Penetron Bảo Vệ Đường Bê Tông

Đường bê tông phải chịu những điều kiện môi trường khắc nghiệt, dẫn đến tình trạng xuống cấp nghiêm trọng và cần phải bảo dưỡng thường xuyên. Bê tông là vật liệu xốp cho phép nước và hóa chất trong nước thấm vào cáu trúc bê tông, khiến bê tông nứt và bong tróc - cuối cùng dẫn đến khả năng hư hỏng kết cấu. Bê tông được sử dụng để xây dựng đường thường bị cacbonat hóa, hư hỏng do chu kỳ đóng băng-tan băng, ăn mòn do muối đường và sự tấn công của sunfat.

Cacbonat hóa xảy ra khi cacbon dioxit (CO2) trong môi trường - do khí thải từ xe cộ gây ra - hòa tan trong nước, thấm vào bê tông xốp và phản ứng với canxi hydroxit trong hồ xi măng để tạo thành canxi cacbonat (CaCO3). Phản ứng này làm giảm độ pH của bê tông xuống khoảng 9, khiến cốt thép nhúng bị ăn mòn. Chính do sự ăn mòn cốt thép mà bê tông bị nứt và bong tróc.

Chu kỳ đóng băng-tan băng xảy ra bên trong bê tông xốp gây ra sự xuống cấp bằng cách tạo ra áp suất bên trong các lỗ rỗng, dẫn đến nứt và bong tróc cuối cùng. Khi nước bị giữ lại bên trong các vết nứt, lỗ rỗng và mao dẫn trong cấu trúc bê tông đóng băng, nó sẽ nở ra, buộc các lỗ rỗng mở ra và mở rộng chúng. Khi các chu kỳ đóng băng-tan băng lặp lại, các lỗ rỗng ngày càng lớn hơn, khiến bê tông bị vỡ ra từng chút một. Một vấn đề khác gặp phải trong những tháng mùa đông là muối đường được sử dụng để làm tan chảy hoặc ngăn băng hình thành trên đường, nhằm đảm bảo điều kiện lái xe an toàn hơn. Các loại muối này hòa tan trong nước và thấm vào bê tông xốp, khiến cốt thép nhúng bị ăn mòn, dẫn đến bê tông bị hư hỏng.

Đường bê tông phải tiếp xúc với đất giàu sunfat, được sử dụng để xây dựng nền đường và kết cấu vỉa hè. Sunfat hòa tan trong nước thấm vào kết cấu bê tông gây hư hỏng bê tông.

Đường bê tông sẽ bền hơn và cần bảo dưỡng tối thiểu nếu chúng ta có thể ngăn nước và hóa chất trong nước xâm nhập vào bê tông. Bê tông không thấm nước là bê tông bền.

Penetron Admix làm cho bê tông không thấm
Penetron Admix là phụ gia giảm độ thấm làm giảm độ thấm của bê tông bằng cách tự phục hồi mọi vết nứt, lỗ rỗng và mao dẫn có kích thước lên đến 0,5mm (1/51”). Bê tông đã qua xử lý bằng Penetron Admix không thấm, ngăn không cho nước và hóa chất trong nước xâm nhập vào bê tông, ngay cả dưới áp suất thủy tĩnh cao.

Mục tiêu chính của các thử nghiệm được tiến hành, như thể hiện bên dưới, là để chứng minh rằng bê tông đã qua xử lý bằng Penetron Admix có khả năng chống cacbonat hóa, hư hỏng do chu kỳ đóng băng-tan băng, ăn mòn và tấn công sunfat, từ đó làm tăng độ bền của đường bê tông.

Thử nghiệm cacbonat hóa
Các mẫu đã qua xử lý bằng Penetron (P) và Penetron Admix (A) đã được thử nghiệm để xác định hệ số khuếch tán CO2 theo GOST 31383-2008: Bảo vệ bê tông và kết cấu bê tông cốt thép khỏi bị ăn mòn so với các mẫu đối chứng chưa qua xử lý (K).

Sau khi các mẫu được chuẩn bị và bảo dưỡng trong 28 ngày, chúng được tiếp xúc với lực hút mao dẫn trong 19 ngày, được lấy ra và để trong điều kiện sấy khô được kiểm soát trước khi bắt đầu thử nghiệm. Các mẫu được giữ trong buồng CO2 được kiểm soát trong 14 ngày, với các thông số chất lỏng cố định: nồng độ CO2 là (10.5)% theo thể tích, độ ẩm không khí tương đối là (75.3)% và nhiệt độ là (20.5)^oC. Các xác định trung gian được thực hiện trong vòng 7 ngày. Sau đó, các mẫu được lấy ra khỏi buồng, chia nhỏ và xử lý bằng dung dịch cồn phenolphthalein 0,1%. Hình 1-3 bên dưới cung cấp hình ảnh trực quan của các mẫu sau khi phenolphthalein được áp dụng. 

