Các chất kỵ nước, bao gồm các hỗn hợp của các sản phẩm sau: - Các chất bột mịn Kieselguliv, Bentonit, Vôi béo, nhũ tương của chất dẻo - Các muối a xit béo Stearat - oleatẦ - Các chất làm
Trang 16 Phụ gia cải biến ựộ bền ựối với các tác dụng vật lý hoá học
6.1 Chất kỵ nước trong khối bê tông
đó là các phụ gia cải thiện tắnh chống thấm nước dưới áp lực của bê tông và chống ẩm bằng cách ngăn sự hấp phụ mao quản
Các chất kỵ nước, bao gồm các hỗn hợp của các sản phẩm sau:
- Các chất bột mịn (Kieselguliv, Bentonit, Vôi béo, nhũ tương của chất dẻo)
- Các muối a xit béo (Stearat - oleatẦ)
- Các chất làm dẻo (Polime, lignosulfonat)
- Các sản phẩm khác (sulfat nhôm, chất keo nở phồn có gốc là tảo biển)
- Các chất tăng nhanh ựông cứng: clorua, sút,Ầ trong trường hợp một trong các sản phẩm là một chất cuốn khắ hoặc một chất làm chậm ựông cứng
Các chất kỵ nước tác ựộng trước hết về mặt vật lý là bắt các lỗ rỗng và các ống dẫn nhỏ nhơ vào các hạt rất nhỏ mà chúng chứa, hoặc là vào các sản phẩm kết tủa hoặc
nở phồng Nhưng các chất kỵ nước chỉ có thể bắt ựược các lỗ rỗng, nếu chúng tương ựối nhỏ Chúng không thể làm kắn nước cho một loại bê tông xấu, phối hợp không tốt,
có những lỗ rỗng lớn hoặc những chỗ không ựồng nhất
Các sản phẩm bán trên thị trường có dạng bột hoặc dạng lỏng Liều lượng dùng ựược ựề nghị nằm trong phạm vi từ 0,5 ựến 5% trọng lựng xi măng Các chú ý giống như trong trường hợp của các chất hoá dẻo
Các ứng dụng chắnh như sau:
- Bê tông của các công trình thủy lợi: bể chứa, bể nước, kênh dẫn, bể bơi, tường móng, chỗ trữ nước, silô
- Vữa chống thấm: lớp phủ (ban công, hầm, gara, cầu, sàn nhà công nghiệp,Ầ)
- Trát mặt ngoài, mối nối của khối xây, lớp phủ của ống dẫn cống, tuanen
6.2 Sản phẩm bảo dưỡng
Bê tông tươi phải ựược giữ một thời gian sau khi trộn ựể tránh mất nhiều nước trong nó Cần giữ cho bê tông ẩm ướt
Trang 2Một phương pháp hiện ñại, ñơn giản và thực tiễn, chỉ cần ít nhân công, bao gồm việc phun lên bê tông tươi một sản phẩm bảo dưỡng ñể tạo thành sau ñó một màng liên tục không thấm nước, nó tự mất ñi sau một vài tuần lễ, mà không ñể lại vết
Nó ñược sản xuất từ năm 1950, ñầu tiên ở Mỹ, dùng ở Châu Âu và ñã dùng ở Việt Nam từ năm 1995
Các sản phẩm bảo dưỡng có gốc là:
- Nhựa, xi hoặc pavafin dạng nhũ tương nước
- Nhựa thiên nhiên hoặc tổng hợp hoà tan trong các dung môi ñặc biệt (dầu mỏ)
- Xi hoặc parafin hoà tan trong một dung môi dầu mỏ
- Cao su clo hoá
Các sản phẩm này không mầu hoặc có mầu ñể dễ dàng kiểm tra việc phun chúng Chúng ở dạng một chất lỏng nhớt ñể phun lên bê tông tươi, ở một khoảng cách ñến bề mặt là 40 ñến 80cm hoặc rải ra Lượng tiêu thụ biến ñổi từ 100 - 200g/cm2 Phổ biến hiện nay ở Việt Nam là chất Antisob E, S
Các sản phẩm bảo dưỡng ñược sử dụng cho các kết cấu sau:
- Lớp phủ mặt ñường, ñường ôtô, ñường băng và cầu
- Bảo vệ sàn lát, sàn, sân thượng
