Phân Tích Ảnh Hưởng Của Hệ Thống Làm Lạnh Đến Nhiệt Thủy Hĩa Trong Bê Tơng Khối Lớn Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật.pdf

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

VÕ VĂN VIỆT

PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG
LÀM LẠNH ĐẾN NHIỆT THỦY HĨA
TRONG BÊ TƠNG KHỐI LỚN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Năm 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

VÕ VĂN VIỆT

PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG
LÀM LẠNH ĐẾN NHIỆT THỦY HĨA
TRONG BÊ TƠNG KHỐI LỚN

Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng
Mã số: 85.80.205

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS. VÕ DUY HÙNG

Đà Nẵng – Năm 2019

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan luận văn này hồn tồn do tơi thực hiện. Các đoạn trích
dẫn và số liệu sử dụng trong luận văn đều được dẫn nguồn có độ chính xác cao
nhất trong phạm vi hiểu biết của tôi.
Đà Nẵng, ngày 16 tháng 12 năm 2019
Tác giả luận văn

Võ Văn Việt


LỜI CÁM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành
đến tất cả các quý Thầy Cô trong khoa xây dựng cầu đường, Phòng Đào tạo Đại
học Bách Khoa Đà Nẵng, những người đã truyền đạt cho tôi những kiến thức và
kinh nghiệm hết sức quý báu trong suốt quá trình học tập tại trường.
Bằng tất cả tấm lịng, tơi cũng xin gửi đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp
lời cảm ơn và những tình cảm chân thành nhất, những người đã khuyến khích,
hỗ trợ, động viên, tạo điều kiện cho tơi theo hết khóa học đào tạo cao học và
hồn thành luận văn.
Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy TS. Võ Duy Hùng đã tận tình
hướng dẫn tơi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.
Xin chân thành cám ơn!


TĨM TẮT LUẬN VĂN
TÊN ĐỀ TÀI:
“PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG LÀM LẠNH ĐẾN
NHIỆT THỦY HĨA TRONG BÊ TƠNG KHỐI LỚN”

Học viên: Võ Văn Việt
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng
Mã số: 85.80.205

Khóa: K36 (2018-2019)

Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng
Tóm tắt: Thế giới đã nghiên cứu về tác động của nhiệt thủy hóa gây ra
trong bê tơng khối lớn, trong các cơng trình giao thơng, thủy lợi... Ở Việt Nam
hiện nay, ngày càng nhiều cơng trình lớn được xây dựng, trong đó có những cây
cầu bắc qua các con sơng lớn với bước nhịp lớn, kéo theo phải thi công những
trụ tháp cao với bệ móng trụ rất lớn. Trong q trình đổ bê tông khối lớn,
thường xảy ra hiện tượng nhiệt thủy hóa làm nứt nẻ bê tơng, ảnh hưởng lớn đến
chất lượng của cơng trình. Do đó, việc nghiên cứu ứng xử và các biện pháp hạn
chế các ảnh hưởng của nhiệt thủy hóa trong thi cơng bê tơng khối lớn là rất cấp
thiết. Phân tích đặc điểm ứng suất, nhiệt độ của bê tơng khối lớn là có cơ sở và
thiết thực. Đồng thời phân tích ảnh hưởng của hệ thống làm lạnh đến nhiệt thủy
hóa trong bê tơng khối lớn là việc hết sức quan trọng.
Từ khóa: nhiệt thủy hóa, bê tơng khối lớn, hệ thống làm lạnh.
TOPIC:

“ANALYZE THE EFFECTS OF THE COOLING SYSTEM ON
HYDROTHERMAL HEAT IN MASS CONCRETE”
Abstract: The world has studied the impact of hydrothermal heat in mass
concrete, traffic, and irrigation works..etc. Today, a number of high-rise
construction projects have been built in Viet Nam, including bridges with big
steps crossing large rivers, which has brought about the construction of high
pylons with massive foundations. In the process of making a large concrete
structure, it is common for hydration heat to cause cracks in concrete, seriously

affecting the quality of the construction. Therefore, the research on behavior and
control measures of the effects of hydrothermal heat on mass concrete
construction is very necessary. Analyzing stress characteristics, temperature
cracks of mass concrete is practical. At the same time, it is very important to
analyze the effect of the cooling system on hydrothermal heat in mass concrete.
Key words: Hydration heat, mass concrete, cooling system.


MỤC LỤC
TÓM TẮT LUẬN VĂN ........................................................................................................ 3
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1

1. Lý do chọn đề tài: ..................................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu: ............................................................................................. 1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: ........................................................................1
4. Phương pháp nghiên cứu: ......................................................................................2
5. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài: ...................................................2
6. Cấu trúc luận văn:..................................................................................................2
CHƯƠNG 1: .......................................................................................................................... 3
TỔNG QUAN VỀ NHIỆT THỦY HÓA BÊTƠNG ............................................................. 3

1. Nhiệt thủy hóa trong bê tơng khối lớn: .................................................................3
2. Các yếu tố gây nứt bê tông khối lớn: ....................................................................4
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.

Nứt do chênh lệch nhiệt độ: ..................................................................................... 4
Nứt do co khô: .......................................................................................................... 5

Nứt do thay đổi nhiệt độ môi trường: ....................................................................... 7
Nứt do mỏi: .............................................................................................................. 7

3. Các giai đoạn nứt bê tơng khối lớn: ......................................................................7
4. Biện pháp phịng chống nứt bê tông:.....................................................................8
4.1.

Biện pháp hạn chế tốc độ phát nhiệt thuỷ hố xi măng trong bê tơng: .................... 8

4.2.
4.3.
4.4.
4.5.
4.6.

Biện pháp hạn chế độ chênh nhiệt độ khối bê tông T: .......................................... 9
Biện pháp hạn chế co khô của bê tông: .................................................................. 10
Biện pháp hạn chế bề mặt bê tông bị sốc nhiệt: ..................................................... 10
Kiểm sốt nhiệt độ bê tơng trong thi công: ............................................................ 11
Giải pháp cấu kiện bê tông khối lớn: ..................................................................... 11

5. Các lưu ý hạn chế nứt trong thi công bê tông khối lớn: ......................................13
5.1.
5.2.
5.3.
5.4.

Trong thiết kế: ........................................................................................................ 13
Trong thi công: ....................................................................................................... 13
Các lưu ý trong công tác bảo dưỡng: ..................................................................... 16

Các lưu ý công tác kiểm tra:................................................................................... 17

6. Đặt vấn đề nghiên cứu: ........................................................................................ 18
7. Những vấn đề cần giải quyết: ..............................................................................19
CHƯƠNG 2: ........................................................................................................................ 20
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA TÍNH TỐN NHIỆT THỦY HĨA........................................ 20

1. Thủy hóa trong xi măng: .....................................................................................20
2. Cơ sở lý thuyết tính tốn nhiệt thủy hóa: ............................................................ 23
2.1.
2.2.

Phân tích truyền nhiệt:............................................................................................ 24
Phân tích ứng suất nhiệt: ........................................................................................ 25

3. Tính tốn nhiệt thủy hóa xi măng: ......................................................................27


4. Cơ sở phân tích nhiệt thủy hóa bằng Midas civil: ...............................................28
5. Giới thiệu về phần mềm Midas: ..........................................................................28
6. Cơ sở phân tích bằng phần tử hữu hạn: ............................................................... 29
CHƯƠNG 3: ........................................................................................................................ 36
PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG LÀM LẠNH ĐẾN NHIỆT THỦY HĨA
TRONG BÊ TƠNG KHỐI LỚN .............................................................................................. 36

1. Mơ hình phân tích: .............................................................................................. 36
2. Phân tích các ứng xử của bê tông khối lớn do nhiệt thủy hóa gây ra: ................38
2.1.
2.2.

