Kiểm Tra Độ Ẩm Bê Tông Trước Khi Phủ: ASTM F2170 và ASTM F1869

Vì sao một tấm sàn trông khô không phải là một tấm sàn khô

Một tấm sàn bê tông có thể khô ráo khi sờ tay, ăn mực bật dây chuẩn xác, mà vẫn mang đủ hơi ẩm bên trong để làm bong một lớp phủ trong vòng vài tháng. Bề mặt đơn giản là phần duy nhất của tấm sàn tiếp xúc với không khí chuyển động, nên nó khô trước tiên và ít đại diện nhất cho toàn khối. Mọi thứ bên dưới vẫn đang tiến tới cân bằng ẩm, và khoảnh khắc một lớp phủ bịt kín bề mặt, quá trình cân bằng đó ngừng có lợi cho bạn: hơi ẩm bên trong tấm sàn tái phân bố lên trên cho tới khi toàn bộ chiều dày tiến về một mức độ ẩm tương đối duy nhất, và bất cứ áp lực nào sinh ra từ đó đều tới thẳng mặt dưới của màng phủ.

Đây là lý do vì sao hai cơ chế chủ đạo gây sự cố lớp phủ — chuẩn bị bề mặt không đầy đủ và độ ẩm của bề mặt nền — đều được định đoạt trước khi lớp phủ đầu tiên được thi công, và vì sao các nguồn tài liệu không thống nhất về cơ chế nào gây ra nhiều sự cố hơn. Vấn đề chuẩn bị tự bộc lộ ngay tại mặt phẳng bám dính. Vấn đề độ ẩm bộc lộ muộn hơn, dưới dạng bong tách, phồng rộp, hoặc một lớp phủ đơn giản là buông ra trên một diện tích mà không có nguyên nhân rõ ràng. ACI 302.2R-06, Guide for Concrete Slabs that Receive Moisture-Sensitive Flooring Materials (hướng dẫn về sàn bê tông tiếp nhận vật liệu lát nhạy cảm với độ ẩm), là tài liệu tham chiếu cho cách tấm sàn giữ, chuyển và giải phóng hơi ẩm, cùng các phương án giảm thiểu khi tấm sàn giữ quá nhiều.

Singapore khiến mọi điều trên khó hơn chứ không dễ hơn. Độ ẩm tương đối của không khí cao quanh năm, nên một tấm sàn có tiềm năng khô thấp hơn so với chính tấm sàn đó ở khí hậu ôn đới; nhiệt độ tấm sàn luôn ấm, làm tăng áp suất hơi bên trong bê tông; và kết cấu sàn trên nền đất không có màng chống ẩm còn hoạt động sẽ có một nguồn ẩm thường trực từ bên dưới mà không lượng thời gian chờ đợi nào làm cạn được. Thêm vào đó là hiệu ứng khô bề mặt của một không gian ấm và có khí lưu chuyển, và bạn có cái bẫy đặc trưng của địa phương: một tấm sàn sờ thấy khô, đo bằng máy đo bề mặt cho kết quả khô, và vượt xa giới hạn ở độ sâu hai phần ba chiều dày. Độ ẩm thi công trong một tấm sàn mới thoát ra chậm, và thoát từ bề mặt đi vào trong — nghĩa là phần lõi luôn là phần cuối cùng đạt tới cân bằng và là phần duy nhất đáng đo.

So sánh ASTM F2170 và ASTM F1869

Hai phương pháp thử ASTM chiếm ưu thế trong việc kiểm tra độ ẩm tấm sàn theo hướng định lượng. ASTM F2170, Standard Test Method for Determining Relative Humidity in Concrete Floor Slabs Using in situ Probes (phương pháp thử xác định độ ẩm tương đối trong tấm sàn bê tông bằng đầu dò đặt tại chỗ), đo độ ẩm tương đối bên trong tấm sàn. Các lỗ được khoan và đặt ống lót, đầu dò được đưa vào tới độ sâu quy định, và tấm sàn được để cân bằng ẩm trong 24 giờ trước khi lấy số đọc. Độ sâu không phải tùy tiện: đầu dò được đặt ở 40% chiều dày sàn khi tấm sàn chỉ có thể khô từ một mặt, tức trường hợp thông thường của sàn trên nền đất, và ở 20% chiều dày khi tấm sàn có thể khô từ hai mặt, như với sàn treo hở cả trên lẫn dưới.