Hình 1: 14 ngày -  Mẫu với Penetron (P)

Hình 2: 14 ngày - Mẫu Penetron Admix (A)

Hình 3: 14 ngày – Mẫu đối chứng (K)

Bảng 1 dưới đây tóm tắt về độ sâu cacbonat hóa và hệ số khuếch tán của kết quả CO2 thu được trong quá trình thử nghiệm cacbonat hóa được mô tả ở trên.

Bảng 1: Kết quả thử nghiệm cacbonat hóa

Chu kỳ đóng băng-tan băng & Thử nghiệm khả năng chống sunfat
Các mẫu đã xử lý bằng Penetron Admix đã được thử nghiệm dựa trên các phương pháp tăng tốc theo khuyến nghị trong Phương pháp bảo vệ bê tông trong điều kiện tiếp xúc với sunfat và so sánh với các mẫu đối chứng chưa qua xử lý.

Sau khi các mẫu được chuẩn bị và bảo dưỡng trong 2 ngày, chúng được tiếp xúc với lực hút mao dẫn trong 19 ngày, được lấy ra và để trong điều kiện sấy khô được kiểm soát trong 7 ngày trước khi bắt đầu thử nghiệm.

Thử nghiệm chu kỳ đóng băng-tan băng: Sau số chu kỳ đóng băng-tan băng thay đổi được thiết lập cho cấp bê tông nhất định (37 chu kỳ đóng băng-tan băng), theo GOST 10060, đối với lớp phủ đường bộ và sân bay, khối lượng mất đi của các mẫu không được vượt quá 3% và duy trì tỷ lệ cường độ đã thiết lập. Bảng 2 bên dưới tóm tắt kết quả.

Table 2: Freeze-Thaw Cycle Test Results

Thử nghiệm sunfat: Các mẫu được ngâm trong nước có tính ăn mòn trong tổng cộng 12 tuần. Lượng tương đối các ion SO3 có tính ăn mòn, tính bằng g/g, được bê tông hấp thụ (QSO3b) được đo sau 3, 6, 9 và 12 tuần và được biểu diễn trên đồ thị dưới dạng sự hấp thụ ion sunfat của bê tông theo thời gian so với đường cong tham chiếu về khả năng chống sunfat được chấp nhận. Nếu đường cong thấp hơn đường cong tham chiếu, bê tông được coi là có khả năng chống sunfat và có thể được sử dụng trong bê tông tiếp xúc với nồng độ ion S042- không quá 2.000 mg/l. Bảng 3 dưới đây tóm tắt các kết quả.

Table 3: Sulfate Test Results

Conclusion

Đường bê tông xử lý bằng Penetron Admix sẽ bền hơn và ít cần bảo dưỡng do bản chất không thấm nước của bê tông xử lý bằng Penetron Admix. Bê tông không thấm nước đã được chứng minh là có khả năng chống lại quá trình cacbonat hóa, chu kỳ đóng băng-tan băng, ăn mòn và ăn mòn sunfat, khiến nó trở thành một giải pháp bền và lâu dài.

Kiểm tra cacbonat hóa: Kết quả kiểm tra và tính toán đã chỉ ra rằng các mẫu bê tông, với lớp phủ bê tông dày 20mm, đảm bảo tính toàn vẹn của cốt thép trong các kết cấu bê tông trong một số năm nhất định.

• Mẫu xử lý bằng Penetron (P) = 80 năm
• Mẫu xử lý bằng Penetron Admix (A) = 105 năm
• Mẫu đối chứng chưa xử lý (K) = 35 năm

Điều này kết luận rằng bê tông xử lý bằng Penetron sẽ bền hơn tới 70 năm so với bê tông chưa xử lý tiếp xúc với cùng môi trường dễ bị cacbonat hóa.

Kiểm tra chu kỳ đóng băng-tan băng: Kết quả kiểm tra và tính toán đã chỉ ra rằng bê tông xử lý bằng Penetron Admix đã tăng khả năng chống băng giá từ 200^oF lên 300^oF khi so sánh với mẫu đối chứng. Điều này có nghĩa là mẫu được xử lý bằng Penetron Admix có thể chịu được ít nhất một trăm chu kỳ đóng băng-tan băng nhiều hơn so với mẫu đối chứng. 300^oF là mức phân loại khả năng chống băng giá cao nhất.

Kiểm tra khả năng chống sunfat: Kết quả kiểm tra và tính toán đã chỉ ra rằng bê tông được xử lý bằng Penetron Admix có khả năng chống sunfat cao hơn so với mẫu đối chứng và có thể được sử dụng trong môi trường khắc nghiệt (sunfat) để cải thiện độ bền và kéo dài tuổi thọ của bê tông.

References

1. Stepanova, V. (2017). Testing of Penetron waterproofing materials to determine CO2 diffusion permeability rate according to GOST 31383-2008 in comparison with unprotected concrete and issue of research appraisal. NITs Stroitel’Stvo Research and Development Center.
    

2. Teltayev, B. (2016). Certificate on the use of Penetron Admix additive for the improvement of the quality of cement-and-concrete mixture and cement concrete. Republic of Kazakhstan: Ministry for Investments and Development, Committee on Motor Roads, Scientific and Research Institute for Motor Roads Kazdornii.