt và việc tăng thành phần hay thêm phụ gia dẫn đến tăng giá thành

Ván khuôn kiểm soát thấm là một kỹ thuật phát triển đặc biệt để cải thiện bề mặt của kết cấu bê tông mà không cần sử dụng các chất phụ gia hoặc các chất phủ

bề mặt

CHƯƠNG II

CƠ SỞ KHOA HỌC VIỆC ÁP DỤNG VÁN KHUÔN KIỂM SOÁT THẤM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG LỚP BÊ TÔNG BẢO VỆ KẾT CẤU

BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI

2.1 VAI TRÒ CỦA VÁN KHUÔN ĐẾN CHẤT LƯỢNG LỚP BÊ TÔNG BẢO VỆ KẾT CẤU BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI

2.1.1 Khái niệm, chức năng, yêu cầu đối với ván khuôn

a) Khái niệm:

Khuôn đúc bê tông, trong nhiều tài liệu chuyên môn, nó thường được gọi là

hệ ván khuôn hoặc còn được gọi là Cốp pha, do ván khuôn tiếng anh gọi là

Form-work (công tác) Khuôn đúc bê tông là thiết bị thi công xây dựng được sử dụng

làm công cụ tạo hình dạng cho các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép trong quá trình thi công bê tông Ván khuôn phải đủ độ cứng để không bị hư hỏng, gãy, hoặc biến dạng khi đổ bê tông vào khuôn và mặt phải phẳng, nhẵn để đảm bảo chất lượng bề mặt kết cấu Ván khuôn có thể làm bằng gỗ, kim loại hoặc bằng nhựa,…và có các bộ phận chính: ván để tạo hình và nẹp tăng cứng cho ván; hệ thống chống đỡ sức nặng của kết cấu và các tải trọng do quá trình thi công gây ra Ván khuôn có kích thước và khối lượng các bộ phận phù hợp với biện pháp thi công, dùng được nhiều lần và phải dễ lắp dựng cũng như dễ tháo dỡ khi dùng xong

b) Chức năng của ván khuôn

Quá trình hình thành kết cấu bê tông có đủ khả năng chịu lực đúng như thiết

kế đã định, bao gồm các giai đoạn sau:

Giai đoạn vật liệu bê tông còn ở dạng vữa lỏng: giai đoạn này cần phải có khuôn đúc để chứa đựng và chịu lực thay bê tông Giai đoạn này thường kéo dài 1,5 – 3,0 giờ, tùy theo nhiệt độ môi trường và loại xi măng chế tạo vữa bê tông (đối với bê tông thường không có phụ gia) và khoảng 3,0-4,0 giờ (đối với bê tông

có phụ gia chậm đông kết)

Giai đoạn vữa bê tông ninh kết và đóng rắn: vừa bê tông lúc này nằm ổn định trong khuôn và dần dần hình thành hệ thống các mối liên kết các thành phần

trong bê tông Đây là giai đoạn cần khống chế sự biến dạng của khuôn đúc để không phá vỡ sự ninh kết Cuối giai đoạn này bê tông hóa rắn (kết cấu bê tông đã hình thành) và giữ nguyên vĩnh viễn hình dạng mà khuôn đúc tạo ra cho nó Các tải trọng tạm thời tác động vào khuôn hầu như hết tác dụng Đồng thời bê tông đã bắt đầu có cường độ nhất định, nên một số dạng khuôn không chịu lực tức là các loại khuôn chỉ phải chịu tải trọng tạm thời, sau giai đoạn này, hết vai trò thì có thể tháo dỡ được Giai đoạn này thường kéo dài khoảng 18-24 giờ sau khi bê tông kết thúc qua trình ninh kết

Giai đoạn kết cấu bê tông phát triển cường độ: kết cấu bê tông đã cứng và tăng dần cường độ theo dạng tiệm tiến, tốc độ tăng chậm dần Khuôn đúc vẫn phải chịu các tải trọng thường xuyên thay cho kết cấu bê tông, nhưng mức độ giảm dần theo thời gian do có sự tiếp quản dần dần kết cấu bê tông Nếu chất lượng bê tông tốt và được dưỡng hộ đầy đủ theo tiêu chuẩn, thì kết cấu bê tông có thể đạt mác thiết kế ở ngày thứ 28 Khi bê tông đạt đến cường độ nhất định, đủ để chịu các tải trọng thường xuyên, thì tùy theo những điều kiện cụ thể, quy định rõ trong tiêu chuẩn, ta có thể tháo dỡ các dạng khuôn đúc chịu lực (loại khuôn chịu cả tải trọng thường xuyên lẫn tải trọng tạm thời) vào các thời điểm cuối giai đoạn này

