Nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu gây tắc nghẽn và phương pháp bảo trì đến tính thấm của bê tông xi măng rỗng thoát nước

Bài viết này trình bày kết quả phân tích, đánh giá ảnh hưởng của vật liệu cát gây tắc nghẽn và phương pháp bảo trì đến tính thấm của BTXMRTN. Từ đó, đề xuất các biện pháp bảo trì để đảm bảo tính thấm theo yêu cầu cho các kết cấu mặt phủ đô thị và thoát nước mặt bền vững.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu gây tắc nghẽn và phương pháp bảo trì đến tính thấm của bê tông xi măng rỗng thoát nước Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tải NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU GÂY TẮC NGHẼN VÀ PHƯƠNG PHÁP BẢO TRÌ ĐẾN TÍNH THẤM CỦA BÊ TÔNG XI MĂNG RỖNG THOÁT NƯỚC Nguyễn Tuấn Cường 1, Nguyễn Hữu Duy1, Vũ Việt Hưng1* Phân hiệu tại Thành phố Hồ Chí Minh, Trường Đại học Giao thông Vận tải, 1 Số 450-451 Lê Văn Việt, Phường Tăng Nhơn Phú A, Quận 9, Thành phố Hồ Chí Minh * Tác giả liên hệ: Email: hungvv_ph@utc.edu.vn. Tóm tắt. Gần đây, bê tông xi măng rỗng thoát nước (BTXMRTN) được xem là một trong những Ứng dụng thực tế quản lý tốt nhất trong việc thu và làm sạch nước mưa. Đặc tính nổi bật của loại bê tông này là độ rỗng tương đối cao (thông thường 15-30%) và sự liên kết của các lỗ rỗng, dẫn đến khả năng thấm cao và lưu giữ nước. Tuy nhiên, một trong những hạn chế sự áp dụng phổ biến của loại vật liệu này trong thực tế là do sự suy giảm của tính thấm theo thời gian do tác động của các vật liệu gây tắc nghẽn và không được bảo trì thường xuyên. Bài báo này trình bày kết quả phân tích, đánh giá ảnh hưởng của vật liệu cát gây tắc nghẽn và phương pháp bảo trì đến tính thấm của BTXMRTN. Từ đó, đề xuất các biện pháp bảo trì để đảm bảo tính thấm theo yêu cầu cho các kết cấu mặt phủ đô thị và thoát nước mặt bền vững. Từ khóa: bê tông xi măng, độ rỗng, tính thấm, tắc nghẽn, bảo trì. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Bê tông xi măng rỗng thoát nước (BTXMRTN), còn được gọi là bê tông không sử dụng cốt liệu nhỏ hoặc bê tông thấm nước, là vật liệu phủ bề mặt thân thiện với môi trường, và đã được công nhận là một trong những thành phần chính của phát triển bền vững ít tác động [1, 2]. Một cách tổng quan, BTXMRTN bao gồm các vật liệu thành phần cơ bản sau: xi măng, nước, cốt liệu thô cỡ hạt đồng nhất, và ít hoặc không có cốt liệu nhỏ, dẫn đến cấu trúc lỗ rỗng lớn và hệ thống các lỗ rỗng liên kết với nhau giữa các cốt liệu. Do đó, BTXMRTN có khả năng thấm nước tốt hơn so với mặt đường không thấm thông thường [3]. Tuy nhiên, trong quá trình sử dụng lâu dài loại bê tông này trong kết cấu mặt đường, các lỗ rỗng của BTXMR dễ bị tắc nghẽn bởi các hạt nhỏ khác nhau [4–7]. Trường hợp điển hình như khi các chất cặn từ lá cây phân hủy, đất và bụi từ môi trường xung quanh xâm nhập vào các lỗ rỗng, có thể thấy rằng các lỗ rỗng bị bít lại và do đó khả năng thấm nước giảm đi đáng kể, thậm chí gây tắc nghẽn hoàn toàn. Do vậy, việc bảo trì BTXMR thường xuyên là cần thiết để duy trì tính năng thấm và sử dụng hiệu quả loại vật liệu này [1,8]. Mục tiêu của bài báo này là khảo sát ảnh hưởng của vật liệu cát gây tắc nghẽn và phương pháp bảo trì đến tính thấm của BTXMRTN. Từ đó, đề xuất các biện pháp bảo -564- Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tải trì để đảm bảo tính thấm theo yêu cầu cho các kết cấu mặt phủ đô thị và thoát nước mặt bền vững. 2. THÍ NGHIỆM 3.1. Vật liệu và thành phần cấp phối của BTXMRTN Trong phạm vi bài báo này, BTXMRTN được thiết kế với tỷ lệ nước/xi măng (N/XM) và đá/xi măng (Đ/XM) lần lượt là 0,3 và 4,5 dựa theo hướng dẫn ACI 522R- 10 của Mỹ [9]. Để tạo nên khung cấu trúc lỗ rỗng, đá dùng trong bê tông có cùng kích cỡ hạt 5-10mm và hoàn toàn không dùng cốt liệu nhỏ (cát). Bảng 1 thể hiện các đặc tính cơ bản của đá. Các hạt đá được kết dính bởi hồ xi măng, trong đó sử dụng xi măng thông thường với khối lượng riêng là 3,5 T/m3 và để cải thiện tính công tác của bê tông, phụ gia siêu dẻo giảm nước gốc poly-carboxylate được sử dụng với hàm lượng 1% khối lượng xi măng. Thành phần cấp phối thiết kế của bê tông xi măng rỗng với độ rỗng tối thiểu là 20% được thể hiện trong Bảng 2. Bảng 1. Đặc tính cơ bản của đá 5-10mm. Đặc tính Đơn vị Giá trị Kích cỡ hạt mm 5-10 Bề mặt - Phẳng Hình dáng hạt - Góc cạnh và dạng khối Khối lượng riêng kg/m3 1.630 Tỷ trọng riêng - 2,76 Độ hút nước % 0,69 Độ rỗng % 40 Bảng 2. Thành phần cấp phối của BTXMRTN (kg/m3). Xi măng Nước (N) Đá 5-10mm Phụ gia siêu dẻo (XM) (Đ) 358 107 1.625 1%XM (theo khối lượng) 3.2. Quá trình trộn và chế tạo mẫu Quá trình trộn bê tông được thực hiện bằng máy trộn bê tông cưỡng bức trục đứng (Hình 1a). Đầu tiên trộn toàn bộ khối lượng đá 5-10mm, một phần nước + phụ gia siêu dẻo (khoảng 10%) và một phần xi măng (khoảng 10%) trong thời gian 2-3 phút nhằm tạo một lớp vữa xi măng bao phủ đồng đều các hạt cốt liệu đá. Sau đó, đổ toàn bộ các thành phần còn lại và trộn trong thời gian 3 phút. Dừng máy, trộn bằng tay và kiểm tra độ đồng đều, tính công tác của hỗn hợp bê tông tươi (Hình 1b). Cho máy trộn tiếp tục thêm 2 phút trước khi đổ bê tông vào khuôn (Hình 1c). -565- Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tải (a) (b) (c) Hình 1. Quá trình trộn bê tông. Quá trình đầm bê tông được tiến hành như sau: đổ bê tông vào khuôn hình trụ D100xH200mm và khuôn mẫu dạng block 200x200x12,5mm, chia làm hai lớp và đầm 25 lần/lớp bằng thanh th ...