PRAN vs. PRAH: Thí Nghiệm Hiểu Quả Của Tinh Thể PENETRON

Nhìn vào báo cáo phụ gia hóa chất cho bê tông ACI 212.3R-10

“Báo cáo phụ gia hóa chất cho bê tông” do học viện bê tông Hoa Kỳ (ACI 212.3R-10/ tháng 1 năm 2011) có một Chương nói về phụ gia giảm tính thấm (PRAs). PRAs ( Phụ gia giảm tính thấm) bao gồm rất nhiều loại phụ gia có thể được sử dụng để làm giảm tính thấm của bê tông. Cụ thể PRA được chia làm 2 thể loại:

• Phụ gia giảm tính thấm trong điều kiện phi thủy tĩnh (PRAN) – Trước đây gọi là “phụ gia chống ẩm ướt”, nơi mà khả năng chống chọi với áp lực nước rất hạn chế và không phù hợp cho các cấu kiện bê tông tiếp xúc dưới áp lực nước.
• Phụ gia giảm tính thấm trong điều kiện thủy tĩnh (PRAH) – Hoặc là “ Phụ gia chống thấm” nó đủ khả năng chống lại dưới áp lực nước và được sử dụng để chống thấm cho các bể nước, móng, các kết cấu ngăn chặn, vv...

Nhìn chung hiệu quả của phụ gia chống thấm phụ thuộc vào nó thuộc dạng PRAN hay PRAH. PRANs bao gồm các hóa chất kháng nước hoặc không ưa nước (bao gồm các vật liệu xà phòng và các dẫn xuất axit béo mạch dài, các loại dầu từ thực vật và dầu mỏ), các chất rắn mịn (như talc, bentonite, bột silicious, đất sét, các loại nhựa Hydrocarbon và hắc ín than đá và các chất độn hoạt tính hóa học như đá vôi, silicates và silica keo tụ). Chúng được sử dụng rộng rãi nhất để chống ẩm trong điều kiện phi thủy tĩnh.

PRAHs bao gồm các chất rắn mịn ( như silicat keo tụ), chèn lỗ kỵ nước và phụ gia tinh thể. Tuy nhiên, chất rắn mịn, kể cả silicat keo tụ thường chủ yếu sử dụng trong điều kiện phi thủy tĩnh và chỉ có một số vật liệu polymer có thể được phân loại như PRAHs. Vật liệu chèn lỗ kỵ nước chỉ được sử dụng trong điều kiện phi thủy tĩnh. Tinh thể polymer ưa nước ( mủ cao su, hòa tan trong nước, hoặc polymer lỏng) chỉ được sử dụng trong điều kiện thủy tĩnh.

Phụ gia chống thấm tinh thể chống lại áp lực thủy tĩnh và đã chứng minh được sự hiệu quả nhất đối với dòng sản phẩm PRAH với những lợi thế rõ ràng so với các vật liệu kỵ nước hoặc polymer kết dính hoặc các chất độn khác dựa trên các cơ chế khác nhau về sự bịt kín các vết nứt, tính hiệu quả lâu dài, gia tăng cường độ, độ bền của kết cấu bê tông, vv... Cuối cùng chúng có khả năng tự hàn gắn các vết nứt hình thành trong quá trình thay đổi nhiệt độ hoặc chuyển động cơ học.

Chỉ có phụ gia chống thấm tinh thể có thể được phân loại đúng như sản phẩm PRAHs. Như đã mô tả trong bảng ở trang 2 của tài liệu về phụ gia ACI212.3R-10 (“ Phụ gia, đặc điểm và cách sử dụng chúng”), chỉ có tinh thể polymer ưa nước ( mủ cao su hòa tan trong nước, hoặc polymer lỏng) có thể được sử dụng trong điều kiện thủy tĩnh.

Ưu điểm của PRAH

Các vật liệu dạng tinh thể PRAH bao gồm các hóa chất hoạt tính độc quyền sẽ phản ứng với các phân tử nước và xi măng trong bê tông tạo ra mật độ canxi silicat hydrat ( CSH ) và/ hoặc ngăn chặn sự hình thành các lỗ rỗng, mao mạch và bịt kín các vết nứt nhỏ từ đó tăng khả năng chống thấm nước. Trong tuổi thọ của bê tông khi các vết nứt hình thành, phụ gia tinh thể tiếp tục kích hoạt khi có sự xâm nhập của độ ẩm, bịt kín các khoản trống phát sinh.

