Nghiên cứu tổ hợp phụ gia siêu dẻo đa tính năng - khoáng hoạt tính - polymer để nâng cao chống thấm cho bê tông đầm lăn đập trọng lực

Nâng cao chống thấm cho bê tông đầm lăn (BTĐL) là một yêu cầu cấp thiết đối với công trình đập hoàn toàn BTĐL. Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu tổ hợp phụ gia siêu dẻo cao chậm đông kết, khoáng hoạt tính và polymer để giảm tỉ lệ nước/chất kết dính, thay đổi cấu trúc bê tông để nâng cao chống thấm cho BTĐL.

1. MỞ ĐẦU

Cơ sở nâng cao chống thấm cho BTĐL là tăng độ đặc chắc bằng sử dụng tổ hợp phụ gia, trong đó phụ gia siêu dẻo cao giảm thiểu lượng nước trộn, phụ gia khoáng hoạt tính giảm vôi trong quá trình thủy hóa xi măng và giảm lượng dùng xi măng, phụ gia polymer làm nhỏ đường kính và cắt đứt liên thông các lỗ mao quản trong đá xi măng.

Theo [3], việc giảm tỷ lê N/CKD làm tăng cường độ nén độ bền chống thấm) của bê tông trình bày ở hình 1, sự có mặt của phụ gia siêu dẻo cao chậm đông kết giảm tối đa N/CKD vẫn đảm bảo tính công tác (Vc) và thời gian đông kết Tđk của BTĐL.

Khi sử dụng polymer trong BTĐL, các tiểu phân nhũ polymer phân tán trong nước có kích thước 500 - 5000A° [6]. Cơ chế biến tính xi măng của polymer tan trong nước[7, 8] được giải thích do các phân tử polymer hấp phụ trên bề mặt hạt xi măng, trong quá trình thuỷ hoá mạch polymer đóng rắn phân bố trên bề măt các pha mới hình thành của đá xi măng và có khả năng xuyên sâu vào vùng tiếp xúc giữa các tinh thể. Phân bố trong cấu trúc đá xi măng ở dạng vi màng làm giảm đường kính các lỗ rỗng lớn và giảm lượng rỗng thông nhau, ngăn cản nước di chuyển, tăng khả năng chống thấm cho BTĐL.

Phụ gia khoáng tro bay có tác dụng bổ sung thành phần hạt mịn, tác dụng hoạt tính đối với Ca(OH)2 trong xi măng thủy hóa, giảm lượng dùng nước trong BTĐL.

- Trong BTĐL lượng dùng xi măng thường ít hoặc rất ít, lượng dùng nước cũng ít, nên không đủ để nhét đầy các khe kẽ giữa các hạt cốt liệu. Vì vậy, phải dùng thêm tro bay để tăng lượng chất bột mịn đảm bảo đủ để nhét kẽ trong bê tông. Theo tài liệu [4], việc nhét kẽ được thể hiện bằng hai hệ số dư hồ a và dư vữa b, theo nhiều kết quả nghiên cứu trên thế giới thì hệ số a=1,1 - 1,3 còn hệ số b=1,3-1,5 là phù hợp cho sản xuất BTĐL.

- Trong thành phần của tro bay có các thành phần SiO2 vô định hình, Al2O3 và Fe2O3 hoạt tính. Các chất này sẽ phản ứng với thành phần có hại Ca(OH)2 tạo ra trong qúa trình thủy hóa của xi măng tạo thành các khoáng có cường độ, làm tăng cường độ, độ đặc chắc và chống thấm của BTĐL.

Tro bay còn làm giảm lượng dùng nước nhờ hiệu ứng ổ bi. Khi thay thế xi măng bằng tro bay, do các hạt tro bay có dạng hình cầu nên chúng có tác dụng bôi trơn làm tăng tính công tác cho hỗn hợp bê tông hoặc để đạt được cùng tính công tác thì hỗn hợp bê tông sử dụng tro bay sẽ cần lượng nước trộn ít hơn so với hỗn hợp không sử dụng tro bay. Điều này đồng nghĩa với việc giảm lượng nước dư trong BTĐL, tăng độ đặc chắc, tăng cường độ BTĐL và khả năng chống thấm.

Như vậy, việc sử dụng tổ hợp phụ gia siêu dẻo đa tính năng, phụ gia khoáng tro bay, phụ gia polymer sẽ đạt hiệu quả chống thấm cao cho BTĐL.

2. Vật liệu sử dụng và phương pháp nghiên cứu

3. Bố trí quy hoạch thực nghiệm

3.1. Chọn thành phần hạt cốt liệu

3.2. Tính thành phần cấp phối cho quy hoạch thực nghiệm

4. Kết quả và bình luận

4.1. Ảnh hưởng của tổ hợp phụ gia S-T-P đến cường độ nén BTĐL

4.2. Ảnh hưởng của tổ hợp phụ gia S-T-P đến đặc tính thấm của BTĐL

5. Kết luận

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Công ty tư vấn xây dựng thủy lợi, Quy phạm thiết kế đập bê tông đầm lăn. (Dịch từ tiếng Trung tiêu chuẩn SL 314- 2004 của Trung Quốc. Người dịch Nguyễn Ngọc Bách, 1/2005.

[2]. Lương Văn Đài, Báo cáo tóm tắt tình hình xây dựng đập bê tông đầm lăn trên thế  giới và ở Việt Nam hiện nay. (Trong tuyển tập báo cáo Hội nghị Công nghệ bê tông đầm lăn trong thi công đập thủy điện của Việt Nam, EVN, Hà Nội,4/ 2004.

[3]. B. Sharp, Concrete V.30 (4), p12-15, (1996).

[4]. CIRIA-Report 135. Concreting deep lifts and large volume  pours. London, 1995, 84p.

[5]. BhushanL., Karihaloo. Fracture mechanics structural concrete. Longman S&T, 1995, 330p.;

[6]. V.R. Riley, I. Razl. Polymer additive for cement composites, Composites, 1974, V5 (1), p.27-33.

[7]. Y. Malier, Les Béton à hautes performances; Press. de I’ecold national de ponts et chausses 1992, p. 3-416.

[8]. S. Chandra and P. Flodin. Interactions of polymenrs and organic admixture on Portland cement hydration, Cem. Concr, res., 1987, V.17, p. 875-890.

Xem bài báo tại đây: Nghiên cứu tổ hợp phụ gia siêu dẻo đa tính năng - khoáng hoạt tính - polymer để nâng cao chống thấm cho bê tông đầm lăn đập trọng lực

Tác giả: ThS. Nguyễn Quang Bình
Viện Thủy công

TẠP CHÍ KH&CN THỦY LỢI