Kết cấu bê tông hoặc bê tông cốt thép được coi là khối lớn có kích thước đủ để gây ứng suất kéo, phát sinh do hiệu ứng nhiệt thủy hóa của xi măng, vượt quá giới hạn kéo của bê tông làm nứt bê tông và do đó cần phải có biện pháp để phòng ngừa vết nứt. Trong điều kiện nóng ẩm Việt Nam, kết cấu có cạnh nhỏ nhất (a) và chiều cao (h) lớn hơn 2m có thể được xem là khối lớn.
Bê tông khối lớn bị nứt do hiệu ứng nhiệt thủy hóa xi măng khi có đủ 2 yếu tố: Độ chênh lệch nhiệt độ giữa các điểm hoặc các vùng trong khối bê tông vượt quá 25°C; Modun chênh lệch nhiệt độ giữa các điểm trong khối bê tông đạt không dưới 50°C/m.
Các kết cấu có kích thước vượt quá giới hạn trên thì cần phải có giải pháp phòng ngừa nứt cho bê tông ngay từ khâu thiết kế và thi công. Hiện tượng nứt do nhiệt gây ra trong bê tông khối lớn có thể khống chế được khi áp dụng cá giải pháp hữu hiệu để giảm lượng nhiệt phát sinh cũng như mức độ thay đổi của nhiệt độ. Các giải pháp thường được sử dụng bao gồm: làm lạnh trước, làm lạnh sau khi thi công hoặc kết hợp cả hai giải pháp và một giải pháp hiện nay đang được sử dụng phổ biến bằng phương pháp bơm nước làm mát tuần hoàn và cách nhiệt cho bề mặt bê tông tiếp xúc với môi trường…
Mức độ kiểm soát nhiệt độ để chống nứt thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Vị trí địa lý, chiều cao và độ dày của kết cấu, đặc trưng của cốt liệu, tính chất của bê tông…
1. Mục đích
Công tác theo dõi nhiệt độ và làm mát bê tông của công trình được thực hiện nhằm các mục đích sau:
- Xác định nhiệt độ lớn nhất trong bê tông của dầm chuyển khối lớn tại các vị trí khác nhau;
- Xác định chênh lệch nhiệt độ tối đa trong bê tông khối lớn;
- Có biện pháp hạ nhiệt độ trong bê tông khối lớn bằng phương pháp bơm nước làm mát tuần hoàn.
2. Các yêu cầu kỹ thuật của bê tông sử dụng
- Nhiệt độ của hỗn hợp bê tông trước khi đổ tại công trình yêu cầu không quá 32°C;
- Chênh lệch nhiệt độ tối đa 2 điểm là 25°C;
- Nhiệt độ tối đa cho phép xuất hiện trong khối bê tông là 85°C.
3. Trình tự thi công
3.1. Bước 1: Công tác chuẩn bị
- Nhân sự
+ Tất cả các công nhân thi công phải mang bảo hộ lao động phù hợp: đội mũ bảo hộ, giày, kính, tại nơi làm việc, người lao động tham gia vào hàn, cắt hoặc các hoạt động tương tự khác phải được yêu cầu mang kính bảo hộ, mặt nạ hàn hoặc che chắn, các vật dụng chống bụi làm việc cao trên 2m phải mang đầy đủ dây an toàn, toàn thân…
+ Công nhân trước khi thi công phải có đầy đủ các hồ sơ theo quy định của Chủ đầu tư/ Tư vấn giám sát và được huấn luyện an toàn lao động theo quy định hiện hành.
- Thiết bị
Tất cả các máy móc sẽ được kiểm tra trước khi tiến hành công việc. Chứng chỉ và thông tin kỹ thuật sẽ được cung cấp để Chủ đầu tư/ Tư vấn giám sát xem xét.
Tất cả máy móc, công cụ luôn trong tình trạng còn tốt, an toàn và phù hợp với công việc được triển khai.
Tất cả máy móc thiết bị sẽ được theo dõi và ghi nhận bởi bộ phận quản lý an toàn. Các máy móc được đo kiểm định an toàn điện hàng tháng và được dán tem kiểm định nếu đảm bảo an toàn.
Một số loại máy móc sử dụng trong quá trình thi công:
+ Máy tiện ren ống
+ Máy cắt
+ Máy hàn điện
+ Máy hàn nhiệt
+ Máy khoan
+ Máy đục bê tông…
- Bản vẽ
+ Từ bản vẽ thiết kế do Chủ đầu tư cung cấp, nhà thầu vẽ lại thành bản vẽ phục vụ quá trình thi công. Bản vẽ này được trình lại với chủ đầu tư/Tư vấn giám sát kiểm tra và phê duyệt.
+ Đính kèm theo bản vẽ sơ đồ nguyên lý và các chỉ dẫn kỹ thuật liên quan
+ Chỉ bãn vẽ thi công đã được duyệt mới được sử dụng trên công trường
- Vật tư
Trình các chủng loại vật tư, vật liệu với Chủ đầu tư/ Tư vấn giám sát để được phê duyệt.
Chỉ dùng các vật tư, vật liệu đã được phê duyệt để sử dụng trong quá trình thi công.
Các vật tư được tập kết, bảo quản đúng theo quy định của Chủ đầu tư/ Tư vấn giám sát. Khu vực tập kết vật tư được dọn dẹp vệ sinh sạch sẽ, che chắn, căng cờ cảnh báo
Các vật tư khi về dự án phải báo lại Chủ đầu tư/ Tư vấn giám sát để nghiệm thu vật liệu đầu vào, nếu đạt yêu cầu mới đưa vào sử dụng thi công
Một số vật tư, vật liệu sử dụng trong quá trình thi công:
+ Ống thép đen DN15, DN20, DN40, DN50, DN65, DN80, DN100.
+ Phụ kiện ống thép đen, phụ kiện ống thép ren mạ kẽm.
+ Ống và phụ kiện PPR.
+ Van nước và phụ kiện
+ Đồng hồ nhiệt độ, đồng hồ áp suất
+ Bơm
+ Vật tư phụ…
- Biện pháp thi công
Nhà thầu thi công lập và trình biện pháp thi công với Chủ đầu tư/Tư vấn giám sát để được phê duyệt
Thi công theo đúng biện pháp thi công đã được phê duyệt
3.2. Bước 2: Lắp đặt đường ống cooling pipe song song với việc lắp đặt cốt thép của kết cấu
- Thi công ống PPR
+ Hệ thống ống bơm cấp nước, hồi nước từ bể cấp lên các tầng sử dụng ống PPR DN100, hệ thống ống gom nước cấp, nước hồi ở các tầng sử dụng ống PPR DN80. Được kết nối với nhau bằng phụ kiện và máy hàn nhiệt.
+ Ống được đo theo kích thước tương ứng cho từng vị trí theo bản vẽ, đánh dấu và cắt thành các module bằng kéo cắt ống nhựa chuyên dụng. Máy hàn nhiệt sử dụng điện được cắm vào các hộp nguồn đảm bảo các tiêu chuẩn an toàn. Sau khi nhiệt độ máy hàn đủ điều kiện để hàn, đưa ống và phụ kiện vào 2 đầu của cối hàn để nhựa nóng chảy và kết nối lại với nhau.
+ Đưa ống vào hệ thống giá đỡ theo bản vẽ được phê duyệt từ Chủ đầu tư/Tư vấn giám sát và cố định chắc chắn lại.
- Thi công ống thép
+ Hệ thống ống giải nhiệt nằm trong các dầm chuyển bê tông khối lớn sử dụng ống thép đen DN20, được kết nối với nhau bằng phương pháp ren và các phụ kiện;
+ Tiến hành gia công các module theo từng cấu kiện, tiến hành đo và cắt từng đoạn ống theo bản vẽ bằng máy cắt. Sau đó ren ống bằng máy ren và kê kích lên cao, tránh tiếp xúc với mặt đất.
+ Ống được kết nối với các phụ kiện ren bằng phương pháp cuốn dây đay + băng tan + sơn chống rỉ vào các đầu ren để đảm bảo các mối ghép kín sau khi kết nối vào với nhau. Sau đó dùng kìm nước và các thiết bị chuyên dụng siết chặt. Dùng băng dính để bịt các đầu ống sau khi gia công xong để tránh bụi bẩn dị vật chui vào trong đường ống;
+ Khi kết cấu thép định hình lên cho dầm, đưa ống vào dầm theo đúng vị trí bản vẽ được phê duyệt. Cố định ống vào các dầm thép và kết nối vào tuyến ống chính
+ Tất cả hệ thống ống phải được thi công theo bản vẽ được duyệt bởi Chủ đầu tư/Tư vấn giám sát
3.3. Bước 3: Thi công lắp đặt hệ thống bơm điện và tủ điện
Bơm được đặt ở vị trí theo đúng bản vẽ thi công đã được phê duyệt, lắp đặt bơm và kết nối với các phụ kiện vào hệ thống.
3.4. Bước 4
Lắp đặt thiết bị theo dõi nhiệt độ trong dầm chuyển bê tông khối lớn. Kiểm tra lưu lượng bơm trong ống và độ kín nước của ống để xem ống có bị rò rỉ nước hay không, nếu đoạn ống nào bị rỉ nước thì sẽ tiến hành sửa chữa ngay.
- Tại mỗi vị trí đo nhiệt độ sẽ có 3 điểm đo nhiệt: điểm cách mặt bê tông 300mm, điểm tại tâm khối và điểm cách đáy bê tông 300mm;
- Sau khi lắp đặt và kết nối hoàn thiện hệ thống, tiến hành thử áp (theo quy định hiện hành) bằng phương pháp thử áp lực nước với áp suất: 8 - 10kg/cm2, thời gian thử áp: 6 - 8 tiếng;
- Trước khi chạy hệ thống cần kiểm tra lại các van đường cấp nước của hệ thống đã được mở;
- Lưu lượng nước được kiểm tra bằng cách đo lượng nước bơm ra từ 4 tuyến ống của 4 lớn ống theo phương đứng khi tuần hoàn về bể hồi. Tại ống tổng cấp và xả nước về bể hồi lắp đồng hồ đo lưu lượng để tính lưu lượng bơm trong ống cool-ing pipe.