Tuy vậy trong quá trình sử dụng vẫn không tránh ñược những sai sót.phát sinh là:
Từ sai sót về liều lượng, sự quá liều lượng cục bộ do sự phân bố sản phẩm không tốt, sự không thích ứng với một vài chất dính kết
Cũng chú ý rằng ngay cả có sự ñồng ý, cũng cần phải thực hiện việc kiểm tra trên công trường và cần ñào tạo cán bộ về mặt này
Cuối cùng, phải nhấn mạnh ñến việc là, dù dùng phụ gia nào, cũng không thể cải thiện ñược bê tông có thành phần và công nghệ chế tạo không hợp lý
7 Phụ gia siêu dẻo
Phụ gia siêu dẻo là loại phụ gia làm tăng ñộ sụt của bê tông ñến 4 lần (15-22 cm),
có thể bớt nước từ 20-30% Nó ñược sử dụng ở mức ñộ hợp lý ñể vừa tăng ñộ dẻo (từ 8-12 cm) và tăng cường ñộ ñến 30% (do bớt nước)
Trang 3Phụ gia siêu dẻo có tính tương thích với từng loại xi măng và cốt liệu Vì vậy trước khi sử dụng cần lưu ý hướng dẫn của nhà sản xuất và tiến hành các thử nghiệm cần thiết
Có 5 loại phụ gia siêu dẻo: Thế hệ 1 là A và thế hệ 2: B thế hệ 3 là C
A1- Ligno Sul phonates (LS)
Là phụ gia siêu dẻo thế hệ 1 từ các chất cao phân tử tự nhiên LigIGNIN (từ gỗ và senlulo) ñộ giảm nước tối ña là 10%, có thể làm chậm ninh kết, ñộ sụt giảm 30% sau
30 phút Lượng dùng 2,5% xi măng
B1-Polime gốc sulphonated melamine (MFS)
Phụ gia siêu dẻo gốc URE và Phormadehyde có tác dụng giảm nước tối ña ñến 25% lượng dùng 1,5-2,5 Xi măng giảm ñộ sụt ñến 50% sau 40 phút và cho cường ñộ sớm ( R3 = 0,85R28), thời gian thi công ngắn, tỷ lệ N/X < 0,4 và phù hợp với khí hậu nóng
B2 – Naphthalene Sulphonate Polycondesate : BMS
Nguồn gốc từ than ñá, giảm nước tối ña 25% - Lượng dùng 1,5-2,5%X, giảm ñộ sụt ñến 50% sau 50 phút
B3 – Chất siêu dẻo thế hệ thứ hai : Vinglcopolymers VC
Thành phần chính là : Sunfonated Vinylcopolymers ( dầu thô)
Giảm nước tối ña ñến 30% lượng dùng 1,5-2% Xi măng ( lít ) giảm ñộ sụt ban ñầu ñến 50% sau 100 phút , tạo ra ñộ sụt ñến 22 cm, kéo dài thời gian thi công
C – Chất siêu dẻo thế hệ ba : PolyCarboxylates – (PC)
Gốc Polyme cao phân tử tổng hợp, giảm muội tới 40 % ( tỷ lệ N/X có thể ñến 0,27 ), bê tông có thể ñạt ñến ñộ sụt 22cm, cho chất lượng cao Duy trì ñược tính công tác trong thời gian dài
Loại phụ gia ñặc biệt này có thể thay ñổi cấu tạo phân tử ñể phụ gia phù hợp với các yêu cầu ñặc biệt Với bê tông chất lượng cao thường dùng chất siêu dẻo PC, với bê tông tự ñầm có thể dùng loại cải tiến là: Polyme Viscocrete (PV)
Lưu ý:
Các phụ gia siêu dẻo có thể thí nghiệm theo tiêu chuẩn Anh – BS 5075, ASTM – C494 ở Việt Nam có thể chọn các chất siêu dẻo chế tạo trong nước và các sản phẩm của SICA, của ðức, ý, của Mỹ Cần tổ chức tuyển chọn với số lượng các chất siêu dẻo
ít nhất là 3 ñể có một chất siêu dẻo tối ưu
Công thức hoá học của phụ gia siêu dẻo xem hình sau:
Trang 4Hình 5.1 Công thức của các phụ gia siêu dẻo
