Bơm vữa là bước cuối của căng sau: lấp đầy hoàn toàn khoảng trống giữa các tao và thành ống gen bằng vữa xi măng để bảo vệ cáp khỏi ăn mòn và tạo bám dính giữa cáp với bê tông. Vữa đầy giữ cáp trong môi trường kiềm, nơi thép được bảo vệ tự nhiên; chỗ vữa không tới, nhất là túi khí và túi nước tách ra ở các điểm cao, là nơi cáp bắt đầu rỉ.
Lỗi bơm vữa không lộ ra khi nghiệm thu: dầm vẫn đẹp, cáp vẫn giữ lực. Hậu quả chỉ xuất hiện sau nhiều năm, khi tao đã rỉ mất tiết diện bên trong một kết cấu không nhìn thấu được. Trên thế giới đã có cầu phải gia cường, thay cáp, thậm chí hư hỏng nặng vì cáp bị ăn mòn trong ống không đầy vữa. Bài này giải thích vữa cần đạt gì, thiết bị trộn và bơm, trình tự bơm, cách kiểm sau bơm, và những lỗi hay gặp.
Vì sao vữa phải đầy, không chỉ "có vữa"
Thép nằm trong môi trường kiềm cao của xi măng được bao bởi một lớp màng thụ động rất mỏng, chặn quá trình rỉ. Lớp màng này chỉ tồn tại khi thép được vữa hoặc bê tông bao kín. Ở chỗ có túi rỗng, thép tiếp xúc với không khí ẩm, nước đọng và có thể cả ion clorua theo nước thấm vào; màng thụ động mất, rỉ bắt đầu.
Cáp dự ứng lực nhạy hơn cốt thép thường nhiều. Sợi thép nhỏ, chịu ứng suất cao suốt đời, nên một vết rỉ lõm nhỏ làm giảm tiết diện đáng kể và tập trung ứng suất, có thể gây đứt sợi. Thép cường độ cao còn có nguy cơ nứt do ăn mòn ứng suất và giòn hydro, kiểu hư hỏng xảy ra đột ngột, ít báo trước.
Túi rỗng hay nằm đúng ở chỗ nguy hiểm nhất: điểm cao của đường cáp, ngay trên đỉnh trụ của dầm liên tục, và vùng gần đầu neo. Đó là nơi khí dồn lên, nước tách khỏi vữa nổi lên, và cũng là nơi gần mặt cầu, nước mưa và nước bẩn qua khe co giãn dễ thấm tới. Vì vậy mục tiêu của bơm vữa không phải là đưa đủ một lượng vữa vào ống, mà là không để lại khoảng trống nào.
Vữa bơm cần đạt những gì
Đủ loãng để chảy hết chiều dài ống. Độ chảy thường được kiểm bằng phễu chuẩn: đo thời gian một thể tích vữa chảy qua miệng phễu. Vữa đặc quá thì bơm khó, không len vào khe giữa các tao; loãng quá thường là do thừa nước, kéo theo tách nước nhiều. Giới hạn cụ thể theo chỉ dẫn kỹ thuật dự án.
Gần như không tách nước. Đây là chỉ tiêu quan trọng nhất. Vữa tách nước để lại lớp nước nổi trên mặt, nước này dồn về điểm cao của ống, bay hơi hoặc ngấm đi để lại túi rỗng. Đáng chú ý là các tao trong ống hoạt động như bấc, làm vữa tách nước nhiều hơn so với thử trong cốc, nên nhiều chỉ dẫn hiện nay yêu cầu thí nghiệm tách nước có đặt tao trong ống thử.
Không co ngót, hoặc trương nở nhẹ có kiểm soát. Để vữa sau khi đông cứng vẫn ôm kín tao và thành ống.
Đủ cường độ và không chứa chất gây ăn mòn. Xi măng đúng loại, nước sạch, phụ gia không chứa clorua hay chất ăn mòn thép; cường độ nén mẫu đạt yêu cầu của dự án.
Giữ được độ chảy trong suốt thời gian bơm. Một bó dài có thể cần bơm liên tục khá lâu; vữa phải không đông sớm, nhất là khi trời nóng.
Vữa tự trộn và vữa trộn sẵn đóng bao
Cách truyền thống là trộn xi măng, nước và phụ gia tại công trường theo cấp phối được duyệt, với tỷ lệ nước trên xi măng thấp và phụ gia giảm nước, chống tách nước. Cách này rẻ nhưng chất lượng phụ thuộc nhiều vào việc cân đong, thứ tự cho vật liệu vào, thời gian trộn và nhiệt độ. Chỉ thêm vài lít nước "cho dễ bơm" là đủ làm vữa tách nước vượt giới hạn.
Xu hướng của nhiều tiêu chuẩn và chỉ dẫn hiện đại là dùng vữa trộn sẵn đóng bao do nhà sản xuất kiểm soát thành phần, chỉ cần thêm đúng lượng nước quy định. Loại này thường có tính xúc biến: đứng yên thì đặc lại, khuấy hoặc bơm thì chảy, giúp giảm tách nước và đẩy khí tốt hơn. Đổi lại giá cao hơn và phải bảo quản bao khô, dùng trong hạn.
