Bàn về phương pháp thí nghiệm độ thấm nước của bê tông

Độ thấm nước ảnh hưởng đến độ bền của kết cấu bè tông và bê tông cốt thép.

1. Phương pháp thí nghiệm độ chống thấm theo áp lực nước tối đa để được mác chống thấm. Mác chống thấm được định nghĩa là áp lực nước tối đa để nước thấm qua mẫu thử và tạo ra vết ướt trên mặt mẫu [2], Còn TCVN 3116:2007 [3] định nghĩa mác chống thấm là khả năng bê tông không để nước thấm qua dưới áp lực thủy tĩnh và ký hiệu bằng chữ W. Bê tông nặng có các mác chống thấm W2, W

4

, W6… W20. Chỉ số của W biểu thị áp lực nước tối đa được tính bằng daN/cm2 (Atm) và đều là số chẵn. Như vậy khoảng cách các áp lực ở đây là 2 daN/cm2. Đây là phương pháp của Liên Xô được áp dụng từ năm 1959 (GOST 4800-59) và được sử dụng cho đến ngày nay. Trung Quốc và Việt Nam cũng áp dụng phương pháp này và đưa vào tiêu chuẩn quốc gia. Do khoảng cách các mác tương đối rộng, nên có thể xảy ra trường hợp hai loại bê tông có khả năng chống thấm khác nhau, nhưng lại có cùng mác chống thấm. Điều đó cũng giống như trường hợp hai loại xi măng hay bê tông có cường độ nén khác nhau, nhưng lại có cùng mác.

Khi phân định mác thì phải đồng ý một khoảng cách quy ước giữa những mác. Như vậy mác chống thấm là một giá trị quy ước có đặc thù tương đối. Khi cần xác lập đúng chuẩn độ thấm nước của bê tông hoặc trong nghiên cứu và điều tra cần xác lập đúng chuẩn tính năng của một yếu tố nào đó ( loại phụ gia, xi-măng, giải pháp công nghệ tiên tiến, thành phần … ) so với độ thấm nước của bê tông, thì hoàn toàn có thể dùng chiêu thức xác lập thông số thấm nước của bê tông .2. Hệ số thấm nước (K1) biểu thị độ thấm nước và độ thấm nước là chỉ tiêu ngược của độ 1 được dùng ở các nước phương Tây từ lâu [4, 5] và dựa trên nguyên lý của thí nghiệm độ thấm nước của đất. Theo tiêu chuẩn Thuật ngữ [6], K1 được định nghĩa là lượng nước thấm qua một đơn vị chiều dày trên 1 đơn vị diện tích mẫu bê tông, trong một đơn vị thời gian thí nghiệm, dưới 1 đơn vị áp lực và ở điều kiện nhiệt độ thường là 20°C. K1 được tính theo công thức dạng Darcy như sau:biểu thị độ thấm nước và độ thấm nước là chỉ tiêu ngược của độ chống thấm. Độ thấm nước càng nhỏ, thì độ chống thấm càng cao và ngược lại. Chỉ cần xác lập một chỉ tiêu này là hiểu được chỉ tiêu kia, vì đây là hai mặt của một yếu tố. Phương pháp thí nghiệm Kđược dùng ở những nước phương Tây từ lâu [ 4, 5 ] và dựa trên nguyên tắc của thí nghiệm độ thấm nước của đất. Theo tiêu chuẩn Thuật ngữ [ 6 ], Kđược định nghĩa là lượng nước thấm qua một đơn vị chức năng chiều dày trên 1 đơn vị chức năng diện tích quy hoạnh mẫu bê tông, trong một đơn vị chức năng thời hạn thí nghiệm, dưới 1 đơn vị chức năng áp lực đè nén và ở điều kiện kèm theo nhiệt độ thường là 20 °C. Kđược tính theo công thức dạng Darcy như sau :

K1 = Vna /S(P1-P2)l (m/h) hoặc cm/s 

Trong đó: Vn. thể tích nước thấm qua mẫu bê tông thu được, m3 hoặc cm3;

a : Chiều dày của mẫu, m hoặc cm ;

S: Diện tích mặt mẫu chịu tác động của nước, m2 hoặc cm2;