Các thí nghiệm về sự tương thích của các loại xi măng Nghi sơn, Bỉm sơn, Chinh Phong với các chất siêu dẻo (về cường ñộ và ñộ sụt) ñược trình bày trên hình 5.2 và 5.3 theo thí nghiệm tại Bộ môn VLXD trường ðại học GTVT
Hình 5.2 Quan hệ giữa cường ñộ và thời gian, lượng phụ gia
Cường ñộ nén MPa
Ngày t
Trang 5Phụ gia L/100kg
XM
Trang 6Thành phần hoá học của muội silic chủ yếu là SiO2 và các Ô xýt khác (Bảng 5.1 )
Bảng 5.1 Thành phần, tính chất của silica funme
Thành phần hoá học
SiO2
Al2O3MgO
Fe2O3CaO
2,2 g/cm320.000 m2/kg 0,1 micron 576kg/m3
Muội silic và các hỗn hợp chứa muội oxit silic ñược sử dụng trong bê tông chất lượng cao dùng xi măng PC40 trở lên nhằm tăng khả năng chịu lực, kết cấu chịu mài mòn, giảm ñộ thấm nước Muội ôxit silic là một sản phẩm phụ lấy ra từ quá trình tái sản xuất thạch anh với than ñá trong các lò hồ quang ñiện trong ngành công nghiệp sản xuất silicon và các hợp kim sắt - silicon Muội này có hàm lượng dioxit silicon vô ñịnh hình cao và chứa các tinh thể hình cầu rất mịn thu ñược từ khí thoát ra khỏi lò
Muội silic bao gồm các hạt thuỷ tinh rất mịn với một diện tích bề mặt lên tới 20.000 m2/kg khi ñược ño bằng kỹ thuật hấp phụ ni tơ Sự phân bố về mặt kích thước hạt của một loại khói oxit silic ñiển hình cho thấy hầu hết các hạt ñều nhỏ hơn 1micro (1µm), ñường kính trung bình khoảng 0,1µm nhỏ hơn kích thước của hạt xi măng gấp khoảng 100 lần Khối lượng riêng của muội silic phố biến là 2,2g/cm3, nhưng cũng có thể cao hơn (2,5 g/cm3)
Theo ASTM C 1240 - 93, muội silíc có thành phần hoá học ñược qui ñịnh như trong bảng 5.2
Bảng 5.2 - Tiêu chuẩn ASTM về muội silic ( Các qui ñịnh sau ñây ñược lấy nguyên văn từ ASTM C 1240 - 93 )
Các yêu cầu hoá học
- Hàm lượng Si02 tối thiểu là 85%
Trang 7- ðộ ẩm của muội si lic, tối ña là 3%
- Lượng mất khi nung , tối ña là 6% Diện tích bề mặt rỗng : 15-30 m2/g
Các yêu cầu khác
- ðộ mịn : Lượng sót tích luỹ trên sàng 45µm (No 325) , không lớn hơn 10%
- ðộ hoạt hoá puzơlan + : Với xi măng Poóc lăng , xác ñịnh ở tuổi 7 ngày tối thiểu 85%
- Mức ñộ ñồng nhất : ðộ ñặc và ñộ mịn của các mẫu thử ñược lấy từ một nguồn muội silíc không thay ñổi quá 5% so với trị số trung bình ñã ñược xác lập bởi 10 kết quả thí nghiệm ñã có hoặc bởi tất cả các kết quả thí nghiệm ñã có nếu số kết quả thí nghiệm
từ các công ty của Thuỵ Sỹ, ðức, Ý ñang bán trên thị trường Việt Nam
Ở châu Âu và Mỹ thường pha MS vào xi măng ñể có ñược xi măng mác rất cao ñến
100, 200MPa Liều lượng muội silic thường từ 5-20%
Bảng 5.3 Thành phần hoá học của xi măng có chứa Silica Funme (%)
CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO SiO3 K2O Na2O Lol
Trang 88.5 Phụ gia khoáng hoạt tính Meta caolanh
Khoáng meta caolanh ñược nghiền mịn là một loại bột mịn bổ xung thành phần hạt mịn trong bê tông Bê tông có bột mịn có thể dùng trong các kết cấu bê tông cốt thép mỏng, hoặc các bê tông phun, bê tông tự ñầm và bê tông chất lượng cao