Với những đặc điểm như trên, nên khi thi công các kết cấu bê tông, cần thiết phải có một hệ thống khuôn đúc bê tông làm hai nhiệm vụ chính: vừa là khuôn chứa đựng vữa để tạo nên hình dạng thiết kế đã định, đồng thời chịu lực thay cho vữa và kết cấu bê tông sau này hình thành từ vữa đó, khi chúng chưa có hoặc chưa đạt đủ khả năng chịu lực như thiết kế yêu cầu Do đó, cấu tạo của tất cả các loại khuôn đúc thường gồm hai phần chính:

Hệ tấm ván khuôn (ván và nẹp): có nhiệm vụ chính là bao chứa tạo hình kết cấu bê tông, ngoài ra, làm nhiệm vụ truyền tải trọng sang hệ thành phần còn lại

Hệ chống đỡ chịu lực nằm phia bên ngoài hay bên dưới tấm khuôn: làm nhiệm vụ chịu lực chính cho toàn hệ thống kết cấu khuôn đúc Chúng bao gồm: gong, giằng, văng, chống, đà (đà ngang), giáo (giáo chống), dây tăng đơ,…

Ngoài ra, ở một số loại kết cấu khuôn đúc đặc biệt (như hệ thống khuôn trượt), hệ thống khuôn đúc có thêm một số bộ phận phụ trợ, với chức năng làm sàn công tác hay làm cơ cấu dịch chuyển

c) Yêu cầu đối với ván khuôn

Ván khuôn phải kín khít: để có thể chứa đựng được vữa bê tông tươi và lỏng

ở trong nó

Hình dạng, kích thước của ván khuôn và vị trí lắp đặt chúng tại công trình phải đúng thiết kế để chế tạo được kết cấu bê tông đúng với hình dạng, kích thước

và vị trí theo thiết kế kết cấu đó

Ván khuôn phải đảm bảo giữ được hình dạng để chế tạo kết cấu bê tông và

bê tông cốt thép trong suốt quá trình hình thành kết cấu bê tông đó (đặc biệt là ở giai đoạn thứ hai của bê tông: giai đoạn ninh kết và đóng rắn)

Ván khuôn phải đảm bảo khả năng chịu lực, vì nó phải chịu lực thay cho bê tông khi bê tông ở dạng vữa và có thể cả khi bê tông đã đóng rắn và kết cấu bê tông được hình thành, cho đến khi bê tông đạt đến những giá trị cường độ có thể cho phép tháo dỡ khuôn

Ván khuôn là thiết bị thi công nên việc sử dụng chúng chỉ có tính tạm thời trong thời gian thi công chế tạo kết cấu bê tông Đến khi kết cấu bê tông hình thành

và đạt đến những giá trị cường độ nhất định đủ để kết cấu có thể tự chịu được ít nhất là trọng lượng bản thân của mình, thì khuôn hết vai trò và cần tháo dỡ đi và có thể được tái sử dụng Do vậy, ván khuôn cần được thiết kế và chế tạo sao cho dễ dàng tháo lắp

Ngoài ra, nếu muốn ván khuôn được tái sử dụng thì khuôn phải được thiết kết và chế tạo thật bền vững để có thể sử dụng được nhiều lần (tuổi thọ cao)

2.1.2 Khảo sát một số loại ván khuôn cho thi công bê tông cốt thép trong công trình thuỷ công

a) Ván khuôn làm từ chất liệu là tre (sử dụng thi công vách bể)

Hình 2.1 Ván khuôn vách bể

Loại ván khuôn này có ưu điểm:

- Sử dụng nguyên liệu tự nhiên sẵn có, giá thành nguyên liệu thấp nên giá thành sản phẩm thấp

- Trọng lượng nhẹ, thuận lợi trong quá trình vận chuyển, khuân vác và thi công trên công trường, giảm các tai nạn do ván khuôn gây ra

