ỨNG DỤNG HỆ SƠN POLYURETHANE ĐỂ CHỐNG THẤM KHE BIẾN DẠNG CỦA ĐẬP BÊ TÔNG TRƯỚC KHI TÍCH NƯỚC

Thứ năm - 22/11/2018 03:29
Sơn phủ Best seal PU405 chống thấm đập thuỷ điện
Sơn phủ Best seal PU405 chống thấm đập thuỷ điện
Sơn phủ Best seal PU405 chống thấm đập thuỷ điện
VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG
ỨNG DỤNG HỆ SƠN POLYURETHANE ĐỂ CHỐNG THẤM
KHE BIẾN DẠNG CỦA ĐẬP BÊ TÔNG TRƯỚC KHI TÍCH NƯỚC
Tóm tắt: Trong những năm gần đây ở nước ta
có rất nhiều công trình đập thủy điện, thủy lợi đã và
đang được xây dựng. Với các đập bê tông đã thi
công xong sau khi tích nước hầu hết đều bị thấm,
chủ yếu là thấm qua khe biến dạng. Để khắc phục
tình trạng này giải pháp hữu hiệu được đưa ra là
chống thấm mặt thượng lưu khe biến dạng của đập.
Do bê tông ngâm trong nước đã lâu nên có độ ẩm
cao vì vậy để đảm bảo hệ sơn polyurethane Best
Seal PU405 bám dính tốt với nền bê tông cần lựa
chọn loại sơn lót gốc nước. Với các ưu điểm vượt
trội hệ sơn phủ polyurethane Best Seal PU405 đã
được lựa chọn như là một giải pháp hữu hiệu nhất
để chống thấm cho mặt thượng lưu khe biến dạng
(KBD).
Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu ứng dụng
hệ sơn phủ polyurethane Best Seal PU405 để chống
thấm phía mặt thượng lưu khe biến dạng cho đập bê tông
đầm lăn Thủy điện Sông Tranh 2, Thủy điện Bản Vẽ và
Thủy điện Bản Chát. Việc chống thấm này thực hiện sau
khi hồ đã tích nước và bước đầu cho kết quả chống thấm
tốt.
Từ khóa: polyurethane Best Seal PU405, chống
thấm, khe biến dạng, độ bám dính, đập bê tông.
1. Hiện trạng thấm qua khe biến dạng đập bê tông
Đập bê tông (thủy lợi, thủy điện,...) được xây
dựng nhiều ở nước ta trong những năm gần đây,
chủ yếu là các đập trọng lực, bê tông khối lớn và
xây dựng theo công nghệ bê tông đầm lăn (BTĐL).
Đến nay Việt Nam đã và đang xây dựng hàng chục
đập BTĐL lớn [1], như đập thủy điện Bản Vẽ cao
136 m, đập thủy điện Bản Chát cao 130m, đập thủy
điện Sơn La cao 139m, đập thủy điện Đồng Nai 4
cao 128m,...
Theo tiêu chuẩn thiết kế đập bê tông [2] đều
phải bố trí các khe biến dạng (KBD) để chống nứt
ngang khi đập co dãn, biến dạng, xảy ra chủ yếu do
nhiệt độ thay đổi và chuyển dịch trong quá trình thi
công và khai thác. Ở Việt Nam tính đến nay đã có
khoảng 20 công trình BTĐL lớn thi công xong và đã
tích nước để sử dụng. Tuy nhiên ở hầu hết các công
trình, sau khi tích nước đã xảy ra hiện tượng thấm,
hiện tượng thấm chủ yếu là thấm qua khe biến
dạng. Dưới đây là hình ảnh thấm qua khe biến dạng
của một số đập bê tông (hình 1 - 3):
Hình 1. Thấm qua khe biến dạng Hình 2. Thấm qua khe biến
đập thủy điện Sông Tranh 2 dạng đập thủy điện Bản Vẽ
Hình 3. Thấm qua khe biến
dạng đập thủy điện Bản
Chát
Với lưu lượng thấm qua các khe nhiệt có thể từ
vài lít/giây đến hàng chục lít/giây, khi nước thấm
qua các KBD nếu không được xử lý theo thời gian
lưu lượng thấm ngày càng tăng lên, và vượt quá
giới hạn cho phép. Về lâu dài khi nước thấm qua
các khe biến dạng sẽ gây ra hiện tượng xâm thực
hòa tan, rửa trôi dẫn đến làm giảm chất lượng bê
tông và an toàn đập. Vì vậy, một trong những vấn
đề được quan tâm nhiều trong thời gian gần đây là
xử lý chống thấm cho đập BTĐL, bao gồm cả chống
thấm cho thân đập và các KBD, trong đó chống
thấm qua các KBD được quan tâm hơn cả. Vật liệu
dùng để chống thấm KBD phải có khả năng chống
thấm cao, đàn hồi và dẻo dai. chịu va đập, bám dính
tốt với nền bê tông, có độ bền lâu trong nước,… để
phù hợp với điều kiện làm việc của KBD. Với các
1
KẾT CẤU – CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG
ưu điểm vượt trội, hệ sơn phủ polyurethane Best
Seal PU405 đã được lựa chọn như là một giải pháp
hữu hiệu nhất để chống thấm cho thượng lưu KBD,
các ưu điểm như: đáp ứng tiến độ thi công nhanh
do polyurethane Best Seal PU405 có thời gian khô
rất nhanh, đóng rắn ngay cả trong điều kiện môi
trường có độ ẩm cao, nhiệt độ thấp, khả năng
chống thấm tuyệt hảo, chịu va đập tốt, độ bền cao,
rất dẻo dai, bám dính tốt với nền bê tông, bền trong
nước.