Mơ hình hóa trên Midas Civil: ............................................................................... 38
Phân tích kết quả: ................................................................................................... 45

3. Phân tích các ảnh hưởng hệ thống làm lạnh đến nhiệt thủy hóa: ........................ 53
3.1. Mơ hình hóa hệ thống làm lạnh (Pipe Cooling System) trên Midas Civil: ............ 53
3.2. Phân tích kết quả: ................................................................................................... 56
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................................. 74

Kết luận: .....................................................................................................................74
Kiến nghị:...................................................................................................................75
Hướng phát triển của đề tài ........................................................................................ 76
Bài báo khoa học tại TISDIC 2019 ........................................................................... 84
Bài báo khoa học trên tại Tạp chí GTVT số tháng 11/2019 ..................................... 95
Bài báo khoa học trên tại Tạp chí GTVT số tháng 12/2019 ................................... 103
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 108
Quyết định giao đề tài ............................................................................................. 110


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ vết nứt đập bê tơng ...................................................................... 6
Hình 1.2. Sự phát triển của nhiệt thuỷ hố trong lịng bê tơng khối lớn có thể
dẫn đến nứt vì nhiệt ............................................................................................. 12
Hình 3.1. Mặt chính trụ cầu ................................................................................ 36
Hình 3.2. Mặt bên trụ cầu ................................................................................... 37
Hình 3.3. Mặt bằng bệ móng trụ cầu .................................................................. 37
Hình 3.4. Khai báo đơn vị ................................................................................... 38
Hình 3.5. Khai báo vật liệu ................................................................................. 39
Hình 3.6. Điều kiện biên ..................................................................................... 40
Hình 3.7. Hàm nhiệt độ mơi trường .................................................................... 41
Hình 3.8. Hệ số đối lưu ván khn thép .............................................................. 42

Hình 3.9. Hệ số đối lưu khơng khí ...................................................................... 42
Hình 3.10. Nguồn nhiệt ....................................................................................... 43
Hình 3.11. Giai đoạn thi cơng - Bệ trụ ............................................................... 43
Hình 3.12. Quy trình phân tích trường nhiệt độ, ứng suất trong bê tông khối lớn
bằng phương pháp PTHH ................................................................................... 44
Hình 3.13. Mơ hình khối móng dùng để phân tích .............................................. 45
Hình 3.14. Vị trí các nút trên mơ hình dùng phân tích ....................................... 45
Hình 3.15. Biểu đồ nhiệt độ tại 10 nút ................................................................ 46
Hình 3.16. Biểu đồ nhiệt độ tại nút N1394 (tại tâm bệ)...................................... 46
Hình 3.17. Trường phân bố nhiệt độ trong khối bê tông lúc 10 giờ .................. 47
Hình 3.18. Trường nhiệt độ lúc 30 giờ ............................................................... 47
Hình 3.19. Trường nhiệt độ lúc 50 giờ ............................................................... 48
Hình 3.20. Trường nhiệt độ lúc 80 giờ ............................................................... 48
Hình 3.21. Trường nhiệt độ Lúc 120 giờ ............................................................ 49
Hình 3.22. Biểu đồ ứng suất tại 10 nút ............................................................... 50
Hình 3.23. Biểu đồ ứng suất tại nút N71 (nút bề mặt) ........................................ 51
Hình 3.24. Trường ứng suất lúc 80 giờ ............................................................... 51
Hình 3.25. Trường chuyển vị lúc 80 giờ ............................................................. 52
Hình 3.26. Biểu đồ ứng suất gây nứt tại nút N71 ............................................... 52
Hình 3.27. Nhập dữ liệu cho hệ thống làm lạnh ................................................. 53
Hình 3.28. Mơ hình có 01 hệ thống làm lạnh ..................................................... 54
Hình 3.29. Mơ hình có 02 hệ thống làm lạnh ..................................................... 55
Hình 3.30. Mơ hình có 04 hệ thống làm lạnh ..................................................... 55
Hình 3.31. Biểu đồ nhiệt độ khi chưa có hệ thống làm lạnh tại 10 nút .............. 56
Hình 3.32. Biểu đồ nhiệt độ khi có 01 hệ thống làm lạnh tại 10 nút .................. 56
Hình 3.33. Biểu đồ nhiệt độ khi có 02 hệ thống làm lạnh tại 10 nút .................. 57
Hình 3.34. Biểu đồ nhiệt độ khi có 04 hệ thống làm lạnh tại 10 nút .................. 57
Hình 3.35. Biểu đồ nhiệt độ max cho các trường hợp ........................................ 58
Hình 3.36. So sánh nhiệt độ max trong khối bê tông .......................................... 58

Hình 3.37. Trường nhiệt độ trong khối bê tơng lúc 80h khi chưa có hệ thống làm
lạnh ...................................................................................................................... 59
Hình 3.38. Trường phân bố nhiệt độ trong khối bê tông lúc 80h khi có 01 hệ
thống làm lạnh ..................................................................................................... 59
Hình 3.39. Trường phân bố nhiệt độ trong khối bê tông lúc 80h khi có 02 hệ
thống làm lạnh ..................................................................................................... 60
Hình 3.40. Trường phân bố nhiệt độ trong khối bê tông lúc 80h khi có 04 hệ
thống làm lạnh ..................................................................................................... 60
Hình 3.41. Biểu đồ nhiệt độ tại nút N1394 ......................................................... 61
Hình 3.42. So sánh nhiệt độ max tại nút N1394 ................................................. 61
Hình 3.43. Biểu đồ ứng suất khi chưa có hệ thống làm lạnh .............................. 62
Hình 3.44. Biểu đồ ứng suất khi có 01 hệ thống làm lạnh .................................. 62
Hình 3.45. Biểu đồ ứng suất khi có 02 hệ thống làm lạnh .................................. 63
Hình 3.46. Biểu đồ ứng suất khi có 04 hệ thống làm lạnh .................................. 63
Hình 3.47. Trường phân bố ứng suất trong khối bê tông lúc 80h khi chưa có hệ
thống làm lạnh ..................................................................................................... 64
Hình 3.48. Trường phân bố ứng suất trong khối bê tơng lúc 80h khi có 01 hệ
thống làm lạnh ..................................................................................................... 64
Hình 3.49. Trường phân bố ứng suất trong khối bê tơng lúc 80h khi có 02 hệ
thống làm lạnh ..................................................................................................... 65
Hình 3.50. Trường phân bố ứng suất trong khối bê tơng lúc 80h khi có 04 hệ
thống làm lạnh ..................................................................................................... 65
Hình 3.51. Biểu đồ ứng suất max trong khối bê tông cho các trường hợp ......... 66
Hình 3.52. So sánh ứng suất max trong khối bê tơng ......................................... 66
Hình 3.53. Biểu đồ ứng suất tại nút N71 ............................................................ 67
Hình 3.54. So sánh ứng suất max tại nút N71..................................................... 67
Hình 3.55. Biểu đồ hệ số ứng suất gây nứt trong khối bêtông cho các trường hợp
............................................................................................................................. 68
Hình 3.56. So sánh hệ số tỷ lệ gây nứt trong khối bê tơng ................................. 68

