Bai-giang-Phu-gia-cho-xi-mang pdf

Các phương pháp cải thiện tính chất bê tông Các phương pháp thường được sử dụng là: Thay đổi chủng loại và hàm lượng xi măng trong 1m3 bê tông;  Thay đổi chủng loại và thành phần hạt

PHỤ GIA VÀ HÓA PHẨM CHO CÁC CÔNG TRÌNH BÊ TÔNG

VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP

Gi¶ng viªn: TS TrÇn B¸ ViÖt

ViÖn KHCN X©y dùng

Định nghĩa

Đối với bê tông và vữa (ngoài xi

chất được cho thêm vào trong

thành phần bê tông và vữa trước và trong khi trộn nhằm cải thiện tính

chất của bê tông và vữa.

Sơ đồ công nghệ chế tạo bê tông, vữa

Xi măng Cốt liệu (thô, mịn) Nước Phụ gia

Quá tr ình ì trộn Hỗn hợp bê tông ( vữa)

Bê tông ( vữa)

(cấu kiện, sản phẩm)

Qúa tr ình tạo h ì ình ì

Các phương pháp cải thiện tính chất bê tông Các phương pháp thường được sử dụng là:

 Thay đổi chủng loại và hàm lượng xi măng

trong 1m3 bê tông;

 Thay đổi chủng loại và thành phần hạt cốt

liệu;

 Thay đổi tỷ lệ N/X;

 Thay đổi công nghệ chế tạo bê tông;

 Sử dụng các chất phụ gia cần thiết;

Thay đổi chủng loại và hàm lượng xi măng

 Thay đổi lượng dùng: chỉ có thể thay đổi

trong giới hạn nhất định

- Nếu lượng xi măng ít, bê tông sẽ nghèo vữa, khó trộn, đầm

- Nếu lượng dùng xi măng quá lớn, bê tông

sẽ co ngót mạnh và không kinh tế.

 Thay đổi chủng loại xi măng: cần thiết khi

sản xuất một lượng bê tông tập trung với khối lượng lớn Ví dụ như các loại xi măng ít toả

nhiệt, xi măng bền sunphát.

 Thay đổi mác xi măng: (PC 30 bằng PC 40)

Cần cân nhắc về mặt kinh tế

Thay đổi chủng loại và thành phần

hạt cốt liệu

 Thay đổi cốt liệu để đảm bảo cường độ nén

dập của cốt liệu cao hơn hoặc đã đạt được

Thay đổi tỷ lệ N/X

 Điều chỉnh tỷ lệ N/X là nhiệm vụ thiết kế

bê tông

- Nếu N/X quá nhỏ, sẽ không trộn và đầm tốt được

- N/X lớn sẽ xảy ra hiện tượng tách nước, phân tầng, giảm chất lượng bê tông.

Thay đổi công nghệ chế tạo bê tông

Sử dụng các chất phụ gia cần thiết

Cần phân biệt chất xúc tác và phụ gia:

 Chất xúc tác là chất có thể tham gia vào quá trình (hoá học) nhưng không bị tiêu hao Nó được hoàn nguyên sau khi quá trình kết thúc

 Còn chất phụ gia là chất tham gia vào quá trình và

bị tiêu hao cùng sản phẩm của quá trình.

- Cùng với việc sản xuất bê tông và vữa, nếu dùng phụ gia, lượng phụ gia sẽ bị tiêu tốn cùng với sản lượng bê tông hay vữa Khối lượng phụ gia sử

dụng cũng tăng cùng sản lượng bê tông và vữa.

- Giá thành của phụ gia phải rẻ hơn nhiều so với

chất xúc tác.

Nguyên tắc chung sử dụng phụ gia:

- Phụ gia được sử dụng để cải thiện tính chất của

bê tông và vữa theo hướng dự kiến và nằm trong một giới hạn định trước Tác động chính của phụ gia xảy ra trong quá trình đóng rắn của bê tông

- Các chất phụ gia tác động trực tiếp đến quá trình hoá học, hoá lý thường có liều dùng ít hơn so với phụ gia tác động đến quá trình hoá lý, vật lý, vì nó tác động mạnh mẽ và sâu sắc đến bản chất quá trình đóng rắn của xi măng, bê tông.

