PHẦN MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, các toà nhà văn phòng, trung tâm thương mại, nhà hàng khách sạn và đặt biệt là các chung cư cao tầng đang được xây dựng rất phổ biến tại các đô thị Việt Nam. Tại Hà Nội và TP. HCM đã xây dựng các công trình cao đến 70 tầng. Trong các công trình xây dựng, tầng hầm là một bộ phận không thể thiếu.
Các kết cấu tầng hầm ngoài yêu cầu phải chịu lực như những kết cấu khác, cần phải có độ chống thấm nhất định để thoả mãn yêu cầu công năng do nhà thiết kế đặt ra. Chống thấm cho tầng hầm công trình xây dựng bằng bê tông cốt thép (BTCT) còn đảm bảo cho thép cốt trong bê tông không bị ăn mòn. Do vậy, đối với kết cấu BTCT tầng hầm, yêu cầu chống thấm không chỉ là yêu cầu sử dụng mà còn là điều kiện đảm bảo cho công trình có độ bền vững cần thiết. Tuy nhiên, cho tới thời điểm này vẫn chưa có những chỉ dẫn hay tiêu chuẩn hướng dẫn thiết kế và thi công cụ thể, chi tiết cho kết cấu tầng hầm công trình xây dựng.
Hồ sơ thiết kế kỹ thuật cũng như thiết kế thi công công trình xây dựng chỉ bao gồm thiết kế kiến trúc, bản vẽ kết cấu, hệ thống kỹ thuật. Phần thiết kế chống thấm cho công trình nói chung và tầng hầm nói riêng đa phần chỉ gồm vài dòng chú thích với những chỉ dẫn chung. Các đơn vị thi công thực hiện việc chống thấm tầng hầm theo kinh nghiệm riêng của mình dẫn đến nhiều khó khăn và bị động trong việc theo dõi, giám sát chất lượng công tác thi công chống thấm. Mục tiêu của đề tài - Điều tra nghiên cứu, ứng dụng các công nghệ thi công chống thấm cho các kết cấu của công trình xây dựng.
- Nghiên cứu một số vật liệu phổ biến được sử dụng trong công tác thi công chống thấm công trình xây dựng. - Nghiên cứu một số phương án kỹ thuật chống thấm công trình xây dựng. 9 - Nghiên cứu một số quy trình thi công chống thấm chung trong công tác thi công chống thấm công trình xây dựng. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: là các loại vật liệu, sản phẩm chống thấm và một số công trình xây dựng có sử dụng biện pháp chống thấm.
- Phạm vi nghiên cứu: Đề tài tập trung nghiên cứu tầng hầm các công trình cao tầng. Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết về thấm. - Nghiên cứu điều tra, khảo sát thực địa, tổng kết kinh nghiệm thực tế. - Phương pháp tổng hợp và thừa kế, kinh nghiệm sản xuất.
- Phương pháp so sánh, đánh giá. - Một số phương pháp tổng hợp khác. 10 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ CHỐNG THẤM TẦNG HẦM CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG HIỆN NAY 1.1 Khái niệm về thấm và các nguyên nhân gây thấm 1.1 Cấu trúc vĩ mô và vi mô của bê tông Hiểu và nắm rõ được cấu trúc vĩ mô, vi mô của bê tông sẽ góp phần giúp chúng ta tìm hiểu được rõ hơn các vấn đề liên quan đến tính thấm của bê tông [2]. a/ Cấu trúc vĩ mô: Bê tông là loại vật liệu đá nhân tạo có cấu trúc vĩ mô phức tạp.
