Luận văn nâng cao chất lượng bê tông công trình thủy lợi sử dụng ván khuôn kiểm soát thấm

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của Đề tài
Ở Việt Nam, hầu hết các công trình thuỷ lợi đều được xây dựng từ vật liệu
bê tông. Có thể nói đây là một loại vật liệu phổ biến và có nhiều ưu điểm như
cường độ nén cao, giá thành rẻ và dễ tạo hình. Trước đây, chất lượng bê tông
thường được đặc trưng bởi cường độ chịu nén. Tuy nhiên, khi kiến thức về vật liệu
ngày càng tăng lên với các nghiên cứu thực tế về hư hỏng của bê tông, người ta
nhận thấy rằng dường như không chỉ cường độ nén ảnh hưởng đến độ bền của kết
cấu. Một khi đã bắt đầu sự xuống cấp (ăn mòn bê tông và cốt thép) có thể diễn ra
rất nhanh, làm suy yếu đi toàn bộ kết cấu.
Trên thực tế, độ bền của bê tông cốt thép phụ thuộc vào độ bền của lớp bê
tông bảo vệ bề mặt, hay khả năng chống lại các tác nhân gây hại từ môi trường.
Tuy vậy, tầm quan trọng của việc nâng cao chất lượng cho lớp bê tông bảo vệ của
kết cấu bê tông cốt thép chưa được quan tâm đúng mức. Đây là nguyên nhân gây
nứt bề mặt trong thời gian thi công. Đồng thời đó cũng là nguyên nhân chủ yếu dẫn
tới quá trình ăn mòn kết cấu của bê tông cốt thép phát triển nhanh, làm giảm tuổi
thọ của công trình xây dựng .
Theo cách truyền thống, độ bền của bê tông thường được cải thiện bằng cách
tăng hàm lượng xi măng trong thành phần hỗn hợp, thêm phụ gia, muội silic, sơn
phủ dùng các loại bê tông bền hơn và bảo dưỡng tốt hơn… Tuy nhiên yêu cầu về
độ bền chỉ giới hạn trong khu vực gần bề mặt và việc tăng thành phần hay thêm
phụ gia dẫn đến tăng giá thành. Điều đó chỉ ra rằng phương pháp truyền thống
không phải luôn hiệu quả.
Mặt khác, công nghệ hiện tại dùng các loại ván khuôn truyền thống khi thi
công các kết cấu bê tông xi măng tạo ra lớp bê tông bảo vệ có chất lượng kém hơn
so với phần bê tông lõi. Điều này là do quá trình đầm chặt bê tông tạo ra quá trình
tách nước từ hỗn hợp bê tông ra thành ván khuôn dẫn đến lớp bê tông bảo vệ,vùng
cần chất lượng cao, lại có tỷ lệ nước/xi măng lớn, độ rỗng cao. Hơn nữa việc bảo

1

dưỡng bê tông không thực hiện được khi chưa tháo ván khuôn sẽ dẫn tới các hiệu
ứng co ngót và dễ gây nứt cho lớp bê tông bảo vệ.
Những tồn tại trên cho thấy lớp bê tông bảo vệ cần phải được nâng cao chất
lượng, cả về độ đặc chắc và điều kiện dưỡng hộ, để khắc phục hiện tượng nứt do
co ngót và từ đó nâng cao khả năng chống xâm thực từ bên ngoài. Việc sử dụng
“Vật liệu hỗ trợ ván khuôn” là một giải pháp công nghệ có hiệu quả để giải quyết
những tồn tại nêu trên.
Từ những vấn đề nêu trên, cần đặt vấn đề: “Nâng cao chất lượng bê tông
công trình thủy lợi sử dụng ván khuôn kiểm soát thấm”.
2. Mục đích của Đề tài
Nghiên cứu nguyên lý làm việc, khả năng áp dụng và các lợi ích thu được từ
việc sử dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn trong thi công bê tông công trình thuỷ lợi.
Qua đó, đánh giá khả năng cải thiện chất lượng kết cấu bê tông cốt thép, đặc biệt là
về độ bền.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:
* Đối tượng nghiên cứu:
Nghiên cứu cấu tạo của ván khuôn kiểm soát thấm, nguyên tắc hoạt động và
tính chất của lớp vật liệu hỗ trợ ván khuôn kiểm soát thấm.
Nghiên cứu ứng dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn để nâng cao chất lượng bê
tông công trình thuỷ lợi sử dụng ván khuôn kiểm soát thấm.
* Phạm vi nghiên cứu:
Áp dụng cho các công trình thuỷ lợi, các công trình làm việc trong môi
trường xâm thực.
4. Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu
Tiếp cận với thông tin đại chúng, với tài liệu vật liệu hỗ trợ ván khuôn, với
chuyên gia để học hỏi.
Phương pháp nghiên cứu bao gồm: Phương pháp lý thuyết và phương pháp
thực nghiệm.
* Phương pháp lý thuyết:

2


+ Nghiên cứu lý thuyết về các phương pháp tính toán thành phần bê tông
công trình thủy lợi trong và ngoài nước. Lựa chọn một phương pháp tính toán phù
hợp với điều kiện Việt Nam.
* Phương pháp thực nghiệm:
+ Xác định các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu sử dụng (Tiêu chuẩn Việt Nam)
+ Xác định cường độ và một số tính chất của Bê tông thủy công
- Đề tài sử dụng các thiết bị thí nghiệm bê tông theo tiêu chuẩn Việt Nam
của phòng thí nghiệm vật liệu xây dựng trường đại học Hải Phòng và trung tâm thí
nghiệm kiểm định xây dựng LAS 09 – Trần Nguyên Hãn, Hải Phòng.
5. Kết quả dự kiến đạt đƣợc
Đề tài trình bày được những kết quả nghiên cứu tổng quan về tình hình sử
dụng bê tông & bê tông cốt thép trong xây dựng công trình thủy lợi.
Đánh giá được vai trò của ván khuôn đến chất lượng lớp bê tông bảo vệ kết
cấu bê tông và bê tông cốt thép công trình thủy lợi.
Đánh giá được cấu tạo, nguyên lý làm việc, các tính chất nổi bật cũng như
cơ chế tác dụng của vật liệu hỗ trợ ván khuôn đối với bề mặt bê tông.
Ứng dụng thực nghiệm vật liệu hỗ trợ ván khuôn cho kết cấu công trình thủy lợi.

