Nguyên nhân chính khiến bê tông nứt khi còn ít ngày tuổi chủ yếu là các biến đổi về khối tích do nhiệt độ và/hoặc độ ẩm thay đổi. Các biến dạng tạo ứng suất kéo có thể vượt quá độ bền kéo của bê tông, gây ra hiện tượng nứt. Khi xem xét khả năng phát triển các vết nứt, cần tính đến module rão và module đàn hồi của bê tông, nhất là ở độ tuổi sớm; vì module đàn hồi của bê tông tăng lên theo thời gian, còn bê tông có khả năng giảm một phần các ứng suất phát sinh. Điều này đặc biệt cấp thiết đối với bê tông cường độ cao (vốn đặc trưng bởi độ giòn cao, nhất là khi các quá trình liên quan đến ăn mòn kiềm bên trong xảy ra trong các bê tông này). Ngoài ra, việc sử dụng tràn lan và thiếu hợp lý các phụ gia siêu dẻo khác nhau trong bê tông mác thấp và mác trung bình không chỉ dẫn đến sự phân tầng của vữa bê tông mà còn làm tăng co ngót trong giai đoạn đầu tiên và các giai đoạn tiếp theo của quá trình đóng rắn.
Vết nứt trên khối bê tông
Trong quá trình sản xuất bê tông, nhiều nhà sản xuất đã sử dụng cốt liệu chất lượng thấp. Hàm lượng silica hoạt tính vô định hình trong các cốt liệu này thường không được xác định, trong khi hoạt tính của silica liên quan đến kiềm của xi măng - trong trường hợp hàm lượng silica tăng cao sẽ có thể dẫn đến việc hình thành các vết nứt bên trong các kết cấu bê tông.
Nguyên nhân hình thành các vết nứt trong khối bê tông còn do sự xuất hiện các ứng suất nhiệt dẻo nếu sử dụng các loại xi măng không phụ gia và xi măng có tính alumin cao (thường được sử dụng trên thị trường xây dựng Nga do đặc điểm của thị trường). Do quá trình thủy hóa các khoáng clinker luôn tỏa nhiệt và xảy ra với sự giải phóng nhiệt lớn, trong quá trình đóng rắn các sản phẩm bê tông khối lớn có sự gia nhiệt đáng kể trong bề dày bê tông. Ở quá trình làm nguội sau đó, các lớp ngoài của khối bê tông nguội nhanh hơn các lớp bên trong dẫn đến sự xuất hiện các ứng suất nhiệt dẻo, điều này có thể khiến các vết nứt xuất hiện. Một trong những giải pháp khả dụng cho vấn đề này là sử dụng các phụ gia khoáng hoạt tính thay thế một phần xi măng trong thành phần bê tông, theo đó giảm nhiệt gia tăng của quá trình thủy hóa vốn có trong các xi măng không phụ gia. Các phụ gia này gồm có tro bay, xỉ hạt lò cao, silica fume, bột đá vôi …
Tro bay có hàm lượng SiO2 và Al2O3 cao và hàm lượng CaO thấp là một trong những vật liệu pozzolan có phản ứng khá tốt khi hòa trộn với nước và Ca(OH)2 ở nhiệt độ trong phòng. Tại một số nước châu Âu, việc cải thiện tính bền nứt và tăng tuổi thọ bê tông thông qua sử dụng tro bay cho kết quả rất tốt.
Bột đá vôi là phụ gia khoáng chất lượng cao và rẻ tiền, thành phần cơ bản là carbonat canxi СаСО3. Các hạt đá vôi thường không đều và thô, làm tăng độ bám dính và ma sát giữa các hạt xi măng. Bột đá vôi có khả năng hấp phụ cao, tương tự như các chất siêu hóa dẻo, làm tăng khả năng phân tán của vữa bê tông. Mặt khác, bột đá vôi thường được nghiền mịn hơn xi măng, do đó cần nhiều nước hơn để trộn.
Silica fume là phụ gia khoáng hoạt tính có chứa SiO2 vô định hình. Hiệu ứng cơ bản trong hoạt động của chất này nhằm ngăn ngừa sự hình thành các vết nứt trong cấu trúc bê tông; ngăn sự phân tầng và tách nước của vữa bê tông.
Xỉ hạt lò cao là một trong những khoáng chất có triển vọng nhất, song cũng là một trong những phụ gia ít được tận dụng để kéo dài tuổi thọ bê tông một cách hiệu quả. Hàm lượng CaO, SiO2 và Al2O3 trong xỉ lò cao đạt tới 90%. Xỉ hạt lò cao có hoạt tính thủy lực thấp hơn xi măng portland. Trọng lượng riêng thực của xỉ khoảng 2,9g /cm3, và biến đổi trong ngưỡng 1200 - 1300 kg / m3. Do thay thế xi măng bằng xỉ sẽ cải thiện tính công tác của vữa và giảm lượng khí thải CO2 nên xỉ hạt lò cao hạt được tích cực áp dụng trong các hỗn hợp và trong các bê tông.
Các thuộc tính về mặt chất lượng của xỉ lò cao vẫn được các chuyên gia ngành bê tông trên toàn thế giới tiếp tục nghiên cứu. Sử dụng xỉ thay thế một phần xi măng trong thành phần bê tông không chỉ giúp giảm hình thành các vệt nứt mà còn làm tăng tính công tác, giảm độ thẩm thấu của bê tông, giúp giảm hấp thụ nước, tăng khả năng chống các ion clo xâm nhập cũng như giá trị pH, tăng khả năng chống ăn mòn, bền hóa chất.
Nguồn: Tạp chí Công nghệ bê tông Nga tháng 9/2022
ND: Lệ Minh