Phương pháp bảo dưỡng bê tông tốt nhất

Ở điều kiện thời thời tiết khô hanh mùa đông với nhiệt độ của không khí và nhiệt độ của vữa bê tông không cao nên sự phát triển cường độ của bê tông giảm so với điều kiện thời tiết nắng nóng. Giá trị tương ứng của cường độ bê tông so với thời gian bảo dưỡng cơ bản như sau: R1 = 24,1R28tc và R1+27 = 91,5%R28tc; R2 = 39,4%R28tc và R2+26= 97,8%R28tc; R3 = 51,2%R28tc và R3+25 = 103,4%R28tc.

Tùy theo điều kiện thời tiết cụ thể mà người ta áp dụng phương pháp bảo dưỡng bê tông khác nhau. Quá trình bảo dưỡng được phân chia tương đối ra 2 giai đoạn: giai đoạn bảo dưỡng ban đầu và giai đoạn bảo dưỡng cơ bản tiếp theo. Về cơ bản, có thể chia thành 2 phương pháp bảo dưỡng bê tông.

– Phương pháp bảo dưỡng ẩm: là phương pháp sử dụng nước hoặc thông qua vật liệu giữ nước để làm ẩm bề mặt bay hơi của bê tông.

– Phương pháp bảo dưỡng khô: là phương pháp không sử dụng nước trong quá trình bảo dưỡng. Trong phương pháp này bề mặt bay hơi của bê tông được phủ bằng vật liệu cách ẩm như vải bạt, màng poliêtilen hoặc phun chất tạo màng (ví dụ Antisol E, Antisol S của Sika).

Ảnh hưởng của phương pháp bảo dưỡng đến cường độ bê tông

Một trong những tính chất của bê tông đạt được sau sự thay đổi hóa – lý trong quá trình hình thành cấu trúc là cường độ chịu nén. Vì vậy nếu không đánh giá được giá trị cường độ thì không thể đánh giá sự hiệu quả của các phương pháp bảo dưỡng bê tông khác nhau.

Nhằm mục đích lựa chọn phương pháp bảo dưỡng bê tông hiệu quả trong điều kiện khí hậu nóng ẩm, Phòng thí nghiệm công trình LAS-XD 1043 tiến hành thí nghiệm nhằm đánh giá mức độ ảnh hưởng của phương pháp bảo dưỡng đến quá trình mất nước, biến dạng dẻo và cường độ bê tông.

Thí nghiệm tiến hành trong các mùa thời tiết khác nhau, với các thông số khí hậu cơ bản như sau:

– Thời tiết khô hanh mùa đông: Ttb = 18 ÷ 30 độ C, Wtb = 40 ÷ 65%;

– Thời tiết nắng nóng mùa hè: Ttb = 28 ÷ 40 độ C, Wtb = 40 ÷ 65%.

– Thời tiết nóng ẩm mùa hè: Ttb = 28 ÷ 35 độ C, Wtb = 65 ÷ 85%;

Cường độ chịu nén của bê tông ở các tuổi 1, 3, 7, 14, 28 ngày được xác định bằng phương pháp nén mẫu kích thước 10x10x10 cm đúc từ cùng mẻ vữa bê tông với tỷ lệ N/X = 0,6; độ sụt S = 6 ÷ 8 cm, xi măng PCB 400, bảo dưỡng theo các phương pháp khác nhau.

Các nhóm mẫu đối chứng được bảo dưỡng và đóng rắn trong điều kiện tiêu chuẩn với T = 20 ± 3 độ C, W = 95% ± 5%. Đồng thời với thí nghiệm bảo dưỡng – nén mẫu, tiến hành các thí nghiệm xác định sự mất nước và biến dạng dẻo trên các mẫu được bảo dưỡng giống như các mẫu được nén xác định cường độ. Xác định sự mất nước trên các mẫu kích thước 10x10x10 cm; biến dạng dẻo trên các mẫu kích thước 10x10x30 cm.

Đối với mỗi một điều kiện thời tiết, các mẫu bê tông được bảo dưỡng theo các phương pháp như sau:

– Không bảo dưỡng (bay hơi nước tự do);

– Phương pháp bảo dưỡng khô (hạn chế tối đa sự bay hơi nước) – phủ bề mặt bay hơi bằng tấm nilon ngay sau khi đổ bê tông, thời gian phủ là 3 ngày;

– Phương pháp bảo dưỡng kết hợp – sau 2h (trong điều kiện thời tiết khô hanh và nắng nóng), sau 4h (trong điều kiện nóng ẩm mùa hè) kể từ lúc đổ bê tông xong không áp dụng bất kỳ phương pháp bảo dưỡng nào. Sau đó bề mặt bay hơi được phủ bằng tấm nilon, thời gian phủ 3 ngày.

Tiến hành thí nghiệm cho thấy: sự phát triển cường độ bê tông phụ thuộc rất lớn vào điều kiện đóng rắn, được đặc trưng bới các thông số nhiệt độ – độ ẩm của thời tiết và phương pháp bảo dưỡng.