2. Kết quả kiểm tra chỉ tiêu kỹ thuật của hệ sơn
phủ polyurea trong phòng thí nghiệm
2.1 Vật liệu và phương pháp thí nghiệm
a. Vật liệu
- Bê tông: Mẫu bê tông đầm lăn lấy tại công
trình;
- Sơn lót Best Bond EP752 - hãng Bestmix
- Sơn polyurethane là Best Seal PU405 - hãng
phụ gia Bestmix;
- Keo Best Seal PS410 - hãng phụ gia Bestmix.
b. Phương pháp thí nghiệm:
* Tiêu chuẩn áp dụng:
- Độ nhớt của sơn TCVN 2092 : 1993;
- Độ bám dính của sơn với nền TCVN 9349 :
2012;
- Độ dãn dài khi đứt và cường độ kéo đứt của
sơn ASTM D412;
- Chiều dày màng sơn TCVN 9406 : 2012;
- Độ chống thấm nước của bê tông TCVN 3116
: 1993;
- Cường độ kháng xé ASTM D624;
- Cường độ kháng xuyên thủng ASTM D4833;
- Độ bền va đập của sơn TCVN 2100-2:2007;
- Độ bền uốn 900 của màng sơn TCVN 2099-
1993.
2.2 Mô hình thí nghiệm thử độ dãn dài của màng
polyurea
Mô hình thí nghiệm thử độ dãn dài của màng
sơn polyurea như trên hình 4, gồm hai mẫu bê tông
kích thước (10 x 10 x 40) cm đặt cách nhau 1cm.
Giữa khe hở được xảm keo có độ đàn hồi lớn Best
Seal PS410. Sau đó phun lớp sơn chống thấm
polyurethane dày 3mm lên bề mặt hai mẫu bê tông
và bề mặt keo. Tác dụng của lớp keo này thứ nhất
bản thân nó là một lớp chống thấm, thứ hai lớp keo
này là tạo trước một khoảng hở để làm tăng độ dãn
dài của màng sơn polyurethane, đồng thời cũng triệt
tiêu được biến dạng có thể xảy ra tại khe.
Hình 4. Mô hình kiểm tra độ dãn dài của màng polyurethane trên nền bê tông
2.3 Kết quả thí nghiệm một số chỉ tiêu kỹ thuật
của hệ sơn polyurethane
2.3.1 Xác định độ bám dính của hệ sơn
polyurethane với nền bê tông
Mẫu bê tông được vệ sinh sạch và xử lý bề mặt,
sau đó tạo ẩm cho nền bê tông tương tự như điều
kiện thực tế (độ ẩm > 5,0%). Tiến hành quét sơn lót
AM3, định mức 0,2 kg/m2. Sau khi quét sơn lót
được 42 giờ thì tiến hành phun phủ sơn polyurea
lên bề mặt bê tông đã quét sơn lót. Sau khi phun
phủ polyurethane được 5 ngày tiến hành thử độ
bám dính của hệ sơn polyurethane với nền bê tông,
kết quả thí nghiệm được thể hiện ở bảng 1 và hình
5.
