Trong các công trình bê tông như tầng hầm, bể chứa hay đập ngăn nước, chống thấm luôn là yếu tố quan trọng quyết định đến độ bền và an toàn lâu dài. Một giải pháp hiệu quả được ứng dụng rộng rãi hiện nay là băng trương nở vật liệu có khả năng giãn nở khi gặp nước, giúp bịt kín khe hở trong kết cấu
Nhờ cơ chế hoạt động thông minh và khả năng tự làm kín, băng trương nở đang trở thành lựa chọn tối ưu trong xử lý chống thấm tại các mạch ngừng, khe thi công. Trong bài viết này, cùng Chống Thấm Hưng Phát tìm hiểu nguyên lý hoạt động của vật liệu đặc biệt này và lý do vì sao nó ngày càng được ưa chuộng trong xây dựng hiện đại.
1. Băng trương nở là gì ?
Băng trương nở (Hydrophilic Waterstop) là một loại vật liệu chống thấm đặc biệt có khả năng nở ra khi tiếp xúc với nước. Vật liệu này thường được sản xuất từ cao su bentonite hoặc cao su gốc polymer (thường là cao su tổng hợp có gốc polyurethane hoặc polyolefin), có khả năng hấp thụ nước và tăng thể tích lên gấp nhiều lần so với kích thước ban đầu.
Khác với các loại băng cản nước truyền thống bằng PVC hoặc cao su không có tính trương nở, băng trương nở phát huy hiệu quả mạnh mẽ khi bị ướt, nhờ cơ chế “tự làm kín” thông minh. Nhờ đó, nó có thể lấp đầy những khoảng hở siêu nhỏ giữa các khối bê tông, ngăn chặn hoàn toàn đường xâm nhập của nước và hơi ẩm.
2. Nguyên lý hoạt động của băng trương nở trong kết cấu bê tông
Nguyên lý hoạt động của băng trương nở dựa vào đặc tính hút nước và giãn nở thể tích của vật liệu cấu thành. Khi được lắp đặt tại các khe nối hoặc khe co giãn trong kết cấu bê tông, băng trương nở sẽ giữ nguyên trạng thái ban đầu cho đến khi có sự xâm nhập của nước hoặc độ ẩm cao.
Cụ thể, quá trình hoạt động của băng trương nở có thể mô tả như sau:
- Trong điều kiện khô hoặc bình thường, băng trương nở vẫn giữ nguyên hình dạng, độ đàn hồi và không ảnh hưởng đến kết cấu bê tông.
- Khi nước thấm vào khe hở hoặc có độ ẩm cao xuất hiện, vật liệu sẽ bắt đầu hút nước và giãn nở theo chiều ngang hoặc chiều dọc (tùy thiết kế). Tỷ lệ trương nở có thể dao động từ 150% đến 300% thể tích ban đầu, tùy vào loại vật liệu.
- Sự trương nở này tạo nên một lực ép cơ học vào thành khe bê tông, lấp kín toàn bộ các lỗ hổng và ngăn chặn đường đi của nước.
- Sau khi đạt đến mức trương nở cực đại, vật liệu vẫn giữ được sự bền vững về cơ học và không bị phân rã. Khi nước khô đi, vật liệu có thể co lại phần nào nhưng vẫn giữ được một phần thể tích lớn hơn ban đầu, giúp bảo vệ lâu dài.
- Nếu quá trình thấm nước – khô nước diễn ra lặp lại, băng trương nở vẫn có thể tiếp tục giãn nở trở lại, đảm bảo chu trình “tự phục hồi” nhiều lần.
3. Các loại băng trương nở phổ biến trên thị trường
Tùy vào thành phần vật liệu và ứng dụng cụ thể, băng trương nở được chia thành một số loại chính như sau:
- Băng trương nở gốc bentonite: Là loại có thành phần chủ yếu từ đất sét bentonite, khi hút nước sẽ phồng lên rất mạnh. Tuy nhiên, nhược điểm là khả năng chịu lực không cao và dễ bị “rửa trôi” nếu không được bảo vệ tốt trong giai đoạn đầu tiếp xúc với nước.
- Băng trương nở gốc cao su tổng hợp: Có cấu trúc từ cao su kết hợp với phụ gia polymer hydrophilic, cho khả năng trương nở đồng đều, bền cơ học cao, ít bị ảnh hưởng bởi tác động môi trường, thích hợp cho các công trình ngầm, hồ chứa hoặc khu vực có nước áp lực lớn.
- Băng trương nở hai lớp (dual swelling): Kết hợp một lớp cao su bình thường và một lớp có tính trương nở mạnh, giúp kiểm soát tốc độ trương nở và đảm bảo an toàn cấu trúc khi thi công.
4. Ưu điểm của băng trương nở so với vật liệu truyền thống
So với các loại vật liệu chống thấm truyền thống như băng PVC, băng cao su thường hay keo chống thấm, băng trương nở có nhiều ưu điểm vượt trội:
- Khả năng lấp kín hoàn toàn các khe hở siêu nhỏ mà các vật liệu khác không thể tiếp cận, nhờ đặc tính giãn nở linh hoạt.