3


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT
THÉP TRONG XÂY DỰNG CÁC CÔNG TRÌNH THỦY LỢI
1.1 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP TRONG
CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI
Bê tông là một loại đá nhân tạo, nhận được bằng cách tạo hình và làm rắn

chắc hỗn hợp được lựa chọn hợp lý của cốt liệu, cốt liệu nhỏ, chất kết dính và
nước. Hỗn hợp vật liệu này biến đổi qua một quá trình lý hóa khá phức tạp và đông
kết tạo thành đá. Bê tông xi măng đông kết trong 28 ngày trong điều kiện tiêu
chuẩn sẽ đạt cường độ tiêu chuẩn qui ước trong tính toán và thiết kế công trình.
1.1.1 Vật liệu chế tạo bê tông
a) Xi măng
Sản lượng xi măng năm 2009 đã đạt 35 triệu tấn (bình quân khoảng
400kg/người), năm 2010 sản lượng xi măng dự kiến lên đến khoảng 60 triệu tấn.
Chủng loại xi măng đa dạng, ngoài xi măng poóclăng hỗn hợp (PCB) chúng ta còn
có xi măng bền sunphát, xi măng ít tỏa nhiệt, xi măng nhôm v.v… Về mác xi
măng, hiện nay xi măng Việt Nam phổ biến có các loại mác 30 và 40 (PC30,
PC40, PCB30, PCB40), ngoài ra chúng ta còn có thể sản xuất xi măng mác 50, 60.

Hình 1.1 Toàn cảnh nhà máy sản xuất xi măng
4


b) Cốt liệu
Cốt liệu lớn: đá dăm, sỏi: cốt liệu nhỏ: cát tự nhiên, cát nghiền. Cốt liệu ở
Việt Nam tương đối phong phú có ở khắp các vùng trong cả nước. Trữ lượng đủ để
cung cấp cho yêu cầu sản xuất bê tông. Nhiều đơn vị sản xuất bê tông đã tự sản
xuất khai thác theo hướng tự cung tự cấp.
c) Các loại vật liệu khác
Việt Nam đã tự cung cấp các loại chất chống dính cho khuôn, các loại khuôn
và cốp pha và phụ gia cho bê tông các loại từ phụ gia hóa học đến các loại phụ gia
khoáng. Trong đó có sự trợ giúp của các hãng cung cấp phụ gia nước ngoài như
Sika, MBT (Thụy Sỹ), Grace (Mỹ), Kao (Nhật Bản). Các loại phụ gia khoáng ở
Việt Nam khá phong phú như puzơlan tự nhiên, meta cao lanh, xỉ lò cao và đặc
biệt là tro bay từ các nhà máy nhiệt điện, tro trấu.
1.1.2 Sản xuất bê tông

a) Sản lượng bê tông
Trong 10 năm qua tốc độ tăng sản lượng bê tông hàng năm tại Việt Nam là
vào khoảng 15 – 20%. Sản lượng bê tông sản xuất vào năm 2020 được dự báo là
105,5 triệu tấn [7]. Trong đó, phân bố khối lượng bê tông theo cấp độ bền chịu nén
cho trong bảng 1.1.
Bảng 1.1 Phân tỉ lệ khối lượng bê tông theo cường độ chịu nén

Cƣờng độ bê tông (Mpa)

Tỷ lệ khối lƣợng bê tông theo cƣờng độ (%)
2005

2010

2020

≤20

30

30 – 40

20 - 30

20 – 40

65

50

60

40 – 60

4

5 – 10

5 – 10

≥ 60

1

2

2

b) Phương pháp sản xuất
Trước năm 1990 bê tông chủ yếu được trộn thủ công tại công trường, sau
năm 1990 hàng loạt các trạm trộn bê tông thương phẩm đã được lắp đặt kịp thời
5


cung cấp cho nhu cầu ngày càng cao của thị trường xây dựng. Đến nay tất cả các
công trình xây dựng lớn, các chung cư cao tầng v.v... đều sử dụng bê tông thương
phẩm, loại bê tông được trộn sẵn tại các trạm trộn đảm bảo ổn định về chất lượng,
đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, đáp ứng khả năng đẩy nhanh tiến độ thi công do có trình
độ cơ giới hóa cao từ khâu cân đong khối lượng vật liệu đến qui trình trạm trộm,
vận chuyển và bơm bê tông đến tận chân công trình. Công nghệ bê tông Việt Nam

đã có thể đáp ứng những đòi hỏi ngày càng cao của ngành xây dựng như chế tạo bê
tông trộn sẵn mác cao (đến 60Mpa), bê tông tự đầm có độ chảy cao, bê tông chống
xâm thực.

Hình 1.2 Trạm trộn bê tông thương phẩm

Hình 1.3 Xe vận chuyển bê tông và xe bơm bê tông tự hành

6


1.1.3 Bê tông cốt thép trong công trình thuỷ lợi
Công nghệ bê tông phát triển đi kèm với việc sử dụng cốt thép để tạo thành
các kết cấu chịu lực có khả năng chịu được nhiều ứng suất tác dụng – bê tông cốt
thép. Các kết cấu bê tông cốt thép ngày càng được hoàn thiện đồng nghĩa với việc
ngày càng nhiều loại hình kết cấu công trình hiện đại, đa dạng, chịu lực cao được
áp dụng trong các công trình thuỷ lợi.
a) Đê, kè, đập
Đập trọng lực bê tông đầm lăn (RCC) A Vương cao 83m được xây dựng
trong những năm 2003 – 2009 tại vùng núi Tây Bắc tỉnh Quảng Nam. Nhà máy
thủy điện có công suất 210MW.

Hình 1.4 Đập thủy điện A Vương

b) Kết cấu vỏ hầm
Đường hầm dẫn nước (đường tuynen áp lực dẫn nước) thủy điện xuyên núi
dài nhất Việt Nam của công trình thủy điện Nậm Chiến 1 thuộc xã Mường La (Sơn
La) với tổng chiều dài gần 10 km đã được những người thợ tài ba của Xí nghiệp
Sông Đà 10-6 đào thông.
Đường hầm tuynen áp lực thủy điện Nậm Chiến 1 được khởi công từ năm

2007 do Xí nghiệp Sông Đà 10-6 đảm nhận thi công 7,4 km (số còn lại do đơn vị
Cavico đảm nhận).

7


Đường ống tuynen áp lực có tổng chiều dài 9155 mét, ống hở bọc bê tông
trên 300 mét, giếng nghiêng trên 194 mét, đường kính hầm 3,8 mét (khi đã hoàn
thành), kéo dài từ công trình đập vòm đầu mối thuộc xã Ngọc Chiến xuyên núi đến
xã Chiềng San (nơi đặt nhà máy) với độ cao chênh lệch trên 700m. Công trình
được coi là có đường dẫn áp lực dài nhất Việt Nam hiện nay.

