NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG, TUỔI THỌ VÀ ĐỘ NHẴN CÔNG TRÌNH BÊ TÔNG 1.1 Khái ni ệm về chất lượng công trình
Điều kiện tự nhiên, môi trường
Việt Nam nằm trong vùng nội chí tuyến Bắc bán cầu với khí hậu nhiệt đới gió mùa, đặc trưng bởi sự nóng ẩm và mưa nhiều, phân hóa theo mùa rõ rệt Khí hậu thay đổi theo từng vùng: miền Bắc có mùa hè nóng và mùa đông lạnh, trong khi miền Nam mang đặc tính khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình với nền nhiệt độ cao và chế độ mưa ẩm phân hóa theo mùa Các yếu tố khí hậu như độ ẩm, nhiệt độ không khí, tốc độ gió, bức xạ mặt trời và lượng mưa khác nhau ở mỗi vùng và mùa Điều này ảnh hưởng lớn đến kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, bởi các điều kiện khí hậu nóng ẩm như năng lượng bức xạ mặt trời cao, lượng mưa lớn, nhiệt độ và độ ẩm cao, cùng với gió bão, tác động đến quá trình đóng rắn và hình thành cấu trúc, chất lượng bê tông, công nghệ thi công và độ bền lâu của kết cấu.
Trong thời tiết nắng nóng và không khí khô, bê tông dễ bị mất nước nhanh chóng trong giai đoạn đầu của quá trình đóng rắn Điều này có thể dẫn đến việc hình thành cấu trúc rỗng hoặc gây ra nứt bề mặt bê tông.
- Độ sụt của bê tông có thể bị hao tổn nhanh dưới trời nắng nóng
Bê tông có thể mất cường độ và mác dưới ảnh hưởng của khí hậu nóng ẩm nếu không được bảo dưỡng đúng cách trong giai đoạn đầu đóng rắn.
- Kết cấu bê tông cốt thép có thể bị nứt dưới tác động lâu ngày của các yếu tố khí hậu
- Bê tông khối lớn sẽ tỏa nhiệt nhanh dưới trời nắng nóng, gây nứt bê tông do hiệu ứng nhiệt thủy hóa của xi măng trong bê tông
- Bê tông có thể tăng nhanh đóng rắn trong điều kiện khí hậu nắng nóng
- Bê tông có thể phát triển cường độ tiếp sau tuổi 28 ngày trong điều kiện khí hậu nóng ẩm…
Công trình thủy lợi và thủy điện có những đặc điểm riêng biệt do thường xuyên tiếp xúc với môi trường nước và ánh nắng mặt trời, đồng thời phải chịu tác động của cột nước cao Quá trình thi công diễn ra trong điều kiện khó khăn, yêu cầu chất lượng cao và khối lượng công việc lớn Các yếu tố như địa hình, địa chất, thủy văn và khí tượng ảnh hưởng đến quá trình xây dựng Trong thiết kế và thi công, cần tính toán không chỉ về khả năng chịu lực và ổn định mà còn phải đảm bảo tính chống thấm, chống xâm thực và chống mài mòn của công trình.
Trong môi trường khí hậu, bê tông cốt thép phải đối mặt với nhiều tác động từ sự thay đổi nhiệt độ, độ ẩm, và các hóa chất ăn mòn có trong nước và không khí Những yếu tố này, cùng với sự ảnh hưởng của vi sinh vật, góp phần làm gia tăng tình trạng xuống cấp của kết cấu bê tông cốt thép.
1.2.2 Điều kiện môi trường biển [20]
Theo thống kê , các công trình vùng biển và cửa sông ven biển chiếm khoảng 50% khối lượng các công trình bê tông và bê tông cốt thép ở nước ta
Các công trình bê tông và bê tông cốt thép tại khu vực ven biển Việt Nam phải đối mặt với sự xâm thực mạnh mẽ từ không khí và nước biển Với bờ biển dài hơn 3000km, việc chú trọng đến đặc điểm khí hậu là rất cần thiết để đảm bảo chất lượng và độ bền của các công trình bê tông cốt thép.
Khí hậu vùng ven biển Việt Nam, với đặc thù nóng ẩm và sự phân chia theo các miền Bắc, Trung, Nam, còn chịu ảnh hưởng của muối biển và ion Cl P - P Những yếu tố khí hậu này đã thúc đẩy quá trình xâm nhập Cl P - P vào bê tông, làm gia tăng nhanh chóng sự ăn mòn kết cấu bê tông cốt thép Đặc biệt, lượng muối trong nước biển tăng dần từ Bắc vào Nam, điều này càng làm tăng cường tác động của các yếu tố khí hậu đối với quá trình xâm nhập.