- Tự động phản ứng khi tiếp xúc với nước, không cần thiết bị hoặc công nghệ kích hoạt.
- Thi công đơn giản, không cần kết hợp thêm phụ gia hoặc keo dán.
- Có thể chịu được áp lực nước cao trong thời gian dài mà không bị phá vỡ.
- Tương thích với hầu hết các loại bê tông và vật liệu xây dựng khác.
- Hiệu quả kinh tế cao nhờ tuổi thọ bền và ít yêu cầu bảo trì.
5. Ứng dụng thực tiễn của băng trương nở trong kết cấu bê tông
Băng trương nở được ứng dụng trong rất nhiều hạng mục xây dựng liên quan đến bê tông, đặc biệt là các công trình có yêu cầu cao về chống thấm và bảo vệ cấu kiện khỏi xâm thực của nước. Một số ứng dụng phổ biến có thể kể đến:
- Chống thấm khe nối trong bê tông đổ theo giai đoạn (khe thi công giữa mối nối cũ – mới).
- Xử lý các mạch ngừng kỹ thuật trong thi công tầng hầm, đê chắn nước, bể xử lý nước thải.
- Lắp đặt tại mối nối giữa tường vây – sàn hầm trong công trình ngầm.
- Chống thấm khe nối bê tông trong bể nước sinh hoạt, bể chứa hóa chất, bể bơi hoặc hồ nhân tạo.
- Sử dụng tại các tuyến cống ngầm, hầm giao thông hoặc khu vực dễ bị thủy kích.
6. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của băng trương nở
Dù có tính năng ưu việt, băng trương nở vẫn phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong quá trình thiết kế và thi công để đảm bảo hiệu quả tối đa:
- Chất lượng bề mặt bê tông tiếp giáp: Bề mặt cần sạch, không bám dầu mỡ hoặc bụi bẩn để vật liệu bám dính tốt.
- Vị trí lắp đặt: Cần xác định đúng nơi có nguy cơ rò rỉ nước cao để phát huy hiệu quả chống thấm.
- Tốc độ trương nở: Nếu băng trương nở tiếp xúc với nước quá sớm trước khi bê tông đổ xong, vật liệu có thể trương ra trước thời điểm cần thiết, gây mất tác dụng.
- Phương pháp bảo vệ trong quá trình chờ thi công: Cần che chắn tránh tiếp xúc sớm với nước mưa hoặc độ ẩm cao trước khi đổ bê tông.
- Lựa chọn loại vật liệu phù hợp: Với từng điều kiện môi trường và áp lực nước khác nhau, cần chọn đúng loại băng trương nở phù hợp để đảm bảo độ bền và hiệu quả lâu dài.
7. Một số lưu ý khi sử dụng băng trương nở trong công trình
- Không để băng trương nở tiếp xúc với nước hoặc hơi ẩm trước khi đổ bê tông, vì điều này có thể làm vật liệu trương nở sớm, mất khả năng giãn nở sau này.
- Vị trí đặt băng cần được làm sạch hoàn toàn khỏi bụi, dầu mỡ hoặc tạp chất để đảm bảo độ bám dính và hiệu quả chống thấm lâu dài.
- Sau khi thi công xong, cần đổ bê tông trong thời gian sớm nhất (tốt nhất là trong vòng 24–48 giờ) để tránh vật liệu hút ẩm từ không khí.
- Không sử dụng băng trương nở tại các khe giãn nở lớn hoặc có sự dịch chuyển kết cấu mạnh vì có thể gây hư hỏng cho lớp đệm.
- Khi lắp đặt ở vị trí thẳng đứng, nên cố định chắc chắn bằng keo chuyên dụng hoặc đinh thép để tránh xê dịch trong quá trình đổ bê tông.
- Cần chọn đúng loại băng phù hợp với điều kiện môi trường thi công, đặc biệt là trong môi trường nước ngầm có hóa chất hoặc độ pH cao.
- Bảo quản băng trương nở ở nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp và tuyệt đối không để dính nước trong suốt quá trình lưu kho.
- Tránh kéo căng hoặc gập băng quá mức khi thi công tại các góc hoặc đoạn cong vì có thể làm suy giảm khả năng giãn nở về sau.
- Nên thi công băng trương nở theo hướng dẫn của nhà sản xuất để đảm bảo đúng kỹ thuật và đạt hiệu quả chống thấm cao nhất.
- Trong các công trình quan trọng như tầng hầm, hầm chứa nước hay công trình ngầm, nên kết hợp băng trương nở với các lớp phủ chống thấm khác để tăng độ bền.
Băng trương nở là giải pháp chống thấm hiện đại, linh hoạt và mang lại hiệu quả cao trong việc xử lý các khe nối trong kết cấu bê tông. Với nguyên lý hoạt động thông minh dựa trên khả năng giãn nở khi tiếp xúc nước, vật liệu này đang ngày càng được tin dùng trong nhiều lĩnh vực xây dựng từ dân dụng đến công nghiệp.
0964341515