- Tiết kiệm thời gian thi công thực tế của công trình Hoàn thiện bề mặt bê tông với chất lượng cao hơn Các tấm ván khuôn được gia công đảm bảo đúng hình dạng, kích thước và xung quanh tấm ván khuôn có gioăng đảm bảo kín khít mà không cần phải trát thêm vữa phủ bên ngoài Sườn ván khuôn bằng thép V4 (40x40m) Tấm ván khuôn bằng ván ép từ tre, dày 10mm, kích thước 1,22m x 1,22m, bề mặt bằng phẳng và nhẵn đảm bảo được độ cân đối và bằng phẳng của bề mặt cấu kiện Đặc điểm này khi sử dụng ván khuôn vách bể giúp đơn vị thi công rút gọn được 50% thời gian trong quá trình hoàn thành bề mặt bê tông Vì vậy, sử dụng ván khuôn vách bể loại này khi thi công đảm bảo tiết kiệm được tối đa thời gian, chi phí và vật tư

- Chống đỡ một mặt của hệ ván khuôn vách bể: với công nghệ thi công tiên tiến, lần đầu tiên được áp dụng chống đỡ một mặt của hệ ván khuôn vách bể, sẽ đảm bảo thời gian thi công ngắn nhất so với các công nghệ thi công trước đây phải chống hai mặt

- Độ luân lưu lớn khi sử dụng: bề mặt ván khuôn và sườn ván khuôn được liên kết với nhau bằng đinh vít, trong quá trình sử dụng lặp lại nhiều lần bề mặt ván khuôn có thể bị trầy, hoặc sần sùi, không còn đảm bảo đúng hình dạng bề mặt cấu kiện có thể thay thế bằng tấm bề mặt khác Chính vì vậy ván khuôn có độ luân chuyển lớn, một tấm mặt có thể sử dụng lên đến 10 lần

- Sản phẩm ván khuôn vách bể bằng chất liệu mới mang lại hiệu quả to lớn khi sử dụng so với thi công bằng các tấm ván khuôn chất liệu thông thường, các bề mặt rất dễ hư hỏng trong quá trình thi công

b) Ván khuôn trượt

Công nghệ ván khuôn trượt được thi công lần đầu tiên trên thế giới để đổ bê tông xi lô vào năm 1903 tại Mỹ, sau đó tại Liên Xô cũ vào năm 1924, ở Đức vào năm 1931…

Ở Việt Nam, công nghệ ván khuôn trượt được áp dụng lần đầu tiên vào năm

1973 tại công trường K3 để thi công ống khói của nhà máy nhiệt điện Ninh Bình cao 60m

Công nghệ ván khuôn trượt ngày càng phát triển và hoàn thiện, nó không chỉ

là một công nghệ độc lập mà nó còn là một công nghệ tiên tiến kết hợp với các công nghệ khác để thi công trên cao một cách có hiệu quả Hiện nay ở Việt Nam đang áp dụng rất nhiều công nghệ ván khuôn trượt để xây dựng các tòa nhà cao tầng trên khắp cả nước

Hình 2.2 Ván khuôn trượt của kết cấu bê tông chiều thẳng đứng

Đặc điểm thi công và công nghệ thi công ván khuôn trượt nhà cao tầng

Thi công bằng ván khuôn trượt là một biện pháp thi công có trình độ cơ giới hóa cao, tổ chức thi công nghiêm ngặt, tốc độ nhanh và hiệu quả cao đối với công trình bê tông đổ tại chỗ

Sử dụng ván khuôn leo cho phép bỏ toàn bộ giàn giáo chống từ mặt đất đến

độ cao công trình cần thi công Ván khuôn leo cấu tạo theo định dạng định hình từng tấm nhỏ (lắp, tháo bằng thủ công), hay tổ hợp lại thành tấm lớn (tấm, tháo bằng cơ giới) Điều chỉnh ván khuôn hoàn toàn bằng công cụ, thợ bậc thấp cũng làm được

Bê tông sau khi đổ đạt cường độ cho phép, ván khuôn đợt dưới được tháo ra

để lắp lên đợt trên

Ván khuôn được cấu tạo từ nhiều kiểu khác nhau:

- Ván khuôn có chiều cao nhỏ (1,2m): lắp, tháo bằng thủ công, đợt ván khuôn trên nối với đợt ván khuôn dưới bằng khớp, điều chỉnh phương của ván khuôn bằng bulông, tạo ra một lực xoay quanh khớp