Như đã nêu trong báo cáo ACI: “ Để chống lại áp lực thủy tĩnh, PRAHs sử dụng cơ chế ngăn chặn lỗ rỗng từ sự phát triển của mạng tinh thể, sự kết dính polymer, hoặc chất độn khác, mặc dù khả năng chịu được áp lực thủy tĩnh phụ thuộc vào sự bịt kín hoàn toàn các lỗ rỗng, lỗ chân lông và sự ổn định dưới áp lực nước. Sự khác biệt nên được thực hiện dựa trên các loại phụ gia đã chứng minh khả năng làm giảm sự xâm nhập của nước theo các điều kiện nhu cầu được mong muốn ”.

Cơ chế ngăn chặn lỗ rỗng dự trên các hóa chất hoạt tính độc quyền pha trộn với một hỗn hợp xi
măng và cát.

Bởi vì PRAHs sử dụng dựa trên sự kết dính polymer hoặc các chất độn khác sẽ không thể chịu được áp lực thủy tĩnh cao, nó không thể được coi là “ đúng” với phụ gia PRAH. Cơ chế ngăn chặn lỗ rỗng của phụ gia tinh thể PRAHs là dựa trên các hóa chất hoạt hóa độc quyền pha trộn với hỗn hợp xi măng và cát, nhằm đáp ứng vĩnh viễn và toàn diện với độ ẩm thay đổi và thập chí khi tiếp xúc với áp lực thủy tĩnh cao.

Không giống như các vật liệu kỵ nước – Chẳng hạn như các sản phẩm PRAN thảo luận ở trên – Phụ gia tinh thể thuộc dạng ưa nước. Khi tiếp xúc với nước các mạng lưới tinh thể phát triển rộng khắp trong bê tông, trở thành một phần vĩnh viễn của khối bê tông. PRAHs không cần thiết tạo màng chống thấm bên ngoài ngay cả khi đối với bê tông dưới áp lực thủy tĩnh cao.

Công nghệ PENETRON PRAH : Thử nghiệm dưới áp lực thủy tĩnh cao

Tương tự như quá trình mô tả tổng hợp phụ gia tinh thể PRAH ở trên, các hoạt chất trong PENETRON ADMIX® phản ứng với các sản phẩm phụ trong quá trình thủy hóa xi măng với sự có mặt của nước trong cấu trúc bê tông tươi hoặc đã đóng rắn. Những phản ứng này làm mở rộng hydrat hóa và hình thành thêm các phân tử canxi silicat hydrat cùng với các mạng tinh thể không tan trong suốt mạng lưới bê tông. Các sản phẩm không tan tạo thành sẽ kết tủa trong các lỗ xốp tự nhiên và các mao mạch của hỗn hợp bê tông để làm giảm đáng kể độ thấm của bê tông.

Khi PENETRON ADMIX® được thêm vào trong bê tông trong quá trình trộn, kết quả mạng tinh thể sẽ bịt kín vĩnh viễn các vết nứt chân tóc khi nó phát triển trong suốt thời gian tuổi thọ của bê tông.

Sản phẩm PENETRON đã được thử nghiệm rộng rãi trong các phòng thí nghiệm trong diều kiện thủy tĩnh cao ( bao gồm ASTM D5084, NBR 10.787/94, USAE CRD C48,BS EN 12390-8 và DIN 1048-5 Tính Thấm Nước ). Trong các thử nghiệm này, kết quả mạng tinh thể làm giảm tính thấm hiệu quả so với mẫu đối chứng, hiện tượng rò rỉ trong bê tông đã được loại bỏ , ngay cả khi kiểm tra tiếp xúc với điều kiện thủy tĩnh cao.

Các ví dụ sau đây cho thấy sự cải thiện từ các phản ứng làm giảm tính thấm của PENETRON ADMIX® trong điều kiện thủy tĩnh cao.