Hình 3.57. Biểu đồ hệ số ứng suất gây nứt tại nút N71 cho các trường hợp ..... 69
Hình 3.58. So sánh hệ số tỷ lệ gây nứt tại nút N71 ............................................. 69
Hình 3.59. Chuyển vị trong khối bê tơng lúc 80h khi chưa có hệ thống làm lạnh
............................................................................................................................. 70
Hình 3.60. Chuyển vị trong khối bê tơng lúc 80h khi có 01 hệ thống làm lạnh . 70
Hình 3.61. Chuyển vị trong khối bê tơng lúc 80h khi có 02 hệ thống làm lạnh . 71
Hình 3.62. Chuyển vị trong khối bê tơng lúc 80h khi có 04 hệ thống làm lạnh . 71
Hình 3.63. Biểu đồ chuyển vị max trong khối bê tông cho các trường hợp ....... 72
Hình 3.64. So sánh chuyển vị max trong khối bê tơng ........................................ 72
Hình 3.65. Biểu đồ chuyển vị tại nút N2463 ....................................................... 73
Hình 3.66. So sánh chuyển vị tại nút N2463 ....................................................... 73


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài:
Hiện nay, cùng với sự phát triển công nghệ hiện đại trong thi công cầu
trên thế giới nói chung, Việt Nam chúng ta cũng đang có những cơng trình cầu
hiện đại, với quy mơ lớn, khả năng vượt nhịp lớn. Ví dụ như cầu Mỹ Thuận, cầu
Cần Thơ, cầu Thị Nại, cầu Thuận Phước, cầu Bãi Cháy… ngoài các cầu treo
dây văng, dây võng, ở nước ta cũng đã xây dựng các cây cầu với công nghệ
Extradose… Để xây dựng được những cây cầu có quy mơ lớn như vậy thì bên
cạnh đó phải có hệ thống móng, trụ tháp với kích thước lớn. Trong q trình đổ
bê tơng khối lớn, thường xảy ra hiện tượng nhiệt thủy hóa bê tơng, nghĩa là khi
bê tông ninh kết chuyển từ thể lỏng sang thể rắn, do sự thủy hóa của xi măng,
một lượng nhiệt lớn sinh ra làm cho nhiệt độ bê tông tăng lên, sự chênh lệch
nhiệt độ lớn so với bên ngoài, gây nên ứng suất nhiệt làm nứt nẻ bê tông, ảnh
hưởng lớn đến chất lượng của cơng trình. Qua đó, câu hỏi đặt ra cho chúng ta là
làm thế nào để tránh xảy ra những hiện tượng nứt nẻ bê tông khi đổ bê tông khối

lớn? Nếu xảy ra hiện tượng nứt nẻ thì biện pháp xử lý như thế nào? Do đó, việc
nghiên cứu ứng xử và các biện pháp hạn chế các ảnh hưởng của nhiệt thủy hóa
trong thi công bê tông khối lớn là rất cấp thiết. Phân tích đặc điểm ứng suất,
nhiệt độ của bê tơng khối lớn là có cơ sở và thiết thực. Đồng thời phân tích ảnh
hưởng của hệ thống làm lạnh đến nhiệt thủy hóa trong bê tơng khối lớn là việc
hết sức quan trọng.
2. Mục tiêu nghiên cứu:
a. Mục tiêu tổng quát:
- Nghiên cứu ứng xử của bê tông khối lớn khi áp dụng hệ thống làm lạnh
- Đưa ra kết luận và hướng phát triển của đề tài.
b. Mục tiêu cụ thể:
- Phân tích đặc điểm ứng suất, nhiệt độ, chuyển vị của bê tơng khối lớn
khi có hệ thống làm lạnh.
- Các ứng xử kết cấu khi có hệ thống làm lạnh.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Nhiệt thủy hóa.


2

- Hệ thống làm lạnh.
- Bê tông khối lớn.
- Ứng suất, chuyển vị do nhiệt thủy hóa gây ra lúc có và khơng có hệ
thống làm lạnh.
4. Phương pháp nghiên cứu:
- Thu thập tài liệu có liên quan đến đề tài.
- Nghiên cứu và phát triển lý thuyết phục vụ đề tài.
- Dùng phần mềm phần tử hữu hạn.
- Sử dụng các phương pháp lý thuyết tính tốn để đánh giá các kết quả
phân tích.

5. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài:
- Phân tích ảnh hưởng của hệ thống làm lạnh đến nhiệt thủy hóa trong bê
tông khối lớn.
- Sớm đưa ra các cảnh báo để phịng ngừa những rủi ro ngồi ý muốn.
- Đề xuất áp dụng hệ thống làm lạnh cho quá trình thi các cơng trình có
cấu tạo bê tơng khối lớn.
6. Cấu trúc luận văn:
Ngoài phần mở đầu, kết luận, luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về nhiệt thủy hóa bê tơng.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết của tính tốn nhiệt thủy hóa.
Chương 3: Phân tích ảnh hưởng của hệ thống làm lạnh đến nhiệt thủy hóa
trong bê tơngkhối lớn.


3

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ NHIỆT THỦY HÓA BÊTÔNG
1. Nhiệt thủy hóa trong bê tơng khối lớn:
Kết cấu bê tơng hoặc bê tông cốt thép được coi là khối lớn khi có kích
thước đủ để gây ra ứng suất kéo, phát sinh do hiệu ứng nhiệt thuỷ hoá của xi
măng, vượt quá giới hạn kéo của bê tông, làm nứt bê tơng, và do đó cần phải có
biện pháp để phịng ngừa vết nứt.
Trong điều kiện khí hậu 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.
Kết cấu bê tơng khối lớn có thể tích tụ nhiệt thủy hóa xi măng đủ lớn để
gây nên sự thay đổi đáng kể thể tích bê tơng trong q trình đóng rắn. Sự thay
đổi thể tích khơng đều sẽ tạo ra ứng suất kéo trong khối bê tông và khi ứng suất
này vượt quá giới hạn kéo thì bê tơng sẽ bị nứt. Sự thay đổi thể tích này phát
sinh từ các yếu tố như: q trình co khơ do mất nước, co nở nhiệt của bê tông

không đều do sự chênh lệch nhiệt độ ΔT giữa các phần của khối bê tơng. Vì vậy,
việc chống nứt nhiệt cho bê tơng khối lớn chính là việc kiểm sốt được sự phân
bố nhiệt độ và ứng suất trong khối bê tơng.
Sự hình thành và phân bố trường nhiệt độ trong bê tông khối lớn về cơ
bản phụ thuộc vào các yếu tố nội tại của bê tông cũng như các yếu tố bên ngồi
liên quan đến mơi trường và cơng nghệ thi công. Các yếu tố nội tại của bê tơng
có thể kể đến: số lượng phần tử; loại phần tử (dạng tam giác, chữ nhật); thông số
về nhiệt của vật liệu; loại và hàm lượng xi măng; các tính chất về nhiệt của
nguyên vật liệu; nhiệt độ bê tông khi đổ; nhiệt dung riêng của bê tông; tốc độ tỏa
nhiệt; hình dạng, kích thước kết cấu; cấp phối bê tơng. Các yếu tố bên ngồi
khối bê tơng là các điều kiện biên như: các thông số môi trường (nhiệt độ, độ
ẩm, tốc độ gió…); phương pháp bảo dưỡng bê tông; ràng buộc về nhiệt của khối
bê tông với các mặt tiếp xúc (ván khuôn, nền đất); các giá trị về nhiệt tại mặt
thống của khối bê tơng; hệ số trao đổi nhiệt.
Trong q trình đổ bê tơng khối lớn, thường xảy ra hiện tượng nhiệt thủy
hóa bê tơng, nghĩa là khi bê tông ninh kết chuyển từ thể lỏng sang thể rắn, do sự
thủy hóa của xi măng, một lượng nhiệt lớn sinh ra làm cho nhiệt độ bê tông tăng
lên, sự chênh lệch nhiệt độ lớn so với bên ngoài, gây nên ứng suất nhiệt làm nứt
nẻ bê tơng, ảnh hưởng lớn đến chất lượng của cơng trình. Qua đó, câu hỏi đặt ra
cho chúng ta là làm thế nào để tránh xảy ra những hiện tượng nứt nẻ bê tông khi


