Giải quyết vấn đề sụt lún bê tông và tắc nghẽn bơm trong dự án nhà cao tầng bằng bột siêu dẻo polycarboxylate CAS 25133-97-5

Một nhà thầu xây dựng quản lý dự án tháp chung cư 32 tầng ở Metro Manila, Philippines, đang gặp phải vấn đề đổ bê tông lặp đi lặp lại, làm chậm tiến độ thi công và tăng chi phí dự án. Nhà thầu này mua bê tông trộn sẵn từ một trạm trộn địa phương và bơm lên các tầng trên bằng máy bơm một đường ống có khả năng nâng thẳng đứng hơn 80 mét. Từ tầng 20 trở lên, bê tông đến cửa bơm có độ dẻo không đủ để đổ và đầm nén, buộc đội thi công phải thêm nước tại điểm xả để khôi phục độ dẻo trước khi có thể đổ bê tông vào khuôn cột và sàn.

Thử thách

Việc thêm nước tại điểm xả đã giải quyết được vấn đề khả năng thi công tức thời nhưng lại tạo ra hai vấn đề nghiêm trọng hơn ở khâu sau, thậm chí còn nghiêm trọng hơn cả việc giảm độ sụt ban đầu. Thứ nhất, việc thêm nước không kiểm soát đã làm tăng tỷ lệ nước/xi măng của bê tông đã đổ vượt quá giới hạn quy định về kết cấu là 0,45, với các phép đo thực địa cho thấy tỷ lệ nước/xi măng thực tế từ 0,52 đến 0,58 trong bê tông đổ ở các tầng trên. Các mẫu lõi lấy từ các tấm sàn tầng trên đã hoàn thiện cho thấy cường độ nén trung bình từ 28 đến 31 MPa so với yêu cầu quy định tối thiểu là 35 MPa, một sự thiếu hụt đòi hỏi phải xem xét lại kết cấu và gia cố bằng vữa ở một số cột.

Thứ hai, sự không nhất quán về khả năng thi công giữa các chuyến xe chở bê tông đã gây ra hiện tượng tắc nghẽn bơm gián đoạn tại điểm cấp bê tông ở tầng trên. Khi bê tông đến với độ sụt dưới 100 mm và người vận hành bơm tiếp tục bơm thay vì dừng lại để thêm nước, bê tông bị tắc nghẽn trong đường ống bơm gây ra hiện tượng tăng áp suất và tắc đường ống, đòi hỏi phải tháo dỡ một phần đường ống bơm để thông tắc, thường mất từ ​​hai đến ba giờ cho mỗi lần tắc nghẽn. Dự án đã gặp phải bảy sự cố tắc nghẽn bơm trong vòng sáu tuần, mỗi sự cố gây ra việc ngừng sản xuất nửa ngày, làm trầm trọng thêm sự chậm trễ của tiến độ xây dựng.

Nguyên nhân gốc rễ là do hệ thống phụ gia được sử dụng tại trạm trộn bê tông. Trạm này sử dụng chất siêu dẻo gốc naphthalene với liều lượng tiêu chuẩn cho điều kiện khu vực Metro Manila, cho độ sụt ban đầu đạt yêu cầu từ 160 đến 180 mm tại trạm trộn, nhưng lại nhanh chóng mất khả năng thi công trong quá trình vận chuyển và bơm. Thời gian vận chuyển từ trạm trộn đến công trường là từ 35 đến 45 phút trong điều kiện giao thông Manila, và thời gian bơm cộng thêm từ 15 đến 20 phút nữa trước khi bê tông đến điểm xả ở tầng trên. Tổng thời gian từ khi trộn đến khi đổ bê tông luôn ở mức từ 55 đến 65 phút, vượt xa khoảng thời gian thi công tối ưu từ 30 đến 40 phút của phụ gia naphthalene với liều lượng đang sử dụng.

Giải pháp

Kỹ sư công trường của nhà thầu đã liên hệ với EastChem để được hỗ trợ kỹ thuật sau khi kỹ sư kết cấu kiểm tra và phát hiện ra sự thiếu hụt cường độ chịu nén ở các cấu kiện tầng trên. EastChem khuyến nghị chuyển hệ thống phụ gia tại trạm trộn bê tông từ chất siêu dẻo naphthalene sang loại giữ độ sụt.Bột siêu dẻo polycarboxylateCAS 25133-97-5 được hòa tan và định lượng dưới dạng hỗn hợp lỏng tại trạm trộn.

Bột PCE loại giữ độ sụt dùng trong xây dựng bê tông cao tầng giúp duy trì khả năng thi công của bê tông trong 60 đến 90 phút sau khi trộn nhờ khả năng cản trở không gian liên tục trên các hạt xi măng, vượt trội đáng kể so với khoảng thời gian 30 đến 40 phút của naphthalene ở tỷ lệ nước-xi măng tương đương. Với liều lượng 0,18% theo trọng lượng xi măng, PCE loại giữ độ sụt duy trì độ sụt ban đầu từ 180 đến 200 mm tại trạm trộn và cung cấp bê tông tại cửa bơm tầng trên với độ sụt từ 150 đến 170 mm, nằm trong phạm vi chấp nhận được để đổ và đầm nén mà không cần thêm nước.

EastChem đã cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho trạm trộn bê tông trong quá trình chuyển đổi phụ gia, bao gồm hiệu chỉnh liều lượng cho loại xi măng cụ thể đang sử dụng, xác minh tính tương thích với phụ gia giảm nước hiện có và kết quả thử nghiệm trộn cho thấy việc chuyển sang sử dụng bột PCE vẫn duy trì được cường độ nén tối thiểu 35 MPa theo tiêu chuẩn ở tỷ lệ nước/xi măng là 0,42 mà không cần thêm nước tại điểm xả liệu.

Kết quả

Chỉ trong vòng hai tuần sau khi chuyển sang sử dụng bột bê tông EastChem PCE, nhà thầu đã báo cáo việc loại bỏ hoàn toàn việc bổ sung nước tại chỗ ở các điểm xả bê tông tầng trên. Khả năng giữ nước của bê tông khi bơm qua độ cao thẳng đứng 80 mét luôn ở mức đủ để đổ mà không cần bổ sung nước, và độ sụt đo được tại điểm xả trung bình từ 155 đến 175 mm trên hai mươi chuyến xe tải liên tiếp được theo dõi trong tuần đầu tiên vận hành đầy đủ với hệ thống phụ gia mới.

Các sự cố tắc nghẽn bơm đã hoàn toàn chấm dứt sau khi thay đổi hỗn hợp phụ gia. Dự án đã tiết kiệm được khoảng bốn ngày làm việc trong tháng đầu tiên bằng cách loại bỏ các lần dừng sản xuất để xử lý tắc nghẽn, bù đắp một phần cho sự chậm trễ chương trình tích lũy trong thời gian xảy ra tắc nghẽn tái diễn.

Cường độ chịu nén của mẫu lõi từ các cấu kiện tầng trên được đặt sau khi thay đổi hỗn hợp phụ gia đạt trung bình từ 38 đến 42 MPa, cao hơn mức tối thiểu 35 MPa theo quy định và nằm trong phạm vi sai lệch cho phép đối với thiết kế hỗn hợp. Kỹ sư kết cấu đã hoàn tất việc xem xét khắc phục đối với tất cả các cấu kiện được đặt sau ngày thay đổi mà không yêu cầu điều tra hoặc công việc khắc phục bổ sung.

Sau đó, trạm trộn bê tông đã áp dụng cấp độ giữ độ sụt.Bột PCEHọ đã sử dụng nó làm chất phụ gia tiêu chuẩn cho tất cả các hợp đồng cung cấp bê tông cho các công trình cao tầng trên khắp Metro Manila, thay thế cho hệ thống gốc naphthalene đã gây ra các vấn đề về khả năng thi công và độ bền trong dự án tòa tháp.

Khách hàng đã nói gì?

Chúng tôi đã thêm nước vào mỗi lần đổ bê tông tầng trên và tự nhủ rằng lượng nước đó vẫn nằm trong giới hạn cho phép. Nhưng kết quả phân tích lõi bê tông cho thấy điều đó không đúng. EastChem đã xác định ngay lập tức vấn đề nằm ở chất phụ gia và giải pháp đã được đưa ra trong vòng hai tuần. Từ khi thay thế chất phụ gia, chúng tôi không còn gặp phải tình trạng tắc nghẽn hay hư hỏng nào nữa.

Kỹ sư công trường, Nhà thầu xây dựng, Khu vực Metro Manila, Philippines

Câu hỏi thường gặp

Nguyên nhân nào gây ra hiện tượng giảm độ sụt của bê tông trong quá trình bơm tại các công trình cao tầng?

Hiện tượng giảm độ sụt của bê tông trong quá trình bơm tại các công trình cao tầng là do sự kết hợp của thời gian vận chuyển từ trạm trộn đến công trường, ma sát đường ống bơm và thời gian trôi qua trước khi xả lên tầng trên. Các chất siêu dẻo như naphthalene và melamine mất khả năng thi công trong vòng 30 đến 45 phút sau khi trộn do sự kết tụ lại của xi măng vượt qua cơ chế đẩy tĩnh điện.Bột PCEVới cấp độ giữ độ sụt, bê tông duy trì khả năng thi công trong 60 đến 90 phút nhờ khả năng cản trở không gian liên tục, đảm bảo quá trình vận chuyển và bơm nước diễn ra đầy đủ trong hầu hết các dự án cao tầng mà không cần thêm nước tại điểm xả.

Tại sao việc thêm nước tại chỗ để khôi phục khả năng thi công của bê tông lại gây ra các vấn đề về cường độ nén?

Cứ mỗi 10 lít nước thêm vào mỗi mét khối bê tông sẽ làm tăng tỷ lệ nước/xi măng khoảng 0,02 đến 0,03 đơn vị và làm giảm cường độ nén 28 ngày từ 3 đến 6 MPa tùy thuộc vào thiết kế hỗn hợp ban đầu. Đối với các dự án nhà cao tầng, nơi các thông số kỹ thuật kết cấu yêu cầu cường độ nén tối thiểu 35 MPa, việc thêm nước không kiểm soát làm tăng tỷ lệ nước/xi măng vượt quá quy định có thể làm giảm cường độ tại chỗ xuống dưới ngưỡng chấp nhận được, đòi hỏi phải xem xét lại kết cấu và có thể dẫn đến chi phí sửa chữa tốn kém.

Liều lượng bột PCE nào đảm bảo bê tông vẫn đủ độ dẻo để bơm thẳng đứng từ độ cao 80 mét?

Đối với bê tông được bơm thẳng đứng từ 60 đến 100 mét với thời gian vận chuyển từ 35 đến 50 phút, bột PCE loại giữ độ sụt CAS 25133-97-5 với liều lượng từ 0,15 đến 0,25 phần trăm theo trọng lượng xi măng thường duy trì độ sụt trên 150 mm tại điểm xả. Liều lượng chính xác phụ thuộc vào loại xi măng, nhiệt độ môi trường và độ sụt mục tiêu ban đầu. Việc trộn thử tại trạm trộn với loại xi măng và thiết kế hỗn hợp cụ thể sẽ xác nhận liều lượng chính xác trước khi đưa vào sản xuất hàng loạt.