Cl P - P vào kết cấu bê tông cũng thay đổi Tuy nhiên theo nghiên cứu của viện
Khi xây dựng KHCN, cần chú ý đến tác động của các yếu tố khí hậu nóng ẩm giữa các vùng và mùa, ảnh hưởng đến quá trình xâm nhập Cl P - P Quá trình này được coi là không thay đổi từ Bắc vào Nam, điều này đặc biệt quan trọng khi xem xét công nghệ bê tông trong khu vực khí hậu ven biển.
Theo K.Mohta, ăn mòn môi trường biển được chia thành ba vùng chính Các vùng này ảnh hưởng đến hệ sinh thái biển và có thể gây ra những tác động tiêu cực đến đời sống thủy sản Việc nghiên cứu và hiểu rõ về các loại ăn mòn này là rất quan trọng để bảo vệ môi trường biển và duy trì nguồn tài nguyên hải sản bền vững.
+ Vùng thường xuyên ngập nước: ở đây chủ yếu xảy ra ăn mòn hóa học và ăn mòn vi sinh ở mức độ nhỏ đối với bê tông
Vùng thủy triều là nơi diễn ra các quá trình ăn mòn hóa học và vi sinh đối với bê tông, cùng với sự ăn mòn của cốt thép Tại đây, các tác động phá hủy vật lý, va đập và mài mòn cơ học cũng diễn ra mạnh mẽ, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến cấu trúc và độ bền của công trình.
Vùng không khí biển, chứa các muối phân tán, chủ yếu gây ăn mòn cốt thép, dẫn đến nứt nẻ và phá hoại lớp bê tông bảo vệ.
Bê tông và bê tông cốt thép được sử dụng trong môi trường biển hoặc vùng ven biển thường phải đối mặt với bốn loại yếu tố xâm thực chính Những yếu tố này bao gồm sự ăn mòn do muối, tác động của sóng và thủy triều, sự xâm nhập của nước biển, và sự thay đổi nhiệt độ Việc hiểu rõ các yếu tố này là rất quan trọng để đảm bảo độ bền và tuổi thọ của công trình xây dựng trong những điều kiện khắc nghiệt này.
- Các yếu tố hóa học: nước biển có chứa các ion khác nhau của các loại muối
- Các yếu tố biến động của nước biển và thời tiết: nước thủy triều lên xuống nên một số bộ phận bị khô ẩm liên tiếp
- Các yếu tố vật lý: nhiệt độ biến đổi
- Các yếu tố cơ học: tác động của sóng xói mòn trên bề mặt bê tông
Các yếu tố tác động phối hợp gây ra sự ăn mòn mạnh mẽ cho bê tông và bê tông cốt thép trong môi trường biển Có một số dạng ăn mòn chính cần được xem xét.
- Ăn mòn hóa học bê tông trong nước biển và vùng có mực nước lên xuống
- Ăn mòn bê tông do vi sinh vật biển
Ăn mòn hóa học của bê tông trong môi trường biển là một trong những dạng ăn mòn nguy hiểm nhất, vì nó không chỉ làm hỏng cấu trúc bê tông mà còn tạo điều kiện cho các tác nhân hóa học xâm nhập, gây ăn mòn cốt thép.
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của nước biển Việt Nam và trên thế giới
Ch ỉ tiêu Đơn vị Vùng bi ển
Bi ển Ban tích pH - 7,8- 8,4 7,7- 8,3 7,5 8,0
Bảng 1.2 Độ mặn nước biển tầng mặt trong vùng biển Việt Nam [20]
Tr ạm Tháng Trung bình
Mùa đông Mùa hè năm
XII I II VI VII VIII
Các yếu tố khí hậu có thể gây hư hỏng và ăn mòn bê tông, bê tông cốt thép, ảnh hưởng đến tuổi thọ và độ bền của công trình xây dựng Những tác nhân này bao gồm độ ẩm, nhiệt độ, mưa, gió và sự thay đổi nhiệt độ đột ngột Để bảo vệ bê tông khỏi các tác động tiêu cực này, việc áp dụng các biện pháp bảo trì và sử dụng vật liệu chất lượng cao là rất quan trọng Các nghiên cứu từ Đại học Thủy Lợi cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đánh giá và dự đoán các tác động của khí hậu đối với kết cấu bê tông trong quá trình thiết kế và thi công.
Công tác thi ết kế công trình bê tông, bê tông cốt thép
Độ bền kết cấu công trình bê tông cốt thép trong môi trường khí hậu ở Việt
Độ bền của công trình bê tông cốt thép tại Việt Nam phụ thuộc vào quy trình khảo sát, thiết kế, thi công, giám sát chất lượng và quản lý sử dụng Để cải thiện độ bền này, cần tiến hành nghiên cứu sâu về nguyên nhân gây ra ăn mòn và phá hủy kết cấu Việc nâng cao trình độ khoa học và kỹ thuật xây dựng là yếu tố quan trọng nhằm đảm bảo chất lượng công trình trong môi trường Việt Nam.
1.3.1 Công tác thi ết kế dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai
Việc lựa chọn vật liệu và giải pháp chống lại các yếu tố bất lợi trong môi trường nước tại Việt Nam chưa được quan tâm đúng mức Điều này có thể ảnh hưởng đến chất lượng và độ bền của công trình.
Tuổi thọ trung bình của công trình xây dựng từ bê tông và bê tông cốt thép thường dao động từ 50 đến 60 năm, trong khi các công trình đặc biệt có thể kéo dài từ 80 đến 100 năm Để đảm bảo độ bền lâu dài cho kết cấu, việc lựa chọn vật liệu chống ăn mòn là rất quan trọng Tuy nhiên, theo thống kê, độ bền thực tế của nhiều kết cấu bê tông cốt thép chỉ đạt từ 30 đến 50% so với yêu cầu thiết kế Nguyên nhân chủ yếu là do thiết kế các công trình thủy lợi chưa tính toán đầy đủ tác động của ăn mòn trong điều kiện khí hậu Việt Nam Thay vì chỉ tập trung vào khả năng chịu tải và an toàn về ổn định, cần chú ý hơn đến việc lựa chọn vật liệu và biện pháp bảo vệ kết cấu khỏi các tác nhân môi trường để nâng cao độ bền cho công trình.
Trong thời gian dài, các công trình thủy lợi và thủy điện thường sử dụng bê tông mác M200 đến M250 với lớp bảo vệ trung bình từ 2 đến 3 cm Tuổi thọ trung bình của các công trình bê tông cốt thép trong môi trường nước ngọt, nước mặn và nước lợ được quy định từ 50 đến 60 năm.
Quá trình làm việc của các công trình cho thấy khả năng chịu lực đã được tính toán chính xác Tuy nhiên, với công nghệ thi công và vật liệu được lựa chọn, độ bền của kết cấu bê tông cốt thép thường chỉ đạt khoảng 30 đến 40 năm.
Trong thiết kế, hiện nay chúng ta vẫn chưa có tiêu chuẩn và quy phạm xây dựng riêng cho môi trường nước mặn và nước lợ, điều này phản ánh tính đặc thù của Việt Nam.
Hệ thống tiêu chuẩn hiện nay thiếu các tiêu chuẩn thử nghiệm đánh giá nhanh độ bền của kết cấu bê tông cốt thép trong môi trường xâm thực, dẫn đến việc không có đủ cơ sở để kiểm tra khả năng chống ăn mòn của vật liệu trước khi đưa vào công trình Điều này ảnh hưởng đến quá trình khảo sát và thiết kế, khiến cho việc lựa chọn vật liệu phù hợp với yêu cầu bền vững của công trình gặp khó khăn Để khắc phục, tài liệu thiết kế cần cung cấp đầy đủ các thông số liên quan đến môi trường xây dựng, từ đó đưa ra các chỉ dẫn và quy định cụ thể về chế tạo, giúp bê tông có khả năng chống lại các điều kiện xâm thực khi hoạt động.
Trong lĩnh vực Thủy lợi và Thủy điện, nghiên cứu về kiến trúc bề mặt của các công trình chưa được chú trọng đầy đủ, dẫn đến việc thiết kế thường chỉ sử dụng các mặt phẳng và mặt cong đơn giản Điều này khiến cho các kết cấu dễ bị ảnh hưởng bởi sự xâm thực mạnh từ môi trường, trong khi chưa có biện pháp bảo vệ hiệu quả chống ăn mòn.
1.3.2 V ề vấn đề sử dụng vật liệu
Chất lượng bê tông được đánh giá qua khả năng chống thấm, phản ánh độ bền chắc của nó Tính chất này phụ thuộc vào hệ số lỗ rỗng trong kết cấu bê tông, giúp bê tông chống lại các tác động xâm thực hóa học từ môi trường như sulfat, axit và carbon dioxide Ngoài ra, bê tông cũng phải đối mặt với các yếu tố bên trong như tương tác kiềm cốt liệu kém và tác động tiêu cực từ môi trường.
Tính thấm của bê tông chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như chất lượng xi măng, cốt liệu, thành phần cấp phối, mô đun độ lớn của cốt liệu, tỷ lệ nước/xi măng và mức độ thủy hóa Các yếu tố này được chia thành hai loại: yếu tố bề mặt và yếu tố bên trong Yếu tố bề mặt thường bị tác động bởi môi trường ăn mòn, trong khi yếu tố bên trong có thể do cốt liệu và xi măng có tính trương nở hoặc do chất lượng xi măng kém, chứa nhiều ôxít canxi hoặc ôxít magiê.
Các yếu tố vật lý như bào mòn, khí thực, sóng va và phong hóa ảnh hưởng đến tính bền của bê tông Khả năng chống chịu những tác động này phụ thuộc vào chất lượng bê tông; bê tông có cường độ cao, mật độ lớn, độ rỗng thấp và tính chống thấm tốt sẽ có khả năng chống đỡ các lực vật lý hiệu quả hơn, từ đó kéo dài tuổi thọ công trình.
Công tác thi công
Trong quá trình thi công bê tông, các bước như trộn, vận chuyển, đổ, đầm và hoàn thiện đều ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng công trình Nếu bê tông được đổ trên nền chưa gia cố đầy đủ, hoặc ván khuôn không được lắp ráp và cố định chắc chắn, cùng với việc đầm không đủ độ chặt, sẽ dẫn đến tình trạng nứt bề mặt hoặc nứt sâu trong quá trình bê tông cứng hóa.
Trong thi công bê tông thường gặp một số lỗi kỹ thuật sau:
Sự liên kết kỹ thuật giữa các lớp bê tông có thể bị ảnh hưởng do khe lạnh, hiện tượng bê tông rỗ tổ ong và nứt do chấn động trong quá trình bê tông ngưng kết Những vấn đề này thường gặp trong thi công bê tông, ảnh hưởng đến chất lượng công trình.
Nứt do ứng suất nhiệt xảy ra trong quá trình bê tông đông cứng, khi sự thủy hóa của xi măng tạo ra một lượng nhiệt lớn, dẫn đến nhiệt độ trong khối bê tông tăng cao.
Trong quá trình thi công bê tông khối lớn, nhiệt độ có thể tăng từ 30 đến 50 độ C, dẫn đến sự thay đổi thể tích và tạo ra ứng suất do nhiệt độ Sự chênh lệch nhiệt độ trong khối bê tông và môi trường xung quanh gây ra các vùng ứng suất kéo và nén khác nhau Bê tông có cường độ chịu kéo thấp, do đó khi ứng suất kéo vượt quá giới hạn cho phép, bê tông sẽ bị nứt Có hai loại nứt chính là nứt dọc và nứt xuyên, trong đó nứt xuyên nằm sâu trong khối bê tông và khó phát hiện Để đảm bảo chất lượng công trình, cần chú ý kiểm soát nhiệt độ và ứng suất trong quá trình thi công bê tông.
Nứt có thể xảy ra khi kết cấu chứa nhiều thép và bê tông không đủ dẻo để lấp đầy, cùng với độ đặc chắc của bê tông không cao Sử dụng tỷ lệ N/X cao có thể dẫn đến hiện tượng phân tầng và tách nước, làm tăng độ rỗng trong bê tông Về lâu dài, điều này sẽ giảm khả năng chống thấm của bê tông và làm suy yếu khả năng chống lại các tác nhân ăn mòn từ môi trường.
Thiếu bảo dưỡng bề mặt bê tông có thể dẫn đến nứt do co khô, giảm khả năng chịu mài mòn và ảnh hưởng đến chất lượng lớp bảo vệ Khi lớp bảo vệ bị nứt, khả năng bảo vệ khối bê tông bên trong sẽ bị giảm sút Sau 20 đến 30 năm, điều này có thể khiến cốt thép bị ăn mòn nhanh chóng trong môi trường xâm thực.
Việc bê tông hoạt động khi chưa đạt đủ cường độ thiết kế, tháo dỡ cốp pha quá sớm hoặc vận chuyển cấu kiện trước thời hạn có thể gây ra nứt, làm giảm chất lượng bê tông.
Chất lượng thi công xây dựng công trình chưa cao, nhiều công đoạn còn làm thủ công nên khó đảm bảo chất lượng công tác xây lắp
Công tác giám sát kỹ thuật thi công, quản lý chất lượng và nghiệm thu công trình chưa được duy trì chặt chẽ, thường xuyên
Nhiều kết cấu bê tông hiện nay không đạt được chiều dày lớp bê tông bảo vệ theo quy định, dẫn đến khả năng bảo vệ kết cấu không đáp ứng yêu cầu thiết kế.
Công tác qu ản lý, duy tu bảo dưỡng
Đại học Thủy Lợi là một trong những cơ sở giáo dục hàng đầu tại Việt Nam, chuyên đào tạo các chuyên ngành liên quan đến kỹ thuật thủy lợi và quản lý tài nguyên nước Với đội ngũ giảng viên chất lượng và chương trình học đa dạng, đại học Thủy Lợi cam kết cung cấp kiến thức và kỹ năng cần thiết cho sinh viên Trường cũng chú trọng đến nghiên cứu khoa học và hợp tác quốc tế, nhằm nâng cao chất lượng đào tạo và đáp ứng nhu cầu phát triển của ngành thủy lợi trong bối cảnh hiện đại.
1.5.1 Công tác qu ản lý khai thác Để đảm bảo tuổi thọ cho công trình, công tác quản lý khai thác và duy tu bảo dưỡng công trình có vai trò hết sức quan trọng, đây là công việc cần phải làm thường xuyên, định kỳ, lâu dài trong suốt thời hạn sử dụng công trình
Khảo sát thực tế cho thấy, việc quản lý khai thác và bảo trì công trình hiện nay còn lỏng lẻo, chưa được quy định rõ ràng trong văn bản pháp luật, dẫn đến nhiều công trình bị hư hỏng sớm Thiếu các quy định pháp lý chặt chẽ về kiểm tra định kỳ công trình đã gây khó khăn trong việc phát hiện kịp thời nguyên nhân hư hỏng kết cấu, từ đó cản trở việc áp dụng biện pháp khắc phục hiệu quả.
Chế độ bảo trì công trình thường bị lãng quên, chỉ khi sự cố nghiêm trọng xảy ra mới tiến hành khảo sát và tìm hiểu nguyên nhân hư hỏng Để cải thiện tình trạng này, tác giả đề xuất một số biện pháp quản lý cần thực hiện nhằm nâng cao hiệu quả bảo trì công trình.
+ Cần có lý lịch để theo dõi chất lượng và tình trạng làm việc của công trình
Quá trình nâng cấp, bảo trì và sửa chữa công trình cần được ghi chép chi tiết và lưu trữ hồ sơ để đảm bảo quản lý dựa trên cơ sở khoa học.
+ Sử dụng công trình đúng nhiệm vụ thiết kế quy định, không cho phép công trình làm việc quá tải
Để đảm bảo chất lượng công trình, cần thực hiện kiểm tra định kỳ theo thời gian nhằm phát hiện sớm các hư hỏng và có biện pháp khắc phục kịp thời.
1.5.2 Công tác duy tu b ảo dưỡng
Việc dưỡng hộ bê tông sau khi đổ là rất quan trọng để đảm bảo môi trường phát triển cường độ của bê tông Quá trình này cần tuân thủ các quy định nghiêm ngặt và thời gian dưỡng hộ sẽ phụ thuộc vào điều kiện khí hậu của từng vùng Tất cả các loại bê tông mới đúc đều phải được dưỡng hộ đúng cách theo quy phạm đã được đề ra.
Công tác bảo trì công trình xây dựng, đặc biệt là công trình thủy lợi bê tông trong môi trường xâm thực, chưa được chú trọng đúng mức Việc bảo trì không chỉ có ý nghĩa kỹ thuật mà còn mang lại lợi ích kinh tế lớn, giúp kéo dài tuổi thọ công trình và đảm bảo an toàn cho đơn vị quản lý Đối với các công trình bê tông tại vùng có nước xâm thực, việc áp dụng các biện pháp kỹ thuật và công nghệ mới để hạn chế ăn mòn là rất cần thiết, mang lại hiệu quả cao trong công tác bảo trì.
Chi phí bảo trì công trình thường xuyên thấp hơn nhiều so với kinh phí sửa chữa các công trình hư hỏng nặng do không được bảo trì đúng cách Các biện pháp kỹ thuật để sửa chữa cũng đơn giản và dễ thực hiện hơn, giúp tiết kiệm thời gian và không gian thi công, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế và đảm bảo an toàn trong quá trình xử lý.
Ảnh hưởng của độ nhẵn bề mặt bê tông và cường độ bê tông đến chất lượng, tuổi thọ công trình
lượng, tuổi thọ công trình
Tuổi thọ của kết cấu công trình bê tông và bê tông cốt thép phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thiết kế, thi công, giám sát chất lượng và quản lý sử dụng Công trình có thể bị hư hỏng do tác động của môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, hóa chất, chu kỳ tan và đóng băng, và tia cực tím Đặc biệt, độ nhẵn bề mặt bê tông ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng công trình; bề mặt nhẵn giúp tăng độ đặc chắc của bê tông, trong khi bề mặt không đảm bảo nhẵn sẽ tạo điều kiện cho sự xâm thực của môi trường Nhiều công trình bê tông cốt thép ở Việt Nam đã bị ăn mòn do môi trường ăn mòn, vì vậy cần có biện pháp phòng ngừa để hạn chế tình trạng này Việc làm nhẵn bề mặt bê tông là một khâu quan trọng liên quan đến chất kết dính, phụ gia, thành phần cấp phối, công tác ván khuôn, thi công, bảo dưỡng và điều kiện khí hậu, tất cả đều ảnh hưởng đến cường độ và tuổi thọ của công trình.
Một số vấn đề thường gặp với bề mặt bê tông như sau:[3]
Bê tông bị rỗ là hiện tượng phổ biến trong quá trình đúc, thể hiện qua các dạng rỗ mặt, rỗ tổ ong hoặc rỗ sâu Những lỗ rỗ này có độ sâu từ 1 đến 2 cm và xuất hiện thành từng mảng trên bề mặt kết cấu bê tông Nguyên nhân gây ra hiện tượng này cần được tìm hiểu để có biện pháp khắc phục hiệu quả.
Thời gian đầm bê tông không đúng quy định có thể dẫn đến việc một số vị trí không được đầm kỹ, gây ra hiện tượng vữa bê tông bị bỏ sót Ngược lại, nếu đầm quá kỹ, có thể làm mất vữa xi măng, ảnh hưởng đến chất lượng công trình.
Việc đúc bê tông không đồng nhất về độ dày và không tuân theo nguyên tắc đổ thành từng lớp có chiều dày phù hợp với khả năng của máy đầm rung sẽ dẫn đến tình trạng những khu vực không được đầm kỹ sẽ bị rỗ.
Việc sử dụng vữa bê tông quá khô với độ sụt nhỏ mà không tuân thủ quy định về chế độ đầm kỹ lưỡng, hoặc lựa chọn máy đầm không đạt yêu cầu kỹ thuật, có thể dẫn đến những vấn đề nghiêm trọng trong chất lượng công trình.
Thành phần cốt liệu trong vữa bê tông cần được xem xét kỹ lưỡng, bởi tỷ lệ các hạt cốt liệu cỡ trung gian có thể không đủ để lấp đầy các khoảng trống giữa các hạt cốt liệu lớn Việc lựa chọn và phối trộn cốt liệu hợp lý là yếu tố quan trọng để đảm bảo độ bền và tính chất của bê tông.
Cốp pha không phẳng và kín sẽ tạo ra kẽ hở, dẫn đến việc bê tông vữa xi măng chảy ra ngoài trong quá trình đầm Hậu quả là chỉ còn lại sỏi và đá, khiến bề mặt bê tông bị rỗ.
Hình 1.1 Hình ảnh mặt bê tông bị rỗ ở công trình Thủy điện Bình Điền
Hình ảnh bê tông bị rỗ tại công trình Thủy điện Sơn La cho thấy sự cần thiết phải kiểm tra chất lượng vật liệu xây dựng Việc đảm bảo tính bền vững và an toàn cho các công trình thủy điện là rất quan trọng, nhằm tránh những sự cố đáng tiếc có thể xảy ra Các chuyên gia khuyến cáo rằng, việc áp dụng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt trong quá trình thi công và bảo trì sẽ giúp nâng cao hiệu quả sử dụng và tuổi thọ của công trình.
Hình 1.3 Hình ảnh bê tông bị rỗ bề mặt
Bê tông bị rỗng là hiện tượng xảy ra khi quá trình đổ bê tông bị gián đoạn, dẫn đến việc vữa bê tông không được lấp đầy liên tục Khác với hiện tượng rỗ, bê tông bị rỗng không được đầm chặt hoặc có hiện tượng phân tầng, thường tạo ra những khoang rỗng lớn khiến cốt thép lộ ra Hiện tượng này làm giảm tính chất toàn khối của bê tông và thường xuất hiện ở các vị trí cụ thể trong kết cấu.
- Ở mặt dưới của các dầm, bản bê tông, cốt thép gần như lộ hẳn ra ngoài, không có lớp bảo vệ
- Các góc nối giữa các cấu kiện nơi bê tông bị co ngót do không được thi công cùng một đợt
Vị trí có bản thép được chôn sẵn nhằm hàn liên kết các kết cấu, nhưng khi đổ bê tông, vữa không được làm đầy dưới các tấm bản thép, dẫn đến sự hình thành khoang rỗng.
Bề mặt bê tông bị nứt nẻ thường xuất hiện do ứng suất nhiệt và việc dưỡng hộ bê tông không kịp thời hoặc chưa đầy đủ Để tránh hiện tượng này, cần chú ý đến quy trình dưỡng hộ bê tông một cách hiệu quả, đảm bảo bề mặt bê tông duy trì độ bền và tính ổn định.
Trong quá trình khô rắn, bê tông co ngót do mất nước, dẫn đến việc giảm thể tích Sự co ngót này bị hạn chế bởi bộ khung cốt liệu cứng, gây ra hiện tượng nứt nẻ trên bề mặt bê tông Những vết nứt này có hình dạng giống chân chim, được gọi là vết nứt co ngót.
Sự thủy hóa của xi măng trong bê tông tạo ra nhiệt, và nếu bề mặt bê tông không được bảo dưỡng đúng cách, nó sẽ nguội nhanh hơn so với bên trong khối bê tông, dẫn đến hiện tượng nứt nẻ do ứng suất nhiệt Ngoài ra, các kết cấu được bảo dưỡng bằng hơi nước cũng có nguy cơ nứt nẻ nếu chúng bị để nguội quá nhanh.
Hình 1.4 minh họa tình trạng nứt bê tông trên bề mặt của công trình thủy lợi Cửa Đạt Việc phát hiện và xử lý các vết nứt này là rất quan trọng để đảm bảo tính bền vững và an toàn cho công trình Các nguyên nhân gây ra nứt có thể bao gồm sự thay đổi nhiệt độ, tải trọng không đồng đều, hoặc chất lượng vật liệu không đạt yêu cầu Do đó, việc kiểm tra định kỳ và bảo trì kịp thời là cần thiết để duy trì hiệu suất và tuổi thọ của công trình thủy lợi.
Hình 1.5 Hình ảnh vết nứt bê tông bản mặt công trình thủy lợi Cửa Đạt
Hình ảnh vết nứt bê tông trên bề mặt công trình thủy lợi Cửa Đạt cho thấy sự cần thiết trong việc kiểm tra và bảo trì các công trình thủy lợi Những vết nứt này có thể ảnh hưởng đến tính bền vững và hiệu quả hoạt động của công trình Việc phát hiện và xử lý kịp thời các vấn đề liên quan đến bê tông là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu suất của hệ thống thủy lợi.
* Bê tông bị vỡ lở: Bê tông bị vỡ lở thành từng mảng, mảng vỡ rộng từ
50÷120mm, thường xảy ra ở các góc cạnh kết cấu và ở mặt tấm bê tông Nguyên nhân lở vỡ bê tông có thể do:
- Sử dụng những cốt liệu kém phẩm chất
- Cốt liệu chưa được rửa sạch, còn lẫn nhiều tạp chất, tính dính kết kém
- Bùn đất rơi xuống do người đi lại trên dàn giáo khi đổ bê tông, lẫn vào vữa bê tông
Nh ững yêu cầu kỹ thuật và chất lượng đối với công trình bê tông
Bê tông là vật liệu tổng hợp được hình thành từ các cốt liệu kết hợp với chất kết dính là xi măng Chất lượng của bê tông phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm chất lượng cốt liệu, loại chất kết dính, tỷ lệ các thành phần, quy trình sản xuất và bảo dưỡng, cũng như điều kiện môi trường tác động.
Sau hơn một thế kỷ sử dụng, bê tông cốt thép đã chứng tỏ nhiều ưu điểm như độ bền cao, khả năng biến dạng ít và tính ổn định trong điều kiện khí hậu Tuy nhiên, một số nhược điểm như tình trạng xuống cấp kết cấu và giảm khả năng chịu tải đã được phát hiện Mặc dù có nhiều biện pháp nhằm nâng cao chất lượng bê tông, nhưng việc khắc phục hoàn toàn những nhược điểm này vẫn là một thách thức.
Bê tông là vật liệu tổ hợp có cấu trúc phức tạp, với sự biến động lớn về các đặc trưng cơ bản như cường độ, mô đun đàn hồi, độ rỗng và độ co ngót Dù cùng một công trình sử dụng mác bê tông, loại cốt liệu, ximăng và hàm lượng pha trộn giống nhau, nhưng các đặc trưng này có thể không đồng nhất tại các vị trí khác nhau trong công trình.
- Tại các điểm khác nhau, sự phân phối cốt liệu, hàm lượng xi măng, tỷ lệ N/X không đồng đều nhau
Trong quá trình đóng rắn, bê tông chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm không khí, bức xạ mặt trời, cũng như các điều kiện và chế độ bảo dưỡng khác nhau.
Tính đồng nhất của bê tông được thể hiện qua hệ số đồng nhất cho trong bảng
1.3: dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai
Bảng 1.3 Hệ số đồng nhất của bê tông.[3]
Nén đúng tâm hoặc nén uốn 0,55 0,6
Độ xốp của bê tông U là vấn đề quan trọng trong quá trình thủy hóa xi măng, khi lượng hyđrat hình thành không đủ thay thế thể tích nước ban đầu Sự bốc hơi nước dẫn đến tình trạng xốp và co ngót của bê tông Nghiên cứu cho thấy rằng ngay cả bê tông có chất lượng tốt nhất cũng chỉ đạt độ chặt tối đa khoảng 90%.