4

đổ bê tông khối lớn? Nếu xảy ra hiện tượng nứt nẻ thì biện pháp xử lý như thế
nào? Do đó, việc nghiên cứu ứng xử và các biện pháp hạn chế các ảnh hưởng
của nhiệt thủy hóa trong thi công bê tông khối lớn là rất cấp thiết.
Trong đề tài này giới thiệu kết quả phân tích đặc điểm ứng suất, nhiệt độ
của bê tông khối lớn, đồng thời phân tích ảnh hưởng của hệ thống làm lạnh đến
nhiệt thủy hóa trong bê tơng khối lớn bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Các

giá trị tính tốn về vật liệu, các điều kiện biên và mơ hình được xác lập theo các
quy phạm hiện hành cũng như tham khảo thực nghiệm. Kết quả tính tốn được
phân tích và so sánh với kết quả thực nghiệm. Từ đó có thể kiểm tra lại các
thông số thiết kế (cấp phối bê tông, nhiệt độ bê tông khi đổ, phương pháp và
thời gian bảo dưỡng…) để đưa ra các điều chỉnh hợp lý về vật liệu và giải pháp
thi công nhằm kiểm sốt nứt, đảm bảo chất lượng kết cấu bê tơng khối lớn.
2. Các yếu tố gây nứt bê tông khối lớn:
2.1. Nứt do chênh lệch nhiệt độ:
Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 305:2004 thì có 2 điều kiện sau đây
làm cho bê tông bị nứt do hiệu ứng nhiệt thuỷ hố xi măng trong bê tơng:
- Độ chênh nhiệt độ T giữa các điểm hoặc các vùng trong khối bê tông
vượt quá 200C: T > 200C - Điều kiện cần.
- Môđun độ chênh nhiệt độ MT giữa các điểm trong khối bê tông đạt
không dưới 500C/m: MT  500C/m - Điều kiện đủ.
(Trong đó:
- Độ chênh nhiệt độ: Mức chênh nhiệt độ giữa các điểm trong khối bê
tông. Đơn vị tính là 0C.
- Mơ đun độ chênh nhiệt độ: Mức chênh nhiệt độ giữa hai điểm trong khối
bê tông cách nhau 1m. Đơn vị thính là 0C/m).
Ý nghĩa của 2 điều kiện này như sau:
- Khi khơng có điều kiện cần: Bê tơng khơng nứt.
- Khi có điều kiện cần: Bê tơng có thể nứt, có thể khơng.
- Khi có cả điều kiện cần và điều kiện đủ: bê tông nhất định nứt.
Vậy để khơng bị nứt thì ta cần loại trừ điều kiện cần, nghĩa là làm sao cho
có  T < 200C .


5

Điều kiện cần  T > 200C được hiểu là chênh lệch nhiệt độ giữa các phần

trong bê tông và chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt bê tông với khơng khí bên
ngồi.
Điều kiện đủ M T được mơ tả bằng:
M T = tg  =

tatb
a

=

T
a

Trong đó: a là khoảng cách giữa 2 điểm a và b có chênh lệch độ  T
Đưa các giá trị  T = 200C và MT =500C/m vào biểu thức ta có:
MT = 50 =

20
a

 a = 0,4m

Nghĩa là, trong giai đoạn nâng nhiệt, bê tông khối lớn chỉ chịu ứng suất
kéo do chênh lệch nhiệt độ giữa các phần của khối bê tông trong phạm vi 0,4m
xung quanh mặt ngồi. Ở phía trong nhiệt độ các phần của bê tông trong giai
đoạn nâng nhiệt khơng chênh lệch lớn vì đã có lớp bê tơng 0,4m này bao bọc
giữ nhiệt rồi (vì vậy đối với kết cấu khối lớn, người ta chỉ cần đặt cốt thép chống
nứt cho xung quanh mặt ngồi bê tơng trong phạm vi 0,4 - 0,5m ). Ngoài ra ứng
suất kéo còn phát sinh do chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt bê tơng với khơng khí
bên ngồi.

Đối với các vết nứt thì yếu tố T nên quan niệm là chênh lệch giữa nhiệt độ
bề mặt bê tông với nhiệt độ khơng khí bên ngồi và nhiệt độ bề mặt bê tông với
nhiệt độ của điểm cách mặt bê tông khoảng 0,4 - 0,5m.
Trong giai đoạn nâng nhiệt, bê tông chỉ có nứt mặt. Trong giai đoạn hạ
nhiệt, có thể có nứt mặt và xuyên (nứt kết cấu).
2.2. Nứt do co khô:
Biến dạng co  c trên bề mặt bê tông khi nước trong bê tông bốc hơi một
khi bị kìm giữ sẽ sinh ra ứng suất kéo trong khối bê tông. Khi ứng suất này vượt
quá giới hạn cường độ kéo của bê tơng thì bê tơng sẽ bị nứt. Các vết nứt này


6

thường xuất hiện trên bề mặt bê tông bị bốc hơi. Yếu tố co khô cần được quan
tâm cho bê tơng các đập khối lớn ở những vị trí bề mặt bị bóc lộ nhiều ngày.
Yếu tố này phụ thuộc vào điều kiện khí hậu địa phương (như bức xạ mặt trời,
nhiệt độ khơng khí, độ ẩm khơng khí, tốc độ gió, lượng mưa...). Vết nứt ở đây là
vết nứt mặt.
Theo kinh nghiệm của tác giả thì quá trình co khơ của bê tơng trong điều
kiện khí hậu nóng ẩm Việt Nam thường kéo dài trong 5 - 6 tháng đầu đóng rắn
của bê tơng. Sau đó co khơ ổn định ở một giá trị tương đối, và tiếp theo chỉ biến
thiên co nở theo thời tiết, giống như nhịp thở hàng ngày của kết cấu, giá trị  c
tăng thêm không nhiều. Giá trị co khô ổn định đo được thường là  c = 0,1 –
0,4mm/m tuỳ theo loại bê tơng và điều kiện khí hậu. Giá trị co khơ bị kìm giữ
 , theo nghiên cứu của tác giả, trong điều kiện khí hậu Việt Nam có thể gây nứt
mặt bê tơng như sau:
Nứt mặt

