Hiện nay đang có xu hướng phát triển xây dựng những ngôi nhà xanh hay các dự án thiết kế công trình bền vững sử dụng tro bay HVFA là thành phần cho hỗn hợp bê tông. Trong thiết kế hỗn hợp bê tông khối lớn, tro bay được sử dụng thay cho xi măng nhiều hơn mức bình thường, và trong nhiều trường hợp vượt quá 50% khối lượng xi măng. Bởi vậy, về mặt kỹ thuậtthì thể tích tro bay nhiều hơn mức bình thường trong hỗn hợp thiết kế, do sự khác nhau về khối lượng riêng giữa xi măng 3,15 so với khối lượng riêng của tro bay tiêu chuẩn 2,54-2,65, nên thể tích tổng cộng của các chất kết dính có thể tăng lên.
Khi sử dụng HVFA, nhà thầu và nhà sản xuất bê tông thường đặt câu hỏi tại sao họ lại sử dụng loại vật liệu này? Động cơ thúc đẩy đầu tiên xuất phát từ Chương trình Cấp chứng chỉ LEED của Ủy ban Xây dựng Nhà Xanh MỹUSGBC. Vài năm trước đây, một số người đặt câu hỏi Nhà Xanh về thực chất khác so với những phương pháp xây dựng thân môi trường ở điểm nào, bởi vậy mà USGBC đã phát triển phương pháp đo và đưa ra một xeri chỉ tiêu đo lường tự nguyện mà chủ đầu tư có thể sử dụng khi thiết kế và thi công một công trình mới.
Một trong những chỉ tiêu dùng để đánh giá độ xanh của dự án là tổng khối lượng của tất cả chất thải công nghiệp đã được sử dụng trong dự án.USGBC định nghĩa chất thải công nghiệp là sản phẩm thu được từ quá trình mà không được sử dụng hết như một phần của sản phẩm tiêu thụ, được bán, kinh doanh, trao đổi dưới danh nghĩa thương phẩm như một nguồn nguyên liệu dùng cho một quá trình công nghiệp khác, và có thể sử dụng vào mục đích khác như san lấp đất, đốt, hoặc chôn lấp như chất thải. Tro bay phù hợp với định nghĩa là một chất thải công nghiệp. Sử dụng càng nhiều tro bay trong bê tông, thì tỷ lệ phần trăm của tổng lượng chất thải công nghiệp dùng trong công trình càng cao.
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.3531.421' /> |
| |
Bắt đầu đông cứng và phát triển cường độ
Nhà thầu thường quan tâm đến các vấn đề như bê tông tro bay trông như thế nào? Thi công tiến hành ra sao? Và quan trọng nhất là, chi phí hết bao nhiêu? Xuất phát từ quan điểm kỹ thuật, có 2 yêu cầu chính đối với thiết kế hỗn hợp là:
1. Thời gian bắt đầu đông cứng.
2. Sự phát triển cường độ theo thời gian như thế nào?
Đối với nhiều dự án thì những yêu cầu về thời gian đông cứng là không rõ ràng. Nhưng đối với HVFA, thì nhà thầu khi tiến hành đổ bê tông phải coi thời gian đông cứng là yêu cầu rõ ràng. Phần lớn các nhà thầu thương mại dự kiến thời gian đông cứng dao động trong khoảng 4 – 6 giờ và cho rằng nhà cung cấp bê tông cũng biết về quy định này. Nhưng khi cho HVFA vào, thì trong buổi họp trước khi thi công phải quán triệt cho mọi người biết rằng, thời gian đông cứng của bê tông là yêu cầu bắt buộc. Những quan niệm của nhà thầu, nhà cung cấp bê tông cần phải rõ ràng khi tiến hành thiết kế bê tông HVFA.
Sự thay đổi các điều kiện thời tiết cũng cần phải tính đến. Nếu công việc kéo dài qua những thời kỳ dao động nhiệt độ môi trường, thì nhiệt độ sẽ có tác động đến thời gian đông cứng.
Khi lượng tro bay trong hỗn hợp thiết kế tăng lên thì thời gian đông cứng cũng tăng lên, nhưng trong mọi trường hợp không như nhau. Thực tế, với những tiến bộ của công nghệ phụ gia và tính toán cấp phối hoàn hảo, thì việc thiết kế các hỗn hợp bê tông HVFA sẽ có những điểm giống so với bê tông bình thường.
