Kiểm soát nhiệt độ bê tông trong thời tiết khắc nghiệt

Quá trình hydrat hóa có thể bị ảnh hưởng mạnh nếu bê tông tiếp xúc với nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp, điều này tác động đến chất lượng của hỗn hợp. Do đó, việc theo dõi chặt chẽ sự chênh lệch nhiệt độ trong bê tông sẽ giúp đảm bảo được cường độ, chất lượng và độ bền của cấu trúc.

Kiểm soát nhiệt độ bê tông rất quan trọng (Ảnh: Internet).

Nhiệt sinh ra từ bê tông trong quá trình đóng rắn được gọi là nhiệt hydrat hóa. Phản ứng tỏa nhiệt này xảy ra khi nước và xi măng gặp nhau. Trong giai đoạn cảm ứng, tốc độ hydrat hóa chậm lại đáng kể, điều này được cho là do sự kết tủa của các hợp chất trên bề mặt của các hạt xi măng dẫn đến hình thành một rào cản khuếch tán giữa các hạt với nước.

Trong giai đoạn này, nhiệt độ bê tông được đo nhằm đảm bảo tuân thủ các thông số kỹ thuật nhất định trong phạm vi nhiệt độ cho phép. Thông số kỹ thuật điển hình yêu cầu nhiệt độ của bê tông ở giai đoạn này phải nằm trong phạm vi từ 10 - 32 độ C. Nhiệt độ bê tông trong quá trình đúc ảnh hưởng đến nhiệt độ bê tông trong giai đoạn hydrat hóa tiếp theo.

Nếu nhiệt độ môi trường quá thấp, quá trình hydrat hóa của bê tông sẽ chậm lại đáng kể hoặc dừng hoàn toàn cho đến khi nhiệt độ tăng trở lại. Nếu nhiệt độ bê tông đóng băng trước khi đạt đến cường độ nhất định (3.5 MPa/500 psi) thì cường độ tổng thể của bê tông sẽ giảm. Chính điều này sẽ gây ra nứt vỡ do bê tông không đủ cường độ để chống lại sự giãn nở của nước do sự hình thành của băng tuyết.

Nhiệt độ bê tông được giới hạn ở 70 độ C trong quá trình hydrat hóa. Nếu nhiệt độ trong quá trình này quá cao sẽ khiến cường độ bê tông phát triển nhanh trong giai đoạn đầu và tăng ít hơn trong giai đoạn sau, dẫn đến độ bền của cấu trúc giảm.

Theo quan sát, nhiệt độ quá cao sẽ cản trở sự hình thành chất ettringite (khoáng chất canxi nhôm sulfat) trong giai đoạn đầu nhưng lại được thúc đẩy trong giai đoạn sau, điều này gây ra một phản ứng giãn nở gây nứt gãy trong cấu trúc bê tông.

Ngoài ra, nhiệt độ cao còn gây tác động đến bê tông khối, nhiệt độ lõi có thể rất cao do hiệu ứng khối lượng trong khi nhiệt độ bề mặt lại thấp hơn. Điều này gây ra sự chênh lệch nhiệt độ giữa lõi và bề mặt cấu trúc, nếu chênh lệch quá lớn sẽ gây ra nứt.

Do vậy, việc kiểm soát nhiệt độ bê tông trong quá trình hình thành và bảo dưỡng rất quan trọng. Khi thời tiết lạnh, nhiệt độ bê tông sẽ được kiểm soát bằng cách sử dụng phương pháp để duy trì sự cách nhiệt và tăng cường độ. Nhiệt độ khi đúc bê tông có thể được kiểm soát phần nào bằng cách sử dụng nước lạnh để trộn, làm nguội cốt liệu bằng nước đá hay đổ bê tông vào ban đêm khi nhiệt độ thấp hơn một cách tự nhiên.

Bên cạnh đó, cần lựa chọn loại xi măng thích hợp để thay đổi nhiệt lượng hydrat hóa được tạo ra. Xi măng mịn hơn sẽ tạo ra nhiều nhiệt hơn. Sử dụng vật liệu bổ sung cũng là một phương pháp hiệu quả để giảm nhiệt sinh ra trong quá trình hydrat hóa. Thay thế một phần xi măng bằng xỉ hoặc tro bay, giúp giảm lượng vật liệu phản ứng ban đầu.