Dù dùng loại nào, cấp phối hoặc sản phẩm phải được thử trước khi dùng cho công trình: thử độ chảy, tách nước, thay đổi thể tích, thời gian ninh kết, cường độ, và tốt nhất là bơm thử trên một đoạn ống mẫu có đường cong và tao giống thật, rồi cắt ra xem vữa có đầy không. Bơm thử tốn một ngày nhưng phát hiện được những thứ không thí nghiệm cốc nào cho thấy.
Thiết bị: máy trộn, thùng khuấy và máy bơm vữa
Một dàn bơm vữa đủ dùng cho cáp dự ứng lực thường gồm:
- Máy trộn tốc độ cao: cánh trộn quay nhanh làm các hạt xi măng phân tán đều trong nước, cho vữa mịn, ít tách nước hơn hẳn trộn bằng máy trộn cối hay trộn tay. Trộn tay hay trộn bằng máy trộn bê tông thông thường không đạt yêu cầu cho vữa bơm cáp.
- Thùng chứa có cánh khuấy chậm: giữ vữa đã trộn luôn chuyển động trong khi bơm, không để lắng.
- Lưới lọc: lọc vón cục, vụn bao, sạn trước khi vữa vào bơm, tránh tắc ống.
- Máy bơm vữa: thường là bơm piston hoặc bơm trục vít, đẩy vữa liên tục, đều, không hút khí vào dòng vữa; có đồng hồ áp lực để kiểm soát áp bơm.
- Vòi bơm, van khoá ở đầu vào và ở các lỗ thoát khí: để đóng từng lỗ theo trình tự và giữ áp sau khi bơm.
- Dụng cụ thí nghiệm hiện trường: phễu đo độ chảy, ống đong thử tách nước, khuôn đúc mẫu cường độ, nhiệt kế.
Năng lực bơm phải đủ để bơm hết một bó liên tục, không ngắt quãng. Nên có bơm dự phòng hoặc phương án xử lý khi bơm hỏng giữa chừng, vì vữa đã vào một nửa ống mà dừng lâu sẽ đông lại, chặn đường cho phần còn lại.
Trình tự bơm vữa một bó cáp
Trình tự chi tiết theo chỉ dẫn kỹ thuật và biện pháp được duyệt; khung nguyên lý như sau:
- Kiểm ống thông: thổi khí nén sạch dầu qua ống và các lỗ thoát khí để xác nhận thông suốt và đẩy nước đọng ra. Nhiều chỉ dẫn hiện nay hạn chế rửa ống bằng nước vì nước còn lại làm loãng vữa ở điểm thấp.
- Bịt kín đầu neo hai đầu (nắp chụp hoặc vữa bịt), mở tất cả lỗ thoát khí.
- Trộn vữa, thử độ chảy và nhiệt độ ngay mẻ đầu, đạt mới bơm.
- Bơm từ đầu vào, thường ở điểm thấp hoặc ở một đầu neo, với áp lực đều, liên tục.
- Khi vữa chảy ra ở lỗ thoát khí đầu tiên, để chảy đến khi vữa ra đặc, đồng nhất như vữa vào, không còn bọt khí và nước, rồi khoá lỗ đó. Tiếp tục lần lượt các lỗ theo hướng dòng chảy.
- Khi vữa ra đặc ở đầu cuối, khoá lỗ ra, tăng và giữ áp trong một khoảng thời gian theo chỉ dẫn để vữa nén chặt, rồi khoá van đầu vào.
- Ghi biên bản: bó số mấy, giờ bắt đầu và kết thúc, áp lực, lượng vữa dùng, kết quả thử, các sự cố.
Nếu bơm bị gián đoạn trước khi vữa ra hết các lỗ, chỉ dẫn kỹ thuật thường yêu cầu hoặc xả sạch vữa ra khỏi ống bằng nước và khí nén trước khi vữa ninh kết rồi bơm lại từ đầu, hoặc bơm tiếp từ lỗ thoát khí kế tiếp theo phương án đã duyệt trước. Không được bỏ dở rồi "để mai bơm tiếp" từ đầu cũ.
Kiểm sau khi bơm và các lỗi hay gặp
Sau khi bơm, một vài phép kiểm đơn giản giúp phát hiện bó có vấn đề khi còn sửa được:
| Dấu hiệu | Có thể là | Việc cần làm |
|---|---|---|
| Lượng vữa dùng ít hơn hẳn thể tích rỗng tính toán | Ống bị tắc giữa chừng, vữa chưa tới hết chiều dài, hoặc tính sai thể tích | Kiểm các lỗ thoát khí, xem xét bơm bổ sung hoặc khoan kiểm theo chỉ đạo của kỹ sư |
| Lượng vữa dùng nhiều hơn hẳn | Vữa rò ra ngoài qua mối nối, vết nứt, chảy sang ống khác | Tìm chỗ rò, kiểm bó lân cận |
| Mặt vữa trong ống thoát khí tụt xuống sau vài giờ | Vữa tách nước, co ngót, khí còn sót | Bơm bù tại lỗ đó theo quy trình, xem lại cấp phối |
| Nước trong chảy ra ở lỗ thoát khí sau khi khoá | Tách nước nhiều | Ghi nhận, bơm bù, thử lại vữa |
| Áp lực bơm tăng vọt bất thường | Tắc ống, vữa đông sớm do nóng | Dừng, không cố tăng áp làm vỡ ống hay bung đầu neo |
Lỗi hay gặp nhất ngoài công trường là thêm nước để vữa dễ bơm, bơm khi trời nắng gắt với vữa nóng, không xả đủ ở từng lỗ thoát khí vì vội, và để cáp nằm trong ống quá lâu trước khi bơm. Cả bốn đều dễ tránh nếu có người chịu trách nhiệm riêng cho khâu bơm vữa, không để nó thành việc làm nốt cuối ngày sau khi căng xong.