Trong 1 đơn vị thể tích hỗn hợp bê tông đã lèn chặt bao gồm thể tích của cốt liệu Vcl, thể tích hồ xi măng Vxm, thể tích lỗ rỗng khí Vk:Vcl+Vxm+Vk=1. Khi đầm nén tốt thể tích lỗ rỗng khí coi như không đáng kể. Trong đó tỷ lệ nước/ xi măng là nhân tố quyết định đến độ đặc chắc của bê tông. Tổng lượng nước dùng trong bê tông cộng với hàm lượng xi măng và bọt khí là các nhân tố tạo nên lỗ rỗng.
b/ Cấu trúc vi mô: Cấu trúc vi mô của bê tông đặc trưng bằng cấu trúc của vật rắn, độ rỗng và đặc trưng của lỗ rỗng, của từng phần tử cấu tạo nên bê tông cũng như cấu tạo của lớp tiếp xúc giữa chúng. Cốt liệu có ảnh hưởng đến hồ xi măng trong bê tông và sự hình thành cấu trúc của nó. Nước trong hỗn hợp bê tông một phần để bôi trơn hạt cốt liệu, một phần dùng để tạo thành cấu trúc của đá xi măng, còn một phần lớn bị cốt liệu rỗng hút vào. Vì vậy hỗn hợp bê tông dẻo sau khi đổ khuôn có thể xẩy ra sự tách nước ở bên trong, nước sẽ đọng lại trên bề mặt hạt cốt liệu lớn và làm yếu mối liên kết giữa chúng với phần vữa.
Vết nứt co ngót bên trong sẽ phát triển men theo vùng liên kết yếu. Sự tách lớp ở bên trong sẽ phá huỷ sự toàn khối và sự đồng nhất của bê tông, dẫn đến sự không đồng nhất về tính chất. Về thành phần và tính chất, vùng tiếp xúc khác với vùng đá xi măng. Độ bền của mối liên kết giữa cốt liệu và đá xi măng phụ thuộc vào bản chất của cốt liệu, vào độ rỗng, độ nhám của bề mặt, độ sạch của cốt liệu cũng như vào loại 11 xi măng và độ hoạt tính của nó; vào tỷ lệ N/X và điều kiện rắn chắc của bê tông.
c/ Lỗ rỗng: Trong bê tông bao gồm những lỗ rỗng nhỏ li ti và lỗ rỗng mao quản. Độ rỗng có thể lên đến 10- 15% và bao gồm : Lỗ rỗng trong đá xi măng (lỗ rỗng gen, lỗ rỗng mao quản, lỗ rỗng do khí cuốn vào). Lỗ rỗng trong cốt liệu. Lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu (khoảng không gian giữa các hạt cốt liệu không được chèn đầy hồ xi măng).
Với bê tông cốt liệu đặc, đầm nén tốt thì độ rỗng được hình thành chủ yếu trong đá xi măng và lượng khí cuốn vào trong khi thi công. Khi đó theo giáo sư Gortrakov G.I, thể tích rỗng của bê tông sẽ được tính theo công thức: N Vrb 0,5 0, 29 X (0, 02 0, 06) X Trong đó: N 0, 5 X : thể tích rỗng mao quản phụ thuộc vào lượng nước nhào trộn X (N), lượng xi măng (X), và mức độ thủy hóa của xi măng (α). 0,29 αX : thể tích lỗ rỗng gen. (0,02÷0,06) là thể tích rỗng do khí cuốn vào.
Để nâng cao độ đặc của bê tông trong quá trình thi công cần lưu ý các biện pháp kỹ thuật để hạn chế tối đa lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu, nhờ đó có thể cải thiện cấu trúc của bê tông theo hướng có lợi.2 Khái niệm về chống thấm và tính thấm nƣớc của bê tông 1.1 Định nghĩa về chống thấm Sự chuyển động của chất lỏng trong môi trường chất rắn (đất, đá), kết cấu công trình hoặc qua bình chứa chất lỏng nói chung gọi là thấm. Trong xây dựng, biện pháp ngăn nước từ ngoài vào công trình qua các kết cấu bao che hoặc chống 12 thất thoát lượng nước cần chứa gọi là chống thấm [1]. Theo từ điển Quốc tế Cambridge {Cambridge International Dictionary English): Chống thấm được định nghĩa: " Là một phương pháp trít bề mặt bằng một chất ngăn nước thấm vào trong". Chống thấm có nghĩa là không có chỗ hở cho phép nước rò rỉ hoặc hơi nước đi qua lớp vật liệu ngăn nước cho dù có áp lực hay không.