- Ván khuôn có chiều cao lớn (1,8m÷2,4m 3m): lắp, tháo bằng cơ giới Giữ ván khuôn bằng bu lông, neo vào, neo vào đợt bê tông đã đổ ở dưới; điều chỉnh phương của ván khuôn bằng các bulông bố trí ở gần đầu mút phía dưới sườn đứng của ván khuôn (bulông điều chỉnh như cái kích tỳ vào thành bê tông đã đổ ở đợt dưới)

Hình 2.3 Ván khuôn leo

d) Một số loại ván khuôn sử dụng cho công nghệ bê tông được tạo hình bằng phương pháp rung động

Ngày nay, trên thế giới đều sử dụng các loại công nghệ hiện đại có nguyên

lý hoạt động: quay ly tâm, rung ép, rung lõi và rung bàn để sản xuất các sản phẩm

bê tông cốt thép định hình chất lượng cao Tại Việt Nam các công nghệ này đều đã được sử dụng tại nhiều nhà máy bê tông đúc sắn với tên thương mại và nguồn gốc xuất xứ khác nhau Sản phẩm chủ yếu là: cọc ống bê tông cốt thép dự ứng lực, ống cấp thoát nước, cọc ván bê tông cốt thép… Dưới đây là tóm tắt những nét chính về ván khuôn của một vài dây chuyền sản xuất ống cống bê tông cốt thép hiện đại sử dụng các công nghệ nói trên

- Khuôn cho công nghệ rung ép

Hình 2.4 Ván khuôn rung ép

Dây chuyền tự động sản xuất cống BTCT bằng công nghệ rung ép có tên thương mại là BIDI, do Hoa Kỳ sản xuất (hoặc dây chuyền Souverean của CHLB Đức có tính năng tương đương) Dây chuyền có thể sản xuất được cống tròn BTCT

có đường kính từ 200÷1500mm, công suất 350 ống/ngày đêm Sản phẩm được sản xuất và kiểm soát tự động hoàn toàn từ khâu nạp liệu đến khi ra thành phẩm

Theo công nghệ này, khuôn tạo hình được đặt thẳng đứng và đồng trục với trục dẫn động Hỗn hợp bê tông trong khuôn được ép theo hướng đường kính của ống bằng các con lăn ép Nguyên lý làm việc của thiết bị như sau: bình thường đầu

ép nằm ở vị trí dưới cùng Hỗn hợp bê tông được máy nạp rót vào khuôn Khuôn được đặt thẳng đứng trên bàn rung Đầu tiên cho bàn rung hoạt động để làm chặt hỗn hợp tại phần loe của đầu ống Khi phần loe của đầu ống đã được làm chặt, bàn rung được dừng hoạt động và đầu ép được đẩy lên phía trên để thực hiện việc ép hướng theo chiều đường kính Cụm đầu ép được gắn với trục và gồm có nón phân phối, cánh gạt, con lăn ép và ống là nhẵn Đầu ép vừa tịnh tiến, vừa quay tròn Do chuyển động quay tròn của đầu ép nên hỗn hợp bê tông vừa bị ép do lục quán tính

ly tâm của cánh gạt, vừa bị ép do con lăn

Ưu điểm của công nghệ rung ép: độ nén chặt của bê tông rất cao, không tạo

ra ứng xuất xoắn trong cống; chịu mài mòn tốt, khả năng chịu áp lực và tính đồng nhất của bê tông cao; vị trí lồng thép, khoảng cách cốt thép luôn chính xác; kích thước hình học cống chính xác, bề mặt nhẵn; lắp đặt gioăng kín khít, không rò rỉ nước trên thành cống và tại vị trí mối nối

- Khuôn cho công nghệ rung lõi

Hình 2.5 Ván khuôn rung lõi (Ứng dụng cho dây chuyền sản xuất cống tròn)

Dây chuyền tự động sản xuất cống BTCT băng công nghệ rung lõi có tên thương mại là JUMBO, do CHLB Đức sản xuất Dây chuyền có thể sản xuất được cống trong BTCT có đường kính từ 1500÷3600mm, cống hộp có kích thước (1000x1000mm) đến (3000x3000mm), hố ga có kích thước tùy chọn Sản phẩm được sản xuất và kiểm soát tự động hoàn toàn từ khâu nạp liệu đến khi ra thành phẩm Hệ thống hoạt động gồm các phần chính sau:

Cột rung trung tâm được thiết kế nhiều tầng đảm bảo lực rung phân bố đồng đều trên toàn thân cống và lực rung mỗi tầng theo phương ngang vừa nén bê tông xuống lại vừa nén bê tông vào thành khuôn

Hệ thống kiểm soát việc tiếp liệu bằng tia laser điều khiển quá trình cung cấp bê tông cực kỳ chính xác cả về khối lượng và độ cao lớp bê tông ở từng vị trí

Bộ phận dưỡng dầu (spigot) hoạt động nhờ hệ thống pit tông thủy lực nén, xoay đồng thời tạo đầu cống cực kỳ chính xác và có chất lượng cao Nguyên lý làm việc của thiết bị như sau: khuôn tạo hình được đặt thẳng đứng và đồng trục với cột rung trung tâm Hỗn hợp bê tông được máy nạp rót vào khuôn liên tục dưới sự kiểm soát của hệ thống tia laser Các máy rung từng tầng lần lượt hoạt động tự động theo chương trình điều khiển đã được lập trình sẵn Đầu cống được tạo hình

và lèn chặt nhờ bộ phận dưỡng dầu (spigot)

Ưu điểm của công nghệ rung lõi: ngoài những ưu điểm giống như dây chuyền BIDI và Souverean, dây chuyền sản xuất cống JUMBO có thể sản xuất được 02 sản phẩm cùng một lúc, tốc độ cấp liệu được kiểm soát bằng tia laser, độ nén chặt của bê tông rất cao nhờ hệ thống rung trung tâm

- Khuôn cho công nghệ rung bàn

Hình 2.6 Ván khuôn rung bàn

Dây chuyền tự động sản xuất cống BTCT bằng công nghệ rung bàn có tên thương mại là VIHY Multicast XL BC 360,do Đan Mạch sản xuất Dây chuyền có thể sản xuất được cống tròn BTCT từ 600÷4000mm, cống hộp có kích thước đến (3600x3600mm) Sản phẩm được sản xuất và kiểm soát tự động hoàn toàn từ khâu nạp liệu đến khi ra thành phẩm

Ưu điểm của công nghệ rung bàn: độ nén chặt của bê tông rất cao nhờ hệ thống rung thủy lực; đặc biệt phù hợp với các loại cống hộp, hố ga và những kết cấu có tiết diện không đối xứng

2.2 VÁN KHUÔN KIỂM SOÁT THẤM

2.2.1 Tổng quan về ván khuôn kiểm soát thấm

Tuổi thọ của kết cấu bê tông cốt thép phụ thuộc vào độ bền của lớp bê tông

bề mặt trước các tác nhân gây hại của môi trường Một khi cốt thép đã bị ăn mòn, quá trình này sẽ diễn ra rất nhanh, làm suy yếu toàn bộ kết cấu Thông thường, độ bền được tăng cường bằng cách tăng hàm lượng xi măng trong thành phần hỗn hợp, thêm phụ gia, muội silic, sơn phủ, dùng các loại bê tông bền hơn và bảo dưỡng tốt hơn… Tuy nhiên yêu cầu về độ bền chỉ giới hạn trong khu vực gần bề mặt và việc tăng thành phần hay thêm phụ gia dẫn đến giá thành tăng Ngoài ra,

việc sửa chữa kết cấu bê tông là khá tốn kém Do đó, có thể thấy rằng các phương pháp truyền thống không phải luôn hiệu quả và cần phải có các công nghệ thi công mới để cải thiện bề mặt của kết cấu bê tông mà không cần sử dụng các chất phụ gia hoặc các lớp phủ bề mặt

Khi đổ bê tông với các ván khuôn truyền thống không thoát nước (gỗ hoặc kim loại), do hiệu ứng của các công tác đầm nén, nước dịch chuyển tới mặt tiếp xúc giữa bê tông và ván khuôn thì dừng lại Kết quả quá trình này tạo ra các lỗ rỗng và khuyết tật bề mặt do nước khi dỡ bỏ ván khuôn Ý tưởng sử dụng ván khuôn thoát nước ra đời từ những năm 30 của thế kỷ trước, nhằm cho phép nước

và không khí ở lớp bê tông sát ván khuôn dịch chuyển ra bên ngoài ván khuôn Khi

đó, lớp bê tông bề mặt sẽ đặc hơn và có chất lượng tốt hơn

Ban đầu người ta thử nghiệm các loại ván khuôn hút nước Các loại ván khuôn hút nước đầu tiên được sử dụng là những tấm ván ép chế tạo từ bã mía, sợi

gỗ và các vật liệu tương tự Các tấm ván chịu lực từ sợi gỗ này sẽ đóng vai trò là các lớp lọc, sử dụng một lần và được phủ bằng hợp chất, chẳng hạn như dầu lanh,

