Trộn và đổ bê tông siêu cường (UHPC) tại công trường là quy trình kỹ thuật khác biệt hoàn toàn so với các loại bê tông truyền thống, đòi hỏi sự chính xác tuyệt đối và công nghệ tiên tiến. Với cường độ chịu nén vượt trội đạt đến 200 MPa, độ dẻo, độ bền và tính chống thấm tối ưu, UHPC mở ra kỷ nguyên mới cho các giải pháp kết cấu siêu mỏng, siêu bền và có tuổi thọ lên đến hàng trăm năm. Trong bài viết dưới đây, cùng Xây dựng Khải Minh tìm hiểu quy trình trộn và đổ bê tông siêu cường tại công trường nhé!
Hiểu rõ về bê tông siêu cường
Trước khi tìm hiểu quy trình, trộn và đổ bê tông siêu cường, bạn cần hiểu rõ về vật liệu này. Bê tông siêu cường là loại vật liệu xi măng composite tiên tiến với cường độ chịu nén vượt trội, thường trên 150 MPa và có thể đạt trên 200 MPa. Không giống bê tông thường, UHPC được thiết kế để tối ưu hóa mật độ hạt, giảm thiểu tối đa các lỗ rỗng và tăng cường liên kết vi cấu trúc.
Bê tông UHPC (Ultra-High Performance Concrete) – bê tông siêu cao cấp
Thành phần đặc trưng của bê tông siêu cường
Thành phần cơ bản bao gồm:
- Chất kết dính: Xi măng Portland, Silica Fume (bụi Silic), tro bay (FA) hoặc các phụ gia khoáng siêu mịn khác. Việc sử dụng hàm lượng lớn Silica Fume lên đến 10%-30% khối lượng chất kết dính giúp tăng cường phản ứng Pozzolanic, lấp đầy các khoảng trống siêu nhỏ.
- Cốt liệu mịn: Chỉ sử dụng cát mịn, loại bỏ hoàn toàn cốt liệu thô đá, sỏi.
- Nước và tỷ lệ N/CKD thấp: Tỷ lệ Nước/Chất kết dính (N/CKD) cực thấp, thường chỉ <0.25.
- Phụ gia siêu dẻo: Là thành phần bắt buộc để đạt được tính công tác (độ chảy lỏng) mong muốn dù với tỷ lệ N/CKD rất thấp.
- Sợi tăng cường: Thường là sợi thép cường độ cao với tỷ lệ 0%-3% thể tích, giúp tăng cường độ uốn, độ dẻo và kiểm soát vết nứt sau nứt.
Đặc tính thi công của bê tông siêu cường
Hỗn hợp UHPC tươi có độ nhớt và dẻo quánh cao hơn nhiều so với bê tông thông thường. Để đảm bảo tính dễ đổ và bơm, quy trình trộn và đổ bê tông siêu cường thường được kiểm soát bằng độ chảy lan theo tiêu chuẩn ASTM C1611, thường yêu cầu đạt >500 mm.
Quy trình trộn bê tông siêu cường tại công trường
Quy trình trộn bê tông siêu cường đòi hỏi sự kiểm soát nghiêm ngặt hơn nhiều so với bê tông thông thường do tỷ lệ Nước/Xi măng (W/C) cực thấp và hàm lượng phụ gia cao. Cụ thể, quy trình trộn như sau:
Bê tông UHPC được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng
Chuẩn bị vật liệu
-
Xi măng: Thường sử dụng xi măng Portland chất lượng cao, ít khoáng hoạt tính.
- Cốt liệu mịn: Chỉ sử dụng cát silica mịn, sàng lọc kỹ lưỡng, đảm bảo kích thước hạt đồng đều và sạch.
- Phụ gia khoáng hoạt tính: Tro silica là thành phần không thể thiếu, đóng vai trò lấp đầy các lỗ rỗng siêu nhỏ và tăng cường phản ứng pozzolanic.
- Phụ gia hóa học: Phụ gia siêu dẻo thế hệ mới là yếu tố quyết định để đạt được độ lưu động cao với tỷ lệ W/C thấp.
- Sợi tăng cường: Thường là sợi thép siêu nhỏ hoặc sợi polymer, được tính toán liều lượng chính xác để cải thiện độ dẻo và ngăn ngừa nứt.
Trình tự trộn kỹ thuật
Quy trình trộn và đổ bê tông siêu cường phải sử dụng máy trộn cưỡng bức với công suất lớn để đảm bảo năng lượng trộn đủ cao, phá vỡ các khối keo và phân tán đồng đều các hạt vật liệu.
- Trộn khô ban đầu: Trộn xi măng, cát silica, silica fume và các vật liệu dạng bột khác trong khoảng 3−5 phút để đạt độ đồng nhất tối đa.