CÂU HỎI ÔN TẬP
1 Phân loại phụ gia bê tông xi măng theo Hiệp hội quốc gia về phụ gia của Pháp?
2 ðặc tính, vai trò, và phạm vi sử dụng của phụ gia siêu dẻo?
3 ðặc tính, vai trò và yêu cầu về chất lượng của các loại phụ gia khoáng hoạt tính?
Trang 9Chương 6 CƯỜNG ðỘ CỦA BÊ TÔNG
1 Cường ñộ chịu nén của bê tông
Cường ñộ chịu nén của bê tông là một trong những tính chất quan trọng nhất của
bê tông, là chỉ tiêu quan trọng ñể ñánh giá chất lượng của bê tông mặc dù trong một số trường hợp thì ñộ bền và tính chống thấm còn quan trọng hơn Có thể nói cường ñộ là bức tranh tổng quát về chất lượng của bê tông vì cường ñộ của bê tông liên quan trực tiếp ñến cấu trúc của hồ xi măng ñã ñông cứng, cấu trúc của bê tông Mặc dù cường ñộ không trực tiếp ñánh giá các tính chất khác như ñộ bền, ñộ ổn ñịnh của bê tông, nhưng cường ñộ phụ thuộc rất lớn vào tỷ lệ nước/ximăng trong bê tông Mà tỷ lệ nước/xi măng lại ảnh hưởng rất lớn ñến ñộ bền, ñộ ổn ñịnh thể tích và nhiều tính chất khác liên quan ñến ñộ rỗng của bê tông Do ñó cường ñộ chịu nén của bê tông ñược sử dụng quy ñịnh, ñể ñiều khiển và ñánh giá chất lượng bê tông Cường ñộ chịu nén của
bê tông biến ñổi trong phạm vi rộng từ 15 – 300 MPa Bê tông truyền thống có cường
ñộ là 15 – 50 MPa Bê tông chất lượng cao có cường ñộ từ 60 – 100 MPa Bê tông cường ñộ rất cao có cường ñộ từ 100 – 300 MPa ( xem hình 6.1)
Cường ñộ của bê tông phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
- Chất lượng và hàm lượng của các vật liệu thành phần
- Mức ñộ thuỷ hoá của xi măng
- Thủ tục và thời gian nhào trộn hỗn hợp vật liệu
Các tính chất của các vật liệu thành phần ảnh hưởng ñến cường ñộ bê tông là:
- Chất lượng của cốt liệu nhỏ và cốt liệu lớn
- Hồ xi măng và tính dính bám của hồ xi măng với cốt liệu (tính chất của vùng chuyển tiếp)
Hình 6.1 Phân loại bê tông theo cường ñộ
Trang 10Những yếu tố này ảnh hướng ñến cấu trúc vĩ mô và vi mô của bê tông, bao gồm: ñộ rỗng, kích thước và hình dạng lỗ rỗng, sự phân bố các lỗ rỗng, hình thái của sản phẩm thuỷ hoá và sự dính bám giữa các hạt rắn
Cường ñộ chịu nén của bê tông ñược xác ñịnh trên mẫu bê tông tiêu chuẩn, ñược bảo dưỡng 28 ngày trong ñiều kiện tiêu chuẩn
Theo tiêu chuẩn của Việt Nam, mẫu tiêu chuẩn ñể xác ñịnh cường ñộ bê tông là mẫu hình hộp lập phương có cạnh 150x150x150mm, bảo dưỡng trong ñiều kiện t = 20-25oC, W = 90 - 100%
Theo ACI thì mẫu tiêu chuẩn ñể xác ñịnh cường ñộ bê tông là mẫu hình trụ tròn có kích thước: d = 6 in và h = 12 in (~150x300mm), và ñược bảo dưỡng ẩm