Hình 1.5 Đường hầm dẫn nước Thủy điện dài nhất Việt Nam

1.1.4 Công nghệ thi công bê tông cốt thép
Công nghệ thi công bê tông cốt thép đang ngày càng phát triển, nhiều công
nghệ mới đã được ứng dụng tại Việt Nam. Sau đây là một số công nghệ thi công
điển hình đã và đang được áp dụng cho ngày xây dựng tại Việt Nam .
a) Thi công bằng phương pháp “thông thường”
Thi công bằng phương pháp “ thông thường” ở đây được hiểu là hỗn hợp bê
tông được đổ vào ván khuôn đã lắp cố định và được đầm bằng phương pháp đầm
rung mặt hoặc đầm rung bên trong. Độ sụt của hỗn hợp này thường nằm trong
phạm vi 2–18 cm. Phương pháp thi công này thường được áp dụng rộng rãi cho
nhiều loại công trình khác nhau.
b) Thi công bằng công nghệ lắp ghép cho các cấu kiện bê tông đúc sẵn
Thi công bằng công nghệ lắp ghép, được áp dụng cho các cấu kiện bê tông
đúc sẵn, đã được áp dụng ở Việt Nam từ những năm 1960. Công nghệ sản xuất cấu
kiện đã bê tông đúc sẵn đang ngày càng phát triển theo nhu cầu thị trường. Từ các
loại cấu kiện bê tông thông thường như ống thoát nước, các loại cống tiết diện tròn,
8

vuông, các loại cọc cừ, dầm sàn …, đến nay Việt Nam đã có thể sản xuất các loại
cọc bê tông ly tâm ứng suất trước có đường kính lên đến 1300mm, chiều dài một
đoạn cọc lên đến 24 – 40 tùy theo yêu cầu. Hiện nay Việt Nam đã có trên 30 cơ sở
sản xuất cọc bê tông ly tâm ứng suất trước phân bố từ Bắc vào Nam

Hình 1.6 Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước của Công ty Phan Vũ

c) Thi công cọc khoan nhồi
Ngoài thi công trên cạn, biện pháp thi công cọc khoan nhồi còn có thể được
thực hiện theo phương pháp thi công dưới nước. Độ sụt của hỗn hợp bê tông
thường nằm trong khoảng 14 – 22cm. Lần đầu tiên cọc khoan nhồi được thi công
tại Việt Nam là vào khoảng năm 1989. Hiện tại cọc khoan nhồi có đường kính
2.5m và độ sâu tới 100m đã được thi công ở Việt Nam.
d) Công nghệ thi công kết cấu bê tông khối lớn
Công nghệ thi công bê tông khối lớn sử dụng cốt liệu có đường kính Dmax lên
tới 150mm đã được áo dụng ở Việt Nam cho thi công các đập của công trình thủy
điện. Hàm lượng xi măng trong bê tông khối lớn dùng cho đập được giới hạn trong
phạm vi 150kg/m3. Hỗn hợp làm lạnh bằng nước đá và nhiệt độ bê tông sau khi
trộn vào thường khoảng +80C.
e) Các công nghệ mới: đầm lăn, tự đầm, bê tông phun…
Gần đây, nhiều công nghệ mới đã bước đầu được áp dụng như bê tông tự
đầm, bê tông có độ chảy cao, bê tông chống xâm thực. Đặc biệt trong những năm
gần đây đã và đang phát triển công nghệ bê tông đầm lăn phục vụ xây dựng các
9


công trình thủy lợi và thủy điện. Ứng dụng công nghệ bê tông đầm lăn, lượng tiêu
thụ xi măng giảm, lượng tiêu thụ phế thải công nghiệp (tro nhiệt điện, xỉ lò cao,

v.v..) tăng góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, bảo vệ môi sinh.

Hình 1.7 Thi công bê tông đầm lăn

Công nghệ bê tông phun thi công các công trình ngầm đã được áp dụng
thành công tại hầm đèo Hải Vân, đường hầm nhà máy thủy điện A Vương… và sẽ
được áp dụng ngày càng rộng rãi khu Việt Nam đang chuẩn bị xây dựng đường tàu
ngầm ở các thành phố lớn Hà Nội và Hồ Chí Minh.

Hình 1.8 Thi công bê tông phun

1.2 ĐỘ BỀN CỦA BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
1.2.1 Sự suy giảm chất lượng của kết cấu bê tông cốt thép
Khi những công trình bê tông cốt thép đầu tiên được xây dựng không ít
người ngộ nhận rằng bê tông cốt thép là một loại vật liệu vĩnh cửu. Thậm chí vào

10


những năm 40, 50 của thế kỷ trước, còn có nhận xét rằng con người chưa hề chứng
kiến một công trình bê tông cốt thép tự hủy hoại trong môi trường bình thường.
Song theo thời gian, qua sự suy thoái của bê tông, người ta nhận ra rằng vật liệu
này có những nhược điểm cơ bản và những bệnh lý gần như mãn tính.
Qua hơn một thế kỷ sử dụng, độ bền (tuổi thọ) thực tế của các công trình bê
tông cốt thép được các quốc gia trên thế giới tổng kết như sau:
- Trong môi trường không có tính xâm thực, kết cấu bê tông cốt thép có tuổi
thọ xấp xỉ tuổi thọ con người.
- Trong môi trường xâm thực vùng biển, hiện tượng ăn mòn cốt thép và bê
tông đẫn đến là nứt vỡ và phá hủy kết cấu bê tông cốt thép có thể xuất hiện sau 10
- 30 năm sử dụng. Độ bền thực tế của kết cấu bê tông cốt thép phụ thuộc vào mức

độ xâm thực của môi trường và chất lượng vật liệu sử dụng (cường độ bê tông,
mác chống thấm, khả năng chịu ăn mòn, chủng loại xi măng, phụ gia, loại cốt thép,
chất lượng thiết kế thi công và biện pháp quản lý sử dụng công trình…)
Qua kết quả khảo sát cho thấy nét đặc trưng của hiện trạng kết cấu bê tông
cốt thép bị phá hủy ở các vùng xâm thực là cốt thép bị rỉ và lớp bê tông bảo vệ bị
nứt vỡ. Hiện tượng ăn mòn kết cấu bê tông cốt thép thường gặp ở kết cấu bê tông
cốt thép có mác trên dưới 20, chiều dày lớp bê tông bảo vệ mỏng và chịu ảnh
hưởng trực tiếp của khí hậu…
Thông thường các chi tiết của kết cấu bê tông cốt thép bị phá hủy ăn mòn là
các cột, dầm, sàn. Những kết cấu bê tông cốt thép này được xây dựng chưa lâu (30
– 50 năm) nhưng cốt thép đã bị rỉ nặng, lớp bê tông bảo vệ bị nứt vỡ bong bật, đặc
biệt là những kết cấu bê tông cốt thép nằm ở vùng nước lên xuống, vùng sóng tập
táp, khí quyển trên mặt biển. Tư liệu kết quả khảo sát độ bền thực tế trên các công
trình bê tông cốt thép đã xây dựng ở vùng biển nước ta cho phép khẳng định rằng
môi trường biển Việt Nam có tác động xâm thực mạnh dẫn tới ăn mòn và phá hủy
các công trình bê tông và bê tông cốt thép. Mức độ xâm thực phụ thuộc vào vị trí
và điều kiện làm việc của từng kết cấu công trình.