2
VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG
Bảng 1. Kết quả thử độ bám dính của hệ sơn polyurea với nền bê tông
TT Chỉ tiêu
Mẫu Độ bám dính
Dạng phá hoại
M1 M2 M3 trung bình (MPa)
1 Độ bám dính 1,4 1,5 1,5 1,5 Phá hoại trong nền bê tông
Hình 5. Thí nghiệm độ bám dính của hệ sơn polyurethane với nền bê tông
2.3.2 Xác định khả năng chống thấm của màng sơn polyurea
Mẫu thử gồm 06 mẫu bê tông hình trụ h x d =
150x150mm (hình 6). Khoan 1 lỗ thủng dọc theo
hình trụ để tạo lỗ quan sát khi nước thấm qua màng
phủ polyurethane, lỗ khoan này được cho các viên
đá vào trong, các viên đá liên kết điểm với nhau
bằng hồ xi măng giống như “bỏng ngô” để đảm bảo
khi nước thấm qua màng thì quan sát được. Một bề
mặt của mẫu thử được phun phủ lớp chống thấm
polyurea dày lần lượt là 1mm, 2mm và 3mm. Trước
khi phun phủ sơn polyurethane tiến hành vệ sinh bề
mặt
và quét sơn lót AM3. Với cấp áp lực nước là 14 atm
(chiều cao cột nước là 140m), tiến hành thử cho
thấy lớp sơn polyurethane dày 1mm, 2mm, 3mm
không
có hiện tượng nước thấm qua, tuy nhiên với màng
dầy 1mm thì có hiện tượng màng bị biến dạng và có
sự bong tách với nền bê tông. Qua đó nhận thấy
rằng lớp phủ polyurethane có tính năng chống thấm
nước rất tốt ở cột nước 140m với chiều dày 2mm
và 3mm.
a) Chuẩn bị mẫu thử b) Phun sơn polyurethane c) Lắp đặt mẫu và tiến
tạo mẫu thử hành thử thấm
Hình 6. Thử nghiệm tính năng chống thấm của vật liệu polyurethane
2.3.3 Xác định độ dãn dài và lực kéo đứt của vật liệu polyurethane
Độ dãn dài và lực kéo đứt của vật liệu polyurethane được trình bày ở bảng 2.
Bảng 2. Kết quả độ dãn dài và lực kéo đứt của màng sơn polyurethane
STT Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị Kết quả thí nghiệm các mẫu khác nhau
M1 M2 M3 M4 M5
Trung
bình
1 Độ giãn dài % 296 315 310 298 295 303
2 Lực kéo đứt MPa 20,6 20,5 21,2 20,6 21.1 20,8
Theo [1] các khe biến dạng của đập thủy điện
thường có độ biến dạng lớn, dao động trong
khoảng từ 02 - 10mm. Trước khi ứng dụng vào
chống thấm cho các khe biến dạng, tác giả đã tiến
hành làm mô hình mô phỏng thực tế làm việc khe
biến dạng của đập để xác định độ dãn dài
3
KẾT CẤU – CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG
của màng sơn polyurethane trên mô hình của khe
biến dạng (hình 7).
Kết quả thí nghiệm: Trước khi kéo khoảng hở
giữa hai mẫu bê tông là 1,0 cm, sau khi
màng sơn polyurethane bị kéo đứt, tiến hành đo
khoảng hở giữa hai mẫu bê tông được giá trị là trên
4,0 cm tương đương với độ dãn dài lớn hơn 300%.
Hình 7. Thí nghiệm độ dãn dài và lực kéo đứt của màng sơn polyurethane
2.3.4 Thí nghiệm một số tính chất khác của màng sơn polyurethane
Các tính chất cơ lý khác của màng sơn chống thấm polyurethane, kết quả được nêu trong bảng 3 dưới đây:
Bảng 3. Kết quả thí nghiệm một số tính chất khác của màng sơn polyurethane
STT Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị M1 M2 Kết quả M3 Trung bình
1 Cường độ kháng xé kN/m 86,1 85,2 87,1 86,1
2 Cường độ kháng xuyên thủng N 660 680 675 672
3 Độ bền uốn 900 - Không bị bong tách.
4 Độ bền va đập của sơn Kg.m 37,7 33,8 30,8 34,1
Một số hình ảnh thí nghiệm sơn polyurethane được trình bày trong Hình 8, hình 9 và Hình 10.
Hình 8. Chuẩn bị mẫu thử Hình 9. Thí nghiệm độ bền Hình 10. Thí nghiệm độ bền
kháng xé rách va đập uốn 900
Trên cơ sở các kết quả thí nghiệm trong điều
kiện phòng thí nghiệm có thể nhận thấy vật liệu
polyurethane là loại vật liệu dẻo đa tính năng, có
khả năng chống thấm rất tốt, độ bám dính với nền
bê tông cao, độ đàn hồi cao và chịu va đập. Do vậy
việc lựa chọn hệ sơn polyurethane để chống thấm
cho mặt thượng lưu khe biến dạng các đập bê tông
là phù hợp.
