Chống thấm tầng hầm - Giới thiệu giải pháp chống thấm cho kết cấu bê tông trong xây dựng.
Đối với công trình như đường hầm dẫn nước, phần ngầm nhà máy thủy điện việc khắc phục trong điều kiện tương đối khó khăn do hạn chế về thông gió, ánh sáng, mặt bằng sửa chữa, cần được xem xét kỹ trước khi thực hiện. Xin được giới thiệu bài viết sau và có thể xem là một giải pháp mới, được áp dụng trong thời gian gần đây cho một số công trình ở Miền Trung và Tây Nguyên để khắc phục việc thấm nước cho công trình xây dựng, đồng thời cũng để xem xét áp dụng cho các dự án thủy điện mà Công ty đang vận hành, quản lý.
*************************************
Hiện nay, tình trạng thấm nước qua bê tông là một vấn đề nan giải trong các công trình xây dựng. Nó không chỉ xảy ra với các kết cấu bê mỏng như sàn bê tông, tường nhà, bể nước …
mà còn xuất hiện ở kết cấu bê tông khá dày của các công trình ngầm như: hành lang thân đập bê tông trọng lực, phần ngầm nhà máy thủy điện, đường hầm dẫn nước và các công trình cảng biển.
Các giải pháp khắc phục chủ yếu hiện nay là sử dụng hồ xi măng và phụ gia kỵ nước để xử lý bề mặt, phụt vữa xi măng và phụ gia chèn khe nứt và các giải pháp khác tùy theo đánh giá nguyên nhân gây thấm…Đối với công trình như đường hầm dẫn nước, phần ngầm nhà máy thủy điện việc khắc phục trong điều kiện tương đối khó khăn do hạn chế về thông gió, ánh sáng, mặt bằng sửa chữa, cần được xem xét kỹ trước khi thực hiện. Xin được giới thiệu bài viết sau và có thể xem là một giải pháp mới, được áp dụng trong thời gian gần đây cho một số công trình ở Miền Trung và Tây Nguyên để khắc phục việc thấm nước cho công trình xây dựng, đồng thời cũng để xem xét áp dụng cho các dự án thủy điện mà Công ty đang vận hành, quản lý.
_____________________________________
Tạp chí KHCN Xây dựng số 1/2013
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO SƠN CHỐNG THẤM THẨM THẤU KẾT TINH GỐC XI MĂNG TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI
TS. NGUYỄN QUANG PHÚ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI HÀ NỘI
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO SƠN CHỐNG THẤM THẨM THẤU KẾT TINH GỐC XI MĂNG TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI
TS. NGUYỄN QUANG PHÚ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI HÀ NỘI
Tóm tắt: Bài báo trình bày việc nghiên cứu lựa chọn vật liệu và công nghệ để sản xuất sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh gốc xi măng. Sơn được chế tạo có độ bền nén, bền mài mòn, bám dính với bề mặt bê tông và độ chống thấm nước cao. Chất lượng của sản phẩm sản xuất được có thể so sánh với sơn cùng loại nhập khẩu. Loại sơn này có triển vọng ứng dụng để cống thấm cho công trình thủy lợi tại Việt Nam.
1. Mở đầu
Sơn thẩm thấu kết tinh gốc xi măng đã được sử dụng trên thế giới từ những năm 60 của thế kỷ trước. Nhiều công trình bê tông quy mô lớn đã sử dụng công nghệ chống thấm bằng sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh. Sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh là một hỗn hợp gồm xi măng, phụ gia chống thấm, phụ gia khoáng hoạt tính siêu mịn và các chất xúc tác. Thành phần siêu mịn trong vật liệu sẽ thẩm thấu vào bê tông và lấp đầy các lỗ mao quản và phản ứng với Ca(OH)2, một sản phẩm thủy hóa của xi măng tạo thành khoáng cócường độ, ngăn chặn nước không cho xuyên qua bê tông. Công nghệ chống thấm theo cơ chế thẩm thấu kết tinh sử dụng vật liệu gốc xi măng sẽ nâng cao khả năng chống thấm của bê tông (theo TCVN 3116:1993) so với mẫu đối chứng, đồng thời tăng khả năng chống ăn mòn, cũng như mài mòn của bê tông
Hình 1. Hình ảnh các lỗ mao quản được lấp đầy bởi khoáng có cường độ Một số công trình tiêu biểu sử dụng công nghệ này như trong bảng 1.