11


Hình 1.9 Ăn mòn bê tông trong môi trường biển

Ở nước ta đã xảy ra sự cố hư hỏng các công trình cầu do chất lượng của lớp
bê tông bảo vệ không đảm bảo, cốt thép bị ăn mòn làm suy giảm khả năng chịu
lực. Sự cố xảy ra lớn nhất của ngành giao thông Hải Phòng là sập đổ cầu Rào
(tháng 7 – 1987). Cầu Rào có kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước dạng khung
chữ T, dầm treo được xây dựng đầu tiên ở nước ta sau ngày thống nhất, hoàn thành
và đưa vào khai thác sử dụng năm 1980. Từ khi khánh thành đưa vào sử dụng đến
khi bị sập đổ thời gian chỉ 7, 8 năm. Nhịp biên phía Hải Phòng bị gãy tại mặt cắt

gần trụ và toàn bộ kết cấu mặt bị gãy treo lơ lửng như một mảnh chiếu khổng lồ,
còn các đốt dầm dưới đó thì bị rơi xuống sông. Tại vị trí vết gãy, các bó thép dự
ứng lực được lôi ra dễ dàng vì các sợi thép có cường độ cao đường kính 5mm bị gỉ
ăn mòn gần hết. Các sợi thép bị ăn mòn này trông giống như những chiếc đũa tre
bị mối sông ăn gần hết, chỉ còn trơ lại phần cật tre, có thể bẻ gãy rất dễ dàng bằng
tay. Nguyên nhân cầu sập là do cốt thép dự ứng lực bị gỉ dẫn đến dầm chủ mất khả
năng chịu lực hoàn toàn [14].

Hình 1.10 Vỡ bê tông, hở cốt thép bản mặt cầu ở công trình cầu Rào
12


Rõ ràng, tác động của môi trường, nhất là môi trường xâm thực mạnh gây
hậu quả nghiêm trọng đến độ bền (tuổi thọ) của các công trình bê tông cốt thép.
1.2.2 Các nguyên nhân làm suy giảm độ bền của bê tông và bê tông cốt thép
Sự suy giảm độ bền bê tông có thể là kết quả của các tác nhân bên ngoài
hoặc bên trong bê tông. Các tác động có thể là vật lý, hóa học hoặc cơ học. Sự phá
hoại cơ học gây ra bởi sự va chạm, mài mòn, xói mòn hoặc xâm thực. Các nguyên
nhân hóa học gồm phản ứng kiềm silic và cácbônát hóa. Sự tấn công hóa học
thường do các ion xâm thực như clorua, sun phát hoặc khí cacbonic cũng như một
số lượng lớn các chất lỏng và khí có nguồn gốc tự nhiên hoặc công nghiệp. Các
nguyên nhân vật lý gồm ảnh hưởng của nhiệt độ cao hoặc sự chênh lệch về hệ số
giãn nở nhiệt của cốt liệu, vữa xi măng đông cứng. Cũng có khi đồng thời xuất
hiện cả hai quá trình vật lý và hóa học.
Cần lưu ý rằng sự xuống cấp của bê tông ít khi chỉ liên quan đến một nguyên
nhân: bê tông có thể chịu được một tác nhân, nhưng khi có thêm một nhân tố gây
hại nữa, sự xuống cấp bắt đầu xảy ra. Vì lý do này, đôi khi khó xác định nguyên
nhân hư hỏng, nhưng chất lượng bê tông về lâu về dài luôn là vấn đề cần quan tâm.
Trên thực tế, ngoại trừ các tác động cơ học, tất cả những ảnh hưởng xấu đến độ
bền đều liên quan đến dòng chảy (nước hoặc khí) qua bê tông [33].

Các dòng chảy có thể dịch chuyển qua bê tông theo nhiều cách và chuyển
động phụ thuộc vào cấu trúc của đá xi măng đông cứng. Độ bền bê tông phụ thuộc
khá lớn vào độ dễ dịch chuyển của các dòng chảy trong bê tông, đồng thời chất
lỏng và khí có thể xâm nhập và di chuyển bên trong bê tông; người ta gọi đó là sự
thấm bê tông. Sự thấm của bê tông liên quan đến dòng chảy trong môi trường rỗng.
Tuy nhiên, chuyển động của các dòng chảy khác nhau trong bê tông không chỉ liên
quan đến quá trình chảy giữa các lỗ rỗng mà còn bị ảnh hưởng bởi cơ chế khuếch
tán và hấp phụ, mà người ta gọi là sự thấm nhập bê tông.
Ba dòng chảy chính có thể thâm nhập vào bê tông làm giảm độ bền là nước
nguyên chất hoặc chứa ion clo, khí cácbonic và ôxy.

13


1.2.3 Sự xâm nhập của nước
Khi xét đến sự dịch chuyển của nước trong bê tông, độ thấm được xét theo
nghĩa rộng. Cần phân biệt ba cơ chế. Thấm ứng với dòng chảy gây ra do chênh
lệch áp suất. Khuếch tán là cơ chế trong đó dòng chảy chuyển dịch do ảnh hưởng
của sự chênh lệch về nồng độ. Hấp phụ là kết quả của quá trình dịch chuyển mao
dẫn trong lỗ rỗng của bê tông. Kết quả là sự hút mao dẫn chỉ hình thành trong bê
tông khô một phần, không có sự hấp thụ nước trong bê tông khô hoàn toàn hoặc bê
tông bão hòa.
Trên thực tế, tồn tại mối quan hệ giữa độ thấm nước và lỗ rỗng của bê tông.
Nếu độ rỗng cao và lỗ rỗng thông nhau sẽ tạo thành các dòng chảy trong bê tông
và độ thấm lớn. Ngược lại, nếu lỗ rỗng không liên tục hoặc không cho phép dòng
chảy đi qua vì lý do nào đó, độ thấm sẽ nhỏ mặc dù độ rỗng lớn.
Độ thấm nước phụ thuộc chủ yếu vào hệ lỗ rỗng bên trong đá xi măng và
vùng tiếp giáp giữa đá xi măng và cốt liệu. Vùng tiếp giáp có thể lên đến một phần
ba, thậm chí một nửa, tổng thể tích của vữa xi măng đông cứng và vùng này được
xem là có vi cấu trúc khác biệt so với vùng đá xi măng khác. Vùng tiếp xúc giữa

vữa xi măng và cốt liệu cũng là nơi tập hợp các loại vết nứt đầu tiên. Vì những lý
do này, độ bền bê tông bị ảnh hưởng đáng kể bởi vùng tiếp giáp. Tuy nhiên, Larbi
(1993) thấy rằng mặc dù độ rỗng của vùng tiếp xúc vữa xi măng và cốt liệu lớn
hơn, độ thấm bê tông vẫn phụ thuộc vào độ rỗng của đá xi măng – pha liên tục duy
nhất trong bê tông. Các lỗ rỗng có khả năng thấm của pha này có đường kính ít
nhất 120 – 160nm. Các lỗ rỗng này cần liên tục. Các lỗ rỗng không quan trọng đối
với dòng chảy hay khả năng thấm là những lỗ rỗng không liên tục, liên quan đến
lượng nước hấp thụ, có độ mở hẹp, ngay cả khi chúng có đường kính lớn.
Các hạt cốt liệu cũng có lỗ rỗng, nhưng thường không thông nhau. Hơn nữa
cốt liệu bị bao bọc bởi vữa xi măng khiến cho lỗ rỗng của cốt liệu không bị thấm.
Cần lưu ý thêm là bê tông chứa các lỗ rỗng do quá trình đầm chặt không tốt hoặc
do tách nước . Các lỗ rỗng này có thể lên đến 1 – 10% thể tích bê tông, trong
trường hợp bê tông cường độ rất thấp.
14