"Chống thấm ngăn nước đi qua bởi áp lực nước bằng cách tạo ra 1 màng bao quanh tường hầm, bao quanh chân của kết cấu và nền bê tông" (Theo Merritt,F.2 Tính thấm nƣớc Theo giáo trình Vật liệu xây dựng [2], Tính thấm nước là tính chất để cho nước thấm qua từ phía có áp lực cao sang phía có áp lực thấp. Tùy thuộc vào loại vật liệu mà có cách đánh giá tính thấm khác nhau. Mức độ thấm nước của vật liệu phụ thuộc vào bản chất của vật liệu, độ rỗng và tính chất lỗ rỗng… Dưới áp lực thuỷ tĩnh, nước có thể thấm qua các lỗ mao quản. Đối vối những kết cấu công trình có yêu cầu về độ chống thấm nước thì cần phải xác định độ chống thấm theo áp lực thuỷ tĩnh thực dụng.
Sự dịch chuyển chất lỏng trong môi trường mao dẫn không bão hoà nước được nêu trong định luật Washburn : r. Trong đó : r: Bán kính lỗ mao dẫn γ: Sức căng mặt ngoài θ: Góc tiếp xúc d: Chiều sâu thâm nhập η: Độ nhớt của dịch thể Hệ số thấm k qua tiết diện A,cho qua lượng chất lỏng Q, chất lỏng ấy có độ 13 dP nhớt η và dưới gradient áp lực ràng buộc với nhau qua định luật Darcy: dZ A dP Q k dZ Tính phức tạp của sự chuyển dịch chất lỏng qua vật liệu rỗng làm cho nó không tuân thủ một cách đơn giản định luật Darcy. Thực ra sự dịch chuyển của chất lỏng qua vật thể rỗng được coi là một hiện tượng khuếch tán theo định luật Fick: dC j D dL Trong đó: j: Dòng dịch chuyển; dC : Gradient nồng độ dL D: Hệ số khuếch tán Theo thực nghiệm, lượng nước thấm qua bê tông: h Q K b. n L Trong đó: Q: Lượng nước (cm3) Kb: Hệ số thấm của bê tông (cm/h) F: Diện tích tiếp xúc với nước (cm2) (Diện tích bề mặt ướt) t: Thời gian tiếp xúc với nước (giờ) L: Chiều dày lớp bê tông (cm) hn: Áp lực nước tác dụng Đối với những cấu kiện thường xuyên tiếp xúc với nước và chiều cao mực nước ổn định (bể chứa, tường tầng hầm,.) khi đó diện tích tiếp xúc với nước không thay đổi, áp lực nước tác dụng không thay đổi, lượng nước thấm qua bê tông sau thời gian t 0 là Q0 thì hệ số thấm tỷ lệ nghịch với chiều dày lớp bê tông. Thông thường, lượng nước cần thiết cho thuỷ hoá xi măng để tạo thành đá xi măng rất ít so với lượng nước cho vào bê tông để thuận lợi cho thi công, chính lượng nước dư thừa này tạo ra lỗ rỗng trong bê tông.
Nhưng nhiều khi, việc giảm nước trong 14 bê tông không thể thực hiện được bởi nhiều yếu tố khác nhau. Nhiệm vụ việc tính và kiểm tra thấm thường nhằm xác định những đặc tính chung hoặc cục bộ của dòng thấm : - Xác định áp lực và cột nước thấm tại mọi vị trí khác nhau trong vùng thấm - Xác định trị số gradient và vận tốc của dòng thấm trong bản thân kết cấu, nền công trình và những đoạn nối tiếp giữa các mối nối. - Xác định vị trí đường bão hoà (đối với thấm không áp). - Xác định lưu lượng thấm.
Từ những số liệu trên ta giải quyết những vấn đề của thiết kế như : - Kiểm tra độ bền của công trình và nền dưới tác động của dòng thấm.