ASTM F1869, Standard Test Method for Measuring Moisture Vapor Emission Rate of Concrete Subfloor Using Anhydrous Calcium Chloride (phương pháp thử đo tốc độ phát thải hơi ẩm của nền bê tông bằng canxi clorua khan), đo một đại lượng khá khác: tốc độ phát thải hơi ẩm, hay MVER, biểu thị theo pound trên 1.000 foot vuông trong 24 giờ. Một đĩa canxi clorua khan được cân, đậy kín dưới một vòm trên mặt sàn trong 60 đến 72 giờ, rồi cân lại; khối lượng tăng thêm chính là lượng hơi ẩm đã thoát khỏi tấm sàn trong khoảng thời gian đó. Điều kiện thử nghiệm được quy định chặt chẽ — 23.9 ± 5.5 °C và độ ẩm tương đối 50 ± 10%, duy trì trong 48 giờ trước khi thử cũng như trong suốt quá trình thử. Phương pháp này không áp dụng cho bê tông cốt liệu nhẹ.

Quan điểm phổ biến trong ngành, và cũng là lý do F2170 phần lớn đã thay thế F1869 trong các bộ thông số kỹ thuật hiện đại, nằm ở chỗ mỗi phương pháp có thể nhìn thấy điều gì về mặt vật lý. Phép thử canxi clorua chỉ ghi nhận lượng hơi ẩm thoát ra từ khoảng 20 mm trên cùng của tấm sàn trong những giờ vòm được đặt tại chỗ, khiến nó cực kỳ nhạy với điều kiện bề mặt và với điều kiện môi trường trong phòng — một tấm sàn có bề mặt đã bị luồng khí làm khô có thể cho ra MVER dễ chịu trong khi bên dưới vẫn bão hòa. Ngược lại, RH tại chỗ đọc trạng thái ẩm bên trong tấm sàn, chính là trạng thái mà tấm sàn sẽ tiến tới cân bằng một khi lớp phủ bịt kín bề mặt. Đó là con số dự báo được điều gì sẽ xảy ra sau khi lớp phủ được thi công. Đây là một quan điểm phổ biến chứ không phải phổ quát, và F1869 vẫn là một phương pháp chính đáng khi thông số kỹ thuật yêu cầu nó.

Mức độ ẩm nào là quá cao — và ai thực sự quyết định

Đây là chỗ mà phần lớn bài viết về chủ đề này lặng lẽ gây hiểu lầm, nên cần nói thật chính xác. Những con số ai cũng trích dẫn — 75% độ ẩm tương đối nội tại cho ASTM F2170, và 3 lb trên 1.000 ft² trong 24 giờ cho ASTM F1869 — là các mức tối đa thường được quy định theo thông lệ. Chúng không phải là yêu cầu của các tiêu chuẩn. ASTM F2170 và ASTM F1869 là các phương pháp thử. Chúng cho bạn biết cách thu được một con số có thể lặp lại và so sánh được; chúng không cho bạn biết con số nào là chấp nhận được. Giới hạn nghiệm thu do nhà sản xuất lớp phủ đặt ra, trong bảng dữ liệu kỹ thuật, hoặc do thông số kỹ thuật của dự án đặt ra. Hãy mô tả 75% như một mức thường được quy định chứ không phải như một điều mà tiêu chuẩn áp đặt — sự phân biệt này là có thật, đó là khác biệt giữa một phương pháp thử và một tiêu chí nghiệm thu, và người lập thông số kỹ thuật sẽ nhận ra.

Hệ quả thực tế là ngưỡng đúng thay đổi theo từng sản phẩm. Một số nhà sản xuất epoxy chấp nhận kết quả MVER trong dải 3–5 lb; một số khác giữ ở 3 lb; một số khác nữa không dùng MVER và quy định một giới hạn RH nội tại. Một tấm sàn ở 78% RH nội tại là không đạt theo bộ thông số kỹ thuật này và đạt theo bộ thông số kỹ thuật khác. Đọc con số từ một bảng tra trên internet, thay vì từ bảng dữ liệu kỹ thuật của chính sản phẩm bạn sắp thi công, chính là cách một kết quả thử nghiệm hợp lệ đi tới chỗ cho phép một thi công không hợp lệ.