(nghĩa là dù bê tông có đạt đến độ chặt tối đa vẫn tồn tại lỗ rỗng không dưới
Để giảm độ rỗng trong bê tông, cần giảm tỷ lệ nước/xuất (N/X) một cách hợp lý, vì độ rỗng tăng lên tỷ lệ thuận với tỷ lệ này Độ rỗng cao tạo điều kiện cho các yếu tố môi trường tác động, làm tăng tốc độ xuống cấp và giảm chất lượng của bê tông.
Độ co ngót của bê tông U là hiện tượng xảy ra trong quá trình thủy hóa xi măng, tạo ra độ rỗng trong bê tông Hiện tượng này diễn ra mạnh mẽ trong khoảng thời gian từ 1 đến 5 giờ sau khi đổ bê tông, khi bê tông đang trong giai đoạn ninh kết Sau khi quá trình đóng rắn hoàn tất, hiện tượng co ngót giảm rõ rệt và ngừng hẳn khi bê tông đạt một năm tuổi.
Một số yếu tố ảnh hưởng đến độ co ngót của bê tông:[3]
Độ co ngót của bê tông tăng khi hàm lượng và độ mịn của xi măng tăng Bằng cách lựa chọn tỷ lệ cấp phối cốt liệu hợp lý, có thể giảm lượng xi măng và từ đó giảm thiểu co ngót trong bê tông.
Bê tông sử dụng cốt liệu đá rắn chắc như đá mác ma có độ co ngót thấp hơn so với bê tông dùng cốt liệu đá xa thạch Kích thước của cốt liệu cũng ảnh hưởng đến độ co ngót Việc phối hợp hợp lý giữa các cốt liệu nhỏ và vừa được lèn chặt cùng với cốt liệu lớn sẽ giúp giảm đáng kể lượng co ngót trong bê tông.
- Độ co ngót của bê tông giảm khi độ đặc chắc của bê tông tăng lên và khi hàm lượng nước trong bê tông giảm đi
Độ co ngót của bê tông chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm không khí và tốc độ gió Khi nhiệt độ môi trường tăng cao, độ co ngót của bê tông cũng sẽ gia tăng Ngược lại, độ ẩm cao trong không khí giúp giảm độ co ngót của bê tông Bên cạnh đó, tốc độ gió lớn cũng làm tăng độ co ngót Để giảm thiểu hiện tượng này, có thể áp dụng một số biện pháp thích hợp.
+ Bảo dưỡng bê tông, giữ độ ẩm cho bê tông ít nhất 15 ngày sau khi đổ
+ Dùng loại xi măng thích hợp và hạn chế hàm lượng xi măng
+ Dùng loại cốt liệu sạch có cấp phối hạt tốt, bằng các loại đá rắn chắc
+ Tăng độ đặc chắc của bê tông: đầm bằng phương pháp chấn động chọn loại đầm phù hợp với kết cấu công trình Chọn tỷ lệ N/X thích hợp (từ 0,4÷0,6)
Tính thẩm thấu của bê tông là yếu tố quan trọng, liên quan đến sự hiện diện của các lỗ rỗng cô lập và lỗ rỗng thông nhau Những khe nứt li ti xuất hiện trong quá trình co ngót cũng góp phần tạo điều kiện cho việc truyền dẫn các chất lỏng qua cấu trúc bê tông.
Tỷ lệ N/X lớn dẫn đến độ rỗng cao, làm tăng độ thẩm thấu của bê tông Để giảm độ thẩm thấu, bê tông cần có độ co ngót thấp, giúp hạn chế khe nứt trong quá trình đông cứng.
Chất kết dính có ảnh hưởng đáng kể đến độ thẩm thấu của bê tông Nghiên cứu cho thấy các chất kết dính Puzơlan giúp giảm độ thẩm thấu, trong khi một số phụ gia chống thấm cũng có khả năng cải thiện tính chất này Việc sử dụng các chất kết dính và phụ gia phù hợp không chỉ nâng cao độ bền của bê tông mà còn tăng cường khả năng chống thấm, đảm bảo hiệu suất công trình tốt hơn.
Hiện tượng thẩm thấu cho phép các tác nhân ăn mòn xâm nhập vào bê tông, gây hại cho cấu trúc và cốt thép Để giảm thiểu thẩm thấu, có thể áp dụng một số biện pháp hiệu quả.
- Giảm tỷ lệ N/X, tăng độ chặt của bê tông càng cao càng tốt sử dụng phương pháp đầm hợp lý
- Dùng loại chất kết dính thích hợp, có thể dùng loại xi măng có puzơlan
- Dùng loại phụ gia chống thấm phù hợp