1.2.4 Quá trình Cácbônát hóa
Cácbônát hóa là thuật ngữ chung được sử dụng để diễn tả sự tác động của
khí CO2 đến bê tông – khí CO2 thâm nhập vào trong bê tông và với sự có mặt của
H2O sẽ tạo thành một axít yếu để phản ứng với Ca (OH)2 tạo thành CaCO3. Sự
cácbônát hóa sẽ làm giảm độ pH và làm giảm tính kiềm của bê tông (vì vậy thuật
ngữ “sự trung hòa” cũng thỉnh thoảng được sử dụng trong các tài liệu chuyên môn
để diễn tả quá trình này).
Hiện tượng cácbônát hóa ít khi dẫn đến các hư hỏng lớn của kết cấu bê tông
nhưng sự cácbônát hóa có thể dẫn đến những vết nứt vỡ không ưa nhìn trên bề mặt
của kết cấu bê tông (do sự chuyển đổi từ Ca (OH)2 thành CaCO3 sẽ làm cho bề mặt
bê tông có sự co ngót nhẹ), chi phí để sửa chữa các vết nứt vỡ này để đảm bảo mỹ
quan có thể là một vấn đề cần quan tâm đối với kết cấu bê tông.
Với kết cấu bê tông cốt thép thì sự Cácbônát hóa của bê tông cần đặc biệt
được lưu tâm. Tuy rằng quá trình Cácbônát hóa không làm ảnh hưởng lớn đến cấu

trúc của bê tông trong kết cấu bê tông cốt thép nhưng sẽ ảnh hưởng đến độ bền của
cốt thép.
Nói chung, quá trình cácbônát hóa của bê tông là không kiểm soát được. Vì
vậy, điều cần thiết trong việc bảo vệ công trình là sản xuất các loại bê tông có độ
đặc cao hoặc tăng độ đặc của lớp bê tông bảo vệ cốt thép để làm chậm tốc độ
cácbônát hóa và hạn chế chiều dày lớp cácbônát ban đầu ở bề mặt.
1.2.5 Quá trình thấm nhập ion clo
Sự ăn mòn cốt thép là một trong những nguyên nhân chính gây hư hỏng kết
cấu bê tông cốt thép trên toàn thế giới. Sự xâm nhập của ion clo có thể gây ăn mòn
cốt thép và sau đó gây xuống cấp bê tông.
Clo có thể có mặt trong bê tông từ hai nguồn. Thứ nhất, clo có lẫn trong hỗn
hợp bê tông khi thi công (dùng nước mặn để trộn bê tông hoặc dùng phụ gia đông
cứng nhanh có chứa Clo…) khi đó hàm lượng clo có trong bê tông gần như không
đổi theo chiều sâu. Nguồn thứ hai là do kết cấu bê tông cốt thép ở trong môi trường

15


xâm thực mạnh (như nước biển hoặc vùng khí hậu biển) khí clo có thể xâm nhập
qua lớp bê tông bảo vệ, khi đó lượng clo thay đổi theo chiều sâu.
Quá trình xâm thực của ion clorua và bê tông chủ yếu theo 4 cơ chế sau:
- Sự hút mao dẫn do sức căng mặt ngoài;
- Sự khuếch tán do chênh lệch độ ion Clorua;
- Sự thẩm thấu do chênh lệch áp lực;
- Sự thẩm thấu do chênh lệch điện thế.
1.2.6 Các giải pháp nâng cao độ bền cho kết cấu bê tông cốt thép và vai trò của lớp
bê tông bảo vệ.
Việc kéo dài tuổi thọ của các công trình thuỷ lợi hiện hữu thay vì phá đi và
xây lại không chỉ làm tiêu tốn ít tài nguyên thiên nhiên và năng lượng hơn mà còn
giảm thiểu các tác động đến môi trường. Thực tiễn cho thấy rằng bê tông chất

lượng kém sẽ bị hư hỏng sớm và thường xuyên phải yêu cầu sửa chữa tốn kém dẫn
đến hao tổn tài nguyên thiên nhiên, năng lượng và tiền của. Các số liệu nghiên cứu
cho thấy thực tiễn xây dựng các công trình thuỷ lợi hiện nay chịu ảnh hưởng của
yêu cầu phương pháp thi công nhanh và giá thành thấp, kết quả là làm giảm độ bền
của kết cấu công trình. Vì vậy tiêu chí “chi phí vòng đời (life-cycle cost)” nên
được các nhà đầu tư xem xét để xây dựng kết cấu bê tông chất lượng tốt hơn và
bền lâu hơn so với tiêu chí “chi phí ban đầu thấp (lower initial cost)”.
Quan điểm chung về chống ăn mòn cho kết cấu bê tông và bê tông cốt thép
là: bảo vệ bê tông, lấy bê tông bảo vệ cốt thép. Việc sử dụng bê tông cường độ cao,
độ thấm thấp, sử dụng phụ gia, gia cường bằng keo epôxy, các lớp bảo vệ… làm
tăng đáng kể tuổi thọ của bê tông.
a) Sử dụng bê tông cường độ cao
Kết cấu bê tông của công trình sử dụng bê tông cường độ cao mang lại nhiều
lợi ích như giảm chi phí đầu tư, giảm thời gian thi công và công trình có tuổi thọ
cao hơn. Theo nghiên cứu và đánh giá của các công ty tư vấn thiết kế, sử dụng bê
tông mác cao hơn cho các tòa nhà cao tầng (tăng mác bê tông lên 1,5 lần) thì chi
phí đầu tư cho công trình giảm từ 15-20%.
16