Với một hệ của Sparco, giới hạn chi phối là giới hạn của chính Sparco. TDS của Sparco cho Sparco Epoxy Bonding Primer #100 và cho Sparcofloor WBE 400 giới hạn độ ẩm tối đa cho phép của bề mặt nền bê tông ở mức 5%. Cần chính xác về ý nghĩa của con số đó, bởi rất dễ nhầm lẫn ba đại lượng khác nhau. Một trị số hàm lượng ẩm là phép đo khối lượng nước trong bê tông so với chính bê tông. Độ ẩm tương đối nội tại (F2170) là phép đo độ ẩm của không khí bên trong cấu trúc lỗ rỗng. MVER (F1869) là tốc độ hơi ẩm thoát ra khỏi bề mặt. Đây là ba phép đo riêng biệt trên ba thang đo riêng biệt, và không có công thức quy đổi phổ quát đáng tin cậy nào giữa chúng. Nếu thông số kỹ thuật yêu cầu một tỷ lệ phần trăm hàm lượng ẩm mà công trường lại chạy thử nghiệm RH tại chỗ, thì thông số kỹ thuật đó chưa được chứng minh là đáp ứng. Ngay từ đầu, hãy xác lập xem thông số kỹ thuật và TDS của sản phẩm thực sự yêu cầu phép đo nào, và hãy thử nghiệm đúng phép đo đó.

• 75% RH nội tại (F2170) — mức tối đa thường được quy định, không phải yêu cầu của tiêu chuẩn
• 3 lb/1,000 ft²/24 h (F1869) — mức tối đa thường được quy định; một số nhà sản xuất epoxy chấp nhận 3–5 lb
• TDS của Sparco (Epoxy Bonding Primer #100, Sparcofloor WBE 400) — độ ẩm tối đa cho phép của bề mặt nền bê tông là 5%
• Hàm lượng ẩm, RH nội tại và MVER là ba phép đo khác nhau — hãy xác nhận thông số kỹ thuật yêu cầu phép đo nào trước khi thử nghiệm

Thực hiện thử nghiệm đúng cách, và giá trị thực của các chỉ báo hiện trường

Trình tự dưới đây là nơi kết quả được quyết định, và bước đầu tiên là bước hay bị bỏ qua nhất. Không gian phải được điều hòa về đúng điều kiện vận hành dự kiến trước khi thử nghiệm, và phải được giữ ở đó — ASTM F1869 yêu cầu duy trì các điều kiện của nó trong 48 giờ trước khi thử cũng như trong suốt quá trình thử. Một thử nghiệm chạy trong một khối nhà thô, đóng kín, không điều hòa tại Singapore, với cửa đóng và không có hệ thống xử lý không khí, đo tấm sàn ở một trạng thái mà nó sẽ không bao giờ trở lại một khi công trình được đưa vào sử dụng. Kết quả sẽ cao. Một thử nghiệm chạy khi có quạt thổi trên bề mặt sẽ cho kết quả thấp. Cả hai đều không phải trạng thái thực của tấm sàn.

Kỷ luật về độ sâu cũng quan trọng không kém. Một lỗ đầu dò F2170 khoan sai độ sâu sẽ trả về một con số chính xác, lặp lại được, và nói về sai phần của tấm sàn. Với sàn trên nền đất, chỉ khô từ một mặt, đầu dò nằm ở 40% chiều dày sàn; với tấm sàn khô từ hai mặt, ở 20%. Đọc đầu dò trước khi hết đủ 24 giờ cân bằng ẩm sẽ cho một giá trị bị lệch bởi nhiệt và xáo trộn do khoan — gần như luôn lệch theo hướng lạc quan. Hãy thử nghiệm tại nhiều vị trí trên tấm sàn, ưu tiên những khu vực bạn dự đoán là xấu nhất: gần tường bao, tại mạch ngừng thi công, phía trên bất kỳ khiếm khuyết đã biết nào của màng chống ẩm, và ở giữa mẻ đổ lớn nhất.

Các chỉ báo hiện trường có chỗ đứng của chúng, và chỗ đứng đó không phải là phép thử nghiệm thu. Chỉ báo tấm nhựa — dán một tấm polythene trong suốt lên mặt sàn, để yên, rồi quan sát hơi nước ngưng tụ hoặc phần sàn sẫm màu bên dưới — là một phép sàng lọc định tính dạng đạt/không đạt. Nó có thể cho bạn biết một tấm sàn rõ ràng là ướt. Nó không thể cho bạn biết một tấm sàn đã đủ khô, bởi nó không phát hiện được gì bên dưới vùng bề mặt và sẽ cho qua một tấm sàn đang ở 90% RH nội tại. Tương tự, máy đo canxi cacbua hoặc máy đo trở kháng điện cho một số đọc nhanh và hữu ích để sàng lọc một diện tích lớn và quyết định nên đặt các thử nghiệm thực ở đâu, nhưng cả hai đều không phải phép thử nghiệm thu và không nên xuất hiện trên biên bản nghiệm thu như thể là vậy. Dùng các phép sàng lọc để tìm khu vực có vấn đề. Dùng ASTM F2170 hoặc ASTM F1869 để quyết định.

Ở nơi tấm sàn hút ẩm mạnh, các loại epoxy gốc nước như Sparcofloor WBE 400 và Sparcofloor WBE 410 được pha chế cho điều kiện đó, cũng như Sparco Epoxy Bonding Primer #100. Đây là một phát biểu về độ hút, không phải về khả năng chịu ẩm: không sản phẩm nào trong số này là sơn lót chịu ẩm, màng chống ẩm hay hệ giảm thiểu độ ẩm, và giới hạn 5% độ ẩm tối đa của bề mặt nền trong TDS áp dụng cho chúng đúng như với bất kỳ sản phẩm nào khác. Một tấm sàn vượt giới hạn thì cần được làm khô, hoặc cần một biện pháp giảm thiểu được thiết kế đúng mục đích. Việc lựa chọn cần được xác nhận qua đánh giá kỹ thuật.

Những sai lầm thường gặp trong kiểm tra độ ẩm bê tông

Gần như mọi thử nghiệm độ ẩm tồi đều tồi theo một trong sáu cách, và không cách nào trông giống sai sót vào thời điểm đó. Thử nghiệm được chạy, một con số hiện ra, con số được ghi lại, và lớp phủ được thi công. Khiếm khuyết chỉ trở nên rõ ràng khi lớp phủ bong tách, và khi đó hồ sơ thử nghiệm được đưa ra làm bằng chứng rằng tấm sàn đã khô — mà đúng là nó đã khô, theo nghĩa có người đã đo cẩn thận một đại lượng sai.

Sai lầm nghiêm trọng nhất là sai lầm cuối cùng. Một tấm sàn trông khô, trong một công trình ấm và thông thoáng, ở một quốc gia mà bề mặt tấm sàn hầu như luôn khô hơn phần lõi của nó, chính là tấm sàn cần được thử nghiệm nhất. Vẻ ngoài khô ráo được tạo ra bởi chính cơ chế đang che giấu vấn đề.

• Thử nghiệm trước khi không gian được điều hòa về điều kiện vận hành — một khối nhà thô chưa điều hòa cho kết quả cao, một tấm sàn bị quạt thổi khô cho kết quả thấp, và không kết quả nào là trạng thái thực của tấm sàn
• Khoan lỗ đầu dò sai độ sâu — 40% chiều dày sàn khi sàn khô từ một mặt, 20% khi sàn khô từ hai mặt; một số đọc chính xác ở sai độ sâu vẫn là số đọc sai
• Đọc đầu dò RH tại chỗ trước khi hết 24 giờ cân bằng ẩm — kết quả bị lệch bởi nhiệt và xáo trộn do khoan, gần như luôn theo hướng lạc quan
• Coi 75% RH như một điều luật thay vì một giới hạn được quy định — ASTM F2170 là một phương pháp thử, và giới hạn nghiệm thu đến từ nhà sản xuất lớp phủ hoặc từ thông số kỹ thuật
• Chỉ thử nghiệm một vị trí trên một tấm sàn lớn — độ ẩm không đồng đều; hãy thử gần tường bao, tại mạch ngừng thi công, phía trên các khiếm khuyết nghi ngờ của màng chống ẩm, và ở giữa mẻ đổ
• Bỏ qua thử nghiệm trên một tấm sàn "trông khô" — vẻ ngoài bề mặt chỉ phản ánh vài milimét trên cùng và không tiết lộ gì về phần lõi
• Thay thế một thử nghiệm định lượng bằng chỉ báo tấm nhựa hoặc máy đo cầm tay — đây là các phép sàng lọc để định vị vấn đề, không phải tiêu chí nghiệm thu
• Đối chiếu một tỷ lệ phần trăm hàm lượng ẩm với một giới hạn RH nội tại — ba phép đo khác nhau, không có công thức quy đổi đáng tin cậy giữa chúng

Danh mục kiểm tra: trước khi chấp nhận một tấm sàn là đủ khô để phủ

Hãy làm hết danh mục này trước khi sơn lót được đặt về công trường, chứ không phải vào buổi sáng nó tới nơi. Nếu tấm sàn không đạt, biện pháp khắc phục là thời gian hoặc giảm thiểu độ ẩm, và cả hai cần nằm trong tiến độ chứ không phải được phát hiện trên đường găng. Lưu ý rằng trong khí hậu nhiệt đới, các giả định về thời gian khô nhập từ hướng dẫn của khí hậu ôn đới là lạc quan, và một tấm sàn mới trên nền đất không có màng chống ẩm còn hoạt động có thể không bao giờ tự đạt tới giới hạn.

Hãy giữ hồ sơ. Sơ đồ vị trí thử nghiệm, độ sâu, thời gian cân bằng ẩm, số đọc, nhiệt độ và RH của tấm sàn cùng của môi trường, ngày tháng và hiệu chuẩn thiết bị. Cùng với hồ sơ chuẩn bị bề mặt, đây là bộ tài liệu giải quyết một tranh chấp về sàn bị hỏng.

• Xác nhận thông số kỹ thuật và TDS của sản phẩm yêu cầu phép đo nào — RH nội tại, MVER, hay hàm lượng ẩm
• Xác nhận giới hạn nghiệm thu từ bảng dữ liệu kỹ thuật của nhà sản xuất lớp phủ, không phải từ một con số chung (TDS của Sparco: tối đa 5% độ ẩm bề mặt nền)
• Điều hòa không gian về điều kiện vận hành dự kiến và duy trì nó — ASTM F1869 yêu cầu 48 giờ trước và trong suốt quá trình thử
• Với ASTM F2170, đặt đầu dò ở 40% chiều dày sàn khi sàn khô từ một mặt, 20% khi sàn khô từ hai mặt
• Để đủ trọn 24 giờ cân bằng ẩm đối với đầu dò RH đặt tại chỗ trước khi lấy bất kỳ số đọc nào
• Với ASTM F1869, chạy thử nghiệm trong 60–72 giờ ở 23.9 ± 5.5 °C và 50 ± 10% RH, và xác nhận tấm sàn không phải bê tông cốt liệu nhẹ
• Thử nghiệm đủ số vị trí để đại diện cho tấm sàn — tường bao, mạch ngừng thi công, khiếm khuyết nghi ngờ của màng chống ẩm, và tâm của mẻ đổ lớn nhất
• Dùng chỉ báo tấm nhựa và máy đo cầm tay để sàng lọc và định vị, không bao giờ để nghiệm thu
• Ghi số đọc kèm nhiệt độ tấm sàn, nhiệt độ môi trường và RH môi trường, cùng ngày, giờ và vị trí
• Xác nhận thiết bị còn trong hạn hiệu chuẩn và có hồ sơ hiệu chuẩn
• Nếu tấm sàn không đạt, hãy lên kế hoạch cho thời gian làm khô hoặc biện pháp giảm thiểu được thiết kế đúng mục đích — không sơn lót nào của Sparco là hệ giảm thiểu độ ẩm
• Thử nghiệm lại sau bất kỳ sự cố nước xâm nhập, công tác ướt, hay chậm tiến độ kéo dài nào trước khi tiếp tục thi công lớp phủ

Câu hỏi thường gặp