- Thêm nước và phụ gia siêu dẻo: Nước và phụ gia siêu dẻo được thêm từ từ và liên tục trong quá trình trộn, nhằm kiểm soát độ sụt và tránh tình trạng kết khối. Quá trình này có thể kéo dài 5−10 phút.
- Kiểm tra độ lưu động: Dừng trộn để kiểm tra độ lưu động của hỗn hợp. Hỗn hợp UHPC lý tưởng phải đạt độ chảy lan rộng gần như hoàn toàn.
- Phân tán sợi: Đây là giai đoạn quan trọng nhất. Sợi thép/polymer phải được thêm vào từ từ, phân tán đều trên bề mặt hỗn hợp đang quay. Trộn tiếp tục trong khoảng 5−10 phút nữa để đảm bảo sợi phân tán đồng đều trong ma trận bê tông.
Quy trình trộn bê tông UHPC
Kiểm soát chất lượng
Khi trộn và đổ bê tông siêu cường, bạn cần kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm của vật liệu và môi trường trộn. Bởi nếu như có sai lệch về tỷ lệ hoặc trình tự sẽ có thể làm hỏng toàn bộ mẻ trộn, ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ cuối cùng của UHPC. Mẫu vật liệu phải được lấy và thí nghiệm liên tục theo tiêu chuẩn kỹ thuật đề ra.
Kỹ thuật đổ bê tông công trình cao tầng
Đổ bê tông siêu cường tại công trường đặt ra những thách thức lớn về logistics, áp lực bơm, và kiểm soát chất lượng do khối lượng vật liệu khổng lồ và chiều cao đưa bê tông lên tới hàng trăm mét. Cụ thể, kỹ thuật đổ bê tông công trình cao tầng như sau:
Lựa chọn và chuẩn bị thiết bị bơm
Khi xây dựng cao tầng, công đoạn vận chuyển bê tông theo phương đứng chủ yếu dựa vào máy bơm bê tông công suất lớn.
- Máy bơm tĩnh: Được đặt dưới mặt đất và sử dụng hệ thống ống thép dọc theo công trình để bơm bê tông lên các tầng cao. Đây là lựa chọn phổ biến nhất cho các siêu công trình vì khả năng tạo áp lực bơm rất cao.
- Cần bơm phân phối: Là cánh tay robot đặt cố định trên đỉnh cốt lõi hoặc các tầng đang thi công, có khả năng xoay 360 độ để phân phối bê tông đến mọi vị trí trên sàn.
- Hệ thống ống bơm: Phải là ống thép chịu áp lực cao, các mối nối phải được kiểm tra cẩn thận để tránh rò rỉ dưới áp suất bơm cực lớn có thể lên đến 150 bar hoặc hơn đối với nhà siêu cao tầng.
Bê tông được đổ vào các khuôn mẫu
Kỹ thuật bơm bê tông lên cao
Áp lực bơm tăng theo chiều cao. Do đó, cần có những điều chỉnh về cấp phối bê tông để đảm bảo tính bơm được.
- Sử dụng bê tông có độ sụt cao: Bê tông dùng cho bơm cao tầng thường là bê tông thương phẩm có độ sụt từ 18 cm đến 22 cm, hoặc bê tông tự đầm để giảm thiểu lực ma sát trong ống và loại bỏ nhu cầu đầm rung quá mức.
- Kiểm soát thành phần hạt: Tăng tỷ lệ cát và phụ gia khoáng như tro bay hoặc silica fume để cải thiện tính lỏng và giảm thiểu hiện tượng phân tầng hoặc tắc nghẽn ống bơm.
- Kỹ thuật bơm chia đoạn: Đối với các công trình siêu cao, để tránh vượt quá giới hạn áp lực của một máy bơm, có thể lắp đặt các trạm bơm trung gian tại các tầng kỹ thuật nhất định để tiếp nhận và bơm tiếp bê tông lên cao hơn.
Kỹ thuật đổ và đầm bê tông
- Tốc độ đổ: Tốc độ trong quy trình trộn và đổ bê tông siêu cường cần được kiểm soát chặt chẽ, đặc biệt khi đổ các cấu kiện chịu lực lớn như cột và lõi. Tốc độ đổ quá nhanh có thể gây áp lực ngang lớn lên ván khuôn, dẫn đến biến dạng hoặc hỏng ván khuôn.
- Đầm rung: Đối với bê tông thông thường, sử dụng đầm rung trong với kỹ thuật đầm hợp lý, đảm bảo bê tông lấp đầy mọi góc cạnh mà không gây phân tầng. Với bê tông tự đầm, đầm rung có thể được loại bỏ hoặc chỉ cần đầm nhẹ nhàng bên ngoài để hỗ trợ thoát khí.
- Kỹ thuật đổ tường lõi: Thường sử dụng hệ thống ván khuôn leo hoặc ván khuôn tự leo. Quá trình đổ được thực hiện liên tục để đảm bảo tính đồng khối và liên tục của kết cấu chịu lực chính.