Có rất nhiều cách để tăng cường độ bê tông và sử dụng phụ gia là một trong
những cách mang lại hiệu quả cao nhất. Silica Fume là một trong những phụ gia
hiệu quả nhất và được sử dụng phổ biến hiện nay. Silica fume tiếng Việt gọi là
muội silic. Muội silic là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất Ferrosilicon hay
Siliconmetal. Nó là một loại phụ gia cao cấp họ puzzolan đã được ứng dụng trong
sản xuất bê tông trên thế giới 30 năm qua. Sử dụng bê tông silica fume mác cao
trong công tác xây lắp cầu đối với dầm bê tông căng kéo trược cho phép thiết kế
cầu gọn nhẹ hơn do tăng được chiều dài nhịp và tăng khoảng cách giữa các dầm,
mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn so với bê tông thông thường. Không chỉ sử dụng
cho dầm, do bê tông silica fume có độ bền cao nên cũng rất hiệu quả khi sử dụng

cho mặt cầu, tường chắn, cọc, đài cọc và vùng nước lên xuống. Sử dụng bê tông
silica fume giảm thiểu được khả năng gây nứt.
b) Sử dụng phụ gia chống thấm
Hiện nay, với sự tiến bộ mạnh mẽ của ngành xây dựng nói chung và của
công nghệ bê tông nói riêng, phụ gia ngày càng đóng một vai trò quan trọng và tạo
ra những ảnh hưởng lớn đến các tính chất kinh tế - kỹ thuật cũng như tính thẩm mỹ
của công trình. Phụ gia ngày nay thường đảm nhận các nhiệm vụ chính trong bê
tông, không “đóng vai phụ” như tên thường gọi của nó.
- Phụ gia chống thấm “công thức” ngoại – SIKA:
Phụ gia chống thấm hiện nay của Sika rất đa dạng và phong phú về chủng
loại, thích hợp với nhiều điều kiện sử dụng khác nhau.
Sikalite là một loại phụ gia chống thấm có tính thi công cao. Đây là một hợp
chất chống thấm dạng lỏng không độc hại và không clorua, được chế tạo sẵn có thể
sử dụng ngay. Ngoài ra, còn nhiều loại phụ gia chống thấm hữu hiệu khác như Sika
Latex, Sika Hydrotite CJ-Type, Sika SwellS-2, Sika Waterbars Grey, Sika
Waterbar Yellow,,,
- Phụ gia chống thấm “Made in Vietnam” – Hysuca:
Hysuca là một loại phụ gia dãn nở chống thấm thuộc dạng hợp chất vô cơ đã
được GS.TSKH. Võ Đình Lương – Trường Đại học Bách Khoa TpHCM, nghiên
17


cứu và chế tạo thành công. Các loại phụ gia chống thấm hữu cơ polymer đang
được dùng trên thị trường hiện nay chỉ là một lớp bảo vệ rất mỏng khi được phủ
lên bề mặt các cấu kiện. Lớp “áo” này sẽ rất dễ bị biến chất dòn hóa dưới tác dụng
của ánh nắng mặt trời cũng như sự thay đổi của khí hậu và nhiệt độ. Do đó, tuổi
thọ của phụ gia chống thấm hữu cơ bị hạn chế và phải xử lý lặp lại nhiều lần trong
khi sử dụng, hiệu quả kinh tế thấp. Hysuca, một loại phụ gia không độc tố, ra đời
đã khắc phục được các nhược điểm trên của phụ gia hữu cơ.
- Hợp chất chống thấm Fosta (Intoc):

Sau 5 năm nghiên cứu đến đầu năm 1997, thạc sỹ Đỗ Thành Tích – giảng
viên môn toán trường Cao đẳng Sư phạm Cần Thơ, đã chế tạo thành công hợp chất
chống thấm bằng hóa chất với thương hiệu Fosta, nay được đổi tên thành phụ gia
chống thấm Intoc.
Nguyên lý được áp dụng trong phụ gia loại này là thẩm thấu. Hoạt chất sẽ
thấm sâu vào trong các lỗ rỗng của vật liệu và chiếm chỗ luôn trong đó. Khi đó sẽ
không còn chỗ cho nước đi qua và đồng thời với tính kháng nước nên hoạt chất này
cũng sẽ đánh bật nước nếu có ra khỏi cấu trúc của vật liệu. Khả năng thẩm thấu và
kháng nước của hợp chất chống thấm này là nhờ vào vai trò của một hoạt chất mới
được ứng dụng lần đầu tiên vào ngành sản xuất phụ gia đó là men sinh hóa.
Ngoài ra, trên thực tế vẫn còn nhiều loại phụ gia và các loại hóa chất xây
dựng khác cũng được sử dụng với mục đích chống thấm cho bê tông cũng như
trong các công trình xây dựng hiện nay ở Việt Nam.
c) Nâng cao chất lượng của lớp bê tông bảo vệ
Đối với kết cấu bê tông cốt thép thì chiều dày và chất lượng của bề mặt lớp
bê tông bảo vệ giữ một vị trí quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền và chất
lượng công trình.
Theo yêu cầu cấu tạo, các lớp cốt thép chịu lực chính thường ở gần mép tiết
diện bê tông, chỉ được “cách ly” với môi trường xâm thực qua lớp bê tông bảo vệ
dày từ 15mm đối với bản, đến 25-35mm đối với dầm và lớn hơn một ít ở đáy
móng.
18


Bề dày của lớp bê tông bảo vệ chỉ được phép vừa đủ. Nếu bé hơn mức quy
định sẽ không làm tròn chức năng bảo vệ cốt thép và bảo vệ phần bê tông ở bên
trong của tiết diện. Nếu quá dày sẽ dễ nứt do cường độ chịu kéo của bê tông quá
thấp, dẫn đến thấm. Đặc biệt, với những công trình bê tông cốt thép làm việc trong
môi trường chịu xâm thực mạnh, nhất là môi trường biển thì yêu cầu chiều dày của
lớp bê tông bảo vệ được quy định hết sức chi tiết.

Bảng 1.2 Trích các yêu cầu tối thiểu về thiết kế bảo vệ kết cấu
chống ăn mòn trong môi trường biển
Kết cấu làm việc trong vùng
Khí quyển
Yêu cầu thiết kế

Ngập
nƣớc (4)

Mác bê tông,MPa (1)

Nƣớc
lên

Trên mặt

xuống

nƣớc

Gần bờ,

Trên bờ,
0÷1 km cách
mép nƣớc

1÷

30 km
cách mép

nƣớc

30

40

40

50

30

40

50

25

30

40

25

30

40

8

10

10

12

8

10

12

6

8

10

6

8

10

- Kết cấu trong nhà

40

30

40

30

25

- Nước biển

30

25

30

25

20

Độ chống thấm
nước, at (2)
Chiều dày lớp bê
tông bảo vệ cốt
thép,mm (3)
- Kết cấu ngoài trời

- Nước lợ của sông

50

70

70

60

60

50

40

50

40

60

60

50

50

40

30

40

Chú thích:

(1)

Đối với kết cấu bê tông không có cốt thép ở vùng khi quyển biển không bắt buộc

thực hiện yêu cầu về mác bê tông theo bảng 1.3;
(2)

Đối với kết cấu bê tông không có cốt thép ở vùng khi quyển biển không bắt buộc

thực hiện yêu cầu về độ chống thấm nước theo bảng 1.3;
19


(3)

Chiều dày lớp bê tông bao vệ cốt thép được tính bằng khoảng cách gần nhất từ

mặt ngoài kết cấu đến mặt ngoài cốt thép đai.
(4)

Kết cấu trong đất ở vung ngập nước và vùng nước lên xuống được bảo vệ như kết

cấu trong vùng ngập nước.