1. Mở đầu
Sơn thẩm thấu kết tinh gốc xi măng đã được sử dụng trên thế giới từ những năm 60 của thế kỷ trước. Nhiều công trình bê tông quy mô lớn đã sử dụng công nghệ chống thấm bằng sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh. Sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh là một hỗn hợp gồm xi măng, phụ gia chống thấm, phụ gia khoáng hoạt tính siêu mịn và các chất xúc tác. Thành phần siêu mịn trong vật liệu sẽ thẩm thấu vào bê tông và lấp đầy các lỗ mao quản và phản ứng với Ca(OH)2, một sản phẩm thủy hóa của xi măng tạo thành khoáng cócường độ, ngăn chặn nước không cho xuyên qua bê tông. Công nghệ chống thấm theo cơ chế thẩm thấu kết tinh sử dụng vật liệu gốc xi măng sẽ nâng cao khả năng chống thấm của bê tông (theo TCVN 3116:1993) so với mẫu đối chứng, đồng thời tăng khả năng chống ăn mòn, cũng như mài mòn của bê tông
Hình 1. Hình ảnh các lỗ mao quản được lấp đầy bởi khoáng có cường độ Một số công trình tiêu biểu sử dụng công nghệ này như trong bảng 1.
Bảng 1. Một số công trình lớn trên thế giới áp dụng công nghệ chống thấm thẩm thấu kết tinh gốc xi măng
STT
|
Tên công trình
|
Địa điểm
|
Quốc gia
|
1
|
Sydney Harbour tunnel
|
Sydney
|
Úc
|
2
|
Olympic 2000 stadium
|
Sydney
|
Úc
|
3
|
Vancourver seabus;
|
BC
|
Canada
|
4
|
Badaling Donglaoyu Express Highway Bridge Deck
|
Bejing
|
Trung Quốc
|
5
|
Iida Dam
|
Kaama, Ibaraki
|
Nhật Bản
|
6
|
Okachimachi Tunnen
|
Tokyo
|
Nhật Bản
|
7
|
Grimsel area Dap system
|
Grimsel
|
Thụy Sĩ
|
8
|
Fany Sha Dam
|
Hshitien
|
Đài Loan
|
9
|
Washington D.C Metro System
|
Washington D.C
|
Mỹ
|
10
|
Guang xi tian-shen-Qiao Hydro-Electric Station
|
Quang xi
|
Trung Quốc
|
Tại Việt Nam chủ yếu sử dụng sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh nhập ngoại để chống thấm cho các công trình bê tông khối lớn. Bảng 2 thống kê một số công trình tại Việt Nam đã ứng dụng công nghệ chống thấm bằng sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh
Bảng 2. Một số công trình bê tông tại Việt Nam áp dụng công nghệ chống thấm bằng sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh
STT
|
Tên công trình
|
Địa điểm
|
Loại hình công trình
|
1
|
Nhà máy Kao Việt Nam
|
Biên Hoà
|
Công nghiệp
|
2
|
Nhà máy Sanyo Việt Nam
|
Biên Hoà
|
Công nghiệp
|
3
|
Nhà máy Điện Phú Mỹ
|
Bà Rịa - Vũng Tàu
|
Công nghiệp
|
4
|
Khu công nghiệp Nomura
|
Hải Phòng
|
Công nghiệp
|
5
|
Nhà máy Canon Việt Nam
|
Hà Nội
|
Công nghiệp
|
6
|
Bồn chứa hồ – Nhà máy American Standard
|
Dĩ An - Sông Bé
|
Công nghiệp
|
7
|
Nhà máy nước Long Thành
|
Nhơn Trạch –Đồng Nai
|
Công nghiệp
|
8
|
Nhà máy sản xuất xe Yamaha
|
Hà Nội
|
Công nghiệp
|
9
|
Nhà máy Uni-President
|
Mỹ Tho -Tiền Giang