Nứt xun

Hình 1.1. Sơ đồ vết nứt đập bê tông
Khoảng cách khe tối đa
Loại hình kết cấu

Khe giãn,
Lmax

Khe Co,

- Bê tơng khơng cốt thép

9

-

- Bê tông cốt thép

35

9

- Bê tông không cốt thép

18

-

- Bê tông cốt thép

50

9

Imax

Kết cấu chịu bức xạ mặt trời trực tiếp

Kết cấu không chịu bức xạ mặt trời
trực tiếp

 < 0,1 mm/m - không nứt
 = 0,1~ 0,2 mm/m - có thể nứt, có thể khơng nứt

 > 0,2 mm/m - nứt

Vấn đề là phải xác định được giá trị  này. Ở hiện trường, việc xác định


7

này khó làm, nên có thể hạn chế  bằng việc thực hiện quy định của
TCXDVN313:2004 về đặt khe co giãn nhiệt ẩm cho kết cấu bê tông và bê tông
cốt thép như sau:
2.3. Nứt do thay đổi nhiệt độ mơi trường:
Nhiệt độ khơng khí nóng lạnh thay đổi theo chu kỳ ngày đêm, và theo
mùa đã làm cho lớp bề mặt bê tông co nở thường xuyên, phát sinh ứng suất kéo.
Yếu tố này thường tác dụng đối với các kết cấu có tuổi thiết kế mác bê tơng sau
3, 6 tháng hoặc 1 năm, đặc biệt có qua thời kỳ mùa Đơng, có chênh lệch nhiệt độ
giữa ngày và đêm khá cao. Vết nứt trong trường hợp này là nứt mặt.
2.4. Nứt do mỏi:

Bê tông chịu ứng suất kéo lặp nhiều chu kỳ theo sự thay đổi thường xuyên của
thời tiết, lâu ngày bị mỏi, sức kháng nứt kém, dẫn đến bị nứt mặt.
Như vậy để đánh giá ngun nhân nứt bê tơng khối lớn thì cần quan tâm đến tất
cả các yếu tố gây nứt nêu trên.
3. Các giai đoạn nứt bê tông khối lớn:
Các khối lớn bê tơng, như các móng khối lớn, tường chắn đất, đập thuỷ
điện..., thường bị nứt khi chênh lệch nhiệt độ giữa các phần trong khối bê tông
và chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt bê tơng với khơng khí bên ngoài vượt quá
200C. Các vết nứt xuất hiện ở các giai đoạn như sau:
- Giai đoạn nâng nhiệt: bê tông phát mạnh (do thuỷ hoá xi măng) làm cho
kết cấu bê tơng nóng lên: Giai đoạn này kéo dài trong khoảng trên dưới 10 ngày
đầu sau khi đổ bê tông, bao gồm quá trình nâng nhiệt và giữ nhiệt trước khi
nguội. Các vết nứt trong giai đoạn này thường là vết nứt mặt, sâu vào khoảng
vài chục phân, với các đập lớn có khi tới hàng mét, và khơng gây nguy hiểm về
khả năng chịu lực của cơng trình.
- Giai đoạn hạ nhiệt: bê tông kết cấu nguội dần, tiếp ngay sau giai đoạn
nâng nhiệt. Giai đoạn này có thể kéo dài nhiều ngày cho đến nhiều năm sau tuỳ
theo khối tích kết cấu bê tơng. Kết cấu khơng lớn lắm thì nguội nhanh, kết cấu
càng lớn thì thì nguội càng chậm. Các đập lớn, có khối tích bê tơng hàng triệu
mét khối, q trình nguội có thể phải tính tới hàng chục năm. Các vết nứt trong
giai đoạn này có thể có 2 loại: Nứt mặt và nứt kết cấu. Trong đó nứt kết cấu là
nứt có thể gây nguy hiểm cho cơng trình (Hình 1.1). Các đập bê tông khối lớn
hiện nay thường sử dụng bê tông đầm lăn với hàm lượng xi măng ít nhất để hạn
chế nhiệt thuỷ hố của xi măng trong bê tơng, nhưng việc xuất hiện vết nứt trong


8

bê tơng vẫn thường khó tránh khỏi. Khi có xuất hiện vết nứt thì cần kiểm tra kỹ
để xác định đó là nứt mặt hay nứt kết cấu (nứt xuyên). Từ đó đề ra giải pháp sửa

chữa.
- Giai đoạn tiếp nước: là lúc cho nước vào hồ chứa, bề mặt bê tông đập
tiếp xúc trực tiếp với nước lạnh, gây xung nhiệt, làm nứt bê tông. Vết nứt ở đây
là vết nứt mặt. Thông thường ở giai đoạn tiếp nước bê tơng rất dễ nứt mặt, do đó
cần có giải pháp kỹ thuật để hạn chế vết nứt này. Thí dụ: Tiếp nước vào những
ngày nắng nóng thì cần tưới nước liên tục lên bề mặt thành đập để hạ thấp nhiệt
độ bề mặt bê tông, hạn chế chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt bê tông và nhiệt độ
nước dâng.
4. Biện pháp phịng chống nứt bê tơng:
Đối với kết cấu bê tơng khối lớn thì biện pháp phịng chống nứt thường
bao gồm:
- Hạn chế tốc độ phát nhiệt thuỷ hố của xi măng trong bê tơng .
- Loại bỏ điều kiện cần  T > 200C, nghĩa là luôn giữ cho  T < 200C .
- Hạn chế lượng co khô của bê tông do bị bốc hơi trong q trình thi cơng.
4.1. Biện pháp hạn chế tốc độ phát nhiệt thuỷ hố xi măng trong bê
tơng:
Để hạn chế tốc độ phát nhiệt thuỷ hoá của xi măng trong bê tông ta cần
làm những việc sau đây:
- Hạn chế lượng dùng xi măng trong bê tơng: Cần phải tính tốn thành
phần bê tơng sao cho có lượng dùng xi măng ít nhất. Đối với các đập lớn, lượng
xi măng thường không quá 100 kg/m. Bê tông đập thuỷ điện Sơn La có hàm
lượng xi măng khơng q 60 kg/m là rất hiệu quả về mặt này.
- Dùng xi măng ít toả nhiệt: Đặt hàng chế tạo xi măng đặc chủng này khi
cần. Đó là loại xi măng có lượng nhiệt thuỷ hố sau 7 ngày đêm khơng q 60
cal/g.
- Hạ nhiệt độ cốt liệu: Làm mát cốt liệu cát đá sỏi trước khi trộn bê tông
như che nắng, tưới nước làm mát, nhúng vào nước lạnh....
- Hạ thấp nhiệt độ hỗn hợp bê tông: Như dùng nước đã làm lạnh để trộn
bê tông, che nắng cho hỗn hợp bê tơng trong q trình vận chuyển tới nơi đổ.
Đối với các cơng trình khối lớn, nhiệt độ hỗn hợp bê tông nên khống chế dưới