3. Kết quả ứng dụng hệ sơn polyurethane để
chống thấm khe biến dạng
3.1 Lựa chọn chiều dày và bề rộng phủ hệ sơn
polyurea
- Dựa theo kết quả thí nghiệm, điều kiện thực tế
thi công và vận hành công trình lựa chọn chiều dày
màng chống thấm là 3 mm;
- Dựa vào cấu tạo của KBD các đập bê tông như
trong hình 13 nhận thấy khi chiều rộng lớp phủ càng
mở rộng thì khả năng chống thấm qua khe biến dạng
của đập bê tông càng tăng lên. Tại vị trí khe biến dạng
có lắp đặt các băng cách nước và tấm đồng nên trong
khoảng 1,0 m đến 1,5 m gần KBD khi thi
4
VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG
công đổ bê tông đầm lăn các thiết bị lu lèn (xe lu)
không tiếp cận để đầm lèn bê tông được, mà khu
vực gần khe biến dạng chủ yếu là dùng đầm bàn
(hình 11), vì thế chất lượng của bê tông tại vị trí này
không được tốt so với các vị trí khác. Trên cơ sở
phân tích hiện trạng thấm, nứt của KBD (hình 12) để
lựa chọn chiều rộng màng chống thấm polyurethane
dọc theo KBD là 3,0 m (mỗi bên KBD 1,5 m).
Hình 11. Đầm bê tông tại khe biến dạng Hình 12. Vết nứt tại khe biến dạng
Thiết kế chống thấm điển hình cho thượng lưu khe biến dạng của đập bê tông được trình bày trên hình 13:
Hình 13. Thiết kế điển hình chống thấm khe biến dạng bằng hệ sơn polyurea
3.2 Ứng dụng hệ sơn polyurea để chống thấm
cho mặt thượng lưu khe biến dạng đập bê tông
sau khi đã tích nước
Trong phần ứng dụng, bài báo sẽ trình bày việc sử
dụng hệ sơn polyurethane để xử lý chống thấm cho
mặt thượng lưu khe biến dạng của các đập bê tông
sau:
a. Đập thủy điện Sông Tranh 2 – tỉnh Quảng Nam,
diện tích phủ PUA 1.500m2
Công trình thủy điện Sông Tranh 2 được xây
dựng tại huyện Bắc Trà My, tỉnh Quảng Nam có
công suất 190MW - 02 tổ máy, đập bê tông đầm lăn
cao 95m. Tháng 11/2011, sau khi tích nước đến
mực nước dâng bình thường thì xảy ra hiện tượng
thấm qua đập lớn hơn so với yêu cầu thiết kế, chủ
yếu là thấm qua các khe nhiệt. Công trình đã được
hạ mực nước để tiến hành xử lý chống thấm
thượng lưu các khe biến dạng, phạm vi xử lý chống
thấm từ cao độ 140m đến 175m.
b. Đập thủy điện Bản Vẽ - tỉnh Nghệ An, diện tích
phủ PUA 1.200m2
Công trình thủy điện Bản Vẽ nằm trên thượng
nguồn dòng sông Nậm Nơn, thuộc huyện Tương
Dương, tỉnh Nghệ An, được xây dựng từ năm 2005.
Đây là công trình thuỷ điện lớn nhất khu vực Bắc
miền Trung với công suất 320 MW, đập bê tông
đầm lăn, cao 136 m. Sau khi tích nước đập xảy ra
hiện tượng thấm qua các khe nhiệt. Việc ứng dụng
hệ sơn polyurethane cho công tác chống thấm khe
biến dạng đập thủy điện Bản Vẽ được tiến hành
nhiều đợt (năm 2012, 2013, 2015). Phạm vị chống
thấm từ cao trình 150 m đến 202 m.
c. Đập thủy điện Bản Chát – tỉnh Lai Châu, diện
tích phủ PUA 350 m2
Dự án thủy điện Bản Chát nằm trên sông Nậm
Mu thuộc địa phận huyện Than Uyên và Tân Uyên
tỉnh Lai Châu. Dự án có tổng công suất thiết kế là
220MW, đập bê tông đầm lăn, cao 130m. Sau khi
đập tích nước tại một số khe biến dạng có lưu
lượng nước thấm qua khe lớn hơn so với thiết kế.
Để bảm bảo đập vận hành an toàn, công tác thi
công chống thấm các khe biến dạng sử dụng hệ
sơn polyurea, phạm vi chống thấm từ cao trình
435m đến 475m.