|
Công nghiệp
|
10
|
Đập Dầu Tiếng
|
Tây Ninh
|
Thủy lợi
|
11
|
Đập Nước Trong
|
Quảng Ngãi
|
Thủy lợi
|
Hiệu quả kỹ thuật của việc sử dụng sơn chống thấm thẩu thấu kết tinh để xử lý chống thấm cho các công trình bê tông ở nước ta rất tốt. Nhưng việc triển khai rộng rãi công nghệ này còn rất hạn chế, do sản phẩm đều do các công ty của nước ngoài sản xuất (Peneseal – Đức, Xypex – Mỹ, Aquafin – Đức,…) chào bán với giá khá cao. Đồng thời việc lựa chọn được loại sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh đạt tính năng kỹ thuật, đáp ứng cho từng loại công trình (khảnăng chống thấm, môi trường xâm thực) để đạt hiệu quả kinh tế - kỹ thuật và tính bền lâu cao nhất là rất quan trọng. Vì vậy việc sản xuất loại vật liệu này trong nước là rất cần thiết, tạo tiền đề triển khai rộng rãi công nghệ thẩm thấu kết tinh chống thấm cho các công trình bê tông khi có yêu cầu.
2. Chế tạo sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh gốc xi măng
2.1 Nguyên vật liệu đầu vào - Xi măng pooc lăng: Chọn xi măng PC- 40, tiến hành xác định cỡ hạt và có thể nghiền lại để đảm bảo độ mịn đạt bề mặt riêng ≥ 3300cm2/g. Thành phần xi măng được đựng trong túi PE để tránh ẩm. Mua clanhke tại các nhà máy xi măng về nghiền mịn trong phòng thí nghiệm cho đến cấp hạt phù hợp với thành phần trong sơn thẩm thấu kết tinh gốc xi măng, hiện nay chúng tôi đang sử dụng clanhke của nhà máy xi măng Kim Đỉnh - Huế, xi măng có các tính chất như trong bảng 3.
Bảng 3. Tính chất cơ lý của xi măng
STT
|
Chỉ tiêu thí nghiệm
|
Đơn vị
|
Kết quả
|
Yêu cầu theo TCVN 2682:2009
|
1
|
Khối lượng riêng
|
g/cm3
|
3.10
| |
2
|
Độ mịn (lượng sót trên sàng 0.08)
|
%
|
3.9
|
≤ 12
|
4
|
Độ dẻo tiêu chuẩn
|
%
|
27.0
| |
5
|
Thời gian đông kết + Bắt đầu + Kết thúc
|
h.ph
|
2.15 3.10
|
≥ 00h45 ≤ 10h00
|
6
|
Cường độ nén của xi măng ở tuổi + 3 ngày + 28 ngày
|
N/mm2
|
32.1 49.3
|
21 40
|
Cát thạch anh: Cát thạch anh đã được làm sạch, có thành phần SiO2 ≥ 85%, thành phần hạt từ 100 đến 520 μm (kích thước trung bình 220 μm). Cát thạch anh sử dụng chế tạo sơn được sấy khô và đựng trong túi PE để tránh ẩm. Thành phần hạt cơ bản như trong bảng 4.
Bảng 4. Thành phần hạt cơ bản của cát thạch anh
Kích thước hạt, μm
|
Tỷ lệ, %
|
530
|
0
|
500
|
3
|
400
|
4
|
300
|
6
|
200
|
12
|
100
|
14
|
10
|
16
|
1
|
25
|
0.5
|
20
|
Phụgia khoáng hoạt tính siêu mịn: Có thể lựa chọn silicafume, sản phẩm thương mại sikasece-PP1 của công ty Sika; Fume (N) của công ty Vinkems; MP-SF của công ty BASF, sản phẩm của hãng Elkem, các sản phẩm này hiện đang có trên thị trường nước ta. Cũng có thể sử dụng các sản phẩm siêu mịn hoạt tính trong nước từ kết quả của quá trình nghiền bột khoáng.