Khả năng hoàn thiện
Trong khi thời gian đông cứng và sự phát triển cường độ được quy định như những yêu cầu bắt buộc, thì một số những yêu cầu khác cũng rất quan trọng đối với chất lượng hoàn thiện. Bê tông HVFA sinh ra rỉ nước tối thiểu. Đối với mặt bê tông rộng và hoàn thiện bằng bàn xoa cứng, thì lượng nước rỉ ra là cần thiết cho thao tác hoàn thiện. Nếu không có nước rỉ ra thì nhà thầu sẽ gặp khó khăn khi hoàn thiện. Thứ nhất là khi trên bề mặt không có nước, thì sau khi đầm hầu hết nước bắt đầu bay hơi. Lượng nước bay hơi không vượt quá lượng nước trên bề mặt, còn lượng nước trong hồ xi măng cần thiết cho sự thủy hóa của xi măng và tro bay. Điều đó có nghĩa là hồ trên bề mặt bê tông sẽ bắt đầu khô, có thể dẫn đến co ngót dẻo.
Đối với bê tông HVFA, nếu không sử dụng phụ gia trì hoãn bay hơicùng giống như sử dụng lớp phủ dẻo thì bề mặt bên trên sẽ bắt đầu cứng và bị rách ra do bay hơi nước nhanh.
Về khả năng hoàn thiện bê tông HVFA, thì người hoàn thiện phải biết được khi nào bắt đầu khó xoa. Khi sử dụng HVFA, người hoàn thiện phải chú ý nhìn vào gương. Bề mặt trên cùng có thể biểu hiện cứng, trong khi ở bên dưới nó vẫn còn lỏng. Đối với bê tông thường, thời gian từ trạng thái tươi tới bắt đầu đông cứng có quan hệ tuyến tính, tức là khi bắt đầu đông cứng thì bê tông vẫn tiếp tục rắn chắc với tốc độ không đổi. Với bê tông HVFA, trạng thái tươi kéo dài hơn, mặc dù ngay cả khi tổng thời gian cho tới khi bắt đầu đông cứng vẫn như vậy. Đối với nhà thầu điều đó có nghĩa là khó nhận biết hơn khi nào bắt đầu khó xoa. Nhiều công trình thương mại sử dụng HVFA khó hoàn thiện đã xảy ra tranh cãi về chất lượng bê tông giữa các bên tham gia thi côngnhà cung cấp bê tông, nhà thầu, kỹ sư và phòng thí nghiệm. Một trong những nguyên nhân phổ biến nhất đó là do sự hiểu biết của nhà thầu về sự khác nhau giữa bê tông HVFA và bê tông xi măng pooclăng thường, đặc biệt khi tiến hành xoa hoàn thiện.
Nhưng thời gian đông cứng chỉ là một phía của vấn đề, vẫn còn phải xử lý với sự rỉ nước mà những người vận hành máy xoa hoàn thiện cần phải chú ý. Một số nhà thầu đã sử dụng phụ gia trì hoãn bay hơi như một giải pháp hỗ trợ trong thời gian xoa bê tông ban đầu và sử dụng lại nó trong khi chờ đợi sử dụng bàn xoa cứng.
Bảo dưỡng bê tông
Phụ thuộc vào việc sử dụng và thao tác hoàn thiện, bảo dưỡng bê tông rất quan trọng bởi vì do thiếu nước rỉ ra và tiếp theo là thiếu ẩm trong bê tông. Một chương trình bảo dưỡng tích cực là cần thiết để đạt được thành công. Có 2 phương án mà nhà thầu có thể sử dụng:
- Môi trường bảo dưỡng bão hòa hơi nước
- Sử dụng chất bảo dưỡng
Để đánh giá ảnh hưởng tới cường độ, tiến hành thử trên công trường để so sánh 2 phương pháp bảo dưỡng khi sử dụng HVFAthay thế 51% khối lượng xi măng. Các kết quả thu được cho thấy rằng, khi bảo dưỡng bằng hơi nước thì chất lượng nâng cao ít hơn so với bảo dưỡng bằng chất bảo dưỡng. Tuy nhiên, do cường độ thiết kế 28 ngày đối với bê tông bằng 3000 psi, nên bê tông đã đạt được cường độ này mà không phụ thuộc vào phương pháp bảo dưỡng, sử dụng chất bảo dưỡng là thích hợp hơn.
Thi công các tấm móng bằng bê tông HVFA
Dưới đây phân tích những ưu và nhược điểm khi sử dụng bê tông HVFA để xây dựng Công trình tòa nhà tháp công quản Azure ở Dallas có khung thép lồng kính.
Công trình trị giá 100 triệu USD được thiết kế bởi kiến trúc sư James Cheng ở Vancouver, Canada.
Ngày 22/10/2005, đã đổ bê tông tấm móng 1500 yat khối, là một phần của kết cấu móng công trình Azure. Tấm móng có kích thước 65 x 65 feet, dày trên 9 feet. Tốc độ đổ bê tông bằng 300 yat khối/giờ, sử dụng 2 ô tô bơm bê tông. Kỹ sư kết cấu yêu cầu bê tông phải đạt cường độ nén 5600 psi ở tuổi 28 ngày, ở tuổi 3 ngày phải đạt cường độ 3000 psi, nhằm đảm bảo tiến độ thi công.
Một vấn đề cần phải quan tâm là giảm sự phát nhiệt cao khi thủy hóa hóa xi măng, bởi vậy các kỹ sư kết cấu đã chấp nhận các hỗn hợp với 35% tro bay với 3 cấp cường độ cao bằng 8000 psi, 10.000 psi và 12.000 psi. Các hỗn hợp này đã được nghiên cứu sử dụng tại Công ty Lattimore Materials, McKinney, bang Texas, dùng cho bê tông tường và cột của công trình. Công trình Azure đã được cấp chứng chỉ Huy chương Bạc LEED.
Để giảm bớt lượng nhiệt thủy hóa nhằm hạn chế sinh nứt do nhiệt tới mức thấp nhất, đã đề xuất sử dụng 51% tro bay thay cho xi măng trong bê tông và sử dụng các phụ gia siêu dẻo trên cơ sở polycarboxylate để tạo ra bê tông tự đầm chắc SCC.
Mặc dù HVFA giải quyết được rất nhiều vấn đề, nhưng Công ty Centex Construction lại rất quan tâm tới chi phí cho bê tông có thể phát sinh. Tuy nhiên, để thi công bê tông tấm móng khối lớn không yêu cầu hoàn thiệnlà khâu phát sinh chi phí thì chi phí cho bê tông HVFA cũng bằng với chi phí cho bê tông thường. Cường độ bê tông tấm móng sau 7 ngày đã đạt giá trị cường độ yêu cầu 28 ngày 5000 psi, vượt mức quy định.
Quyết định sử dụng HVFA
Các công trình giống như Azure cho thấy rằng HVFA là vật liệu lý tưởng dùng cho bê tông được sử dụng ở nơi nào mà ít phải thay đổi nhất các phương pháp thi công. Khi cần phải áp dụng các phương pháp hoàn thiện đặc biệt, thì chi phí sử dụng HVFA có thể đánh giá dựa trên tổng chi phí cho công trình, hơn là dựa vào giá bán bê tông. Các kiến trúc sư và kỹ sư khi sử dụng HVFA cần phải hiểu rằng, ở nơi nào yêu cầu hoàn thiện bằng xoa cứng và cần phải thay đổi các phương pháp thi công, thì có thể dẫn đến chi phí cao hơn.
Nhưng trở ngại lớn nhất khi sử dụng HVFA không phải là vấn đề kỹ thuật, mà là khả năng của kiến trúc sư/kỹ sư, nhà thầu, nhà cung cấp bê tông dám chấp nhận sự thay đổi. Cuộc vận động nhà xanh và thiết kế bền vững đã đưa nhu cầu đối với HVFA ra thị trường, cần phải hiểu rõ có những thay đổi ở cả 2 vế của vấn đề: về vật chất được cộng đồng xây dựng chấp nhận và về mặt giá cả và tiến độ thi công thì chủ đầu tư phải chấp nhận những thay đổi.
Đinh Bá Lô
Nguồn tin : T/C Concrete Construction Mỹ, N1/2006