Chuyên đề xi măng
Sử dụng xi măng ít tỏa nhiệt cho betong khối lớn tại Việt Nam
11/06/2011 3:55:04 PM
Thông thường, nhiệt độ trong bê tông khối lớn thường được giới hạn để tránh hiện tượng nứt và đảm bảo sự bền vững cho bê tông. Nhiệt độ cao nhất trong bê tông khối lớn được giới hạn không được vượt quá 570C và chênh lệch nhiệt độ giữa tâm của khối bê tông và bề mặt cũng không được vượt quá 200C. Nếu có biện pháp tốt cho việc kiểm soát nhiệt độ công trình bê tông khối lớn thì có thể đảm bảo hai yêu cầu trên
I. BÊTÔNG KHỐI LỚN LÀ GÌ ?
Theo TCXDVN 305:2004 : Kết cấu bê tông hoặc bê tông cốt thép được coi là khối lớnkhi có kích thước đủ để gây ra ứng suất kéo, phát sinh do hiệu ứng nhiệt thuỷ hoá của xi măng, vượt quá giới hạn kéo của bê tông, làm nứt bê tông, và do đó phải có biện pháp để phòng ngừa vết nứt. Trong điều kiện nóng ẩm Việt Nam kết cấu có cạnh nhỏ nhất 1m và chiều cao lớn hơn 2m có thể được xem là khối lớn. II. NHIỆT ĐỘ CỰC ĐẠI TRONG BÊTÔNG VÀ ĐỘ CHÊNH LỆCH NHIỆT ĐỘ1. Nhiệt độ cực đại trong bêtông Những nghiên cứu đã cho thấy rằng độ bền vững lâu dài của bê tông có thể bị ảnh hưởng nếu nhiệt độ sau khi đổ bê tông vượt quá phạm vi của 680C đến 740C. Cơ chế phá huỷ là do việc trì hoãn sự hình thành ettringite, sẽ gây ra trương nở trong cấu trúc bê tông mà kết quả là bê tông bị nứt. Điều này không xảy ra tức thì mà phải sau nhiều năm. 2. Độ chênh lệch nhiệt độ Trong khi thi bêtông khối lớn, hai đại lượng nhiệt độ được quan tâm nhiều nhất đó là nhiệt độ cực đại và độ chênh lệch nhiệt độ trong bêtông. Độ chênh lệch nhiệt độ là độ chênh lệch nhiệt độ giữa phần nóng nhất của bê tông và bề mặt. Nứt do nhiệt sẽ xảy ra do lớp trong giữ được nhiệt độ cao cản trở sự co lại của những lớp bê tông bên ngoài đã nguội đi, gây ứng suất nén ở lớp trong và ứng suất kéo ở lớp ngoài dẫn đến biến dạng và khi biến dạng này vượt quá sức chịu kéo của bêtông sẽ xuất hiện vết nứt. Độ chênh lệch nhiệt độ lớn nhất phụ thuộc vào tính chất cơ học của bê tông như : hệ số dãn nở nhiệt, cường độ nén và modul đàn hồi cũng như kích thước và dạng kết cấu ngàm của khối bê tông. ACI 207.2R cung cấp hướng dẫn cho việc tính toán độ chênh lệch nhiệt độ lớn nhất dựa trên tính chất của bê tông và cấu trúc của công trình. Yêu cầu thi công bêtông khối lớn
+ Độ chênh lệch nhiệt độ ∆T giữa các điểm hoặc các vùng trong khối bê tông nên không vượt quá 200C. + Môđun chênh lệch nhiệt độ MT giữa các điểm trong khối bê tông ≤ 500C/m. III. SỬ DỤNG XI MĂNG ÍT TỎA NHIỆT CHO BÊ TÔNG TẠI VIỆT NAM
1. Các tính chất của xi măng ít tỏa nhiệt Các loại xi măng khác nhau có nhiệt toả ra thay đổi rất lớn. Hỗn hợp bê tông ít toả nhiệt là sự lựa chọn tối ưu cho cho bê tông khối lớn để hạn chế đến mức thấp nhất khả năng nứt do nhiệt. Hỗn hợp này sử dụng một lượng cực đại tro bay hoặc xỉ để thay thế xi măng hay chứa lượng chất kết dính thấp nhất mà không làm thay đổi nhiều tính chất của bê tông và vẫn đạt những yêu cầu đã đề ra. Tro bay thường được dùng để thay thế xi măng ở tỉ lệ 15%-20%. Xỉ lò cao nghiền mịn được dùng thay thế 65%-80% lượng xi măng để làm giảm nhiệt hydrat hoá 2. Phương pháp thi công : Vật liệu : (TCVN 1770:1986, TCVN 1771:1987, TCVN 4506 : 1987 ) + Xi măng : Có lượng nhiệt thủy hóa sau 7 ngày < 60Cal/g + Cát : Môđun độ lớn > 2.2 + Đá dăm,Sỏi : Không dưới 10 và không quá 150mm + Phụ gia : Phụ gia cuốn khí, phụ gia giảm nước, chậm ninh kết Phụ gia cho bê tông khối lớn cần đạt hiệu quả + Tăng độ công tác, giảm lượng nước nhào trộn, kéo dài thời gian ninh kết của bê tông, điều khiển được độ tách nước, giảm phân tầng và giảm mức tổn thất độ sụt theo thời gian + Giảm tốc độ phát nhiệt thủy hóa của xi măng khi đóng rắn, giảm hàm lượng xi măng trong bêtông. + Hạn chế lượng dùng xi măng + Dùng xi măng ít tỏa nhiệt + Hạ nhiệt độ hỗn hợp bê tông bằng cách hạ nhiệt độ cốt liệu - Che chắn kho chứa cốt liệu, phun nước lạnh lên cốt liệu - Làm lạnh nước trộn. Thi công : ( TCXDVN 305:2004 ) + Định lượng và trộn : bằng cân đong tiến hành tại các trạm trộn. + Vận chuyển, đổ, đầm : TCVN 4453 : 1995 + Bảo dưỡng : TCVN 5592 : 1991 + Cốt pha : TCVN 4453 : 1995 Hạ nhiệt độ hỗn hợp bê tông trước khi đổ Nhiệt độ bê tông tại thời điểm đổ có ảnh hưởng rất lớn đến nhiệt độ cực đại trong bê tông. Thông thường 10C giảm hoặc tăng ở nhiệt độ bê tông ban đầu thì nhiệt độ cực đại trong bê tông cũng sẽ thay đổi xấp xỉ 10C. Những phương pháp hạ nhiệt độ hỗn hợp bê tông bao gồm che phủ và tưới nước lên kho cốt liệu, sử dụng nước làm lạnh để trộn. Kết quả đạt được khi làm lạnh cốt liệu có ảnh hưởng rõ rệt đến nhiệt độ bê tông bởi vì cốt liệu chiếm đến 70% - 80% . Nitrogen lỏng cũng có thể được sử dụng để làm giảm nhiệt độ hỗn hợp bê tông hoặc các thành phần của bê tông. Phương pháp này sẽ làm tăng đáng kể giá thành bê tông. Lắp đặt dàn ống thoát nhiệt Ống thoát nhiệt được sử dụng để giảm nhiệt độ cực đại trong bê tông và nhanh chóng l giảm nhiệt độ trong khối bê tông. Phương pháp này tốn kém nhiều chi phí nhưng lại rất hiệu quả nếu kích thước ống, phạm vi không gian thoát nhiệt và khả năng trao đổi nhiệt của dàn ống được thiết kế tối ưu. Cần chú ý rằng nếu dàn ống thoát nhiệt không được thiết kế thích hợp nứt do nhiệt có thể xảy ra. Ngược lại, hệ thống dàn ống thoát nhiệt làm giảm đáng kể nhiệt độ bê tông và thời gian cho việc làm lạnh. Thiết bị kiểm tra : Bao gồm hệ thống các điểm đo trong khối bê tông để khảo sát diễn biến nhiệt độ bê tông trong quá trình đóng rắn. Trong đó cần có các điểm đo tại tâm khối đổ & tại sát cạnh ngoài cách mặt ngoài bê tông khoảng 40 – 50cm.IV. KẾT LUẬN Tất cả bêtông đều phát nhiệt khi xi măng thuỷ hoá và thường sự phát nhiệt này chỉ xảy ra ở những ngày đầu tiên sau khi đổ. Việc kiểm soát sự thoát nhiệt và sự phát nhiệt của bêtông là rất cần thiết để ngăn cản sự phá huỷ bê tông, đáp ứng được đặc điểm kỹ thuật của công trình. Kết quả cho thấy việc ứng dụng đúng chủng loại xi măng Holcim Mass Pour ít tỏa nhiệt cho công trình bêtông khối lớn thì độ chênh lệch nhiệt độ được kiểm soát hiệu quảThanh Tâm