để không dính bám vào bê tông Ván khuôn hút nước được cải tiến vào năm 1943 bằng một lớp lót khuôn hút nước mới gồm một lớp vải dệt hoặc một sợi ép, chế tạo

từ sợi cốt tông, sợi lanh, sợi gai, sợi đay hay sợi giấy, được gắn lên một tấm nhựa hay ván khuôn bằng keo dán Vì ván khuôn hút nước không thể sử dụng sau khi

đổ, thế hệ ván khuôn mới – ván khuôn thấm nước (thoát nước) được phát triển Ván khuôn thấm nước là một trong những kỹ thuật đặc biệt được phát triển để cải thiện chất lượng của lớp bê tông bề mặt Ván khuôn thấm nước điển hình bao gồm một lớp vật liệu hỗ trợ (có tác dụng lọc và thoát nước) được gắn vào mặt trong của ván khuôn không thấm truyền thống (gỗ, nhựa hoặc thép)

Ván khuôn được thiết kế để chịu áp lực của bê tông tươi, cho phép không khí và nước đi qua và có thể dỡ bỏ khi bê tông đông cứng Mục đích của việc sử dụng ván khuôn thấm nước là loại bỏ lỗ rỗng trên mặt của bê tông, tăng cường độ

và độ bền của bê tông ngay sát ván khuôn

Việc sử dụng ván khuôn để thoát nước khỏi bê tông được John J.Earley bắt đầu vào những năm 1930 Earley đã chế tạo các cấu kiện đúc sẵn sử dụng ván khuôn thạch cao thoát nước từ bê tông vào tạo ra bề mặt hoàn thiện tốt hơn so với ván khuôn thường Năm 1938, ở Mỹ bắt đầu có các chương trình đặc biệt đầu tư vào việc phát triển loại ván khuôn thấm bằng các lớp vật liệu hút nước (Johnson

1941, Bildel và Blanks 1942)

Các loại vật liệu hút nước ban đầu gồm các tấm bảng dày 12mm chịu lực chế tạo từ bã mía, sợi gỗ và các vật liệu tương tự Ngay cả lớp vật liệu tương đối đơn giản này cũng dễ dàng loại bỏ mọi vết rỗ và lỗ rỗng trên bề mặt bê tông Công trình thực hiện tại đập Kentuky (Johnson 1941) đã cho thấy lớp bề mặt của bê tông

đổ bằng lớp ván khuôn hấp phụ có độ hút nước nhỏ hơn so với bề mặt của bê tông đúc bằng ván khuôn tráng dầu Các mẫu bê tông đúc bằng lớp vật liệu hút nước và ván khuôn gỗ tráng dầu được thí nghiệm độ mài mòn Thí nghiệm cho thấy ván khuôn càng hút nước tốt, mẫu bê tông càng ít bị mài mòn (Johnson 1941) Các thí nghiệm này ban đầu sử dụng hỗn hợp bê tông xi măng poóc lăng với tỷ lệ N/X là 0.6 Các mẫu lập phương 150mm sử dụng trong những thí nghiệm đầu tiên này cho thấy cường độ chịu nén của mẫu đúc với ván khuôn thấm cao hơn so với ván khuôn truyền thống, có thể nhận ra là hiệu ứng hút nước của ván khuôn có ảnh hưởng lớn đến việc tạo ra một bề mặt đặc chắc và bền vững hơn với một số lượng

có lỗ rỗng nhỏ hơn (Johnson 1941)

Nhờ kết quả nghiên cứu này, một vài nhà cung cấp đã chế tạo ra các tấm ván

có thể dùng làm ván khuôn hút nước Năm 1941, hơn 20000 m2 ván khuôn hút nước đã được sử dụng ở đập Kentucky (Hoa Kỳ) Các tấm ván lót được cung cấp theo các kích cỡ chuẩn Các tấm điển hình dày 12mm, rộng 1.3m và dài 2.6m, tuy nhiên cũng có tấm dài tới 5.2m Công nghệ ván lót đã phát triển tương đối hoàn thiện với các tài liệu hướng dẫn lưu kho, nâng và di chuyển ván thành từng bó kín nước trên các công trường xây dựng (Một bó điển hình gồm 6 bảng) Các thảo luận về thành phần bê tông sử dụng với các tấm ván này và gợi ý sử dụng đầm rung để cố kết bê tông cũng được nêu ra Các khuyến cáo về việc làm khô tấm

bảng khi chúng bị ướt và làm ướt nếu quá khô cũng được nêu ra trong các tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng (Johnson 1941)

Ngoài việc dùng các tấm ván trong kết cấu ngập nước (đập Frian và Kentucky ở Mỹ), các công trình xây dựng khác nhau như tòa nhà ga xe lửa Los Angeles cũng sử dụng công nghệ này Việc sử dụng các tấm ván giúp cho nhà ga chống lại các hiệu ứng ăn mòn do khói của đầu máy tàu Việc sử dụng các tấm ván khuôn hút nước đạt đỉnh cao công nghệ vào năm 1943

Năm 1949, cơ quan kỹ thuật quân sự Hoa Kỳ tiến hành một nghiên cứu so sánh 7 loại vật liệu không thấm hút và 13 loại vật liệu hút nước, bao gồm ván sợi, giấy thấm, ván phủ vải và vải dệt phủ trên cả ván khuôn thép và gỗ dán Tất cả các vật liệu lót, trừ giấy thấm, loại bỏ hữu hiệu các lỗ rỗng bề mặt, tăng độ chống mài mòn và giảm xâm nhập ẩm vào bê tông và vữa khi đổ bằng các lớp này Ván sợi có thể dễ dàng bỏ sau 48h và cho một bề mặt sạch

Từ năm 1960 đến 1980, rất ít công trình được làm với ván khuôn hút nước, chủ yếu do giá thành cao, không tái sử dụng và các khó khăn khi lắp đặt và tháo

dỡ Tuy nhiên, công nghệ này thu hút được sự chú ý vào năm 1985 do chi phí về

gỗ leo thang Ván khuôn thấm được sử dụng nhiều trong các công trình Aseishi – Gawa ở Nhật Bản (Tanaka và Ikeda 1987, Wilson 1994) Hầu hết các tài liệu hiện hành đều trích dẫn công nghệ này như một phương pháp dùng vật liệu bằng vải, kiểm soát thấm hay ván khuôn thấm nước

Các lớp ván khuôn thấm được sử dụng rộng rãi trong các kết cấu hiện đại như :

- Đập tràn ở Karakaya ở sông Euphrates ở Thổ Nhĩ Kỳ (1988)

- Các ống ngập nước ở công trình hầm cảng Syney, Úc (Marossêzky và cộng

sự 1993)

- Bể chứa nước thải ở Gifford, Lothian, Anh (1994)

- Mặt cắt ống dẫn nước ở đập trên sông Mersey, gần Warrington, Anh (1994)

- Người Nhật đã sử dụng các lớp ván khuôn thấm trên 135 công trình xây dựng từ năm 1985 đến 1987 (Reddi 1992)

2.2.2 Các loại vải hỗ trợ ván khuôn

Mục đích của việc phát triển một lớp vải lót hỗ trợ ván khuôn là tạo ra một lớp vật liệu mà nước và không khí sẽ đi qua nhưng không cho phép các hạt xi măng mịn thoát ra Lớp vải lọc điển hình phải đủ cứng để rải phẳng bên ngoài ván khuôn hoặc phải có một lớp khung giúp lớp vải không nhăn và cung cấp đường thoát cho nước di chuyển ra khỏi ván khuôn Thêm vào đó, mỗi lớp lọc cần giữ lại một phần nước đẻ giữ ẩm bề mặt bê tông khi bảo dưỡng Lớp lọc cũng cần được chế tạo với bề mặt làm giảm thiểu xu hướng dính bám vào bê tông Vật liệu lọc lý tưởng là những vật liệu có thể tái sử dụng vài lần trước khi mòn rách Nhiều phương pháp đa đạng đã được sử dụng để chế tạo các lớp vật liệu hỗ trợ ván khuôn, với những mức độ thành công khác nhau

a) Lớp vải lót hút nước

Vải lót khuôn hút nước được sử dụng lần đầu vào năm 1943, gồm một lớp vải dệt hoặc một lớp sợi ép (chẳng hạn như sợi giấy liên kết keo) được gắn lên một tấm nhựa hay ván bằng keo dán Lớp lọc được sản xuất từ vải hút nước dạng sợi như cốt tông, sợi lanh, sợi gai, sợi đay hay sợi giấy Yêu cầu khả năng hút nước không nhỏ hơn 0.24 l /m2 Vật liệu hút nước tốt nhất được lựa chọn trong khoảng 0.48 – 1.92 l /m2 Khả năng hút lớn nhất đạt được trong vòng 6h Tấm bảng và lớp lọc được liên kết bằng một lớp keo dán mỏng và gián đoạn

Các nghiên cứu về lớp lót hút nước đã chỉ ra rằng sau 3h lớp lọc hút nước tối

đa (khoảng 2l/m2) Sau 3h tiếp theo, bề mặt bê tông bắt đầu hấp phụ nước trở lại từ vải bọc Sau 18h, lượng nước còn lại trong vải bọc giảm xuống còn 0.96 l /m2

và sau 72h lượng nước này chỉ còn 0.68 l /m2

.. Các nghiên cứu đánh giá hiệu quả của lớp vải bọc hút nước tiền hành thông qua thí nghiệm chống mài mòn của lập phương và lượng nước hấp phụ bởi các lớp

bê tông Khả năng chống mài mòn của các mẫu lập phương dùng vải lót hút nước cho thấy hiệu quả của lớp lót hút nước có thể nhận ra ở độ sâu 50mm từ bề mặt bê tông

b) Lớp vải dệt

Vải lót hút nước không thể dùng lại sau khi đổ lần đầu tiên vì nó hút nước

Do vậy, ý tưởng sử dụng các loại vải thấm nước để lót ván khuôn được phát triển Lớp vải dệt hỗ trợ ván khuôn được sử dụng sớm nhất ở Hà Lan, vào những năm

1960 để thi công trụ và cọc dưới nước Người Nhật đi tiên phong trong việc sử dụng lớp lót bằng vải dệt trong các kết cấu phẳng, thẳng đứng hoặc nghiêng vào khoảng năm 1985 (Reddi 1992) Ban đầu, một lớp vải dệt được gắn vào ván khuôn kim loại Sau đó cải tiến thành hai lớp 1988 và tiếp đến là một lớp vải dệt kép vào năm 1989 Lớp vải bọc ván khuôn thường dệt từ polyamid, polyeste hoặc polypropylen, những vật liệu không bị xuống cấp bởi dung dịch kiềm trong bê tông Các loại vải thường được dệt từ 700 – 100 sợi/m Cách dệt này hiệu quả trong việc đảm bảo giữ lại các hạt xi măng và ngăn mất mát cường độ trên bề mặt

bê tông Ngay cả với loại vải min như vậy, vẫn đảm bảo độ thấm nước đạt ít nhất 9.5 x 103 cm/s

Một lớp vải dệt đơn có hạn chế là khi nước đi qua lớp vải dệt, không có đường dẫn cho nước ra khỏi ván khuôn Do đó cần khoan các lỗ trên tấm đỡ để thoát nước ra, nhưng khoảng cách hẹp giữa các lỗ có thể làm yếu tấm đỡ của ván khuôn Một phương pháp thực dụng hơn để thoát nước là đặt lớp vải dệt thô hơn (470 sợi/m) phía sau của lớp vải dệt mịn (700 – 1000 sợi/m), có tác dụng như một lớp lọc Cấu trúc hai lớp này có thể là hai lớp vải dệt hoặc một lớp vải kép Nếu sử dụng hai lớp vải dệt riêng biệt, các lớp có thể được may theo chiều dọc với bước là 2mm

Lớp lót bằng vải dệt thường có các lỗ khoan trên ván khuôn để nước có thể thoát ra ngoài của ván khuôn Vải dệt được kéo căng vào dán bằng keo, băng dính vào ván khuôn thép hoặc đính bằng ghim hoặc móc vào ván khuôn gỗ Việc kéo căng nhằm loại bỏ những nếp gấp trên vải làm giảm độ bằng phẳng của bề mặt bê tông Nếu lớp vải đã căng trở lên nóng hoặc ẩm trước khi đổ bê tông, lớp vải có thể trùng và có nếp gấp, tạo thành các rãnh trên bề mặt bê tông