9

250C. Hỗn hợp bê tông đầm lăn thi công ở đập thuỷ điện Sơn La được duy trì ở
nhiệt độ 23 – 240C trước khi đổ là phù hợp.
4.2. Biện pháp hạn chế độ chênh nhiệt độ khối bê tông T:
Độ chênh nhiệt độ lớn giữa các phần của khối bê tông là nguyên nhân chủ
yếu gây hiệu ứng nhiệt làm nứt bê tông.
Các biện pháp kỹ thuật sau đây có thể làm giảm độ chênh nhiệt độ T của
khối bê tơng trong những ngày đầu đóng rắn:
- Đưa nhiệt độ bê tơng ra ngồi: Do nhiệt độ ở tâm khối đổ thường lớn
hơn nhiều so với nhiệt độ vùng xung quanh, nên việc đưa nhiệt từ vùng tâm khối
đổ thốt ra ngồi sẽ làm giảm độ chênh nhiệt độ T giữa lớp bê tơng trong và
ngồi khối đổ. Có thể thực hiện việc này bằng cách đặt một dàn ống thốt nhiệt
bằng kim loại trong lịng khối đổ. Trong q trình bê tơng toả nhiệt thì bơm
nước qua hệ thống ống này để đưa nhiệt ra ngoài, giữ sao cho T ln nhỏ hơn
200C. Sau đó bơm vữa xi măng cát vào lấp đầy ống. Biện pháp này thích hợp
cho những cơng trình nằm gần nguồn nước như sơng, hồ, ao. Biện pháp đơn
giản là cắm vào khối đổ một số ống thép Φ15-20 rồi liên tục nhồi đá vào trong
những ngày đầu đóng rắn của bê tơng để lơi nước nóng trong lịng bê tơng tràn
ra ngồi. Khi tiến hành đưa nhiệt độ bê tơng ra ngồi thì nhất thiết phải liên tục
kiểm soát diễn biến nhiệt độ trong các phần của khối bê tông.
- Bọc vật liệu cách nhiệt: Biện pháp bọc vật liệu cách nhiệt cho phép giữ
cho nhiệt thủy hóa của xi măng khơng thốt ra ngồi, mà tích tụ trong khối bê
tơng và cân bằng nhiệt giữa vùng tâm với vùng xung quanh khối đổ. Xung
quanh và trên bề mặt khối đổ được bọc một lớp vật liệu cách nhiệt. Lớp vật liệu
này sẽ giữ nhiệt trong khối bê tông tương đối đồng đều, làm cho giá trị  T luôn
nhỏ hơn 200C. Tuy nhiên giải pháp này chỉ dùng cho khối đổ có thể thi cơng
xong trong 2 ngày đêm. Vì sau 2 ngày đêm nhiệt thuỷ hoá của xi măng phát rất

mạnh, nhiệt độ bê tơng đã khá cao, bê tơng có thể bị nứt trước khi bọc vật liệu
cách nhiệt.
- Chia nhỏ khối đổ: Đối với các khối bê tơng có thể tích lớn, khơng thể thi
cơng xong trong thời gian ngắn, thì có thể chia khối đổ thành các phần nhỏ để
thi công. Các phần của khối đổ được chia với kích thước sao cho có một cạnh
hoặc chiều cao nhỏ hơn 2m. Kích thước này có thể lớn hơn nếu kết cấu đã được
tính cốt thép phịng chống nứt cho khối lớn. Khi đó người thiết kế sẽ quy định
cụ thể kích thước chia nhỏ khối đổ. Tuỳ theo đặc điểm của kết cấu, người thiết


10

kế sẽ quyết định vị trí chia khối đổ sao cho đảm bảo tính tồn vẹn và sự làm việc
bình thường của khối bê tông sau này.
- Chống xung nhiệt khi tháo dỡ cốp pha: Để tránh tác động xung nhiệt cho
lớp bê tơng xung quanh phía ngồi khối đổ, việc tháo dỡ cốp pha cần đảm bảo
những yêu cầu sau đây:
Chỉ tháo cốp pha thành khi bê tông đã có tuổi khơng ít hơn 5 ngày đêm.
Tháo cốp pha làm 2 bước: Đầu tiên tháo bung thành cốp pha nhưng vẫn
để cốp pha tại chỗ. Sau một ngày đêm mới chuyển cốp pha đi.
- Chống mất nhiệt nhanh ở các gờ cạnh và góc kết cấu: Các gờ cạnh và
góc kết cấu bê tơng khối lớn thường bị mất nhiệt nhanh, tạo ra chênh lệch lớn
giữa nhiệt độ của gờ cạnh hoặc góc với nhiệt độ khối bê tơng, chừng mực nào đó
có thể gây nứt bê tơng ở các vị trí này. Vì vậy cần có biện pháp bảo vệ để tránh
mất nhiệt nhanh cho các gờ cạnh và góc kết cấu.
4.3. Biện pháp hạn chế co khơ của bê tông:
Co khô xảy ra khi bề mặt bê tơng bị bóc lộ trong thời gian dài. Dưới tác
động của các yếu tố khí hậu nóng ẩm, nước trong bê tông bốc hơi làm cho bê
tông bị co lại. Khi q trình co khơng được thực hiện hết do bị kìm giữ thì sẽ
sinh ra ứng suất kéo trong lịng bê tơng. Khi ứng suất này vượt q giới hạn

cường độ kéo của bê tơng thì bê tơng sẽ nứt. Vết nứt này là vết nứt mặt.
Để hạn chế co khơ thì phải giữ cho bề mặt bê tơng khơng bị bóc lộ dài
ngày. Thơng thường người ta phủ vật liệu như bao tải, cát trên bề mặt bê tông và
tưới nước để giữ cho bê tông không bị mất nước mà vẫn liên tục lơi nhiệt trong
lịng khối đổ ra ngồi. Cần đúc mẫu theo dõi q trình co khơ dưới tác động của
các yếu tố khí hậu trong khoảng thời gian 5 - 6 tháng.
4.4. Biện pháp hạn chế bề mặt bê tơng bị sốc nhiệt:
Đó là trường hợp cơng trình bê tơng được thi cơng trong thời gian mùa
đơng. Chênh lệch nhiệt độ khơng khí giữa ngày và đêm rất lớn, gây cho bề mặt
bê tông bị sốc nhiệt, sinh ứng suất kéo làm nứt mặt bê tông. Khi chu kỳ thay đổi
nhiệt diễn ra nhiều lần thì bê tơng có thể bị mỏi, cũng càng dễ dẫn đến nứt mặt.
Vấn đề này thường được quan tâm đối với các cơng trình xây dựng ở vùng núi
vào mùa đơng, nơi có nhiệt độ ban đêm rất thấp.
Để hạn chế tình trạng này, người ta phủ vật liệu trên bề mặt bê tông và
tưới nước. Như vậy bề mặt bê tông sẽ không tiếp xúc trực tiếp với nhiệt độ môi
trường xung quanh.


11

4.5. Kiểm sốt nhiệt độ bê tơng trong thi cơng:
Khi thực hiện các giải pháp chống nứt nêu trên thì nhất thiết phải đặt đầu
đo để kiểm soát diễn biến nhiệt độ các phần trong bê tông. Cần vẽ được đồ thị
diễn biến nhiệt độ theo thời gian tại tâm, tại bề mặt, điểm sâu vào 40 - 50 cm, và
tại một số điểm trong khối đổ từ tâm ra ngồi biên. Trên cơ sở biểu đồ này sẽ
tính được giá trị T và MT nêu trên.
4.6. Giải pháp cấu kiện bê tông khối lớn:
Trong các cấu kiện bê tông khối lớn, nhiệt thủy hóa của xi măng tại tâm
khối đổ sẽ tăng đột biến. Trong q trình đóng rắn, nhiệt độ này có thể lên đến
85oC – 100oC đối với các khối đổ có chiều dày lớn nếu sử dụng xi măng thơng