Thành phần khoáng hoạt tính siêu mịn cũng phải sấy khô và đựng trong túi (bao) PE để cách ẩm. Thành phần khoáng hoạt tính siêu mịn có thể kết hợp silicafume với hợp chất silicat có modun thích hợp để đảm bảo độ bền ẩm và nước. Thành phần khoáng hoạt tính siêu mịn có đường kính hạt nhỏ hơn 1μm dự tính chiếm 7,5- 8% trọng lượng của hỗn hợp trộn.
Sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính siêu mịn nano (nhập ngoại) và siêu mịn (nhập ngoại hoặc trong nước (thu được trong quá trình nghiền) có tính chất như trong bảng 5.
Bảng 5. Tính chất cơ lý của khoáng siêu mịn
STT
|
Các chỉ tiêu thí nghiệm
|
Tiêu chuẩn áp dụng
|
Đơn vị đo
|
Kết quả
|
1
|
SiO2
|
ISO 3262-20
|
%
|
99.99
|
2
|
Mất khi nung
|
ISO 3262-20
|
%
|
0.01
|
3
|
Đường kính < 400 nm
|
%
|
100
| |
4
|
Đường kính bình quân
|
nm
|
40
| |
5
|
Khối lượng thể tích
|
ISO 787-11
|
kg/m3
|
100
|
6
|
Diện tích bề mặt
|
m2/g
|
50
| |
7
|
Khối lượng riêng
|
ISO 3262-20
|
g/cm3
|
2.2
|
8
|
Độ ẩm
|
ISO 3262-20
|
%
|
1.0
|
9
|
Chỉ số pH
|
ISO 3262-20
|
4.0
|
Phụ gia hoá học: Phụ gia hoá học đưa vào sơn để tăng độ chảy lỏng dễ thi công của sơn. Để có khả năng đáp ứng yêu cầu như vậy, nên lựa chọn sử dụng kết hợp phụ gia siêu dẻo với phụ gia polyme tan trong nước có mức độ cuốn khí thấp nhất. Tỷ lệ thành phần phụ gia hoá học trong sơn chiếm 2 – 2,5% (tính theo lượng phụ gia khô) trọng lượng của hỗn hợp trộn khô. Sử dụng loại Polyacrylat thường được sử dụng làm thành phần sơn chống thấm của các hãng chế tạo vật liệu. Các loại phụ gia hóa học thỏa mãn TCXDVN 325:2004 - Tiêu chuẩn - Phụ gia hóa học cho bê tông.
2.2 Quá trình sản xuất hỗn hợp làm sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh
a. Máy sấy Yêu cầu phải sấy được vật liệu rời (cát, phụ gia mịn, xi măng), đảm bảo cấp đủ vật liệu cho máy nghiền trộn. Các thiết bị chính: - Hệ thống định lượng phải đảm bảo độ chính xác; - Hệ thống băng tải vật liệu phải khô, sạch và kín; - Hệ thống sấy phù hợp với công suất, kinh tế;
Bảng 6. Thông số kỹ thuật máy sấy
Kiểu sấy
|
Độ nghiêng (%)
|
Tốc độ quay (vòng/phút)
|
Nhiệt độ không khí lối vào (°C)
|
Công suất (kw)
|
Năng suất (tấn/giờ)
|
Trọng lượng (tấn)
|
aa
|
Theo: Cty Xây dựng An Phát VN - pc3invest
*************************************
Các hạng mục công trình thi công có thế mạnh của chúng tôi như:
===>>> Xây dựng công nghiệp - Chống thấm xây dựng, chống thấm sàn bê tông, chống thấm mái các tòa nhà cao tầng, khách sạn, chung cư, cao ốc văn phòng cho thuê, nhà hàng, biệt thự, chống thấm tầng hầm, bể nước ngầm, hồ chứa nước, nhà máy xửa lý nước, các công trình thủy lợi, thủy điện, cầu đường,....