Kiểm tra thâm nhập nước dưới áp lực - NBR 10.787/94
Áp lực ban đầu 101.5 psi.

Sau khi được tiếp xúc với một áp lực 101.5 psi ( 234.1 ft áp lực ban đầu ) cho 4 tuần, các phản ứng PENETRON tinh thể đã gần như hoàn toàn làm giảm tính thấm bê tông và loại bỏ tất cả các rò rỉ. MSZ EN 12390-8:2009 (DIN 1048)

Samples treated with PENETRON ADMIX® (marked with a P) and two control samples are shown.

Các mẫu được xử lý bằng PENETRON ADMIX® (được đánh dấu chữ P) và 2 mẫu đối chứng được hiển thị. Tất cả các mẫu được tiếp xúc với một áp lực ban đầu là 72.5psi trong 72 giờ. Bức ảnh này được chụp ngay sao khi các mẫu được tách ra để đo độ sâu của thâm nhập nước. Các mẫu PENETRONADMIX® cho thấy giảm đến 94.4% nước thâm nhập so với mẫu đối chứng.

Các dự án PENETRON PRAH gần đây :

Công nghệ làm giảm tính thấm của PENETRON đã được chứng minh với sự thành công cao nhất trong lĩnh vực yêu cầu điều kiện áp lực thủy tĩnh cao. Một số dự án gần đây nhấn mạnh hiệu quả của phụ gia giảm tính thấm PENETRON trong điều kiện làm việc dưới áp lực thủy tĩnh cao:

• Nâng cấp đường hầm phía Nam trạm Cobb gần Atlanta, GA.

• Tháp đường Reservoir – Một bồn chứa nước 8 triệu ga lông tại Harrisonburg,VA.

• Đường hầm quốc lộ Bikeway gần đường Clairsville, OH.

• Sân bay Singapore/ Nhà Ga số 3, Singapore.

• Khu Vườn Gần Vịnh, Vịnh Marina, Singapore.

• Corredor Duarte,Santo Domingo, Cộng Hòa Dominican.

• Sân bay Quốc tế Chennai, Ấn Độ.

Nâng cấp đường hầm phía Nam trạm Cobb

Cấu trúc này là một trục thang máy để đưa nước thải đi lên từ đường hầm sâu 212 feet ở Cobb County, GA. Với độ sâu khác thường này, thiết kế - một cái giếng ướt trong phạm vi một giếng khô – đòi hỏi tính thấm của bê tông là rất thấp để loại bỏ tất cả các mối lo ngại về sự rò rỉ nước thải từ giếng ướt qua giếng khô ( được sử dụng bởi nhân viên bảo trì).

Áp lực nước ngầm tại độ cao 212-feet và hư hỏng và không đồng nhất của nền đá là mối quan tâm lớn nhất để chống thấm nước. PENETRON ADMIX® được xác định như PRAH cho dự án này; hơn 20.000 khối đã được xử lý chống thấm thành công.

Tháp đường Reservoir

Tọa lạc tại Harrisonburg,VA, bồn bê tông mới này chứa 8 triệu ga lông nước để thay thế hồ chứa trong lòng đất bị rò rỉ ở phần bê tông đáy. Được xây dựng bởi Công Ty Cổ Phần Crom, hồ mới có tính năng chống thấm toàn khối nhờ lợi ích phụ gia tinh thể PENETRON.Hồ mới được xây dựng bằng cách kết hợp PENETRON ADMIX® và Bê Tông Phun Tăng Cường ( PAES) để loại bỏ tất cả các rò rỉ từ độ cao hơn 70 feet của kết cấu và bảo vệ cốt thép trong bê tông.

PENETRON ADMIX® với khả năng làm giảm tính thấm bê tông trong điều kiện áp lực thủy tĩnh cao đã giúp cải thiện hệ thống phân phối nước Harrisonburg bằng cách loại bỏ sự rò rỉ nước.

Khôi Phục Chức Năng Đường Hầm Quốc Lộ Bikeway

Hơn 100 năm tuổi, đường hầm Quốc Lộ Bikeway bị ám ảnh bởi sự hư hại và sâm nhập nước ngầm. Được xây dựng đầu tiên vào năm 1902 trên một khu vực phân lớp mỏng, xốp yếu ớt, đá phiến sét yếu với dòng nước ngầm lớn, trọng tâm chính của dự án khôi phục chức năng này là kiểm soát hư tổn do xâm nhập của nước ngầm và sau đó là tích tụ băng.