P1 – P2: Áp lực thủy tĩnh ở hai mặt đối diện của mẫu, m hoặc cm cột nước;

t : Thời gian thí nghiệm, h hoặc s .
Phương pháp này cũng được lao lý trong tiêu chuẩn Liên Xô [ 7 ] và đã đưa vào tiêu chuẩn Nước Ta [ 8 ] .
Trong thực tiễn ở Nước Ta, so với những khu công trình do nước ta phong cách thiết kế thường dùng mác chống thấm, còn những khu công trình do quốc tế thiết kể lại dùng thông số thấm. Người kiến thiết xây dựng luôn muốn biết quan hệ giữa hai chỉ tiêu để khi thí nghiệm chỉ tiêu này hoàn toàn có thể tưởng tượng được chỉ tiêu kia. Trong tài liệu [ 9 ] trình làng một bảng số liệu bộc lộ quan hệ tương đối của hai chỉ tiêu đó như sau :

Quan hệ giữa W và K1, cm/s 

Ghi chú : Độ ẩm cân đối là nhiệt độ của mẫu để trong không khí, còn nhiệt độ bão hòa là nhiệt độ cùa mẫu được ngâm nước
1 nhưng tư liệu này chưa được chính thức hóa và phổ biên rộng rãi, nên không được nêu lên trong bài này. Hiện nay chúng ta đã nghiên cứu và ứng dụng bê tông cường độ cao – chất lượng cao có mác tới 100(MPa) có độ chống thấm lớn, khó xác định được bằng hai phương pháp nêu trên.Đáng chú ý quan tâm là số liệu trong bảng này không có sự liên tục và ứng với một mác chống thấm thì có một khoảng chừng trị số thông số thấm. Đó là do thực chất của hai chỉ tiêu này đã được nghiên cứu và phân tích ở trên. Bảng số liệu này cũng được đưa vào tài liệu [ 9 ] được xuất bản ở Nước Ta. Vừa qua có một đề tài điều tra và nghiên cứu câp Bộ cũng đưa ra một bảng quan hệ giữa W và Knhưng tư liệu này chưa được chính thức hóa và phổ biên thoáng rộng, nên không được nêu lên trong bài này. Hiện nay tất cả chúng ta đã nghiên cứu và điều tra và ứng dụng bê tông cường độ cao – chất lượng cao có mác tới 100 ( MPa ) có độ chống thấm lớn, khó xác lập được bằng hai giải pháp nêu trên .3. Phương pháp xác lập độ sâu thấm nước được tính bằng mm. Đây là độ sâu nước thấm vào mẫu dưới áp lực đè nén và trong thời hạn nhất định. Chỉ tiêu này cũng biểu thị độ thấm nước của bê tông và được lao lý trong tiêu chuẩn châu Âu [ 10 ]. Có đề tài nghiên cứu và điều tra bê tông cường độ cao dùng tro trấu và đã sử dụng chiêu thức này để nhìn nhận độ thấm nước của bê tông dùng tro trấu để so sánh với bê tông đối chứng .Đó là mấy chiêu thức thí nghiệm thấm bê tông thường dùng trong phòng thí nghiệm và thử trên mẫu. Ngoài ra còn có chiêu thức thí nghiệm trực tiếp trên cấu trúc, nhưng không được đề cập đến trong khoanh vùng phạm vi bài này. Tùy tình hình đơn cử tất cả chúng ta hoàn toàn có thể lựa chọn sử dụng chiêu thức nào thích họp để đạt được mục tiêu nhu yếu đã đề ra. Nội dung đơn cử của từng chiêu thức được trình diễn cụ thể trong những tiêu chuẩn tương quan .

TS. NGUYỄN TIẾN TRUNG – TS. NGUYẺN THÚC TUYÊN

Tài liệu tham khảo:

1. Bryant Mather ( 2002 ) Concrete Primer, ACI International .
2. GOST 12738.5 – 78 Phương pháp thí nghiệm độ chống thấm ( Tiêu chuẩn Liên Xô cũ ) .
3. TCVN 3116 : 2007 Bê tông nặng – Phương pháp xác lập độ chống thấm nước .
4. CRD – C48-92 Standard method for waterpermeability of concrete .
5. Hãng MATEST ( Italia ) hướng dẫn sử dụng máy thí nghiệm thông số thấm nước của bê tông .
6. ACI 116R – 00 Cement and Concrete Technology .
7. GOST19426-74 Bê tông – Phương pháp xác lập thông số thấm nước .
8. TCVN 8219 : 2009 Hỗn hợp bê tông thủy công và bê tông Thủy Công – Phương pháp thử .

9.Nguyễn Thúc Tuyên, Phạm Văn Trình (1986) Bẽ tông và vữa, NXB XD.

10. BSEN 12390 – 8 : 2000 Testing hardened concrete – Part 8 : Depth of penetration of water under pressure