Khả năng chống thấm kém của lớp bê tông bảo vệ chính là nguyên nhân nứt
bề mặt trong thời gian thi công, đồng thời đó cũng là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến
quá trình ăn mòn cốt thép trong bê tông, làm giảm tuổi thọ của công trình. Tuy
nhiên, thực tế hiện nay chưa quan tâm đầy đủ đến lớp bê tông bảo vệ. Bởi vì, vật
liệu dành cho nó không khác gì với vật liệu chung của kết cấu, không có khả năng
chống thấm cao hơn.

Nâng cao chất lượng của lớp bê tông bảo vệ:
Như đã đề cập, hầu hết các nguyên nhân gây xuống cấp bê tông đều tác động
trực tiếp đến bề mặt công trình, gây các bệnh lý như nứt, làm mất dần tính kết dính
và do đó làm giảm khả năng chống thấm. Chất lượng của lớp bê tông bảo vệ suy
thoái dần dẫn đến quá trình lão hóa của phần bên trong tiết diện. Các biện pháp
công nghệ truyền thống thường nhằm nâng cao chất lượng của toàn khối bê tông,
qua đó tăng khả năng chống thấm của bê tông. Chẳng hạn, TCVN 327-2004 qui
định khi những công trình có yêu cầu tuổi thọ dài, trên 50 năm đến 100 năm thì
ngoài việc thực hiện các qui định ở bảng 1.3 còn cần tăng mác bê tông thêm
10MPa, tăng độ chống thấm một cấp (2 at) và tăng thêm 20mm chiều dày lớp bê
tông bảo vệ. Ngoài ra, còn có thể kết hợp thêm các phương pháp bảo vệ cốt thép
như tăng cường cốt thép bằng phương pháp catôt hay sơn phủ chống ăn mòn cốt
thép trước khi đổ bê tông.
Tuy nhiên yêu cầu về độ bền chỉ giới hạn trong khu vực gần bề mặt và việc
tăng mác bê tông, tăng chiều dày lớp bê tông bảo vệ hay các biện pháp hỗ trợ cốt
thép sẽ dẫn đến tăng giá thành.
Để nâng cao độ bền của bê tông, đặc biệt là trong môi trường xâm thực, việc
cải thiện chất lượng bề mặt lớp phủ bê tông đóng vai trò rất quan trọng. Như đã
trình bày ở trên, muốn có một bề mặt bê tông tốt, chúng ta có thể sử dụng bê tông
cường độ cao, sử dụng phụ gia, tuy nhiên những phương pháp này làm tăng đáng
20


kể giá thành của bê tông. Trong nội dung của nghiên cứu này, một phương pháp
tương đối đơn giản với giá thành rẻ để nâng cao chất lượng bề mặt lớp phủ bê tông
sẽ được giới thiệu, đó là sử dụng vật liệu hỗ trợ ván khuôn.
Công nghệ hiện tại dùng các loại ván khuôn truyền thống khi thi công các
kết cấu bê tông xi măng tạo ra lớp bê tông bảo vệ có chất lượng kém hơn so với
phần bê tông lõi. Điều này là do quá trình đầm chặt bê tông tạo ra quá trình tách
nước từ hỗn hợp bê tông ra vùng thành ván khuôn, dẫn đến lớp bê tông bảo vệ,

vùng cần chất lượng cao, lại có tỷ lệ nước/xi măng lớn, độ rỗng cao. Hơn nữa, việc
bảo dưỡng bê tông không thực hiện được khi chưa tháo ván khuôn sẽ dẫn tới các
hiệu ứng co ngót và dễ gây nứt cho lớp bê tông bảo vệ. Do đó, chất lượng của lớp
bê tông bảo vệ thậm chí còn kém so với bê tông trong lõi, trong khi lẽ ra lớp này
cần có độ đặc chắc cao hơn và chống thấm tốt hơn.
Từ những tồn tại trên cho thấy cần tìm kiếm giải pháp công nghệ mới để nâng
cao chất lượng của lớp bê tông bảo vệ, cả về chế độ đặc chắc và điều kiện dưỡng hộ;
từ đó nâng cao khả năng chống xâm thực từ bên ngoài. Việc sử dụng “Vật liệu hỗ
trợ ván khuôn” là một giải pháp công nghệ có hiệu quả để giải quyết những tồn tại
nêu trên mà không cần sử dụng các chất phụ gia hoặc các chất phủ bề mặt.
1.3 KẾT LUẬN
Bê tông cốt thép là lựa chọn hàng đầu hiện nay cho các công trình xây dựng
ở Việt Nam. Nhưng qua thực tiễn sử dụng và nghiên cứu, người ta đã nhận ra
những nhược điểm rõ nét của vật liệu này, trong đó,kỳ vọng về tuổi thọ (độ bền)
của kết cấu bê tông đã không đạt được .Việc nâng cao chất lượng,kéo dài tuổi thọ
cho các công trình là nhu cầu cấp bách của công nghệ bê tông hiện nay, thay vì phá
đi, xây lại,làm tiêu tốn tài nguyên và tác động xấu đến môi trường.
Tuổi thọ của bê tông cốt thép phụ thuộc rất lớn vào độ bền của lớp bê tông
bề mặt, chống lại các tác nhân gây hại của môi trường. Tuy nhiên, thực tế hiện nay
chưa quan tâm đầy đủ đến lớp bê tông bảo vệ bởi vì vật liệu dành cho nó không
khác gì với vật liệu chung của kết cấu, không có khả năng chống thấm cao hơn.
Theo cách truyền thống, độ bền của kết cấu bê tông thường được tăng cường bằng
21


cách thêm phụ gia, sơn phủ, dùng các loại bê tông bền hơn và bảo dưỡng tốt
hơn…Tuy nhiên yêu cầu về độ bền chỉ giới hạn trong khu vực gần bề mặt và việc
tăng thành phần hay thêm phụ gia dẫn đến tăng giá thành.
Ván khuôn kiểm soát thấm là một kỹ thuật phát triển đặc biệt để cải thiện bề
mặt của kết cấu bê tông mà không cần sử dụng các chất phụ gia hoặc các chất phủ

bề mặt.

22


CHƢƠNG II
CƠ SỞ KHOA HỌC VIỆC ÁP DỤNG VÁN KHUÔN KIỂM SOÁT THẤM
NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG LỚP BÊ TÔNG BẢO VỆ KẾT CẤU
BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI
2.1 VAI TRÒ CỦA VÁN KHUÔN ĐẾN CHẤT LƢỢNG LỚP BÊ TÔNG BẢO VỆ
KẾT CẤU BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI.

2.1.1 Khái niệm, chức năng, yêu cầu đối với ván khuôn
a) Khái niệm:
Khuôn đúc bê tông, trong nhiều tài liệu chuyên môn, nó thường được gọi là
hệ ván khuôn hoặc còn được gọi là Cốp pha, do ván khuôn tiếng anh gọi là Formwork (công tác). Khuôn đúc bê tông là thiết bị thi công xây dựng được sử dụng
làm công cụ tạo hình dạng cho các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép trong quá
trình thi công bê tông. Ván khuôn phải đủ độ cứng để không bị hư hỏng, gãy, hoặc
biến dạng khi đổ bê tông vào khuôn và mặt phải phẳng, nhẵn để đảm bảo chất
lượng bề mặt kết cấu. Ván khuôn có thể làm bằng gỗ, kim loại hoặc bằng
nhựa,…và có các bộ phận chính: ván để tạo hình và nẹp tăng cứng cho ván; hệ
thống chống đỡ sức nặng của kết cấu và các tải trọng do quá trình thi công gây ra.
Ván khuôn có kích thước và khối lượng các bộ phận phù hợp với biện pháp thi
công, dùng được nhiều lần và phải dễ lắp dựng cũng như dễ tháo dỡ khi dùng
xong.
b) Chức năng của ván khuôn
Quá trình hình thành kết cấu bê tông có đủ khả năng chịu lực đúng như thiết
kế đã định, bao gồm các giai đoạn sau:
Giai đoạn vật liệu bê tông còn ở dạng vữa lỏng: giai đoạn này cần phải có
khuôn đúc để chứa đựng và chịu lực thay bê tông. Giai đoạn này thường kéo dài

1,5 – 3,0 giờ, tùy theo nhiệt độ môi trường và loại xi măng chế tạo vữa bê tông
(đối với bê tông thường không có phụ gia) và khoảng 3,0-4,0 giờ (đối với bê tông
có phụ gia chậm đông kết).
Giai đoạn vữa bê tông ninh kết và đóng rắn: vừa bê tông lúc này nằm ổn
định trong khuôn và dần dần hình thành hệ thống các mối liên kết các thành phần
23


trong bê tông. Đây là giai đoạn cần khống chế sự biến dạng của khuôn đúc để
không phá vỡ sự ninh kết. Cuối giai đoạn này bê tông hóa rắn (kết cấu bê tông đã
hình thành) và giữ nguyên vĩnh viễn hình dạng mà khuôn đúc tạo ra cho nó. Các
tải trọng tạm thời tác động vào khuôn hầu như hết tác dụng. Đồng thời bê tông đã
bắt đầu có cường độ nhất định, nên một số dạng khuôn không chịu lực tức là các
loại khuôn chỉ phải chịu tải trọng tạm thời, sau giai đoạn này, hết vai trò thì có thể
tháo dỡ được. Giai đoạn này thường kéo dài khoảng 18-24 giờ sau khi bê tông kết
thúc qua trình ninh kết.
Giai đoạn kết cấu bê tông phát triển cường độ: kết cấu bê tông đã cứng và
tăng dần cường độ theo dạng tiệm tiến, tốc độ tăng chậm dần. Khuôn đúc vẫn phải
chịu các tải trọng thường xuyên thay cho kết cấu bê tông, nhưng mức độ giảm dần
theo thời gian do có sự tiếp quản dần dần kết cấu bê tông. Nếu chất lượng bê tông
tốt và được dưỡng hộ đầy đủ theo tiêu chuẩn, thì kết cấu bê tông có thể đạt mác
thiết kế ở ngày thứ 28. Khi bê tông đạt đến cường độ nhất định, đủ để chịu các tải
trọng thường xuyên, thì tùy theo những điều kiện cụ thể, quy định rõ trong tiêu
chuẩn, ta có thể tháo dỡ các dạng khuôn đúc chịu lực (loại khuôn chịu cả tải trọng
thường xuyên lẫn tải trọng tạm thời) vào các thời điểm cuối giai đoạn này.
Với những đặc điểm như trên, nên khi thi công các kết cấu bê tông, cần thiết
phải có một hệ thống khuôn đúc bê tông làm hai nhiệm vụ chính: vừa là khuôn
chứa đựng vữa để tạo nên hình dạng thiết kế đã định, đồng thời chịu lực thay cho
vữa và kết cấu bê tông sau này hình thành từ vữa đó, khi chúng chưa có hoặc chưa
đạt đủ khả năng chịu lực như thiết kế yêu cầu. Do đó, cấu tạo của tất cả các loại

khuôn đúc thường gồm hai phần chính:
Hệ tấm ván khuôn (ván và nẹp): có nhiệm vụ chính là bao chứa tạo hình kết
cấu bê tông, ngoài ra, làm nhiệm vụ truyền tải trọng sang hệ thành phần còn lại.
Hệ chống đỡ chịu lực nằm phia bên ngoài hay bên dưới tấm khuôn: làm
nhiệm vụ chịu lực chính cho toàn hệ thống kết cấu khuôn đúc. Chúng bao gồm:
gong, giằng, văng, chống, đà (đà ngang), giáo (giáo chống), dây tăng đơ,…

24


Ngoài ra, ở một số loại kết cấu khuôn đúc đặc biệt (như hệ thống khuôn
trượt), hệ thống khuôn đúc có thêm một số bộ phận phụ trợ, với chức năng làm sàn
công tác hay làm cơ cấu dịch chuyển.
c) Yêu cầu đối với ván khuôn
Ván khuôn phải kín khít: để có thể chứa đựng được vữa bê tông tươi và lỏng
ở trong nó.
Hình dạng, kích thước của ván khuôn và vị trí lắp đặt chúng tại công trình
phải đúng thiết kế để chế tạo được kết cấu bê tông đúng với hình dạng, kích thước
và vị trí theo thiết kế kết cấu đó.
Ván khuôn phải đảm bảo giữ được hình dạng để chế tạo kết cấu bê tông và
bê tông cốt thép trong suốt quá trình hình thành kết cấu bê tông đó (đặc biệt là ở
giai đoạn thứ hai của bê tông: giai đoạn ninh kết và đóng rắn).
Ván khuôn phải đảm bảo khả năng chịu lực, vì nó phải chịu lực thay cho bê
tông khi bê tông ở dạng vữa và có thể cả khi bê tông đã đóng rắn và kết cấu bê
tông được hình thành, cho đến khi bê tông đạt đến những giá trị cường độ có thể
cho phép tháo dỡ khuôn.
Ván khuôn là thiết bị thi công nên việc sử dụng chúng chỉ có tính tạm thời
trong thời gian thi công chế tạo kết cấu bê tông. Đến khi kết cấu bê tông hình thành
và đạt đến những giá trị cường độ nhất định đủ để kết cấu có thể tự chịu được ít
nhất là trọng lượng bản thân của mình, thì khuôn hết vai trò và cần tháo dỡ đi và có

thể được tái sử dụng. Do vậy, ván khuôn cần được thiết kế và chế tạo sao cho dễ
dàng tháo lắp.
Ngoài ra, nếu muốn ván khuôn được tái sử dụng thì khuôn phải được thiết
kết và chế tạo thật bền vững để có thể sử dụng được nhiều lần (tuổi thọ cao).
2.1.2 Khảo sát một số loại ván khuôn cho thi công bê tông cốt thép trong công
trình thuỷ công.

25