Hồ sơ bơm vữa, cùng biên bản căng, nên được lưu đầy đủ trong hồ sơ hoàn công. Khi cầu được kiểm định sau nhiều năm, đó là nguồn thông tin đầu tiên để biết bó nào từng có vấn đề và nên kiểm ở đâu.
Thí nghiệm vữa ngoài hiện trường: làm gì, bao nhiêu lần
Cấp phối đã duyệt chưa đủ bảo đảm từng mẻ vữa đều đạt, vì nước, nhiệt độ và thời gian trộn thay đổi theo giờ trong ngày. Vì vậy tại hiện trường, độ chảy thường được đo ngay ở mẻ đầu và lặp lại theo tần suất quy định, cả ở thùng trộn lẫn ở vữa chảy ra cuối ống; vữa ra cuối ống mà độ chảy khác hẳn vữa vào là dấu hiệu vữa đã bị loãng do nước đọng hoặc đặc lại do nóng.
Thử tách nước bằng ống đong được làm theo ca, ghi lượng nước nổi sau các mốc thời gian. Nhiệt độ vữa và nhiệt độ không khí được ghi khi bơm. Mẫu đúc để thử cường độ nén được lấy theo ngày bơm hoặc theo khối lượng, bảo dưỡng và nén ở phòng thí nghiệm theo tuổi quy định.
Tất cả kết quả gắn với số hiệu bó đã bơm trong ngày đó. Khi một mẫu không đạt, nhờ có liên kết này mà biết được những bó nào cần xem xét thêm, thay vì nghi ngờ toàn bộ kết cấu. Người phụ trách thí nghiệm hiện trường nên khác người vận hành máy bơm, để việc kiểm không bị gác lại khi đang vội.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao không bơm vữa ngay khi còn đang căng các bó khác?
Bơm vữa phải chờ bó đó đã căng xong, được chấp nhận kết quả, đầu neo đã bịt. Ở dầm có nhiều bó, vữa rò từ bó đang bơm sang ống bó chưa căng sẽ làm kẹt bó đó. Trình tự căng và bơm từng nhóm bó được ghi trong biện pháp để tránh chuyện này.
Có thể dùng vữa xây trát thông thường để bơm không?
Không. Vữa xây trát có cát, tách nước nhiều, không chảy được hết chiều dài ống và không có kiểm soát độ chảy, tách nước, thay đổi thể tích. Vữa bơm cáp là vữa xi măng hoặc vữa trộn sẵn chuyên dụng, cấp phối được thử và duyệt riêng cho công trình.
Trời nóng thì bơm vữa thế nào?
Nên bơm vào giờ mát như sáng sớm hoặc chiều tối, che nắng cho vật liệu và thiết bị, dùng nước mát để trộn, kiểm nhiệt độ vữa trước khi bơm theo giới hạn trong chỉ dẫn. Vữa nóng đông nhanh, độ chảy giảm, áp bơm tăng và dễ tắc giữa chừng.
Làm sao biết một bó cáp đã bơm vữa đầy hay chưa sau khi bê tông che kín?
Trong khi bơm, căn cứ là vữa ra đặc ở mọi lỗ thoát khí và lượng vữa phù hợp thể tích tính toán. Sau đó, kiểm mặt vữa ở các ống thoát khí. Với cầu cũ, phải dùng các phương pháp kiểm tra không phá huỷ hoặc khoan thăm dò do đơn vị kiểm định chuyên môn thực hiện.
Có nên rửa ống bằng nước trước khi bơm vữa không?
Trước đây nhiều nơi rửa ống bằng nước để làm sạch và làm ẩm, nhưng nước còn đọng ở điểm thấp sẽ làm loãng vữa và tăng tách nước. Nhiều chỉ dẫn hiện nay khuyên thổi khí nén sạch dầu thay vì rửa nước. Làm theo chỉ dẫn kỹ thuật của dự án.
Máy bơm vữa dùng cho cáp có khác máy phun vữa xây dựng không?
Máy phun vữa trát tường thường cho vữa có cát, áp lực và lưu lượng không phù hợp, khó kiểm soát dòng liên tục không lẫn khí. Bơm vữa cáp dùng cho vữa xi măng mịn, cần đẩy đều, liên tục, có đồng hồ áp lực và đi cùng máy trộn tốc độ cao.