thường. Khi bê tơng đã đóng rắn thì nhiệt độ trong lịng khối đổ giảm dần, sự
chênh lệch nhiệt độ trong lịng khối bê tơng tạo ra ứng suất nội trong cấu kiện,
gây ra các vết nứt nhiệt.
Nhiệt độ tăng cao tại tâm khối đổ gây ra ảnh hưởng rất lớn đến cấu trúc
khối bê tơng:
• Nhiệt độ trên 70oC sẽ có khả năng xảy ra hiện tượng trì hỗn sự hình
thành khống Ettringite(DEF- Delayed Ettingite Formation) trong khối bê tông,
dẫn đến các vết nứt trong cấu kiện bê tơng trong thời gian dài.
• Nhiệt độ của khối bê tông cao (đặc biệt là cao hơn 70 oC) sẽ làm giảm
cường độ của bê tông ở 28 ngày.
Để giảm thiểu các rủi ro này, các biện pháp đặc biệt sau cần được tiến
hành:
• Giới hạn nhiệt độ chênh lệch tối đa T < 20oC hoặc giới hạn gradient
nhiệt độ tối đa giữa 2 điểm trong khối đổ MT < 50oC/m (TCVN 305:2004).
• Giới hạn nhiệt độ tối đa trong tâm khối đổ Tmax < 70oC.
• Việc sử dụng các loại vật liệu bảo ôn bên trong ván khuôn giúp giữ nhiệt
tại bề mặt khối đổ và làm giảm sự chênh lệch nhiệt độ. Nên giữ ván khuôn trong
vài ngày cho đến khi T < 200C.
• Tháo ván khuôn quá sớm sẽ làm cho bề mặt bê tông bị làm lạnh nhanh
và bị nứt.
• Phương pháp này cần được suy xét áp dụng khi bề dày khối đổ > 1,5m.
Đối với các cấu kiện bê tông đặc biệt, các yêu cầu này có thể được áp dụng đối
với khối đổ có chiều dày > 1m, khi các vết nứt nhiệt có thể gây ra những hư hao
lớn cho cơng trình (Ví dụ: kết cấu đường hầm, kho chứa gas…).


12

Xi măng cho kết cấu bê tông khối lớn:
Để kiểm soát sự phát triển nhiệt độ trong cấu kiện bê tông khối lớn, các

loại xi măng đặc biệt với nhiệt thủy hóa thấp được sử dụng như:
• TCVN 7712:2013
• ASTM C1157 – LH (nhiệt thủy hóa thấp)
• BS-EN – loại ít tỏa nhiệt
Tiêu chuẩn Châu Âu EN sử dụng phương pháp thí nghiệm xác định nhiệt
thủy hóa khác so với tiêu chuẩn ASTM - Phương pháp thí nghiệm xác định nhiệt
thủy hóa theo EN khơng sẵn có tại các phịng thí nghiệm ở Việt Nam.
Bê tơng cho kết cấu khối lớn:
Để đạt được giới hạn nhiệt độ trong kết cấu bê tơng khối lớn, một vài thơng số
đóng vai trị ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng, cần phải tiến hành xác định như:
• Nhiệt thủy hóa của xi măng
• Cường độ yêu cầu của bê tông, quyết định cấp phối sử dụng (bao gồm
hàm lượng xi măng sử dụng).
Chiều dày của khối đổ Cấp phối bê tơng có thể được tối ưu hóa như sau:
• Tối ưu hàm lượng xi măng bằng cách sử dụng thêm các loại phụ gia siêu
hóa dẻo.
• Sử dụng cốt liệu có kích thước lớn hơn
• u cầu cường độ của bê tơng ở tuổi 56 ngày thay vì 28 ngày.

Hình 1.2. Sự phát triển của nhiệt thuỷ hố trong lịng bê tơng khối lớn có thể
dẫn đến nứt vì nhiệt


13

Nhiệt độ của bê tông tươi nên được hạ thấp nhất có thể. Tại miền Nam
Việt Nam, nhiệt độ cao nhất của bê tơng tươi có thể kiểm sốt ở 30 – 320C bằng
cách:
• Che chắn cốt liệu để giảm nhiệt độ của chúng
• Tưới ẩm cho cốt liệu thường xuyên

• Sử dụng hệ thống làm lạnh nước hoặc kết hợp với nước đá
Trước khi tiến hành thi công khối đổ bê tông, can tiến hành làm khối đổ thử với
chiều dày bằng với khối đổ thực tế. Để kiểm tra sự thỏa mãn các yêu cầu kỹ
thuật, khối đổ thử này được bảo dưỡng cách nhiệt các mặt (tối thiểu là 5cm) sao
cho tương tự với khối đổ thực tế.
Sau khi thi công khối đổ, các biện pháp bảo dưỡng che chắn bằng các vật
liệu cách nhiệt (tối thiểu 5cm) là rất cần thiết để giảm thiểu sự chênh leach nhiệt
độ giữa bề mặt và tâm khối đổ. Bảo dưỡng bằng cách tưới nước khơng được sử
dụng vì sẽ làm mất nhiệt tại bề mặt khối đổ.
Trong suốt quá trình đóng rắn, nhiệt độ của khối đổ bê tơng phải được
theo dõi mỗi giờ trong vịng ít nhất 3 ngày. Để theo dõi nhiệt độ khối đổ có thể
lắp đặt hệ thống đầu đo nhiệt độ tại các vị trí khác nhau trong khối đổ.
5. Các lưu ý hạn chế nứt trong thi công bê tông khối lớn:
5.1. Trong thiết kế:
Khi kết cấu có kích thước vượt q giới hạn trên phải có giải pháp phịng
ngừa nứt bêtơng ngay từ trong khâu thiết kế:
- Khi a và h đến 1m: không cần cấu tạo cốt thép chống nứt bêtông;
- Khi a và h đến 2m: nên có cấu thạo cốt thép chống nứt bêtông;
- Khi a và h trên 2m: Cần có thiết kế cốt thép chống nứt.
5.2. Trong thi công:
Một số biện pháp kỹ thuật hạn chế tốc độ phát triển nhiệt thuỷ hóa của xi
măng và chênh lệch nhiệt độ ∆T trong thi công kết cấu bêtông khối lớn như sau:
a. Biện pháp hạn chế tốc độ phát nhiệt thuỷ hố của xi măng trong bêtơng.
- Hạn chế lượng dùng xi măng: Hạn chế lượng dùng xi măng bằng cách
thiết kế thành phần bêtơng có độ sụt nhỏ nhất tới mức có thể, sử dụng phụ gia để
giảm nước trộn bêtơng, sử dụng xi măng có mác thích hợp với mác bê tơng theo
hướng mác xi măng càng cao, lượng xi măng dùng càng ít, tăng hàm lượng cốt


14

liệu lớn đến mức tối đa để giảm lượng hồ xi măng trong bê tông, dùng bêtông
đầm lăn.
- Làm mát để khống chế nhiệt độ: tiêu chuẩn quy định Nhiệt độ hỗn hợp
bêtông trước khi đổ được làm mát khống chế không cao hơn 25 oC. Tuy nhiên,
trong Tiêu chuẩn cho phép nhiệt độ hỗn hợp bê tông trước khi đổ cao hơn: Nhiệt
độ hỗn hợp bêtông không nên vượt quá 35oC. Nên giữ ở dưới 30oC. Để đạt được
nhiệt độ này, nhất là vào mùa hè nắng nóng, phải có biện pháp hạ nhiệt độ các
vật liệu thành phần của bêtông và nước, và che đậy bảo vệ hỗn hợp bêtông trước
khi đổ như:
+ Che nắng kho chứa cốt liệu khỏi tác động trực tiếp của bức xạ mặt trời;
+ Phun nước lên đá dăm, sỏi để giữ ướt bề mặt tạo cơ chế nước bay hơi
làm hạ nhiệt độ vật liệu;
+ Làm lạnh cát bằng dòng nước lạnh chạy qua hộc chứa cát để hạ nhiệt độ
cát trước khi trộn;
+ Nhúng đá dăm sỏi vào nước lạnh;
+ Phun nước lạnh lên cốt liệu chạy trên băng chuyền trước khi vào máy
trộn;
+ Làm lạnh cát hoặc đá sỏi bằng cách tạo chân không.v.v..
- Hạ thấp nhiệt độ nước trộn bêtông:
+ Sử dụng nước đá ở dạng cục được đập nhỏ hoặc viên chế sẵn thay nước
trộn bêtông.
+ Làm lạnh nước bằng cách bơm chất nitrogen lỏng ở nhiệt độ - 196oC
qua hệ thống ống ngâm trong thùng chứa nước trước khi sử dụng để trộn bêtông.
- Che chắn nắng khi vận chuyển hỗn hợp bêtông: Hỗn hợp bêtông trong
ống bơm hay trên băng chuyền hoặc trong thùng vận chuyển bằng cẩu vào mùa
hè cần được che đậy để tránh tác động trực tiếp của bức xạ mặt trời, làm nóng
hỗn hợp bêtơng trước khi đổ.
- Giữ độ sụt ổn định: Dưới tác động của các yếu tố khí hậu nóng ẩm, nhất
là ở những vùng và những mùa có khí hậu khơ nóng, có gió Lào phải hạn chế