Cả 03 công trình đập thủy điện trên là đập bê
tông đầm lăn, có mác bê tông M20, sau khi tích
nước các đập đều bị thấm qua các khe biến dạng,
lưu lượng thấm qua các khe biến dạng của các đập
ở mức độ khác nhau. Trên cơ sở xem xét hồ sơ
thiết kế, khảo sát hiện trạng và nguyên nhân thấm
5
KẾT CẤU – CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG
để đưa ra thiết kế và quy trình xử lý chống thấm cho
các khe biến dạng của đập, cụ thể như sau:
- Lắp đặt giáo treo phục vụ thi công;
- Cắt đục tạo rãnh rộng 6 cm, sâu 2 cm dọc theo
các khe biến dạng;
- Vệ sinh sạch bề mặt bê tông rộng 3m dọc theo
khe biến dạng (mỗi bên 1,5 m);
- Trám vá các lỗ rỗng rỗ bằng vữa XM – cát;
- Xảm keo Best Seal PS410 vào khe đã đục;
- Quét lớp kết nối Bestbond EP752 rộng 3m dọc
theo khe biến dạng;
- Phun lớp sơn polyurethane Best Seal PU405
dày trung bình 3mm, rộng 3m lên bề mặt bê tông đã
quét sơn lót.
Bảng 4. Kết quả khảo sát nền bê tông đập và kết quả ứng dụng hệ sơn polyurea cho các đập bê tông
Kết quả khảo sát Hệ polyurethane Độ bám dính
Công trình Cường độ Độ ẩm
Sơn lót
Thời điểm của hệ sơn
TT đập bê tông kéo đứt nền của nền phun polyurethane với
AM3, độ
thủy điện bê tông bê tông polyurethane nền bê tông
(MPa) (%) nhớt (giây) (giờ) (MPa)
1 Sông Tranh 2 1,2 5,1 68,2 42,0 1,4
2 Bản Vẽ 1,4 5,1 68,2 42,0 1,6
3 Bản Chát 1,4 5,0 68,2 42,0 1,6
Ghi chú: Thời điểm thi công nhiệt độ và độ ẩm môi trường là 35oC và 65%, nên thời điểm phun đã được điều
chỉnh cho phù hợp.
Kết quả thí nghiệm tại hiện trường cho thấy hệ các công trình đã tích nước trở lại và tiến hành kiểm
sơn polyurethane có cường độ bám dính lớn hơn 1,14 tra hiệu quả chống thấm, kết quả cho thấy các khe
lần so với cường độ kéo đứt của nền bê tông, thí biến dạng sau khi xử lý chống thấm đã hết thấm. Một
nghiệm thử bám dính cho kết quả là phá hoại tại nền số hình ảnh thi công chống thấm các KBD tại các
bê tông. Sau khi thi công chống thấm cho các KBD, đập bê tông thể hiện trong các hình 14, 15 và 16:
Hình 14. Phủ polyurethane chống Hình 15. Phủ polyurethane chống Hình 16. Phủ polyurethane chống
thấm Đập TĐ Sông Tranh 2 thấm Đập TĐ Bản Vẽ thấm Đập TĐ Bản Chát
4. Kết luận
- Việc sử dụng hệ sơn polyurethane để chống thấm mặt thượng lưu cho các đập bê tông của thủy điện
Sông Tranh 2, Bản Vẽ và Bản Chát đạt kết quả tốt, KBD đã hết thấm, chứng tỏ việc sử dụng hệ sơn
polyurea để chống thấm là phù hợp;
- Công nghệ phun phủ sơn polyurethane là công nghệ tiên tiến, rất phù hợp để thi công chống thấm mặt
thượng lưu đập bê tông. Tổng diện tích phun polyurethane chống thấm cho 03 công trình trên là 3.050 m2;
- Sơn polyurethane bám dính tốt với nền bê tông ẩm khi sử dụng sơn lót AM3, cường độ bám dính của
hệ lớn hơn 1,15 lần cường độ kéo của nền bê tông;
Polyurethane ngoài khả năng chống thấm tốt còn có các tính năng ưu việt khác như khả năng chống va đập
tốt, có độ dẻo dai và tiến độ thi công nhanh.
-
6
 

Tổng số điểm của bài viết là: 0 trong 0 đánh giá

Click để đánh giá bài viết

  Ý kiến bạn đọc

Hỗ trợ trực tuyến

Phòng Chăm sóc khách hàng

PGĐ Phụ trách Kỹ thuật
LÊ DUY LƯƠNGKỹ sư xây dựng

SẢN PHẨM NỔI BẬT
Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây