Nghiên cứu khả năng bám dính nhằm đảm bảo sự làm việc đồng thời của hệ sơn polyurea với nền bê tông.

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu khả năng bám dính nhằm đảm bảo sự làm việc đồng thời của hệ sơn polyurea với nền bê tông.

1. - 1 - PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Từ đầu những năm 90 của thế kỷ trước sơn polyurea (PUA) đã được sử dụng phổ biến trên thế giới, đặc biệt là ở các nước Mỹ, Canada, Đức, Úc, Hàn Quốc, Trung Quốc, Đài Loan Hiện nay công nghệ phun phủ màng polyurea cho các công trình xây dựng đã và đang bắt đầu được áp dụng ở nước ta. Việc PUA được ứng dụng rộng rãi trên thế giới và ở Việt Nam là do vật liệu này có những tính năng vượt trội về khả năng chống thấm, chống ăn mòn và chống mài mòn so với vật liệu phủ khác và được đánh giá là loại vật liệu phủ tiên tiến hàng đầu thế giới hiện nay. PUA bám dính được trên bề mặt bê tông, thép, gỗ, nhựa và nhiều vật liệu khác, rất phù hợp làm lớp phủ chống thấm cho, mái, sàn, tầng hầm, bể chứa nước, đường ống dẫn nước; đập bê tông, bảo vệ chống mài mòn và chống dính cho silô chứa; chống mài mòn và chống nứt, chống ăn mòn cho kết cấu thép, bê tông cốt thép trong các môi trường xâm thực như môi trường công nghiệp, hóa chất, môi trường biển PUA rất bền dưới tác động thay đổi của thời tiết và điều kiện làm việc khắc nghiệt. Việc sử dụng màng phủ PUA trên nền bê tông đôi khi gặp phải những vấn đề không như mong muốn như màng phủ bị phồng rộp, bong tách khỏi nền làm giảm hiệu quả sử dụng màng phủ. Thực tế cho thấy nguyên nhân chính là do độ bám dính của màng PUA với nền bê tông không đảm bảo. Vì vậy để phát huy tốt hiệu quả sử dụng của vật liệu PUA thì việc nghiên cứu nâng cao khả năng bám dính của polyurea với các nền nói chung và nền bê tông nói riêng là hết sức cần thiết. Do vật liệu PUA tạo gel và khô rất nhanh (tạo gel từ 3 ÷ 7 giây, thời gian khô từ 10 ÷ 30 giây) và có độ nhớt rất cao, vì vậy lực bám dính của PUA với nền bê tông thấp thường chỉ đạt (30 ÷ 50)% cường độ kéo đứt của bê tông nền (R kbt). Vấn đề này có thể khắc phục khi sử dụng sơn lót gốc epoxy. Khi đó có thể nâng cao độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông tương đương với cường độ kéo đứt của bê tông nền. Hiện nay ở Việt Nam chưa có các nghiên cứu liên quan đến sơn PUA nói chung và nghiên cứu về vấn đề bám dính của PUA với nền bê tông nói riêng. Vì vậy việc nghiên cứu nâng cao khả năng bám dính của màng phủ PUA với nền bê tông là rất cần thiết, để phát huy tối đa các ưu điểm và mở rộng khả năng ứng dụng vật liệu này ở Việt Nam. 2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu 2.1 Mục tiêu nghiên cứu Nâng cao độ bám dính của hệ phủ polyurea với nền bê tông (khô và ẩm) mác M20, M30, M40, M50, M60 từ mức (30÷50)% R kbt (khi không có sơn lót) đến mức tương đương với Rkbt (khi có sơn lót) nhằm đảm bảo sự làm việc bền vững của hệ phủ PUA với nền bê tông.
2. - 2 - 2.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án được xác định cụ thể như sau: - Polyurea: Cường độ chịu kéo đến 20MPa, độ giãn dài ≥ 300%, thời gian khô < 20s. - Sơn lót epoxy: Nghiên cứu lựa chọn và pha chế sơn lót epoxy gốc dung môi có độ nhớt phù hợp với nền bê tông khô và sơn lót epoxy gốc nước dùng cho nền bê tông ẩm. Hàm lượng nhựa của sơn lót nghiên cứu trong khoảng (40 ÷ 80)%, độ nhớt sơn lót trong khoảng từ (21 ÷ 95) giây. - Bê tông: Nghiên cứu trên nền bê tông khô và ẩm có các mác khác nhau, gồm: Bê tông đầm lăn M20, bê tông thường mác M20, M30, M40, M50, M60. - Thời điểm phun PUA: Nghiên cứu thời điểm phun PUA sau khi quét sơn lót trong khoảng (6 ÷ 120) giờ. Điều kiện môi trường nghiên cứu có nhiệt độ trong khoảng (15 ÷ 35)oC và độ ẩm trong khoảng (55 ÷ 95)%. 3. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm. Trong nghiên cứu đề tài đã sử dụng các phương pháp tiêu chuẩn (trong và ngoài nước) và các phương pháp phi tiêu chuẩn. 4. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu độ bám dính của PUA khi phun trực tiếp lên nền bê tông, các thông số vật liệu và công nghệ phù hợp để nâng cao độ bám dính của PUA trên nền bê tông. - Nghiên cứu pha chế và sử dụng sơn lót epoxy gốc dung môi và gốc nước với các tỷ lệ D/N khác nhau phù hợp với nền bê tông khô và ẩm. - Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố (cường độ và độ ẩm nền bê tông; độ nhớt, tỷ lệ dung môi/nhựa của sơn lót; thời điểm phun PUA (theo nhiệt độ và độ ẩm môi trường) lên bề mặt bê tông đã phủ sơn lót) đến độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông; - Nghiên cứu nâng cao khả năng bám dính của hệ phủ PUA sử dụng sơn lót epoxy gốc dung môi và gốc nước cho nền bê tông khô và ẩm mác M20, M30, M40, M50, M60 đạt mức tương đương Rkbt. - Nghiên cứu độ bền bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông dưới tác động của các điều kiện khác nhau: chiếu tia UV, thử nhiệt ẩm, ngâm trong nước, chịu nhiệt độ ở 3oC và 80oC, kéo dãn trên mô hình làm việc của khe biến dạng. - Nghiên cứu ứng dụng hệ phủ PUA vào thi công chống thấm, chống ăn mòn một số công trình thực tế. Kiểm tra và đánh giá cường độ bám dính của hệ phủ PUA đã sử dụng trong thực tế sau 3 ÷ 4 năm. 5. Ý nghĩa thực tiễn Luận án có một số ý nghĩa thực tiễn sau: - Phân biệt bê tông khô và ẩm thông qua độ ẩm giới hạn. - Chỉ rõ cách pha chế sơn lót epoxy gốc dung môi và gốc nước từ các nguyên liệu bán thành phẩm có sẵn trên thị trường phù hợp với nền bê tông khô và ẩm có mác khác nhau và cách xác định thời điểm phun PUA trong các điều kiện
3. - 3 - nền bê tông có cường độ và độ ẩm khác nhau, qua đó nâng cao được cường độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông tới mức tương đương Rkbt. - Đưa ra quan hệ giữa thời điểm phun và khoảng thời gian phun PUA trên nền bê tông đã quét sơn lót với nhiệt độ và độ ẩm môi trường. - Từ kết quả nghiên cứu của luận án đã ứng dụng hệ phủ PUA vào 10 công trình cụ thể và qua đó chứng minh hiệu quả của hệ phủ polyurea vào việc thi công chống thấm, chống ăn mòn cho các công trình. Qua đó bước đầu khẳng định các loại sơn lót đã chế tạo được đảm bảo khả năng làm việc trong điều kiện thực tế. - Kiểm tra và đánh giá hiệu quả sử dụng hệ phủ PUA đối với nền bê tông khô và ẩm trong thực tế sau 3 ÷ 4 năm. 6. Những đóng góp mới của luận án a) Từ các nguyên liệu bán thành phẩm sẵn có trên thị trường Việt Nam đã pha chế được sơn lót epoxy gốc dung môi 2 thành phần gồm (nhựa epoxy E18/ chất đóng rắn A75 =2,5/1,0) và dung môi hữu cơ (xylene/PM =1/1) dùng cho nền bê tông khô, sơn lót epoxy gốc nước 2 thành phần gồm nhựa (epoxy E18/chất đóng rắn A21 =1,0/1,5) và dung môi nước dùng cho nền bê tông ẩm, có thể nâng cao độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông (M20 ÷ M60) lên tương đương với Rkbt, tức là tăng (2÷3) lần so với dùng PUA không sử dụng sơn lót. b) Luận án đã xác lập được các cặp thông số công nghệ tối ưu để thi công lớp sơn lót và màng phủ PUA như sau: + Đối với nền bê tông khô M20, M30 độ nhớt sơn lót (52÷68) giây, mác M40, M50, M60 độ nhớt sơn lót (30÷44) giây và thời điểm phun PUA sau khi quét sơn lót là (30÷42) giờ. + Đối với nền bê tông ẩm M20, M30 độ nhớt sơn lót (61÷75) giây, mác M40, M50, M60 độ nhớt sơn lót (45÷59) giây và thời điểm phun PUA sau khi quét sơn lót là (36÷54) giờ. + Quy luật chung là khi cường độ bê tông nền tăng lên thì cần sơn lót có độ nhớt thấp và ngược lại khi cường độ bê tông nền giảm thì cần sơn lót có độ nhớt cao. Khi nhiệt độ môi trường tăng thì khoảng thời gian phun PUA tối ưu cần rút ngắn lại và ngược lại khoảng thời gian phun được kéo dài ra khi nhiệt độ môi trường giảm. c) Đã tiến hành các thử nghiệm đánh giá độ bền bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông khô ẩm dưới các tác động của các điều kiện môi trường khác nhau như chiếu tia UV 2.500 giờ (tương đương 10 năm), thử nhiệt ẩm, ngâm trong nước, chịu nhiệt độ ở 3 oC và 80oC, thử độ dãn dài trên mô hình khe biến dạng. Các kết quả thử nghiệm cho thấy độ bám dính của hệ PUA suy giảm không đáng kể so với độ bám dính ở thời điểm ban đầu. Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG HỆ PHỦ PUA 1.1 Tổng quan về hệ phủ PUA Hệ phủ PUA nghiên cứu gồm lớp sơn phủ PUA và lớp sơn lót epoxy.
4. - 4 - 1.1.1 Khái niệm PUA PUA là một loại chất dẻo được tạo ra từ phản ứng giữa poly isocyanate và hỗn hợp polyamine, tạo thành chuỗi PUA. Từ PUA được xuất phát từ tiếng Ai Cập, poly có nghĩa là nhiều, urea là một hợp chất hữu cơ có công thức hóa học - (NH2)2CO, phân tử có 2 nhóm amine NH 2 được kết hợp với một nhóm chức carbonyl để hình thành liên kết ure [28, 52]. 1.1.2 Thành phần cấu tạo và đặc tính kỹ thuật của PUA Vật liệu PUA là kết quả của phản ứng giữa poly isocyanate và polyamine, cấu trúc PUA ở Hình 1.1 [25, 46]. Poly Hình 1.1. Phản ứng hình thành PUA Thông thường PUA có thông số kỹ thuật như Bảng 1.1 [28, 41, 46, 52]: Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của PUA TT Chỉ tiêu kỹ thuật Thông số 1 Thời gian khô bề mặt Từ 5 giây đến 30 giây 2 Độ dãn dài khi kéo đứt Từ 200% đến 600% 20 MPa 5 Độ cứng A/D (40 - 50)/(70-90) 6 Khả năng bền môi hoá chất Chịu được dung dịch 20% H2SO4 7 Khoảng nhiệt độ sử dụng Từ - 50°C đến + 175°C Không có và không giới hạn chiều 8 Mối nối và chiều dầy 1 lớp phủ dày với một lớp phủ. Độ bền lâu (khả năng duy trì 9 > 20 năm. các tính chất theo thời gian) 1.1.3 Thành phần cấu tạo và đặc tính kỹ thuật sơn lót epoxy: Sơn lót epoxy gồm 2 thành phần là nhựa epoxy và chất đóng rắn amin. Khi quét sơn lót epoxy lên bề mặt bê tông sẽ bám dính tốt với nền bê tông và phủ PUA. Làm đặc chắc lớp bê tông bề mặt và làm đồng nhất bề mặt bê tông hơn ban đầu. Thông thường sơn lót gốc dung môi được sử dụng cho nền bê tông khô, sơn lót gốc nước được sử dụng cho nền bê tông ẩm. 1.1.4 Công nghệ thi công và khả năng ứng dụng hệ phủ PUA: Sử dụng máy phun chuyên dụng để trộn tự động 2 thành phần của PUA theo tỷ lệ 1:1 và phun ở 70 oC±5. Khả năng ứng dụng hệ phủ PUA trong xây dựng: chống thấm mái, bể chứa, đường ống dẫn nước, đập BT, tầng hầm và chống ăn mòn các khu hóa chất, công trình BTCT, Kết cấu thép, phủ sàn nhà 1.2 Một số kết quả nghiên cứu ứng dụng hệ phủ PUA trên thế giới và ở VN * Trên thế giới:
5. - 5 - - Phủ PUA chống thấm cho dự án đường sắt cao tốc Bắc Kinh - Thượng Hải và Bắc kinh - Thiên Tân [51]. - Cầu San Mateo ở California [26]. - Hầm Beau Catcher thuộc cao tốc Bắc Carolina [26]. - Phủ PUA bên trong ống xả (ILO) đập Tehri – Ấn Độ [46]. - Phủ PUA cho đập Xiaolangdi - Trung Quốc [48]. - Sử dụng PUA sửa chữa vết nứt đập Girotte ở Pháp [35]. - Ứng dụng PUA sửa chữa công trình dẫn nước và đập bê tông – Dự án dẫn nước Nam – Bắc ở Trung Quốc [39]. - PUA cho hồ chứa bùn than ở Mỹ. Phun phủ PUA các bể nhiên liệu máy bay. - Ứng dụng phủ sàn. * Ở Việt Nam: Công nghệ phun phủ PUA được du nhập vào Việt Nam từ năm 2005, nhưng phải đến năm 2010 công nghệ này mới được ứng dụng nhiều. Công nghệ phun phủ vật liệu PUA được sử dụng ở Việt Nam vào các mục đích như chống thấm, chống ăn mòn, bảo vệ công trình, phủ sàn và một vài ứng dụng khác. Công nghệ phủ PUA sau một thời gian vào Việt Nam đã thể hiện và phát huy được các tính năng ưu việt của mình. Thông kê sơ bộ, tính đến nay diện tích phun phủ PUA ở Việt Nam được khoảng hơn 1 triệu m2. 1.3 Vấn đề bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông * PUA bám dính trực tiếp với nền bê tông: Lớp phủ PUA đóng rắn nhanh, có thời gian tạo gel rất nhanh (3-7) giây và khô nhanh trong khoảng (10-30) giây, khả năng thi công tốt trong điều kiện môi trường bất lợi như độ ẩm trên 90%, nhiệt độ thấp dưới 0 oC. Tuy vậy, thời gian khô quá nhanh làm cho PUA không kịp thấm sâu vào bê tông để có thể tạo ra được các chân rết liên kết với bê tông, điều này dẫn đến độ bám dính của bản thân PUA với nền bê tông thường thấp [19, 53]. Để phát huy hết được hiệu quả sử dụng của PUA thì cường độ bám dính của PUA với nền bê tông tối thiểu phải bằng cường độ chịu kéo của nền bê tông. Kết quả thí nghiệm độ bám dính trực tiếp của PUA với nền BT trong Bảng 1.4. Bảng 1.4 Cường độ bám dính trực tiếp của màng phủ PUA với nền bê tông Cường độ bám dính trên nền bê tông Trạng thái bê tông mác M20 đến M60, MPa TT (khô, ẩm) BTĐL* M20 M30 M40 M50 M60 M20 Nền khô (mẫu bê tông để trong 0,5 0,7 0,9 1,2 1,5 1,6 tủ tạo ẩm có độ ẩm 95 %). % độ bám dính so với Rkbt 50 39 37 38 36 38 * Ghi chú: BTĐL - Bê tông đầm lăn. Rkbt - Cường độ kéo của BT theo Bảng 3.2. * PUA bám dính với nền bê tông khi có sơn lót:
6. - 6 - Lực bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông sẽ phụ thuộc vào: - Lực bám dính của sơn lót với nền bê tông. - Lực bám dính của PUA với sơn lót. Thực tế, hư hỏng của màng phủ nói chung và màng phủ PUA nói riêng liên quan tới sự bám dính là khá phổ biến (cả khi hệ phủ PUA sử dụng sơn lót), những hư hỏng này thường là phồng rộp, bong tách, rách, lỗ khí và có thể do các nguyên nhân chính sau: nền bê tông không được chuẩn bị đúng cách, lựa chọn sơn lót không phù hợp, công nghệ thi công * Một số hình ảnh hư hỏng màng PUA ở Việt Nam Qua khảo sát các hư hỏng của PUA ở Việt Nam nhận thấy các hiện tượng hư hỏng có thể thấy do phổng rộp, bong tách (Hình ). Nguyên nhân hư hỏng này chủ yếu là do bám dính của màng PUA với nền BT kém do sơn lót sử dụng không phù hợp hoặc do công tác chuẩn bị bề mặt chưa đảm bảo. Lớp PUA trong bể bị phồng rộp Lớp PUA bị bong tách và rách Lớp PUA trong cống dẫn nước bị bong Lớp PUA sàn nhà bị bong tách do không sử dụng sơn lót tách và rách Hình 1.25 Hình ảnh hư hỏng màng PUA ở Việt Nam 1.4 Sử dụng sơn lót để nâng cao khả năng bám dính của PUA với BT Khi không sử dụng sơn lót thì cường độ bám dính của PUA với nền bê tông (Rbd) chỉ đạt (30 - 50)% Rkbt, để nâng cao hiệu quả sử dụng và phát huy tối đa được các tính năng của PUA cần phải có biện pháp nâng cao khả năng bám dính của sơn PUA với nền bê tông đến mức sao cho khi thử cường độ bám dính của PUA thì phá hủy xảy ra ở nền bê tông. Nhiều nghiên cứu [29, 31, 43, 46, 52] đã chỉ ra rằng sơn lót là giải pháp tối ưu nhất để làm tăng lực bám dính của PUA với nền bê tông. Nhiều tác giả trên thế giới đã nghiên cứu vấn đề bám dính, cũng như nâng cao độ bám dính của PUA với bê tông thông qua lớp sơn lót. Sơn lót được sử dụng nghiên cứu chủ yếu là sơn lót gốc epoxy và polyurethane (PU) bao gồm cả sơn gốc nước và gốc dung môi. Tài liệu nghiên
7. - 7 - cứu [39] và thực tế chỉ ra rằng trong các loại sơn lót gốc epoxy, acrylic, PU đều cho kết quả là hệ phủ PUA sử dụng sơn lót gốc epoxy cho kết quả bám dính với nền BT cao nhất, sau đó đến sơn lót PU và cuối cùng là sơn acrylic. 1.5 Cơ sở khoa học của việc lựa chọn sơn lót epoxy để nâng cao khả năng bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông 1.5.1 Lý thuyết chung về bám dính Các lý thuyết chung về bám dính gồm: Thuyết bám dính cơ học; Thuyết hấp phụ (vật lý); Thuyết điện từ; Thuyết khuếch tán; Thuyết hóa học [14]. 1.5.2 Cơ chế bám dính của sơn lót với nền bê tông và với PUA 1.5.2.1 Cơ chế bám dính của sơn lót epoxy với nền bê tông và các yếu tố ảnh hưởng * Cơ chế bám dính của sơn lót epoxy với nền bê tông Lực bám dính của sơn lót epoxy với nền BT được cho là sự kết hợp chủ yếu của ba lực liên kết: vật lý (hấp phụ), hóa học và cơ học (lồng, ngàm vào nhau) [17,42]. - Liên kết vật lý (hấp phụ) Hình 2.1. Liên kết vật lý (sơn lót hấp phụ trên bề mặt nền bê tông - lực Van der waals) - Liên kết hoá học Hình 2.3. Liên kết hóa học (các nhóm chức của sơn lót phản ứng với nhóm chức có trong bê tông)[51] - Liên kết cơ học Hình 2.4. Liên kết cơ học (do sơn lót thẩm thấu vào nền bê tông tạo thành các mỏ “neo”) * Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bám dính của sơn lót với nền bê tông - Nền bê tông + Cường độ, cấu trúc rỗng, độ hút nước và độ ẩm của bê tông. - Sơn lót: Độ nhớt; Tỷ lệ dung môi/nhựa (D/N); Thời gian khô. 1.5.2.2 Cơ chế bám dính của PUA với sơn lót epoxy và các yếu tố ảnh hưởng * Cơ chế bám dính của màng phủ PUA với sơn lót epoxy: gồm liên kết vật lý và liên kết hóa học.
8. - 8 - * Các yếu tố ảnh hưởng độ bám dính của PUA với sơn lót: Thời điểm phun phủ PUA và một số yếu tố khác. 1.6 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu (như phần mở đầu đã trình bày). Chương 2: VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu sử dụng 2.1.1 Vật liệu cho bê tông + Xi măng: PCB40 Nghi Sơn + Cốt liệu nhỏ: Cát vàng Sông Lô + Cốt liệu lớn: Đá dăm Kiện Khê (5-20)mm + Phụ gia siêu dẻo: Sikament R4 2.1.2 Sơn lót epoxy (do tác giả chế tạo từ nguyên liệu ban đầu) + Nhựa epoxy E18 - hãng Chang Chun Plastics Co., Ltd.- Đài Loan + Chất đóng rắn A75- hãng Air products- Mỹ (chất đóng rắn gốc dung môi). + Chất đóng rắn A21- hãng Air products - Mỹ (chất đóng rắn gốc nước). + Hỗn hợp dung môi (xylene và PM) - Đài Loan. + Dung môi Propylene glycol methyl ether (PM). Pha chế mẫu sơn lót epoxy sử dụng trong nghiên cứu: Sử dụng nhựa epoxy E18 kết hợp với chất đóng rắn A75 và hỗn hợp dung môi (Xylene : PM = 1:1) để tạo thành sơn lót gốc dung môi. Nhựa epoxy E18 kết hợp với chất đóng rắn A21 và nước để tạo thành sơn lót gốc nước. - Sơn lót gốc dung môi: Trộn nhựa epoxy E18 với chất đóng rắn A75 theo tỷ lệ cố định E18 : A75 = 2,5 : 1,0. Hỗn hợp dung môi (xylene + PM) được thêm vào để điều chỉnh độ nhớt và hàm lượng nhựa của sơn lót gốc dung môi. - Sơn lót gốc nước: Trộn nhựa epoxy E18 với chất đóng rắn A21 theo tỷ lệ cố định E18 : A21 = 1,0 : 1,5. Nước được thêm vào để điều chỉnh độ nhớt và hàm lượng nhựa của sơn lót gốc nước. 2.1.3 Vật liệu PUA: Polytop 200 của hãng Atek – Hàn Quốc 2.2 Phương pháp nghiên cứu Các thí nghiệm thực hiện theo cả hai phương pháp là: Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn và phương pháp thí nghiệm phi tiêu chuẩn (xác định độ ẩm của bê tông; Đánh giá, phân loại lỗ rỗng trong bê tông; Các dạng phá hoại khi thử độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông). Khi thí nghiệm xác định độ bám dính có các dạng phá hoại sau: Dạng 1: phá hoại tại nền bê tông. Dạng 2: phá hoại hỗn hợp, một phần ở nền bê tông và một phần ở tiếp giáp giữa sơn lót và nền bê tông. Dạng 3: phá hoại ở vị trí tiếp giáp bề mặt giữa sơn lót và nền bê tông. Dạng 4: phá hoại tiếp giáp giữa sơn lót và phủ PUA. Chương 3: NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG BÁM DÍNH CỦA HỆ PHỦ PUA VỚI NỀN BÊ TÔNG 3.1. Sơn lót epoxy gốc dung môi và gốc nước Bảng 3.1. Các chỉ tiêu của sơn lót epoxy gốc dung môi (gốc nước) Ký hiệu sơn lót gốc dung môi (gốc nước) TT Tên chỉ tiêu K1(A1) K2(A2) K3(A3) K4(A4) K5(A5) 1 Độ nhớt (giây) 22 (21) 36 (31) 52 (45) 78 (68) 95 (82)
9. - 9 - 2 Hàm lượng nhựa (%) 40 (40) 50 (50) 60(60) 70 (70) 80 (80) 3 Tỷ lệ dung môi/nhựa (D/N) 1,5 1,0 0,67 0,43 0,25 6±0,5 6±0,5 5±0,5 5±0,5 4±0,5 4 Thời gian khô se mặt (giờ) 7±0,5 7±0,5 6±0,5 6±0,5 5±0,5 25±1 24±1 23±1 22±1 21±1 5 Thời gian khô thấu cấp 1 (giờ) 29±1 28±1 27±1 26±1 25±1 59±1 58±1 56±1 55±1 52±1 6 Thời gian khô thấu cấp 2 (giờ) 68±1 65±1 62±1 59±1 56±1 100 100 90 y = -57,806x + 101,09 90 80 R² = 0,9186 80 y = -48,665x + 86,858 R² = 0,9045 70 ) 70 ) y y â i â 60 i 60 g g ( ( t t ớ 50 ớ 50 h h n n 40 ộ 40 ộ Đ Đ 30 30 20 20 10 10 0 0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 0 0,5 1 1,5 2 Tỷ lệ D/N (%) Tỷ lệ D/N (%) Hình 3.1 Quan hệ độ nhớt và tỷ lệ Hình 3.2 Quan hệ độ nhớt và tỷ lệ D/N D/N của sơn lót epoxy gốc dung môi của sơn lót epoxy gốc nước Nhờ mối quan hệ này mà trong nghiên cứu khi xác định được độ nhớt tối ưu của sơn lót gốc dung môi hoặc sơn lót gốc nước sẽ dễ dàng xác định được tỷ lệ D/N. 3.2 Các yếu tố liên quan đến nền bê tông và bám dính của sơn lót với nền 3.2.1 Thông số kỹ thuật của nền bê tông Các mẫu bê tông dùng trong nghiên cứu gồm: bê tông đầm lăn đập thủy điện Sông Tranh 2 mác M20, ký hiệu là M1, các mẫu bê tông khác đúc theo các cấp phối thiết kế là bê tông mác M20; M30; M40; M50; M60 được ký hiệu tương ứng là M2, M3, M4, M5, M6. Tính chất của các mẫu bê tông thể hiện ở Bảng 3.2. Bảng 3.2 Tính chất của mẫu bê tông M1-M6 TT Ký Cường Cường Rkbt Khối KLTT Độ Độ ẩm mẫu hiệu độ nén độ uốn (MPa) lượng (khi sấy rỗng BT tối đa mẫu (MPa) (MPa) riêng khô) (%) có thể đạt (g/cm3) (kg/m3) được (%) 1 M1 21,5 - 1,2 2,63 2.272 13,6 6,0 2 M2 23,1 4,0 2,3 2,64 2.290 13,3 5,8 3 M3 33,8 5,6 3,0 2,64 2.315 12,3 5,3 4 M4 45,2 6,8 3,7 2,66 2.341 12,0 5,1 5 M5 56,2 8,0 4,4 2,66 2.368 11,0 4,6 6 M6 66,3 8,6 4,8 2,69 2.402 10,7 4,5 3.2.2 Xác định nền bê tông khô và ẩm Để sơn lót cho nền bê tông khô và nền bê tông ẩm, đề tài đã lựa chọn hai loại sơn lót epoxy gốc dung môi K1 và K4 để nghiên cứu (sơn lót gốc dung môi chỉ
10. - 10 - phù hợp với nền bê tông khô), theo yêu cầu chuẩn bị bề mặt bê tông trước khi sơn phủ [11] thì độ ẩm nền bê tông phải ≤ 4% đối với lớp mặt dầy 20 mm (không quy định rõ độ ẩm nền tương ứng với các mác bê tông khác nhau). Nói chung khi độ ẩm nền vượt quá giới hạn ẩm thì độ bám dính sẽ bị giảm đi đồng thời dạng phá hoại cũng có xu hướng chuyển từ dạng 1 sang dạng 2 và sang dạng 3. Việc xác định này nhằm đưa ra được giới hạn ẩm tương ứng với từng mác bê tông để có thể lựa chọn được loại sơn lót phù hợp (sơn lót gốc dung môi cho nền khô và gốc nước cho nền ẩm). Qua kết quả thí nghiệm cho thấy cường độ bám dính của các mẫu bê tông M 1, M2, M3, M4, M5, M6 giảm mạnh khi độ ẩm nền bê tông tương ứng là 4,0%, 3,9%, 3,6%, 3,4%, 3,0%, 2,9% (khi độ ẩm môi trường trên 85%). Từ đó có thể xác định giá trị “giới hạn ẩm” của nền bê tông khô và nền bê tông ẩm tương ứng với các mác bê tông khác nhau như Bảng 3.3. 5,0 4,5 M1 a p 4,0 M2 M , 3,5 Hình 3.3 Ảnh hưởng h M3 n í d 3,0 của độ ẩm nền bê tông M4 m á 2,5 b đến cường độ bám ộ M5 đ 2,0 g dính giữa sơn lót K1 n 1,5 M6 ờ ư 1,0 với mẫu nền M1 đến C 0,5 M6 0,0 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 Độ ẩm nền bê tông, % 5,0 4,5 M1 a P 4,0 M2 M , h 3,5 M3 Hình 3.4 Ảnh hưởng n í d 3,0 của độ ẩm nền bê tông m M4 á b đến cường độ bám 2,5 ộ M5 đ 2,0 dính giữa sơn lót K4 g n M6 ờ 1,5 với mẫu nền M1 đến ư C 1,0 M6 0,5 0,0 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 Độ ẩm nền bê tông, % Bảng 3.3 Giới hạn ẩm của nền bê tông khô và nền bê tông ẩm tương ứng với các mác bê tông khác nhau Độ ẩm nền bê tông (%) TT Mẫu bê tông Bê tông khô Bê tông ẩm 1 M1 và M2 ≤ 4,0 > 4,0 2 M3 và M4 ≤ 3,5 > 3,5 3 M5 và M6 ≤ 3,0 > 3,0
11. - 11 - 3.2.3 Ảnh hưởng của chiều dày sơn lót và màng phủ PUA đến độ bám dính + Ảnh hưởng của chiều dày sơn lót đến độ bám dính: Kết quả thí nghiệm cho thấy trong khoảng định mức tiêu hao của sơn lót từ 150g/m 2 đến 250g/m 2 thì lực bám dính không có sự thay đổi đáng kể. + Ảnh hưởng của màng phủ PUA đến độ bám dính: Kết quả thí nghiệm cho thấy lực bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông hầu như không thay đổi khi chiều dày lớp phủ PUA nằm trong khoảng (1,0 đến 3,0) mm. 3.2.4 Độ bám dính của sơn lót có độ nhớt khác nhau với nền bê tông M1 đến M6 6,0 M1 M2 M3 5,0 M4 M5 M6 a p M Hình 3.5 Ảnh hưởng , h 4,0 n í d của sơn lót epoxy gốc m á 3,0 b dung môi có độ nhớt ộ đ khác nhau đến độ bám g 2,0 n ờ ư dính với nền bê tông C 1,0 khô M1 đến M6 0,0 K1 K2 K3 K4 K5 Loại sơn lót 6,0 M1 M2 M3 M4 5,0 a M5 M6 p M , Hình 3.6 Ảnh hưởng h 4,0 n í d của sơn lót epoxy gốc m á 3,0 b nước có độ nhớt khác ộ đ g 2,0 nhau đến độ bám dính n ờ ư với nền bê tông ẩm M 1 C 1,0 đến M6 0,0 A1 A2 A3 A4 A5 Loại sơn lót Kết quả hình 3.5 và hình 3.6 cho thấy nhóm 1 gồm các mẫu (M 1, M2, M3) và nhóm 2 gồm các mẫu (M4, M5, M6) có dạng tăng giảm cường độ bám dính giống nhau. Để giảm bớt khối lượng thí nghiệm và thuận tiện cho việc nghiên cứu luận án đã lựa chọn trong mỗi nhóm ra một mẫu bê tông để tiến hành các nghiên cứu tiếp theo, nhóm 1 chọn mẫu bê tông M 3 (mác M30), nhóm 2 chọn mẫu bê tông M6 (mác M60). 3.3 Ảnh hưởng thời điểm phun PUA đến độ bám dính của hệ phủ với nền Luận án lựa chọn thời điểm phun phủ PUA ở các thời điểm khác nhau và nằm trong khoảng thời gian sau khi quét sơn lót được 6 giờ đến 120 giờ. Chiều dày phun PUA là 2 ± 0,1 mm. Sau khi phun PUA được 05 ngày thì tiến hành thí nghiệm độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông. Ảnh hưởng của thời
12. - 12 - điểm phun đến cường độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông khô/ẩm tương ứng với mác bê tông M3 và M6 có thể thấy ở Hình 3.7 - Hình 3.10. 4,0 a n P 3,5 ơ M s , ô ệ h h 3,0 Hình 3.7 k a g ủ n c 2,5 ô t Ảnh hưởng của thời điểm h n ê í b d 2,0 n phun đến cường độ bám m ề á n b i 1,5 ộ dính của hệ phủ PUA với ớ v đ g a n 1,0 e r nền bê tông khô M ờ 3 u ư y l K1 K2 K3 K4 K5 C o 0,5 p 0,0 0 20 40 60 80 100 120 Thời điểm phun sau khi quét lót (giờ) 4,0 a e r u y 3,5 l Hình 3.8 o p a n P 3,0 ơ M s Ảnh hưởng của thời điểm , ệ m 2,5 h ẩ a g phun đến cường độ bám ủ n c 2,0 ô t h n ê dính của hệ phủ PUA với í b d 1,5 n m ề á n b nền bê tông ẩm M i 3 1,0 ớ ộ v đ g A1 A2 A3 A4 A5 n 0,5 ờ ư C 0,0 0 20 40 60 80 100 120 Thời điểm phun sau khi quét lót (giờ) 5,0 a 4,5 n P ơ M s , Hình 3.9 4,0 ô ệ h h k a 3,5 g Ảnh hưởng của thời điểm ủ n c ô t h 3,0 n ê í b phun đến cường độ bám d 2,5 n m ề á n b 2,0 i dính của hệ phủ PUA với ộ ớ v đ 1,5 g a n nền bê tông khô M6 e r ờ u 1,0 ư y l K1 K2 K3 K4 K5 C o p 0,5 0,0 0 20 40 60 80 100 120 Thời điểm phun sau khi quét lót (giờ) 05 a n 05 P ơ M s , 04 ệ m h ẩ a 04 g ủ c Hình 3.10 n ô h t 03 n í ê d Ảnh hưởng của thời điểm b 03 n m ề á n b phun đến cường độ bám 02 i ộ ớ A1 A2 A3 đ v 02 g dính của hệ phủ PUA với a n e r ờ u 01 ư y nền bê tông ẩm M l A4 A5 6 C o p 01 00 0 20 40 60 80 100 120 Thời điểm phun sau khi quét lót (giờ)
13. - 13 - 3.4 Tổng hợp các thông số ảnh hưởng đến độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu ở trên có thể rút ra một số nhận xét như sau: + Các yếu tố ảnh hưởng không đáng kể đến cường độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông như sau: Chiều dày của màng sơn lót và chiều dày lớp phủ PUA (trong khoảng chiều dày sơn lót và sơn PUA nghiên cứu). + Các yếu tố ảnh hưởng đáng kể đến cường độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông như sau: - Tính chất của nền bê tông: Mác bê tông (tỷ lệ N/X) và độ ẩm của nền BT. - Độ nhớt của sơn lót (tỷ lệ D/N). - Thời điểm phun phủ PUA lên bề mặt nền bê tông đã quét sơn lót. Khoảng giá trị độ nhớt của thời điểm phun PUA có khả năng cho độ bám dính của hệ PUA với nền đạt giá trị cao được trình bày trong Bảng 3.4. Bảng 3.4. Khoảng thông số độ nhớt sơn lót và thời điểm phun PUA có thể xuất hiện RbdP ≥ Rkbt Tính chất nền bê tông Thời gian Mẫu bê tông Độ ẩm nền Độ nhớt sơn lót, phun sau khi TT (Mác bê tông, bê tông, (giây) quét sơn lót, MPa) (%) (giờ) 1 M3 (30) ≤ 3,5 (khô) 36 - 78 18 - 48 2 M3 (30) > 4,0 (ẩm) 45 - 82 24 - 72 3 M6 (60) ≤ 3,0 (khô) 22 - 52 18 - 48 4 M6 (60) > 3,5 (ẩm) 31 - 68 24 - 72 Chương 4: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO KHẢ NĂNG BÁM DÍNH CỦA HỆ PHỦ PUA VỚI NỀN BÊ TÔNG 4.1 Xác độ nhớt và thời điểm phun PUA tối ưu Xác định độ nhớt và thời điểm phun PUA sau khi nền quét sơn lót tối ưu nhằm đảm bảo cho cường độ bám dính của hệ phủ với nền bê tông lớn hơn hoặc bằng cường độ kéo của nền bê tông. Điều kiện môi trường thí nghiệm ở nhiệt độ 23oC ± 2 và độ ẩm là 55% ± 2. 4.1.1 Xác định độ nhớt và thời điểm phun PUA tối ưu cho nền BT khô M3 Theo kết quả Hình 3.7 thấy rằng khi sơn lót có độ nhớt nằm trong khoảng (36 - 78) giây và đồng thời có thời điểm phun sơn PUA nằm trong khoảng (18 - 48) giờ có thể có giá trị độ nhớt và thời điểm phun cho cường độ bám dính của hệ sơn PUA với nền bê tông khô M 3 lớn hơn cường độ kéo của nền bê tông M 3 (cường độ kéo của nền bê tông M3 bằng 3,0 MPa). Để xác định chính xác được các thông số độ nhớt và thời điểm phun PUA tối ưu, các thí nghiệm được tiến hành với kết quả chi tiết được nêu trong Bảng 4.1. Kết quả thí nghiệm trong Bảng 4.1 và Hình 4.1 cho thấy cường độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông khô M3 cao hơn cường độ kéo của bê tông nền khi sử dụng sơn lót có độ nhớt nằm trong khoảng từ (52 - 68) giây và đồng thời có thời điểm phun PUA nằm trong khoảng từ (30 - 42) giờ.
14. - 14 - Bảng 4.1 Cường độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông khô M3 sử dụng sơn lót có độ nhớt từ (36 - 78) giây và thời điểm phun từ (18 - 48) giờ, MPa Thời điểm Cường độ bám dính của hệ phủ PUA khi sử dụng sơn lót có độ phun nhớt khác nhau, MPa (Dạng phá hoại) (% so với R ) TT kbt PUA 36 giây 44 giây 52 giây 60 giây 68 giây 78 giây (giờ) 1,8 1,9 2,1 2,2 2,1 2,0 1 18 (2) (60) (2) (63) (2) (70) (2) (73) (2) (70) (2) (67) 2,2 2,4 2,8 2,9 2,7 2,5 2 24 (2) (73) (2) (80) (2) (93) (1) (97) (2) (90) (2) (83) 2,3 2,7 3,0 3,3 3,1 2,8 3 30 (2) (77) (2) (90) (1) (100) (1) (110) (1) (103) (2) (93) 2,5 2,8 3,2 3,3 3,1 2,9 4 36 (2) (83) (2) (93) (1) (107) (1) (110) (1) (103) (1) (97) 2,4 2,6 3,1 3,2 3,1 2,7 5 42 (2) (80) (2) (87) (1) (103) (1) (107) (1) (103) (2) (90) 2,0 2,3 2,7 2,8 2,6 2,4 6 48 (2) (67) (2) (77) (2) (90) (2) (93) (2) (87) (2) (80) Ghi chú: Dạng phá hoại 1,2,3,4 xem Chương 2 mục 2.2 3,5 Hình 4.1 3,0 a Ảnh hưởng của độ p M , h 2,5 n nhớt sơn lót và thời í d m điểm phun sơn á b 2,0 ộ đ PUA đến cường độ g n ờ bám dính của hệ ư 1,5 36 giây 44 giây C 52 giây 60 giây phủ PUA với nền 68 giây 78 giây bê tông khô - M3 1,0 18 24 30 36 42 48 Thời điểm phun PUA sau khi quét sơn lót, giờ 4.1.2 Xác định độ nhớt và thời điểm phun PUA tối ưu cho nền BT ẩm M3 Tương tự ở trên ta có kết quả ở Bảng 4.2 và Hình 4.2. Kết quả thí nghiệm trong Bảng 4.2 và Hình 4.2 cho thấy cường độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông ẩm M3 cao hơn cường độ kéo của bê tông nền khi sử dụng sơn lót có độ nhớt nằm trong khoảng từ (61 - 75) giây và đồng thời có thời điểm phun PUA nằm trong khoảng từ (36 - 54) giờ. Bảng 4.2. Cường độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông ẩm M3 sử dụng sơn lót có độ nhớt từ (45 - 82) giây và thời điểm phun từ (24 - 72) giờ, MPa Thời điểm Cường độ bám dính của hệ phủ PUA khi sử dụng sơn lót có độ phun nhớt khác nhau, MPa (Dạng phá hoại) (% so với R của BT) TT k PUA 45 giây 53 giây 61 giây 68 giây 75 giây 82 giây (giờ)
15. - 15 - 2,0 2,2 2,2 2,5 2,3 2,3 1 24 (2) (67) (2) (73) (2) (73) (2) (83) (2) (77) (2) (77) 2,0 2,7 3,0 3,0 3,1 2,6 2 36 (2) (67) (2) (90) (1) (100) (1) (100) (1) (103) (2) (87) 2,5 2,6 3,0 3,0 3,0 2,6 3 48 (2) (83) (2) (87) (1) (100) (1) (100) (1) (100) (2) (87) 2,1 2,7 3,0 3,0 3,1 2,4 4 54 (2) (70) (2) (90) (1) (100) (1) (100) (1) (103) (2) (80) 2,2 2,7 2,8 2,9 2,7 2,3 5 60 (2) (73) (2) (90) (2) (93) (2) (97) (2) (90) (2) (77) 2,0 2,3 2,3 2,2 2,4 2,2 6 72 (2) (67) (2) (77) (2) (77) (2) (73) (2) (80) (2) (73) 3,5 Hình 4.2 3,0 a p M Ảnh hưởng của độ , h n í 2,5 nhớt sơn lót và d m thời điểm phun á b ộ đ sơn PUA đến 2,0 g n ờ cường độ bám ư C dính của hệ phủ 1,5 45 giây 53 giây 61 giây 68 giây PUA với nền bê 75 giây 82 giây 1,0 tông ẩm - M3 24 36 48 60 72 Thời điểm phun PUA sau khi quét sơn lót, giờ 4.1.3 Xác định độ nhớt và thời điểm phun PUA tối ưu cho nền BT khô M6 Tương tự như trên ta có kết quả ở Bảng 4.3 và Hình 4.3. Kết quả thí nghiệm trong Bảng 4.3 và Hình 4.3 cho thấy cường độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông khô M6 cao hơn cường độ kéo của bê tông nền khi sử dụng sơn lót có độ nhớt nằm trong khoảng từ (30 - 44) giây và đồng thời có thời điểm phun PUA nằm trong khoảng từ (30 - 42) giờ. Bảng 4.3 Cường độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông khô M6 sử dụng sơn lót có độ nhớt từ (22 - 52) giây và thời điểm phun từ (18 - 48) giờ, MPa Thời điểm Cường độ bám dính của hệ phủ PUA khi sử dụng sơn lót có độ phun nhớt khác nhau, MPa (Dạng phá hoại) (% so với R của nền TT k PUA BT) (giờ) 22 giây 30 giây 36 giây 44 giây 52 giây 2,9 3,4 3,5 3,4 3,1 1 18 (3) (60) (3) (71) (3) (73) (3) (71) (3) (65) 3,7 4,1 4,5 4,2 3,7 2 24 (3) (77) (3) (85) (3) (94) (3) (88) (3) (77) 4,3 5,0 5,1 4,9 4,1 3 30 (3) (90) (1) (104) (1) (106) (1) (102) (3) (85)
16. - 16 - 4,7 5,2 5,3 5,1 4,3 4 36 (3) (98) (1) (108) (1) (110) (1) (106) (3) (90) 4,3 4,9 5,1 4,8 4,0 5 42 (3) (90) (1) (102) (1) (106) (1) (100) (3) (83) 3,5 3,6 3,8 3,5 3,2 6 48 (3) (73) (3) (75) (3) (79) (3) (73) (3) (67) 5,5 Hình 4.3 5,0 Ảnh hưởng của độ a p M , 4,5 nhớt sơn lót và h n í d thời điểm phun m á 4,0 b ộ đ sơn PUA đến g n 3,5 ờ cường độ bám ư C dính của hệ phủ 3,0 24 giây 30 giây 36 giây 44 giây 52 giây PUA với nền bê 2,5 18 24 30 36 42 48 tông khô - M6 Thời điểm phun PUA sau khi quét sơn lót, giờ 4.1.4 Xác định độ nhớt và thời điểm phun PUA tối ưu cho nền BT ẩm M6 Tương tự như trên ta có kết quả ở Bảng 4.4 và Hình 4.4. Kết quả thí nghiệm trong Bảng 4.4 và Hình 4.4 cho thấy cường độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông ẩm M6 cao hơn cường độ kéo của bê tông nền khi sử dụng sơn lót có độ nhớt nằm trong khoảng từ (45 - 59) giây và đồng thời có thời điểm phun PUA nằm trong khoảng từ (36 - 54) giờ. Bảng 4.4 Cường độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông ẩm M6 sử dụng sơn lót có độ nhớt từ (45 - 82) giây và thời điểm phun từ (24 - 72) giờ, MPa Thời điểm Cường độ bám dính của hệ phủ PUA khi sử dụng sơn lót có độ phun TT nhớt khác nhau, MPa (Dạng phá hoại) (% so với Rk của BT) PUA (giờ) 31 giây 38 giây 45 giây 52 giây 59 giây 68 giây 3,0 3,3 3,8 3,9 3,7 3,1 1 24 (3) (63) (3) (69) (3) (79) (3) (81) (3) (77) (3) (65) 3,3 4,1 4,7 4,9 4,8 3,5 2 36 (3) (69) (3) (85) (1) (98) (1) (102) (1) (100) (3) (73) 3,4 4,2 4,8 5,0 4,8 3,6 3 48 (3) (71) (3) (88) (1) (100) (1) (104) (1) (100) (3) (75) 3,3 4,0 4,7 4,8 4,7 3,4 4 54 (3) (69) (3) (83) (1) (98) (1) (100) (1) (98) (3) (71) 3,2 3,7 4,0 4,2 4,1 3,3 5 60 (3) (67) (3) (77) (3) (83) (3) (88) (3) (85) (3) (69) 3,2 3,4 3,6 3,7 3,5 3,2 6 72 (3) (67) (3) (71) (3) (75) (3) (77) (3) (73) (3) (67)
17. - 17 - 5,5 5,0 a Hình 4.4. p M , 4,5 Ảnh hưởng của độ h n í d nhớt sơn lót và thời m á 4,0 b điểm phun PUA ộ đ đến cường độ bám g n 3,5 ờ dính của hệ phủ ư C 3,0 31 giây 38 giây PUA với nền bê 45 giây 52 giây 59 giây 68 giây tông ẩm - M6 2,5 24 36 48 60 72 Thời điểm phun PUA sau khi quét sơn lót, giờ 4.2 Quan hệ giữa thời điểm phun PUA với nhiệt độ và độ ẩm môi trường + Ký hiệu sơn lót có độ nhớt tối ưu theo kết quả Bảng 4.1 và Bảng 4.3 cho nền bê tông khô M3 và M6 như sau: TT Ký hiệu mẫu KM3 KM6 1 Độ nhớt sơn lót gốc dung môi, (giây). 52 ÷ 68 30 ÷ 44 2 Hàm lượng nhựa, %. 54 ÷ 64 45 ÷ 50 + Ký hiệu sơn lót có độ nhớt tối ưu theo kết quả Bảng 4.2 và Bảng 4.4 cho nền bê tông ẩm M3 và M6 như sau: TT Ký hiệu mẫu AM3 AM6 1 Độ nhớt sơn lót gốc nước, (giây). 61 ÷ 75 45 ÷ 59 2 Hàm lượng nhựa, %. 65 ÷ 81 54 ÷ 64 4.2.1 Quan hệ giữa thời điểm phun PUA lên nền bê tông đã quét sơn lót gốc dung môi với nhiệt độ và độ ẩm của môi trường Trong thí nghiệm các thông số có sự dao động như sau: + Nhiệt độ môi trường dao động ở mức ± 2 oC. + Độ ẩm môi trường dao động ở mức ± 2 %. + Thời gian khô thấu cấp 1 và 2 dao động ở mức ± 1 giờ. Bảng 4.5 Thời gian khô thấu cấp 1 của sơn lót gốc dung môi KM3 và KM6 theo nhiệt độ và độ ẩm môi trường, (giờ) Nhiệt độ môi Độ ẩm môi trường (%) TT trường (oC) 55 65 75 85 1 15 29 30 31 32 2 20 27 28 29 30 3 25 25 26 27 28 4 30 23 24 25 26 5 35 21 22 23 24
18. - 18 - Bảng 4.6 Thời gian khô thấu cấp 2 của sơn lót gốc dung môi KM3 và KM6 theo nhiệt độ và độ ẩm môi trường, (giờ) Nhiệt độ môi Độ ẩm môi trường (%) TT trường (oC) 55 65 75 85 1 15 68 70 72 75 2 20 62 64 66 68 3 25 56 57 59 62 4 30 49 51 53 55 5 35 42 43 45 48 Kết quả thí nghiệm ở Bảng 4.1, Bảng 4.3 và Bảng 4.5, Bảng 4.6 cho thấy: - Thời điểm bắt đầu phun = 1,2 x Thời gian khô thấu cấp 1. - Thời điểm kết thúc phun = 0,75 x Thời gian khô thấu cấp 2. Từ cách tính này hình thành được Bảng 4.7. Bảng 4.7 Thời điểm bắt đầu phun/kết thúc phun tối ưu sau khi quét sơn lót KM3 và KM6 theo nhiệt độ và độ ẩm môi trường (giờ) Nhiệt độ môi Độ ẩm môi trường (%) TT trường (oC) 55 65 75 85 1 15 35/51 36/53 37/54 38/56 2 20 32/47 34/48 35/50 36/51 3 25 30/42 31/43 32/44 34/47 4 30 28/37 29/38 30/40 31/41 5 35 25/31 26/32 28/34 29/36 Thí nghiệm kiểm chứng nhận định trên được tiến hành thử độ bám dính của hệ phủ PUA trên nền bê tông khô M3 sơn lót KM3 và nền bê tông khô M 6 sơn lót KM6, thí nghiệm với 04 trường hợp điều kiện nhiệt độ và độ ẩm môi trường khác nhau và tương ứng là thời điểm phun PUA tối ưu, các điều kiện thí nghiệm (theo Bảng 4.8). Bảng 4.8 Kết quả thí nghiệm kiểm chứng cường độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông khô M3 và M6, (MPa) Cường độ bám dính ở Nhiệt độ/độ ẩm/thời điểm Nền bê tông thí TT phun PUA (oC; %; giờ), Mpa (Dạng phá hoại) nghiệm 20/65/48 25/75/32 30/85/41 35/65/26 1 Bê tông khô M3 3,2 (1) 3,0 (1) 3,1 (1) 3,1 (1) 2 Bê tông khô M6 5,2 (1) 5,1 (1) 5,0 (1) 5,1 (1) Từ Bảng 4.7 xác định được khoảng thời gian thi công phun PUA tối ưu, bằng cách lấy thời điểm kết thúc phun tối ưu trừ đi thời điểm bắt đầu phun tối ưu, kết quả có được trong Bảng 4.9. Bảng 4.9 Khoảng thời gian phun PUA tối ưu sau khi quét sơn lót KM3 và KM6 theo nhiệt độ và độ ẩm môi trường (giờ) Nhiệt độ môi trường Độ ẩm môi trường (%) TT (oC) 55 65 75 85 1 15 16 17 17 18
19. - 19 - 2 20 14 14 15 15 3 25 12 12 12 13 4 30 9 9 10 10 5 35 6 6 6 7 4.2.2 Quan hệ giữa thời điểm phun PUA lên nền bê tông đã quét sơn lót gốc nước với nhiệt độ và độ ẩm của môi trường Tương tự như trên, luận án tiến hành thí nghiệm xác định mối quan hệ giữa thời điểm phun PUA lên nền bê tông đã quét sơn lót gốc nước với nhiệt độ và độ ẩm của môi trường. Kết quả thí nghiệm ở Bảng 4.2, Bảng 4.4 và Bảng 4.5, Bảng 4.6 cho thấy: - Thời điểm bắt đầu phun = 1,3 Thời gian khô thấu cấp 1. - Thời điểm kết thúc phun = 0,87 Thời gian khô thấu cấp 2. Từ cách tính này hình thành được Bảng 4.12. Bảng 4.10 Thời gian khô thấu cấp 1 của sơn lót gốc nước AM3 và AM6 theo nhiệt độ và độ ẩm môi trường, (giờ) Nhiệt độ môi Độ ẩm môi trường (%) TT trường (oC) 55 65 75 85 1 15 37 37 38 39 2 20 33 34 36 38 3 25 28 31 32 34 4 30 25 29 31 33 5 35 23 26 27 30 Bảng 4.11 Thời gian khô thấu cấp 2 của sơn lót gốc nước AM3 và AM6 theo nhiệt độ và độ ẩm môi trường, (giờ) Nhiệt độ môi Độ ẩm môi trường (%) TT trường (oC) 55 65 75 85 1 15 78 89 92 97 2 20 71 83 87 91 3 25 62 75 78 82 4 30 54 68 73 78 5 35 78 89 92 97 Bảng 4.12 Thời điểm bắt đầu phun/kết thúc phun tối ưu sau khi quét sơn lót AM3 và AM6 theo nhiệt độ và độ ẩm môi trường (giờ) Nhiệt độ môi Độ ẩm môi trường (%) TT trường (oC) 55 65 75 85 1 15 48/68 44/67 46/69 48/73 2 20 43/62 41/62 43/65 46/68 3 25 36/54 37/56 38/59 41/62 4 30 33/47 35/51 37/55 40/59 5 35 30/42 31/44 32/47 36/52
20. - 20 - Thí nghiệm kiểm chứng nhận định trên được tiến hành thử độ bám dính của hệ phủ PUA trên nền bê tông ẩm M 3 sơn lót AM3 và nền bê tông ẩm M 6 sơn lót AM6, thí nghiệm với 04 trường hợp điều kiện nhiệt độ và độ ẩm môi trường khác nhau và tương ứng là thời điểm phun PUA tối ưu Bảng 4.12. Bảng 4.13 Kết quả thí nghiệm kiểm chứng cường độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông ẩm M3 và M6, (MPa) Cường độ bám dính ở Nhiệt độ/độ ẩm/thời điểm Nền bê tông thí TT phun PUA (oC; %; giờ), MPa (Dạng phá hoại) nghiệm 20/65/62 25/75/38 30/85/59 35/75/31 1 Bê tông ẩm M3 3,1 (1) 3,0 (1) 3,0 (1) 3,1 (1) 2 Bê tông ẩm M6 5,0 (1) 4,9 (1) 5,1 (1) 5,0 (1) Từ Bảng 4.12 xác định được khoảng thời gian thi công phun PUA tối ưu, bằng cách lấy thời điểm kết thúc phun tối ưu trừ đi thời điểm bắt đầu phun tối ưu, kết quả có được trong Bảng 4.14. Bảng 4.14 Khoảng thời gian phun PUA tối ưu sau khi quét sơn lót AM3 và AM6 theo nhiệt độ và độ ẩm môi trường (giờ) Nhiệt độ môi trường Độ ẩm môi trường (%) TT (oC) 55 65 75 85 1 15 20 22 23 26 2 20 19 21 22 23 3 25 18 19 20 21 4 30 14 16 18 19 5 35 12 13 14 16 4.3 Kiểm chứng độ bám dính của hệ phủ PUA tối ưu với nền bê tông M 1, M2, M4, M5 Kết quả thí nghiệm độ bám dính của hệ phủ PUA tối ưu áp dụng trên nền bê tông M1, M2, M4, M5 khô và ẩm đều là phá hoại dạng 1 (phá hủy tại nền bê tông). Tuy nhiên hệ PUA sử dụng sơn lót gốc dung môi quét trên nền bê tông khô có cường độ bám dính cao hơn hệ phủ sử dụng sơn lót gốc nước quét trên nền bê tông ẩm. Hệ sơn PUA sử dụng sơn lót gốc dung môi có vùng bê tông bị phá hoại ở nền khi thử bám dính sâu hơn so với hệ phủ PUA sử dụng sơn lót gốc nước. Bảng 4.15. Độ bám dính của hệ phủ PUA tối ưu với nền bê tông M1, M2, M4, M5 Cường độ kéo Độ bám dính theo Mẫu Dạng phá TT đứt của nền bê kiểm chứng thực bê tông hoại tông, MPa nghiệm (MPa) 1 M1 - khô 1,1 1,3 Dạng 1 2 M1 - ẩm 1,1 1,2 Dạng 1 3 M2 - khô 2,3 2,5 Dạng 1 4 M2 - ẩm 2,3 2,4 Dạng 1 5 M4 - khô 3,9 4,1 Dạng 1
21. - 21 - Cường độ kéo Độ bám dính theo Mẫu Dạng phá TT đứt của nền bê kiểm chứng thực bê tông hoại tông, MPa nghiệm (MPa) 6 M4 - ẩm 3,9 3,9 Dạng 1 7 M5 - khô 4,4 4,5 Dạng 1 8 M5 - ẩm 4,4 4,4 Dạng 1 4.4 Nghiên cứu cường độ bám dính của hệ phủ PUA sử dụng sơn lót KM3 và AM3 dưới tác động của các điều kiện môi trường khác nhau 4.4.1 Độ bám dính của hệ phủ PUA trước và sau khi chiếu tia UV Các mẫu được chiếu tia UV trong thời gian 2.500 giờ, (tương đương với trong điều kiện môi trường thực tế là 10 năm), tiến hành kiểm tra lại độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông, kết quả cho thấy cường độ bám dính của hệ phủ với nền bê tông có bị suy giảm, cường độ bám dính đạt khoảng 90% đến 93 % cường độ bám dính ban đầu, đối chiếu với tiêu chuẩn ASTM G154 thì hệ phủ vẫn đảm bảo điều kiện làm việc, mức độ suy giảm nằm trong khoảng cho phép. 4.4.2 Độ bám dính của hệ phủ PUA trước và sau khi thử trong môi trường nhiệt ẩm (theo tiêu chuẩn ISO DIN 1718) Các mẫu được thử trong môi trường nhiệt ẩm (ngâm mẫu 28 ngày trong nước nóng 900C), tiến hành kiểm tra lại độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông, kết quả cho thấy cường độ bám dính của hệ phủ với nền bê tông có bị suy giảm, độ bám dính bằng khoảng 89% đến 93 % độ bám dính ban đầu. 4.4.3 Độ bám dính của hệ phủ PUA trước và sau khi ngâm trong nước Độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông sau khi ngâm trong nước 60 ngày có bị suy giảm ít so với mẫu ban đầu, độ bám dính có suy giảm nhưng vẫn đảm bảo lớn hơn 95% giá trị ban đầu. 4.4.4 Độ bám dính của hệ phủ PUA sau khi sấy ở nhiệt độ 80oC Độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông trước và sau khi sấy ở nhiệt độ 800C gần như không thay đổi. 4.4.5 Độ bám dính của hệ phủ PUA trong môi trường nhiệt độ thấp Độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông trước và sau khi làm lạnh ở nhiệt độ 30C gần như không thay đổi. 4.4.6 Thử độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông trên mô hình của khe biến dạng Đối với các hệ phủ PUA tối ưu khi thử dãn dài theo mô hình trên thì khi độ dãn dài đạt đến 300%. 4.5 So sánh độ bám dính của sơn lót tối ưu với các loại sơn lót tương tự trên thị trường Đề tài đã lựa chọn trong số 13 loại sơn lót có sẵn trên thị trường để tìm ra 4 loại sơn lót có thông số kỹ thuật gần giống nhất với 4 loại sơn lót tối ưu của đề tài, sau đó tiến hành thí nghiệm độ bám dính với nền bê tông của hệ phủ PUA sử dụng các loại sơn trên thị trường này với 4 loại sơn lót tối ưu.
22. - 22 - Bảng 4.16. Kết quả độ bám dính của hệ phủ PUA sử dụng sơn lót tối ưu và sơn lót có trên thị trường Độ bám Hàm lượng Thời dính của hệ Nguồn gốc nhựa (sơn điểm Sơn lót/nền bê Độ nhớt PUA với sơn (luận TT thị trường là phủ tông (giây) nền BT, án/ trên thị chất rắn) PUA MPa (Dạng trường) (%) (giờ) phá hoại) 1 KM3 /M3 52 ÷ 68 54 ÷ 64 30 ÷42 3,1 (1) Luận án 2 Nukote EP 70 ± 2 64 ± 5 30 2,9 (1) Thị trường 3 AM3 /M3 61 ÷ 75 65 ÷81 36 ÷54 3,0 (1) Luận án 4 VT-PR01 70 ± 5 85 ± 5 40 2,7 (2) Thị trường 5 KM6 /M6 30 ÷ 44 45 ÷ 50 30 ÷ 42 5,1 (1) Luận án 6 Jones EP 45 ± 4 50 ± 2 30 4,7 (1) Thị trường 7 AM6 /M6 45 ÷ 59 54 ÷ 64 36 ÷ 54 4,9 (1) Luận án 8 Ecomax 8220 60 ± 5 55 ± 2 40 4,3 (2) Thị trường Kết quả so sánh độ bám dính với nền bê tông của hệ phủ PUA sử dụng sơn lót pha chế được (KM3, AM3, KM6, AM6) cho thấy độ bám dính có giá trị lớn hơn so với với bám dính sử dụng các loại sơn lót tốt có trên thị trường. Chương 5: MỘT SỐ ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU HỆ PHỦ PUA TẠI CÁC CÔNG TRÌNH THỰC TẾ 5.1 Thử nghiệm một số tính năng của vật liệu PUA trước khi ứng dụng + Xác định độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông đầm lăn: thí nghiệm cho thấy sự phá hoại các mẫu đều xảy ra ở trong nền bê tông. + Tính năng chống thấm của màng phủ PUA: Với cấp áp lực nước là 14 atm (chiều cao cột nước là 140m), với các chiều dày lớp sơn phủ PUA là 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 PUA có tính năng chống thấm nước rất tốt. + Lựa chọn chiều dày và bề rộng lớp phủ PUA để chống thấm khe biến dạng. + Thí nghiệm các chất khác của màng PUA: 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). Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và các kết quả thí nghiệm có thể nhận thấy vật liệu PUA là loại vật liệu đa tính năng, có tính năng chống thấm, độ bám dính với nền bê tông cao, độ bền hóa chất tốt, chịu va đập, độ đàn hồi, dẻo dai cao. 5.2 Ứng dụng hệ phủ PUA chống thấm mặt thượng lưu KBD đập bê tông 5.2.1 Ứng dụng PUA xử lý chống thấm KBD đập thủy điện đã tích nước
23. - 23 - Bảng 5.1. Kết quả ứng dụng hệ phủ PUA cho các đập thủy điện đã tích nước Công trình đập thủy điện TT Các thông số Sông Bản Bản Nhận xét Tranh 2 Vẽ Chát - Bê tông đầm Khảo sát trước ứng dụng: lăn M20, nền - Cường độ kéo đứt nền bê 1,2 1,4 1,4 bê tông ẩm tông, MPa - Không đáp 1 5,1 5,1 5,0 - Độ ẩm, % ứng yêu cầu 15,6 11,8 10,2 - Lưu lượng thấm trung bình, thiết kế về lưu lít/ s lượng thấm Lựa chọn hệ phủ PUA: - Sơn lót AM3 độ nhớt, s 68 68 68 - Theo kết quả 2 - Chiều dầy màng PUA, mm. 3 3 3 nghiên cứu. - Thời gian phun sau khi quét sơn lót, giờ 42 42 42 Kết quả ứng dụng: Phá hoại dạng 1 - Cường độ bám dính của hệ 1,4 1,6 1,6 Giảm hơn phủ với nền BT, MPa. 95% so với 3 - Lưu lượng thấm trung bình 0,4 0,3 0,2 ban đầu, đáp sau khi xử lý thấm, lít/s. ứng yêu cầu - Diện tích phun phủ PUA, m2. 4.500 1.200 200 chống thấm của thiết kế. Một số hình ảnh thi công ứng dụng phun phủ hệ PUA chống thấm KBD: Hình 5.1 Phủ PUA chống Hình 5.2 Phủ PUA chống Hình 5.3 Phủ PUA chống thấm Đập TĐ Sông Tranh 2 thấm Đập TĐ Bản Vẽ thấm Đập TĐ Bản Chát Ghi chú: *RbdP: cường độ bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông. Rkbt: cường độ kéo của bề mặt nền bê tông.
24. - 24 - 5.2.2 Ứng dụng PUA xử lý chống thấm khe biến dạng đập thủy điện trước khi đập đã tích nước Bảng 5.2. Kết quả ứng dụng hệ phủ PUA cho các đập thủy điện chưa tích nước Công trình đập T Các thông số Nhận xét T Xekaman 1 Đakđrinh Đồng Nai 5 Khảo sát trước ứng dụng: - Bê tông đầm - Cường độ kéo đứt nền 1 lăn M20, nền bê tông, MPa 1,3 1,2 1,2 bê tông khô - Độ ẩm, % 3,4 3,2 3,2 Lựa chọn hệ phủ PUA: - Sơn lót KM3 độ nhớt, s 60 60 60 - Chiều dầy màng PUA, - Theo kết quả 2 mm. 3 3 3 nghiên cứu. - Thời gian phun sau khi 24 quét sơn lót, giờ. 24 24 Kết quả ứng dụng: - Độ bám dính của hệ phủ 1,6 1,5 1,5 Phá hoại dạng 1 với nền BT, Mpa 3 - Lưu lượng thấm trung bình sau khi tích nước, 0,1 0,2 0,2 Đáp ứng yêu lít/s. cầu chống - Diện tích phun phủ PUA, thấm của thiết 2.200 1.800 2.500 m2. kế. 5.3 Ứng dụng hệ phủ PUA chống thấm, chống ăn mòn cho kết cấu BTCT 5.3.1 Ứng dụng hệ phủ PUA chống thấm, chống ăn mòn bể, cống dẫn nước Hình 5.4. Phun PUA chống thấm Hình 5.5. Phun PUA chống thấm bể chống ăn mòn bể xử lý nước thải TK2 xử lý rác thải tại CT Phú Hà - Nhiệt nhiệt điện Phả Lại
25. - 25 - Bảng 5.3. Kết quả ứng dụng hệ phủ PUA cho các bể nước và cống dẫn nước) Công trình T Các thông số Nhận xét T Bể TK2 Bể chôn Cống rác thải dẫn nước Khảo sát trước ứng dụng: - Bê tông thường - Cường độ kéo đứt nền bê 1 3,9 3,7 3,9 M400, nền bê tông, MPa tông ẩm. - Độ ẩm, % 3,8 4,1 3,9 Lựa chọn hệ phủ PUA: - Sơn lót AM6 độ nhớt, s 52 52 52 - Theo kết 2 - Chiều dầy màng PUA,mm 1,5 1,5 1,5 quả nghiên cứu. - Thời gian phun sau khi quét 40 42 48 sơn lót, giờ Kết quả ứng dụng: -Cường độ bám dính của hệ - Phá hoại phủ với nền BT, Mpa 4,0 3,7 3,9 dạng 1. 3 - Lưu lượng thấm trung bình - Bể và ống 0 0 0 sau khi tích nước, lít/s không bị thấm và ăn 2 - Diện tích phun phủ PUA, m . 1.500 1.100 3.100 mòn. 5.3.2 Ứng dụng PUA chống ăn mòn khu hóa chất Bảng 5.4. Kết quả ứng dụng hệ phủ PUA cho nền hóa chất ngoài trời) Công trình TT Các thông số nền hóa Nhận xét chất Khảo sát trước ứng dụng: - Bê tông thường M400, - Cường độ kéo đứt nền bê tông, 4,0 nền bê tông khô. 1 Mpa - Độ ẩm, % 2,8 Lựa chọn hệ phủ PUA: - Sơn lót KM6 độ nhớt, s 40 2 - Chiều dầy màng PUA,mm 1,5 - Theo kết quả nghiên cứu. - Thời gian phun sau khi quét sơn 30 lót, giờ
26. - 26 - Kết quả ứng dụng: -Cường độ bám dính của hệ phủ 4,2 - Phá hoại dạng 1. 3 với nền BT, Mpa - - Tình trạng ăn mòn sau khi xử lý - Không bị ăn mòn. - Diện tích phun phủ PUA, m2. 250 5.4 Đánh giá hiệu quả việc ứng dụng hệ phủ PUA sau 3 và 4 năm Bảng 5.5. Bảng kết quả kiểm tra lại độ bám dính hệ phủ PUA theo thời gian Độ bám dính STT Tên công trình Ban đầu Sau thời gian Ghi chú (MPa) sử dụng (MPa) 1,6 1,7 Phá hoại 1 TĐ Bản Vẽ (sơn lót AM3) (năm 2012) (năm 2015) loại 1 Bể nước thải TK2 (sử dụng 4,0 3,9 Phá hoại 2 sơn lót AM6) (năm 2011) (năm 2015) loại 1 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, kiểm chứng và ứng dụng thực tế khả năng bám dính của hệ phủ polyurea (polyurea + sơn lót gốc epoxy) với nền bê tông khô và ẩm mác từ M20 ÷ M60 có thể đưa ra một số kết luận chung như sau: 1.Đã nghiên cứu và xác định được giới hạn độ ẩm bê tông bê tông để sử dụng sơn lót epoxy gốc dung môi hay gốc nước. Đây là cơ sở để lựa chọn loại sơn lót epoxy gốc dung môi dùng cho nền bê tông khô và sơn lót epoxy gốc nước dùng cho nền bê tông ẩm. Nền bê tông khô (độ ẩm bê tông ≤ giới hạn độ ẩm), nền bê tông ẩm (độ ẩm > giới hạn độ ẩm) giá trị độ ẩm tương ứng với các mác bê tông như sau: * Nền bê tông khô: M20 ≤ 4,0 %; M30÷ M40 ≤ 3,5 %; M50 ÷ M60 ≤ 3,0%. * Nền bê tông ẩm : M20 > 4,0 %; M30÷ M40 > 3,5 %; M50 ÷ M60 > 3,0%. 2. Từ các nguyên liệu bán thành phẩm có sẵn trên thị trường Việt Nam đã pha chế được sơn lót epoxy gốc dung môi 2 thành phần gồm nhựa epoxy E18 và chất đóng rắn (E18/A75 =2,5/1,0) và dung môi hữu cơ (xylene/PM =1/1) dùng cho nền bê tông khô. Sơn lót epoxy gốc nước 2 thành phần gồm nhựa epoxy E18 và chất đóng rắn A21 (E18/A21 =1,0/1,5) và dung môi nước dùng cho nền bê tông ẩm. Khi sử dụng các loại sơn lót này cho hệ phủ PUA có thể nâng cao độ bám dính với nền bê tông từ M20 ÷ M60 tương đương với R kbt, tăng từ (2 ÷ 3) lần so với màng phủ PUA không có sơn lót (cường độ bám dính chỉ đạt (30÷50)% Rkbt). 3. Xác lập được các cặp thông số công nghệ tối ưu để thi công lớp sơn lót và màng phủ PUA như sau: + Đối với nền BT khô mác M20, M30: Sử dụng sơn lót dung môi KM 3 có độ nhớt sơn lót (52 ÷ 68) giây, mác M40, M50, M60 sử dụng sơn lót dung môi
27. - 27 - KM6 có độ nhớt (30 ÷ 44) giây và thời điểm phun PUA sau khi quét sơn lót là (30 ÷ 42) giờ. + Đối với nền bê tông ẩm mác M20, M30: Sử dụng sơn lót gốc nước AM 3 có độ nhớt (61 ÷ 75) giây, mác M40, M50, M60 sử dụng sơn lót gốc nước AM 6 có độ nhớt (45 ÷ 59) giây và thời điểm phun PUA sau khi quét sơn lót là (36 ÷ 54) giờ. + Quy luật chung là khi bê tông nền có mác thấp hơn thì cần sơn lót có đột nhớt cao hơn (hàm lượng nhựa lớn) và ngược lại khi bê tông có mác cao hơn thì cần sơn lót có độ nhớt thấp hơn. Khi nhiệt độ môi trường tăng thì khoảng thời gian phun PUA tối ưu cần phải rút ngắn lại và ngược lại khoảng thời gian phun được kéo dài ra khi nhiệt độ môi trường giảm. 4. Độ bền bám dính của hệ phủ PUA sử dụng sơn lót epoxy đã pha chế trên nền BT khô và ẩm dưới tác động của các môi trường khác nhau như: chiếu tia UV 2.500 giờ (tương đương 10 năm), thử nhiệt ẩm, ngâm trong nước, chịu nhiệt độ ở 3oC và 80oC, thử độ dãn dài trên mô hình khe biến dạng. Các kết quả thí nghiệm cho thấy độ bền bám dính của hệ phủ PUA với nền bê tông tương đối ổn định trong các điều kiện trên. 5. Đã tìm được quan hệ giữa thời điểm phun PUA tối ưu với điều kiện nhiệt độ, độ ẩm của môi trường như sau: + Thời điểm phun sơn PUA tối ưu nằm trong khoảng thời gian khô thấu cấp 1 và khô thấu cấp 2 của sơn lót. Khi nhiệt độ môi trường tăng thì khoảng thời gian phun PUA tối ưu sẽ có xu hướng rút ngắn lại và ngược lại. + Đối với sơn lót gốc dung môi thời điểm bắt đầu phun PUA tối ưu bằng 1,2 lần thời gian khô thấu cấp 1 và thời điểm kết thúc phun PUA bằng 0,75 lần thời gian khô thấu cấp 2. Với sơn lót gốc nước thời điểm bắt đầu phun PUA tối ưu bằng 1,3 lần thời gian khô thấu cấp 1, thời điểm kết thúc phun PUA bằng 0,87 lần thời gian khô cấp 2. 6. Luận án đã triển khai ứng dụng hệ phủ polyurea tối ưu cho 10 công trình, các công trình sau khi thi công xong đều đáp ứng tốt yêu cầu về chống thấm và chống ăn mòn, đồng thời đảm bảo hệ phủ polyurea vẫn bám dính tốt với nền BT sau (3÷4) năm. Kiến nghị: 1. Hệ phủ PUA sử dụng sơn lót epoxy có rất nhiều ưu điểm vượt trội về khả năng chống thấm, chống ăn mòn, hoàn toàn phù hợp với điều kiện Việt Nam. Vì vậy cần đưa vào ứng dụng cho các công trình xây dựng ở Việt Nam. 2. Khi sử dụng hệ phủ polyurea cho nền bê tông cần phải khảo sát kỹ các điều kiện của nền như độ ẩm, cường độ, độ rỗng rỗ bề mặt và các điều kiện khác như thời tiết, môi trường làm việc của hệ phủ để có được phương án lựa chọn sơn lót và quy trình thi công phù hợp, nhằm đạt hiệu quả sử dụng hệ phủ polyurea cao nhất. 3. Trên cơ sở kết quả nghiên cứu có thể đưa ra quy trình thi công phun phủ PUA ở Việt Nam.
28. - 28 - DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 1. Nguyễn Đăng Khoa, Phạm Văn Khoan, Trần Văn Tiềm, 2016, Ứng dụng hệ phủ PUA chống thấm khe biến dạng đập bê tông trước khi tích nước, Tạp chí Nghiên cứu và phát triển vật liệu xây dựng, số 02 năm 2016. 2. Nguyễn Đăng Khoa, Phạm Văn Khoan, Nguyễn Văn Tuấn, 2016, Ứng dụng hệ phủ PUA chống thấm khe biến dạng đập bê tông sau khi tích nước, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, số 03 năm 2016. 3. Nguyễn Đăng Khoa, Phạm Văn Khoan, Nguyễn Thị Bích Thủy, Ảnh hưởng của độ nhớt sơn lót epoxy gốc nước và thời điểm phun Polyurea đến độ bám dính của hệ sơn với nền bê tông ẩm, Tạp chí Cầu đường Việt Nam, số 03 năm 2017. 4. Nguyễn Đăng Khoa, Phạm Văn Khoan, Nguyễn Thị Bích Thủy “Ảnh hưởng của độ nhớt sơn lót epoxy gốc dung môi và thời điểm phun Polyurea đến độ bám dính của hệ sơn với nền bê tông khô”. Tạp chí Khoa học Công nghệ XD, số 01 năm 2017.