tổn thất độ sụt bằng cách dùng phụ gia hoá dẻo chậm ninh kết. Thời gian chờ bê
tông không nên quá 1,5 giờ. Nếu lâu hơn thì phải có biện pháp trộn lại nhưng
không được quá 4 giờ.


15

b. Biện pháp hạn chế độ chênh lệch nhiệt độ khối bêtông.
Độ chênh lệch nhiệt độ lớn giữa các phần của khối bêtông là nguyên nhân
chủ yếu gây nên hiệu ứng nhiệt làm nứt bêtông. Các biện pháp kỹ thuật sau đây
có thể làm giảm độ chênh lệch nhiệt độ ∆T của khối bêtơng trong những ngày
đầu đóng cứng rắn:
- Đưa nhiệt trong khối bêtơng ra ngồi: Đưa nhiệt trong khối bêtơng ra
ngồi bằng cách đặt một dàn ống thốt nhiệt bằng kim loại trong lịng khối đổ.
Sau đó bơm nước lạnh chảy qua dàn ống để đưa nhiệt trong khối đổ ra ngồi. Để
tính tốn dàn ống thốt nhiệt có thể tham khảo các chỉ dẫn kỹ thuật sau đây:
+ Dùng ống thép có đường kính 20-30mm, thành ống dày 1,5mm, kích
thước dàn ống được xác định trên cơ sở kích thước khối bêtơng cần thốt nhiệt.
+ Dùng nước lạnh tự nhiên từ mạng cấp nước thành phố hoặc nước sông,
hồ hoặc nước đã được làm lạnh trước để cấp cho dàn ống.
+ Tốc độ bơm nước qua dàn cần đạt 15-17 l/phút.
+ Thông thường nhiệt độ nước cấp có thể để ở nhiệt độ khơng khí tự
nhiên. Đối với những cơng trình cần dùng nước đã được làm lạnh trước khi nhiệt
độ nước cấp vào dàn ống có thể để ở khoảng trên 3oC. Khi cần nước lạnh hơn thì
có thể dùng 70% nước và 30% propylene glycol chất chống đóng băng, khi đó
nhiệt độ nước cấp có thể thấp ở mức 1oC.
+ Dàn ống thoát nhiệt được duy trì hoạt động liên tục trong thời gian 7 10 ngày, tuỳ theo mức độ yêu cầu thoát nhiệt của dàn ống.
+ Sau khi kết thúc q trình thốt nhiệt khối bêtơng, dàn ống thốt nhiệt
được bơm rửa sạch trong lòng ống, đuổi hết nước ra khỏi dàn ống và bơm ép
vữa xi măng cát lấp đầy tất cả các ống của dàn. Vữa xi măng cát có cường độ

không thấp hơn cường độ vữa trong bêtông. Khi vữa đã đóng rắn thì cắt bỏ các
phần ống thừa ra ngồi khối bêtơng.
- Chia nhỏ khối đổ để thi cơng: Đối với các khối bêtơng có thể tích lớn,
khơng thể thi cơng xong trong thời gian ngắn, có thể chia khối đổ thành các
phần nhỏ để thi công.
Các phần của khối đổ được chia với kích thước sao cho nó có một cạnh
hoặc chiều cao nhỏ hơn 2m. Kích thước khối chi có thể lớn hơn nếu kết cấu
bêtơng đã bố trí cốt thép phịng chống nứt cho khối lớn.


16

Kích thước chia mỗi đợt đổ bêtơng có chiều cao không quá 1,5m. Mỗi đợt
đổ bêtông không kéo dài thời gian qua 2 ngày đêm.
- Thi công các phần của khối đổ: Chỉ bắt đầu thi công phần chia của khối
bêtơng của các phần đổ trước có cạnh liền kề đạt tuổi không dưới 4 ngày đêm.
5.3. Các lưu ý trong công tác bảo dưỡng:
5.3.1. Bọc khối bêtông bằng vật liệu cách nhiệt:
Bọc vật liệu cách nhiệt để giữ nhiệt khối đổ để giữ cho nhiệt thuỷ hoá của
xi măng khơng thốt ra ngồi, mà tích tụ trong khối bêtơng và cân bằng nhiệt
giữa vùng tâm với vùng xung quanh khối đổ. Biện pháp này chỉ được áp dụng
đối với các kết cấu bêtơng có khối tích cho phép đổ liên tục và thời gian không
quá 2 ngày đêm. Vật liệu tấm cách nhiệt được bọc áp sát mặt ngoài cốp pha
thành trước lúc đổ bêtơng. Cần có biện pháp che chắn mặt ngoài để chống mưa
làm ướt vật liệu cách nhiệt. Có thể dùng các vật liệu cách nhiệt sau đây để bọc
xung quanh thành khối đổ:
- Tấm xốp polystyrene hoặc polyurethane dày 4-5cm, có khối lượng thể
tích khơng dưới 20kg/m3.
- Tấm bằng khống có chiều dày 7-10cm.
5.3.2. Phủ kín mặt bằng vật liệu cách nhiệt:

Sau khi hồn thiện bề mặt bêtơng cần nhanh chóng thực hiện việc phủ vật
liệu cách nhiệt lên bề mặt bêtông. Đầu tiên cần trải một lớp nilon polyethylene
để ngăn nước trong bêtông tiếp xúc với vật liệu cách nhiệt. Sau đó xếp ken các
tấm vật liệu cách nhiệt, hoặc trải các vật liệu rời cho đủ chiều cao yêu cầu và
phủ kín bề mặt bêtơng. Đối với vật liệu rời thì nhât thiết phải có lớp che đậy ở
phía trên như vải bạt, nilon... để giữ ổn định lớp vật liệu này và chống mưa làm
ướt chúng. Đối với vật liệu tấm thì có tuỳ tình hình thời tiết có mưa hay khơng
để giải quyết việc có cần che đậy phía trên hay khơng.
Đối với các khối đổ có diện tích bề mặt lớn, hồn thiện bề mặt bêtơng đến
đâu, tiến hành phủ vật liệu cách nhiệt ngay đến đấy. Có thể dùng vật liệu cách
nhiệt sau đây để phủ bề mặt bêtông:
- Hạt polystyrene xốp với chiều dày không dưới 10cm.
- Trấu thóc với chiều dày khơng dưới 15cm.
5.3.3. Dỡ vật liệu cách nhiệt và cốp pha thành:
Vật liệu cách nhiệt được dỡ khi bêtơng đã có khơng ít hơn 5 ngày tuổi. Dỡ
làm 2 bước: Đầu tiên dỡ bung các tấm vật liệu cách nhiệt ra nhưng chưa chuyển