– Bê tông không bảo dưỡng trong điều kiện thời tiết khác nhau ở tuổi 28 ngày chỉ đạt được cường độ tương ứng là 66%, 62% và 87% R28tc (R28tc­ – cường độ mẫu bê tông tương ứng, đóng rắn trong điều kiện tiêu chuẩn).

=> Nguyên nhân là do sự mất nước quá nhanh với một lượng lớn nước trộn làm ảnh hưởng đến quá trình thủy hóa. Ngoài ra, sự mất nước nhanh trong một thời gian ngắn kéo theo sự phát triển nhanh đạt tới giá trị cực đại của biến dạng dẻo, biến dạng tiếp tục phát triển trong giai đoạn đóng rắn tiếp theo của bê tông ảnh hưởng đến cấu trúc và cường độ của bê tông.

– Đối với các mẫu được phủ bề mặt bay hơi ngay sau khi đổ bằng màng nilon, cường độ ở tuổi 28 ngày tương ứng với 3 điều kiện thời tiết đạt 98,5%, 101% và 97% R28tc, về cơ bản đạt được cường độ thiết kế. Tuy nhiên, rõ ràng quá trình đóng rắn vẫn chưa được diễn ra trong điều kiện tốt nhất.

=> Nguyên nhân có thể giải thích bởi lượng nước thừa không có cơ hội thoát ra khỏi bê tông khi bê tông đang ở trạng thái dẻo. Quá trình thoát hơi nước vẫn tiếp tục diễn ra khi bê tông đã đóng rắn và đã đạt một cường độ nhất định, góp phần tạo ra trong cấu trúc bê tông các lỗ rỗng và mao mạch, ảnh hưởng đến cường độ cuối cùng của bê tông.

– Với phương pháp bảo dưỡng kết hợp (sau 2 – 4h kể từ lúc đổ để bê tông bay hơi nước tự do, sau đó bề mặt bay hơi được phủ bằng tấm nilon) đảm bảo cường độ sau 28 ngày của bê tông so với cường độ thiết kế. Tương ứng với 3 điều kiện thời tiết, cường độ bê tông 28 ngày tuổi đạt đạt 103,7%, 106,4% và 104,3% R28tc, chứng tỏ bê tông đã đóng rắn trong điều kiên thích hợp.

=> Kiểm soát sự mất nước bê tông trong thời kỳ đầu đóng rắn trong khoảng dưới 30 ÷ 35% lượng nước trộn ban đầu không làm ảnh hưởng đến sự phát triển cường độ, hạn chế sự phát triển tiếp theo của biến dạng gây ảnh hưởng xấu đến cấu trúc bê tông. Ngoài ra, phủ bề mặt thoáng của bê tông bằng nilon sẽ hấp thụ được năng lượng do bức xạ mặt trời, làm nhiệt độ khối bê tông cao hơn khoảng 1- 5 độ C so với bê tông không phủ nilon, nhiệt độ này được duy trì trong quảng thời gian tương đối lâu và giảm dần từ từ khi nhiệt độ môi trường thay đổi. Những yếu tố này đã tạo nên điều kiện tốt (nhiệt độ và độ ẩm cao) thuận lợi cho bê tông đóng rắn và phát triển cường độ.

Xác định thời gian cần thiết bảo dưỡng bê tông

Để xác định thời gian cần thiết của giai đoạn bảo dưỡng cơ bản tiếp theo, ta tiến hành thí nghiệm như sau: các tổ mẫu bê tông kích thước 10x10x10 cm với tỷ lệ N/X = 0,6. độ sụt S = 6 – 8 cm được đúc và bảo dưỡng bằng phương pháp kết hợp trong điều kiện thời tiết tự nhiên. Các mùa và các thông số nhiệt độ – độ ẩm cơ bản như sau: thời tiết khô hanh mùa đông: Ttb = 18 ÷ 30 độ C, Wtb = 40 ÷ 65%; thời tiết nắng nóng mùa hè: Ttb = 28 ÷ 40 độ C, Wtb = 40 ÷ 65% và thời tiết nóng ẩm mùa hè: Ttb = 28 ÷ 35 độ C, Wtb = 65 ÷ 85%.

Đối với mỗi một điều kiện thời tiết, sau khi kết thúc giai đoạn bảo dưỡng ban đầu (2h bay hơi nước tự do đối với thời tiết hanh khô và nắng nóng; 4 h đối với thời tiết nóng ẩm), thời gian bảo dưỡng cơ bản tiếp theo đối với các nhóm mẫu sẽ khác nhau: 1 ngày, 2 ngày và 3 ngày. Sau đó tấm nilon sẽ được dỡ bỏ và bê tông đóng rắn tiếp theo trong điều kiện tự nhiên. Cường độ của 3 nhóm mẫu tương ứng sẽ được xác định ở ngày thứ 1 và ngày thứ 28; ngày thứ 2 và ngày thứ 28; ngày thứ 3 và ngày thứ 28.

Kết quả thí nghiệm cho thấy, thời gian bảo dưỡng cơ bản tối thiểu để sau khi dừng bảo dưỡng, ở tuổi 28 ngày bê tông đạt trên 100%R28t/c phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện thời tiết. Bản chất của vấn đề là thời gian bảo dưỡng phải đảm bảo cho bê tông đạt được cường độ bảo dưỡng tới hạn RthBD, cho phép bê tông phát triển cường độ bình thường không bị ảnh hưởng bất lợi của thời tiết.

Bê tông được bảo dưỡng 1 ngày ở điều kiện thời tiết nắng nóng có R1 đạt 42,6%R28tc và R1+27 đạt 102,5%R28tc. Nếu tăng thời gian bảo dưỡng lên 2 ngày, giá trị cường độ tương ứng: R2 = 61,5%R28tc và R2+26 = 103,7%R28tc; tăng lên 3 ngày – R3 = 73,1%R28tc và R3+25 = 106,4%R28tc.

Ở điều kiện thời thời tiết khô hanh mùa đông với nhiệt độ của không khí và nhiệt độ của vữa bê tông không cao nên sự phát triển cường độ của bê tông giảm so với điều kiện thời tiết nắng nóng. Giá trị tương ứng của cường độ bê tông so với thời gian bảo dưỡng cơ bản như sau: R1 = 24,1R28tc và R1+27 = 91,5%R28tc; R2 = 39,4%R28tc và R2+26= 97,8%R28tc; R3 = 51,2%R28tc và R3+25 = 103,4%R28tc.

Với nền nhiệt độ và độ ẩm trung bình tương đối cao trong điều kiện thời tiết nóng ẩm, thời gian bảo dưỡng cơ bản tiếp theo tối thiểu là 2 ngày và ở độ tuổi 28 ngày đạt trên 100% so với cường độ thiết kế. Giá trị tương ứng của cường độ bê tông so với thời gian bảo dưỡng cơ bản trong trường hợp này cụ thể như sau: R1 = 36,4%R28tc và R1+27 = 98,4%R28tc; R2 = 57,7%R28tc và R2+26 = 103,6%R28tc; R3 = 72,8%R28tc và R3+25 = 106,2%R28tc.

Như vậy, thời gian bảo dưỡng cơ bản cần thiết dao động trong khoảng 1- 3 ngày tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của thời tiết thi công. Trong mọi điều kiện thời tiết, cường độ bảo dưỡng tới hạn của bê tông (cường độ tối thiểu cần đạt được của bê tông để có thể dừng quá trình bảo dưỡng) phải đạt trên 40% của R28tc.

Cũng cần phải chú ý rằng, với điều kiện thời tiết, khi Ttb = 15 ÷ 25 độ C, Wtb = 70 ÷ 95% thì không cần áp dụng các biện pháp bảo dưỡng, bê tông có thể đóng rắn tốt trong điều kiện bay hơi nước tự nhiên.

Kết luận

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, đề xuất phương pháp bảo dưỡng bê tông hiệu quả bằng phương pháp kết hợp khi thi công các cấu kiện bê tông toàn khối trong các điều kiện thời tiết khác nhau của khí hậu nóng ẩm Việt Nam. Qui trình bảo dưỡng bao gồm 2 giai đoạn:

– Giai đoạn bảo dưỡng ban đầu: Tùy theo điều kiện thời tiết, giai đoạn bảo dưỡng ban đầu sẽ cho phép bê tông bay hơi nước tự do trong thời gian 1 – 4 giờ sau khi hoàn thiện bề mặt tùy thuộc điều kiện thời tiết thi công: 1 – 2 giờ đối với thời tiết nằng nóng; 2 – 4 giờ đối với thời tiết nóng ẩm và khô hanh. Bản chất của giai đoạn này là tạo điều kiện và kiểm soát để lượng nước không cần thiết bay hơi khỏi bê tông trong khi bê tông đang ở trạng thái dẻo.

– Giai đoạn bảo dưỡng cơ bản tiếp theo: Giai đoạn này được thực hiện ngay sau khi kết thúc giai đoạn 1 bằng cách phủ bề mặt bay hơi của cấu kiện bằng vật liệu cách ẩm (nilon, bạt….). Thời gian bảo dưỡng tối thiểu đến khi bê tông đạt cường độ bảo dưỡng tới hạn, đảm bảo cho quá trình đóng rắn tiếp theo diễn ra bình thường trong mọi điều kiện bất lợi của thời tiết, được xác định trên 40% R28tc: 1 ngày đối với thời tiết nắng nóng; 2 – 3 ngày đối với các điều kiện thời tiết khác. Trong điều kiện thời tiết nóng ẩm, kéo dài thời gian bảo dưỡng lên 3 ngày, bê tông phát triển cường độ nhanh hơn, có thể đẩy nhanh thời gian tháo ván khuôn, rút ngắn tiến độ thi công.