Hiện tượng nứt bề mặt bê tông – Phần 2. Giải Pháp

II. Giải pháp

    1. Cốt liệu

• Tăng kích thước và khối lượng cốt liệu lớn để giảm nước, từ đó giảm co ngót và giảm nứt cho bê tông.

    2. Phụ gia khoáng vật hoạt tính

• Thay một phần xi măng bằng các loại phụ gia khoáng hoạt tính như Puzơlan tự nhiên, tro bay, muội silic để giảm nhiệt thủy hóa cho khối đổ từ đó giảm ứng suất nhiệt và hạn chế nứt cho bê tông.
• Puzơlan (tự nhiên) (Pozzolan): Thường xuất hiện trong các tầng trầm tích dưới dạng đá bọt, sét, đá phiến sét, tro, túp núi lửa. Puzơlan được xác định như một loại vật liệu có chứa SiO₂ không kết tinh hoặc SiO₂ và Al2O3, hầu như không có khả năng tự rắn chắc của chất kết dính thủy, nhưng trong điều kiện ẩm khi gặp được thành phần Ca(OH)₂ ở nhiệt độ thường có khả năng phản ứng để tạo hợp chất mới có tính xi măng góp phần quan trọng với cường độ bê tông. Khi pha Puzơlan vào xi măng Pooclăng, nhờ có thành phần Ca(OH)₂ giải phóng từ quá trình thủy hóa xi măng, phần hoạt tính trong Puzơlan sẽ có khả năng thực hiện phản ứng tạo sản phẩm góp phần ổn định cường độ bê tông. Các Puzơlan tự nhiên thường phải được nghiền nát trước khi sử dụng, một số loại phải được kích hoạt trước khi sử dụng để tạo thành trạng thái không kết tinh bằng cách nung ở nhiệt độ 650- 980°C. Loại phụ gia này có thể dùng với lượng từ 10-30% thay thế xi măng.
• Tro bay (Fly Ash – FA): Phế thải mịn thu được từ việc đốt than ở nhà máy nhiệt điện, có dạng hình cầu, kích thước mịn nhỏ, hàm lượng SiO₂ chưa kết tinh cao. Tro bay muốn sử dụng tốt phải tuyển để giảm lượng cacbon xuống mức tối thiểu. Bởi đặc điểm dạng cầu nên tro bay hoạt động trong hỗn hợp bê tông có thể tăng tác dụng bôi trơn và giảm lượng cần nước trong bê tông. Lượng khuyến cáo dùng của loại phụ gia này là 10-30% thay thế xi măng.
• Muội silic (Silica Fume – SF): Là sản phẩm phụ thu được trong công nghệ sản xuất silic hoặc hợp kim sắt-silic. Muội silic gồm các hạt rất nhỏ có đường kính từ 0,01 đến 10µm (hạt muội silic có thể nhỏ hơn hạt xi măng cỡ 100 lần), hàm lượng hoạt tính SiO₂ chiếm 85-98% theo khối lượng. Cho đến nay nước ta chưa sản xuất được muội silic, chỉ có sản phẩm ở nước ngoài đưa vào. Từ các kết quả đã được nghiên cứu, muội silic được khuyến cáo sử dụng với hàm lượng 5-15% thay thế xi măng.

     Trên đây là ba loại phụ gia khoáng đã được sản xuất thương phẩm và tiêu thụ trên thị trường. Ngoài ba loại trên còn có đất sét nung non (Metal Kaolin – MK) hay tro trấu nghiền mịn (Rice Husk Ash – RHA). Những sản phẩm này đã được nghiên cứu và khẳng định những ưu điểm về mặt kỹ thuật rất tốt, thỏa mãn với yêu cầu của vật liệu có tính puzơlanic khi dùng chung với xi măng. Tuy nhiên vì đây là những vật liệu sản xuất theo chủ định, không phải là sản phẩm tận dụng được như tro bay hay muội silic, vì vậy trên thực tế để sản xuất thành mặt hàng thương phẩm, khi xét đến vấn đề giá thành và tác động ảnh hưởng đến môi trường, đến sự phát triển bền vững trong điều kiện nước ta thì chưa thích hợp khiến cho sản phẩm chưa có mặt chính thức trên thị trường vật liệu xây dựng nhiề

    3. Phụ gia hóa học

• Sử dụng phụ gia hóa dẻo bằng cách tận dụng khả năng tính công tác của phụ gia từ đó giảm lượng nước dùng dẫn đến giảm co ngót và kết quả là giảm nứt cho bê tông.
• Sử dụng phụ gia giảm co ngót nhằm làm giảm sức căng bề mặt của nước trong các lỗ rỗng, nhờ đó làm giảm khả năng hút các lỗ rỗng lại gần nhau, do đó giảm được co ngót và giảm được nứt cho bê tông.
• Sử dụng phụ gia ức chế ăn mòn cốt thép trong bê tông.

    Các loại phụ gia hóa học trên được nhiều hãng sản xuất và rất đa dạng trên thị trường với những chỉ dẫn về lượng dùng khác nhau. Khi có ý định sử dụng loại nào cần có thí nghiệm thử, phân tích hiệu quả kỹ thuật và kinh tế từ đó mới chính thức đưa vào sản xuất đại trà với khối lượng lớn.

     Thực tế để phát huy hết được các tác dụng của phụ gia có thể dùng kết hợp một số loại với nhau để tạo ra sản phẩm chất lượng cao vừa hạn chế được nứt, tăng độ đặc chắc và giảm được yếu tố gây ăn mòn trong bê tông.

III. Kết luận 

– Qua tìm hiểu về hiện tượng nứt trên các kết cấu bê tông, bê tông cốt thép các công trình xây dựng nói chung nguyên nhân gây ra nứt trên kết cấu bê tông là rất đa dạng và có thể tạo ra những vết nứt có khẩu độ khác nhau nhưng ít nhiều đều có ảnh hưởng đến thẩm mỹ, cường độ, độ bền và tuổi thọ của công trình.

– Hiện tượng nứt có thể được hạn chế dựa trên các giải pháp liên quan đến vật liệu cũng như quá trình thi công.

– Trong các giải pháp liên quan đến vật liệu, việc sử dụng kết hợp các loại phụ gia nhằm hạn chế sự biến đổi thể tích, giảm lượng nhiệt thủy hóa và hạn chế ăn mòn cốt thép cần được xem xét vì sẽ tối ưu hóa được việc giảm nứt cho bê tông một cách tốt nhất.

Tài liệu trích dẫn

[1] CIP 4 Cracking Concrete Surfaces, Concrete In Practice.

[2]ThS. Nguyễn Thị Thu Hương, “Nguyên nhân gây nứt và giải pháp giảm nứt cho bê tông và bê tông cốt thép các công trình bảo vệ bờ biển“, Tạp chí Khoa học kỹ thuật thủy lợi và môi trường – số 42 (9/2013).