Phân loại phụ gia

- Phụ gia hóa học;

- Phụ gia khoáng hoạt tính;

- Phụ gia đầy (trơ);

- Phụ gia có công dụng đặc biệt…

Phụ gia hóa học

Có thể chia phụ gia hoá học thành 7 nhóm:

 Nhóm A: Phụ gia giảm nước dẻo hoá Nó làm tăng độ chảy của hồ xi măng, do đó làm tăng tính dẻo của hỗn hợp bê

tông

 Nhóm B: Phụ gia chậm ninh kết Làm chậm thời gian ninh kết của bê tông nên kéo dài thời gian thi công của bê tông nhưng không làm giảm cường độ của bê tông.

 Nhóm C: Phụ gia tăng nhanh đóng rắn Làm tăng tốc độ

thuỷ hoá của xi măng do đó làm tăng tốc độ ninh kết và sự phát triển cường độ sớm của bê tông.

 Nhóm D: Phụ gia giảm nước và chậm ninh kết Là phụ gia phối hợp 2 tác dụng giảm nước và chậm ninh kết.

 Nhóm E: Phụ gia giảm nước và đóng rắn nhanh Là phụ gia phối hợp 2 tác dụng giảm nước và đóng rắn nhanh.

 Nhóm F: Phụ gia giảm nước cao hay phụ gia siêu dẻo Loại phụ gia này cho phép giảm đáng kể lượng nước trộn và tăng cao độ lưu động của hỗn hợp bê tông.

 Nhóm G: Phụ gia giảm nước cao và ninh kết chậm Loại này phối hợp giữa 2 tác dụng giảm nước cao và ninh kết chậm.

Phụ gia khoáng hoạt tính

Là các chất khoáng có hoạt tính thuỷ lực hoặc tính kết dính yếu, được nghiền mịn Có thể chia làm 4 nhóm sau:

 Nhóm X: Xỉ lò cao, xỉ hạt nghiền mịn

 Nhóm P: Puzolan

 Nhóm T: Tro, tro bay

 Nhóm S: Microsilica (ASTM C1240-00)

 a) Phụ gia metacaolanh:

 b) Phụ gia tro trấu:

 c) Phụ gia silicafum

Cả 3 loại trên đều có hoạt tính thuỷ hoá rất mạnh Ngoài ra

do độ mịn cao nên có khả năng lấp đầy các khoảng trống cực nhỏ giữa các hạt xi măng thuỷ hoá, làm tăng độ đặc

chắc của cấu trúc đá xi măng.

Liều lượng sử dụng từ 5-30% so với xi măng Khi thiết kế

thành phần bê tông phải coi đó là cấu tử trong thành phần

bê tông

Phụ gia đầy hay phụ gia trơ

 Là các chất khoáng cơ bản là trơ

 Đưa vào để có thể cải thiện một số tính chất

như: Giảm khả năng toả nhiệt, giảm co,

 Khi thiết kế, phụ gia trơ được coi là cấu tử trong thành phần bê tông.

Phụ gia có tác dụng đặc biệt

Là các loại phụ gia không thuộc nhóm trên và có công dụng đặc biệt, có thể kể ra các phụ gia sau:

 Phụ gia cuốn khí/phụ gia cho bê tông chịu băng giá;

 Phụ gia tạo bọt;

 Phụ gia tạo khí;

 Phụ gia ức chế ăn mòn cốt thép;

 Phụ gia gây nở;

 Phụ gia chống thấm;

 Phụ gia trợ bơm;

 Phụ gia chống mài mòn;

 Phụ gia giảm khả năng phản ứng kiềm của cốt liệu,

 Phụ gia cuốn khí - phụ gia cho bê tông chịu băng giá đ áp Phụ gia cuốn khí - phụ gia cho bê tông chịu băng giá đ áp ã ã dụng ở công trình cải tạo khu gang thép Thái Nguyên;

 Phụ gia tạo bọt - phụ gia cho bê tông xốp, bê tông tổ ong;

 Phụ gia tạo khí - làm bê tông khí cho xây dựng Bảo tàng

Hồ Chí Minh do Viện KHCN Xây dựng nghiên cứu sản xuất bằng các thiết bị và vật liệu có trong nước, đạt khối lượng thể tích γc = 500 kg/m 3 ;

 Phụ gia ức chế ăn mòn: Dùng trong sửa chữa một số công trình biển, công trình công nghiệp;

 Phụ gia nở: Dùng làm bê tông neo cọc, neo đá, bệ móng máy, bu lông neo;

 Phụ gia chống thấm: Dùng cho bê tông thuỷ công, bê tông kết cấu tích chứa hầm, mái bằng,

 Phụ gia trợ bơm: Dùng khá nhiều cho bê tông bơm (cho

kết cấu BTCT ứng lực trước - phương pháp căng sau) khi thi công các silô ở các nhà máy xi măng,