Những lưu ý quan trọng khi trộn và đổ bê tông siêu cường
Đổ bê tông siêu cường tại công trường cần lưu ý gì? Khi trộn và đổ bê tông siêu cường, bạn cần lưu ý những vấn đề sau:
Các sản phẩm bê tông UHPC đều đạt chất lượng ưu việt
Quản lý hiện tượng co ngót
UHPC có tỷ lệ W/C rất thấp, dẫn đến hiện tượng tự mất nước và co ngót dẻo nghiêm trọng hơn bê tông thường.
- Chất ức chế co ngót: Có thể cần bổ sung SRA vào hỗn hợp.
- Bảo dưỡng ẩm nghiêm ngặt: Cần phủ kín và giữ ẩm bề mặt ngay lập tức sau khi hoàn thiện, đặc biệt trong những giờ đầu sau khi đổ để chống nứt dẻo.
- Kiểm soát nhiệt thủy hóa: Trong các khối bê tông lớn, nhiệt thủy hóa có thể rất cao. Cần có kế hoạch làm mát để tránh nứt do chênh lệch nhiệt độ.
Kiểm soát chất lượng vật liệu đầu vào (QA/QC)
Để khai thác tối đa hiệu quả trong quá trình trộn và đổ bê tông siêu cường, bạn cần lưu ý:
- Nguồn gốc vật liệu: Toàn bộ vật liệu phải có chứng chỉ chất lượng (CO/CQ) rõ ràng. Đặc biệt là Silica Fume và phụ gia siêu dẻo, phải được kiểm soát về hoạt tính và khả năng tương thích.
- Thử nghiệm mẻ trộn: Trước khi đổ đại trà, bắt buộc phải thực hiện các mẻ trộn thử nghiệm tại công trường để kiểm tra tính độ chảy lan và đúc mẫu thử cường độ nén.
Kiểm soát môi trường và nhiệt độ
-
Nhiệt độ: Thi công UHPC ở nhiệt độ cao có thể làm tăng tốc độ đông kết, làm giảm tính công tác và tăng nguy cơ nứt do co ngót sớm. Cần có biện pháp che chắn, làm mát vật liệu, và hạn chế đổ bê tông vào thời điểm nắng gắt.
- Gió và hơi nước: Gió lớn có thể làm bề mặt bê tông bốc hơi nước nhanh chóng, dẫn đến co ngót dẻo và nứt sớm. Cần che chắn, đặc biệt sau khi đổ xong.
Bê tông UHPC – Vật liệu đa năng cho mọi công trình
Yêu cầu kỹ thuật ván khuôn
- Độ kín của ván khuôn: Ván khuôn phải được làm kín tuyệt đối để ngăn chặn sự rò rỉ của vữa siêu mịn. Ngay cả một khe hở nhỏ cũng có thể dẫn đến thất thoát vật liệu và ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ bề mặt.
- Độ cứng ván khuôn: Ván khuôn phải đủ cứng và được neo giữ chắc chắn để chịu được áp lực thủy tĩnh cao của hỗn hợp lỏng.
Quy trình bảo dưỡng nhiệt
Để UHPC đạt được cường độ tối đa và các đặc tính siêu bền, bạn cần đảm bảo quy trình bảo dưỡng nhiệt sau khi ninh kết sơ bộ.
- Quy trình cụ thể: Cấu kiện UHPC sau khi đổ và bảo dưỡng ẩm ban đầu sẽ được gia nhiệt thường lên đến 95 độ C trong một khoảng thời gian nhất định.
- Kiểm soát nhiệt: Việc gia nhiệt phải được kiểm soát cẩn thận, đảm bảo nhiệt độ tăng/giảm từ từ và đồng đều để tránh gây nứt do sốc nhiệt. Bảo dưỡng nhiệt có thể được thực hiện bằng hơi nước, nước nóng, hoặc lò hấp chuyên dụng tùy theo quy mô cấu kiện.
Bảo dưỡng bê tông là quy trình cực kỳ quan trọng
Hy vọng qua chia sẻ trên đây, bạn đã nắm được quy trình trộn và đổ bê tông siêu cường. Qua đó, các nhà thầu và kỹ sư có thể tối ưu hóa hiệu suất của UHPC, đảm bảo chất lượng và tuổi thọ bền vững cho các siêu kết cấu trong tương lai. Ngay khi cần được tư vấn, hỗ trợ hãy liên hệ Xây dựng Khải Minh theo hotline.
CÔNG TY TNHH XÂY DỰNG KHẢI MINH JSC
- Website: https://xaydungkhaiminh.vn/
- Fanpage: https://www.facebook.com/xaydungkhaiminh
- Tiktok: https://www.tiktok.com/@xd_khaiminh.jsc
- Youtube: https://www.youtube.com/@xaydungkhaiminh2157
- HOTLINE: 0901 999 998
- Email: hungthinhkhaiminhgroup@gmail.com