Khả năng làm giảm tính thấm của công nghệ PENETRON dành cho lớp bê tông phun mới thậm chí chống lại được áp lực thủy tĩnh cao nhất, vượt quá mong đợi của đội ngũ thiết kế. Vấn đề tích tụ băng và nước xâm nhập đã được hoàn toàn loại bỏ.

Sân bay Singapore Changi/ Nhà Ga số 3

Hơn một trung tâm vận tải hàng không, sân bay Changi là một biểu tượng của niềm tự hào quốc gia và tiêu chuẩn cho dịch vụ xuất sắc.Nhà Ga Số 3 có tính năng hành khách sáng tạo và kiến trúc hiện đại. 140.000 m³ bê tông đã được xử lý bằng PENETRON® ADMIX,cùng với vữa PENETRON® và PENECRETE MOTAR ™.

Khu Vườn Gần Vịnh, Vịnh Marina, Singapore

Những khu vườn ven sông này là một không gian đặc biệt chống lại với mọi thời tiết nhằm “ giáo dục - giải trí”, một biểu tượng kiến trúc, một điểm thu hút về nghề làm vườn, và một nơi trình diễn các công nghệ bền vững - Với lượng lớn hệ thống làm mát được tái tạo lại, cụ thể vùng khí hậu này sẽ cung cấp ngược lại cho dãy nhà hoa và cây.

Dự án đã đại diện cho việc thách thức chống thấm nghiêm trọng vì nó được xây dựng hoàn toàn trên đất khai hoang và ngay cạnh biển. 18.300 m3 bê tông được đúc với PENETRON ADMIX® cho sàn đáy và các vách; PENEBAR™ SW-55 đã được sử dụng trong các mối nối thi công và PENESEAL PRO® trên các bức tường núi.

Corredor Duarte,Santo Domingo, Cộng Hòa Dominican.

Đường hầm Corredor Duarte, đường hầm mới tại Cộng hòa Dominica cung cấp một kết nối nhanh chóng giữa Santo Domingo và phần còn lại của đất nước. Với chiều dài khoảng 1.200 m (4.000 ft), đường hầm đóng một vai trò quan trọng trong việc làm giảm tắc nghẽn giao thông xảy ra kinh niên tại thủ đô. Phía sau máy khoan hầm là một lớp bê tông phun rất mỏng đã được sử dụng ngay lập tức, nhằm tạo ra một vòng chịu tải tự nhiên và làm giảm thiểu sự biến dạng của các lớp đất đá xung quanh.

PENETRON ADMIX® đã được sử dụng để làm giảm tính thấm của các bức tường bê tông phun. PENEBAR™ SW-55 đã được sử dụng để bịt kín các mối nối thi công bê tông. Tổng cộng, 45 tấn PENETRON ADMIX®  và 2.300 mét PENEBAR™ SW-55 đã được sử dụng.

Sân bay Quốc tế Chennai, Ấn Độ.

Nhằm mở rộng và hiện đại hóa để đáp ứng nhu cầu giao thông ngày một cao hơn, sân bay quốc tế Chennai đã mở rộng nhà ga quốc tế, và thêm một nhà ga mới dành cho hành khách trong nước, một cơ sở đậu xe ô tô nhiều tầng và một đường băng song song để tăng công suất lên 16 triệu hành khách một năm. Nằm tiếp giáp với vịnh Bengal, mực nước ngầm của sân bay dao động rất bất thường ( từ -10 mét vào mùa hè và -3 mét trong gió mùa Đông ) yêu cầu chống thấm triệt để tất cả các kết cấu bê tông và các mối nối bê tông trong tầng hầm ( sâu 10m ).

Tổng cộng 125 tấn PENETRON ADMIX® đã được sử dụng trong các sàn tầng hầm và tường chắn; 15.000 mét PENEBAR™ SW-45 loại băng cản nước trương nở nhanh để ngăn chặn sự xâm nhập nước dọc theo các mối nối bê tông.