Thành phần khoáng của xi măng

 Xi măng có nhiều loại, phân biệt khác nhau chủ yếu ở

thành phần khoáng trong clinke: Ví dụ xi măng ít nhôm (xi măng bền sunphát), xi măng alít (C 3 S), xi măng bêlít (C 2 S),

xi măng ít toả nhiệt (giàu C 2 S, nghèo C 3 A), xi măng trắng (ít khoáng sắt và manhê), xi măng pooclăng,

 Xi măng pooclăng lại có nhiều loại: Pooc lăng xỉ, pooclăng puzolan, pooclăng thường

 Để điều chỉnh thời gian ninh kết của xi măng, người ta còn pha vào 1-3% thạch cao.

Cơ chế hoạt động của phụ gia

cho bê tông và vữa

59-67%

SiO216-26%

Al 2 O 3 4-8%

Fe 2 O 3 2-5%

CLINKE

Qu¸ tr×nh ph¶n øng t¹o ra CLINKE

Thµnh phÇn ho¸ häc cña xi m¨ng vµ clinke

kéo dài thời gian linh động của hồ xi măng, đảm bảo thời gian có thể thi công được

Quá trình hình thành cấu trúc đá xi măng

 Giai đoạn I từ những phút đầu cho tới khoảng 1h sau khi trộn Khi đó trong dung dịch chưa hình

thành cấu trúc.

 Giai đoạn II Hình thành các sợi dài CSH có cấu

trúc vi tinh thể Giai đoạn này kéo dài từ 1h đến

24h sau đó Đây là giai đoạn quan trọng, nó sẽ cơ bản xác định tính chất của đá xi măng và bê tông.

 Giai đoạn III Sau 24 h, những lỗ giọt còn lại tiếp tục được lấp đầy bởi các sợi CSH ngắn kết tinh vi tinh

Cũng có thể hình dung quá trình đóng rắn theo 3 giai đoạn tương ứng là: Thuỷ hoá các khoáng xi măng; keo tụ gel xi măng, đóng rắn; kết tinh và tái kết tinh các khoáng làm cho đá xi măng có cường

độ.

- Quá trình đóng rắn là quá trình phản ứng xảy ra trên các bề mặt phân pha R - L - R

Cụ thể là trên bề mặt hạt xi măng và pha

lỏng

- Sau đó là quá trình tái kết tinh từ dung

dịch quá b o hoà CSH thành các tinh thể ã

CSH có kích thước khác nhau

- Mức độ và tốc độ phản ứng phụ thuộc vào

bề mặt riêng và hệ số khuyếch tán ở ranh giới các pha

- Phản ứng hydrat không bao giờ đi tới kết thúc,

- Cường độ của bê tông mặc dù được coi là

b o hoà ở tuổi 28 ngày, song trên thực tế, ở ã

những điều kiện b o dưỡng phù hợp cường ã

độ vẫn phát triển tiếp tục nhất là trong điều kiện khí hậu nóng ẩm Việt Nam

- Đây là cơ sở tin cậy quan trọng cho việc

sử dụng các công trình bê tông vì cường độ

bê tông chỉ đồng biến chứ không bị suy

giảm trong điều kiện thường.

 Trong bê tông luôn có một độ rỗng nào đó Các lỗ rỗng này sinh ra do lượng nước dư, do cuốn khí và tuỳ thuộc hàm lượng xi măng Độ rỗng không chỉ

ảnh hưởng đến cường độ mà nó quyết định đến

các tính chất khác của bê tông như tuổi thọ, khả năng chống ăn mòn, chống thấm,

 Trong vi cấu trúc của đá xi măng còn một loại vi

lỗ rỗng (lỗ rỗng gel) còn gọi lỗ rỗng mao quản

Các vi lỗ rỗng này rất nhỏ, trong khoảng 15-20Å Khi được lấp đầy các vi lỗ rỗng này bằng phụ gia như phụ gia S (microsilica), chúng ta sẽ có được một sự thay đổi rất cơ bản về tính chất của bê

tông và vữa.

 Phụ gia sẽ chỉ có tác dụng khi có mặt nước, tức là khi quá trình thuỷ hoá và hấp thụ xảy ra.

Quan hệ giữa N/X và độ rỗng

 Lấp đầy khoảng trống giữa các hạt cốt liệu nhỏ/cốt liệu lớn;

 Có hoạt tính thủy lực yếu;

 Có thể tạo mầm kết tinh (đá vôi nghiền, đá

xi măng nghiền) cho các khoáng tái kết

tinh.

Cơ chế đối với phụ gia đầy

 Lấp đầy khoảng trống giữa các hạt cốt liệu mịn (nhóm puzolan P, tro T);

CSH độ bazơ thấp và tái kết tinh ở dạng vi tinh

tách nước, chống phân tầng, giữ nước đảm bảo cho quá trình hydrat triệt để hơn;

ợng kiềm.

Cơ chế đối với phụ gia khoáng hoạt tính

 Tác dụng đến cấu trúc của nước: Thay đổi độ nhớt,

sức căng, khả năng phân ly của nước và ái lực của nư

ớc đối với khoáng xi măng;

keo tụ, phân tán của hệ dung dịch keo xi măng (đây là phản ứng R-L-R trong hệ phân tán keo);

 Phụ gia hoá học tác động trực tiếp đến quá trình hoá học và hoá lý của quá trình đóng rắn, cho nên rất

quan trọng và có hiệu quả cao.

mà còn có thể làm xấu đi một số tính chất nào đó Vì vậy cần phải nghiên cứu và hiểu rõ tác dụng của phụ gia trong những điều kiện nền và môi trường như điều kiện thi công, khai thác.

năng của đá xi măng đồng thời làm tốt hơn tính công tác của bê tông và vữa tươi.

Tuỳ theo phụ gia mà cơ chế tác dụng của chúng hoàn toàn khác nhau.

 Phụ gia tạo bọt cho phép tạo bọt có kích thước lớn trong

Cơ chế đối với các phụ gia đặc biệt

 Trong một cấp phối, nên sử dụng đồng bộ phụ gia của một nhà cung cấp

 Không nên tự phối trộn phụ gia

 Không sử dụng quá giới hạn liều lượng cho phép của mỗi loại phụ gia

 Phải thử phụ gia trên cấp phối dự kiến trước khi thi công.

 Thi công và bảo dưỡng theo những yêu cầu của nhà cung cấp.

Một số chú ý khi sử dụng phụ gia

Phụ gia siêu dẻo giảm nước cao có gốc cơ bản là:

 Cacboxyl: Các hydrocaboxylat và các polyme hydroxylat;

 Melamin: Melamin sulfonat;

 Sulfonat: Các muối sulfonat

Nếu giữ nguyên độ sụt có thể giảm nước tới 35% vì vậy nó

có hiệu quả làm tăng cường độ mạnh mẽ Thường đưa các chất điều chỉnh, các chất kéo dài thời gian ninh kết hoặc một số phụ gia dẻo hoá nhằm tạo ra một hỗn hợp phụ gia phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật và kinh tế Các dẫn xuất phụ gia có thể dùng để chế tạo bê tông cường độ cao, bê tông bơm, bê tông có độ sụt cao, bê tông kéo dài ninh kết chống tổn thất độ sụt, bê tông cho cốp pha trượt, bê tông

Một số nhà cung cấp sản phẩm này mang các tên thương mại:

huyền phù Loại này hiệu quả cao hơn nhưng cũng đắt hơn

Với sản phẩm METACAOLANH có thể sử dụng cho bê tông màu hoặc bột bả.

Với sản phẩm MICROS-T, do được sản xuất trong nước nên giá thành thấp và hoàn toàn đáp ứng ASTM C 1240-00.

Nhóm phụ gia microsilica - S

Cã nhiÒu lo¹i sîi: V« c¬ hay h÷u c¬, sîi th«

vµ sîi mÞn, sîi tËp trung vµ sîi ph©n t¸n.

trung tÝnh, sîi kho¸ng bazan, sîi thÐp.

x¬ dõa, døa d¹i, sîi ®ay, sîi r¬m,

polyamid, sîi polypropylen, sîi cacbon.

sîi.

Nhãm phô gia cèt sîi

 Việc sử dụng cốt sợi nhằm cải thiện các

tính chất cơ lý của bê tông, khả năng chịu kéo, chống nứt, giảm tính dòn,

cả các loại sợi là khả năng bền kiềm của nó trong môi trường bê tông có pH 12

 Phụ gia sợi siêu mịn polypropylen: Trong 1

kg sợi chứa hơn 100 triệu sợi Sợi này được dùng trong các loại vữa sửa chữa, vữa lót cường độ cao và một số công trình BTCT

có mô đun hở lớn như mặt đường, sân bay, sân đỗ,

Các sản phẩm hoá học tiến tiến

đang được sử dụng trong xây dựng và sửa chữa công trình

Phụ Gia Hoá

học

Vữa Sửa chữa

Vật Liệu chèn

BT

Tự chảy R Cao

Vật Liệu chống thấm

Vữa R Cao

Hoá

phẩm gia cố nền

Keo XM Dán ốp

Keo Các loại

Sản phẩm Thạch cao

Sơn Gỗ Các Loại

Sơn Nước các Loại

Các sản phẩm Nhựa

Bột Bả

 Trước đây thường chế tạo gioăng bằng đồng, chì, thép Vật liệu chèn mối nối là bitum xảm sợ đay, bitum cát

 Hiện nay thường hay dùng gioăng cao su, PVC,

composit với rất nhiều dạng Vật liệu chèn đầy là mastic gốc bitum, silicon, PU, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của tất cả các mối nối, khớp nối,

mạch ngừng, thoả m n yêu cầu cho thiết kế, thi ã

mạch ngừng, thoả m n yêu cầu cho thiết kế, thi ã

công, sửa chữa, đặc biệt các mối nối có yêu cầu chống thấm.

Các hoá phẩm để làm gioăng và vật liệu

chèn mối nối

C¸c ho¸ phÈm lµm nÒn, sµn

 Vữa bơm, vữa rót tự chảy cường độ cao

dùng cho lắp máy, đệm máy, lỗ neo bu

lông, sửa chữa kết cấu bê tông rỗ, nứt, mác 400-800 daN/cm2.

 Vữa cường độ cao chống rung gốc epoxy: Dùng chèn bu lông neo động cơ, đệm máy

động lực, bu lông neo chống rung.

Các loại vữa tự chảy cường độ cao

Lo¹i bª t«ng nµy ®­îc dïng cho:

 CÊu kiÖn chÞu t¶i träng lín;

 CÊu kiÖn chÞu mµi mßn, chèng thÊm, chèng r¹n nøt nh­ bª t«ng b¶n mÆt cÇu;

 Dán gạch gốm trong nhà, ngoài trời, đảm bảo không bong, rạn, dễ thi công,

Keo dán, ốp gốc xi măng

 Các loại chất kết dính vôi, xi măng;

 Các loại dung dịch silicat;

 Các loại vải địa kỹ thuật (geotextile);

 Các loại bấc thấm;

 Các loại cọc ống gốc composit,

Các loại hoá phẩm dùng gia cố nền

Chương II

Một số loại phụ gia

có tính năng cao

- Các muối Sulphonate có khả năng giảm nước

trung bình; thường làm cho bê tông bị mất độ sụt nhanh; giá thành: 15.000-20.000đ/lít

- Các muối Melamin Formaldehyde hoặc

Sulphonated Melamin Formadehyde có giá thành cao hơn gốc Sulphonate, nhưng chống được tổn thất độ sụt, phù hợp với điều kiện nắng nóng Việt Nam

Nhóm các loại phụ gia siêu dẻo

Giới thiệu một số loại phụ gia siêu dẻo

Quan hệ giữa lượng dùng phụ gia & khả năng giảm nước

Dùng phụ gia giảm nước cao

H×nh ¶nh bª t«ng khi cã phô gia siªu dÎo

 Microsilica ngµy cµng phæ biÕn

 T¸c dông víi v«i

Quan hệ giữa độ xốp và cường độ

Quan hệ giữa độ rỗng và hàm lượng silicafume

 Microsilica (S) nên dùng với phụ gia siêu dẻo

 ở Việt Nam đ sử dụng Microsilica (S) cho bê ã

tông cường độ cao, bê tông chống thấm, bê

tông thuỷ công, bê tông khối lớn, bê tông đập tràn

Nhất thiết phải có thử nghiệm và thiết kế cấp phối

bê tông

Lưu ý khi sử dụng

 Người thiết kế và sử dụng cần hiểu rõ mục đích

yêu cầu của công trình

 Điều kiện thi công và khai thác công trình

 Yêu cầu các hoá phẩm cần thiết

 Lựa chọn các sản phẩm đáp ứng các yêu cầu đặt ra.

 Trước khi sử dụng phải có thử nghiệm để điều

chỉnh cho phù hợp.

 Lưu ý đến điều kiện khí hậu nóng ẩm VN

 Hoá phẩm ngày càng đa dạng, phong phú về

chủng loại, về đặc tính kỹ thuật, giá cả, điều kiện thi công và bảo dưỡng Vì vậy việc cập nhật các thông tin, quy phạm, chỉ dẫn, tiêu chuẩn phải đư

ợc tiến hành thường xuyên để việc sử dụng chúng

được chính xác, có hiệu quả cao cả về mặt kỹ

thuật và kinh tế.

Kết luận