3.5. Bước 5: Bắt đầu bơm nước vào đường ống trong quá trình đổ bê tông
Trong khoảng thời gian từ thời điểm bắt đầu đổ bê tông đến thời điểm bê tông đạt nhiệt độ Tmax, chu kỳ đo nhiệt độ bê tông cách nhau 2 giờ (dự kiến khối đổ đạt Tmax tại thời điểm 24h -30h tính từ lúc bắt đầu đổ bê tông). Sau thời điểm đạt được nhiệt độ Tmax trong khối đổ chu kỳ đo cách nhau 4 giờ.
3.6. Bước 6:
Tiếp tục vận hành bơm nước trong hệ thống cooling pipe và đo nhiệt độ bê ông tại các vị trí lắp đặt sensor cho đến khi nhiệt độ cao nhất trong dầm chuyển giảm còn 55°C. Nhiệt độ nước bơm vào cooling pipe thay đổi từ 25°C đến 30°C.
- Sau khi trao đổi nhiệt với bê tông nước chảy quay về đường hồi, nước được đưa vào giải nhiệt làm mát, chảy xuống bể hồi và được bơm tuần hoàn lên bể cấp;
- Cần có máy phát điện để chạy các bơm đề phòng trường hợp sự cố mất điện đột xuất. Đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống;
- Tiến hành chạy tuần hoàn hệ thống tới đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật cho dầm bê tông thì kết thúc
3.7. Bước 7: Che phủ bề mặt bê tông bằng vật liệu cách nhiệt
Sau khi hỗn hợp bê tông đã đổ đến cao độ thiết kế, khối bê tông sẽ được bao phủ mặt bằng 3 lớn vật liệu cách nhiệt theo thứ tự như sau:
Nylon dày 0,08 - 0,1mm;
- Xốp dày 100mm;
- Bạt
3.8. Bước 8:
Tiến hành tháo bảo ôn cách nhiệt, cốp pha thành và ngưng đo nhiệt độ bê tông dầm chuyển khối lớn khi thỏa mãn các điều kiện sau:
- Chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường và nhiệt độ lớn nhất trong bê tông không quá 25°C;
- Bê tông đạt tuổi từ 5 ngày trở lên.
Lớp bảo ôn cách nhiệt trên mặt sẽ được tháo so le 1/3 diện tích mặt dầm chuyển, sau đó 2 tiếng tiếp tục tháo 2/3 diện tích mặt, tiếp tục thực hiện như vậy cho đến khi tháo hết toàn bộ ủ nhiệt trên mặt dầm chuyển. Tiếp đến là tháo ván coffa thành cấu kiện.
3.9. Bước 9:
Ngừng vận hành bơm nước vào hệ thống cooling pipe
3.10. Bước 10: Bơm vữa M300 để lấp đầy vào ống cooling pipe
Hàm lượng phụ gia sử dụng được điều chỉnh sao cho hỗn hợp vữa khi thí nghiệm chảy qua côn đạt được thời gian không quá 30 giây.
3.11. Bước 11:
Sau khi hoàn thành giải nhiệt và tháo lớp bảo ôn cách nhiệt; coffa của dầm chuyển, tiến hành nghiệm thu dựa trên việc quan sát xem trên bề mặt thành và bụng dầm chuyển có xuất hiện nứt vượt quá giới hạn cho phép hay không theo tiêu chuẩn hiện hành.
4. Kết luận
Hiện tại, các tài liệu pháp lý của Việt Nam quy định về thiết kế, thi công, nghiệm thu bê tông khối lớn chỉ ở mức tổng quát. Vì vậy, tùy vào mỗi loại kết cấu công trình, điều kiện tự nhiên tại địa điểm xây dựng công trình, nguồn vật liệu xây dựng công trình… đơn vị thiết kế và thi công cần phải thực hiện thêm những thí nghiệm để đưa ra những giải pháp phù hợp tương ứng với từng công trình đó.
Khi thi công các công trình bê tông khối lớn, ngoài lựa chọn cấp phối hợp lý, cần lựa chọn thêm các giải pháp không chế nhiệt trong khối đổ để thuận lợi trong thi công như: phun sương để hạ nhiệt trong khối đổ để thuận lợi trong thi công như: phun sương để hạ nhiệt độ môi trường tại khối đổ, dẫn nhiệt tại tâm khối đổ ra bên ngoài…
Do hạn chế về mặt thời gian nên tác giả mới chỉ nghiên cứu giải nhiệt bê tông dầm chuyển khối lớn bằng phương pháp bơm nước làm mát tuần hoàn đối với công trình dân dụng tại Việt Nam. Tác giả kiến nghị tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện các giải pháp giải nhiệt bê tông khối lớn cho các cấu kiện khác và cho công trình giao thông, thủy lợi và hạ tầng kỹ thuật…
VLXD.org (TH/ TC Người Xây dựng)