Cường ñộ chịu nén của bê tông thường từ 15-50 MPa chất lượng cao hiện nay ñã
sử dụng từ 42MPa (6000 psi) ñến 138 MPa (20'000 psi) và thường dùng bê tông có cường ñộ khoảng 84 MPa Theo lý thuyết bê tông chất lượng cao có thể có cường ñộ nén tuổi 28 ngày từ 110-300 MPa
2 Các yếu tố ảnh hưởng ñến cường ñộ của bê tông xi măng
2.1 Tỷ lệ nước/ximăng:
Với bê tông ñã ñầm chặt hoàn toàn, cường ñộ của nó ñược lấy tỉ lệ nghịch với tỉ tệ N/X Sự phụ thuộc của cường ñộ bê tông vào tỷ lệ N/X thực chất là phụ thuộc vào thể tích lỗ rỗng tạo ra do nước dư thừa Mối quan hệ này ñã ñược ñặt ra bởi quy tắc do Duff Abrams thiết lập vào năm 1919 Ông ta ñã tìm ra cường ñộ chịu nén theo công thức sau:
C / W 2
1 c
Trang 11Quy tắc Abrams, mặc dù ñược thành lập một cách ñộc lập nhưng vẫn tương tự như
một quy tắc chung do Rene Feret thiết lập năm 1896 ở chỗ chúng ñều gắn cường ñộ
của bê tông với thể tích nước và xi măng Công thức của quy tắc Feret là:
2 c
a w
trong ñó: fc : là cường ñộ của bê tông
c, w, a : lần lượt là thể tích tuyệt ñối của ximăng, nước và không khí
K : là hằng số
Có thể nói một cách khác là tỉ lệ N/X xác ñịnh ñược ñộ rỗng của ximăng ñông cứng
tại các thời ñiểm của quá trình hydrát hoá Do ñó cả tỉ lệ N/X và ñộ ñầm chặt ñều ảnh
hưởng ñến thể tích lỗ rỗng trong bê tông, và ñiều này giải thích vì sao có thể tích
không khí trong bê tông ở công thức Feret
Hình 6.2 thể hiện phạm vi giá trị của tỉ lệ N/X là có hạn chế Tại giá trị rất thấp của
tỉ lệ N/X thì ñường cong không liên tục và không xảy ra hiện tượng ñầm chặt tuyệt
ñối Vị trí thực tế của ñiểm khởi ñầu phụ thuộc vào cách thức ñầm hợp lý Dường như
là hỗn hợp có thành phần bao gồm tỉ lệ N/X thấp còn ximăng nhiều (khoảng 530
kg/m3) thì biểu hiện sự giảm dần của cuờng ñộ khi dùng cốt liệu hạt lớn Do ñó, ở
những tuổi muộn hơn của các loại hỗn hợp này thì một tỉ lệ N/X thấp hơn sẽ không
dẫn ñến chất lượng cao hơn Biểu hiện này có thể là do ứng suất gây ra bởi sự co ngót
mà sự cản trở của nó bởi các hạt cốt liệu gây ra nứt trong vữa ximăng hoặc là do sự
hao hụt của bột ximăng
Mặc dù, quy tắc về tỉ lệ N/X ñã bị phê phán là không phải là một nguyên tắc trực
tiếp thích ñáng, nhưng trong thực tế thì tỉ lệ N/X là một yếu tố quan trọng nhất ñối với
cường ñộ của bê tông ñầm chặt hoàn toàn Gilkey ñã phát biểu như sau: “Với một loại
ximăng nhất ñịnh và cốt liệu hợp lý, một hỗn hợp làm việc của ximăng, cốt liệu và
nước (với các ñiều kiện nhào trộn, ñổ và kiểm tra như nhau) có thể phát triển cường ñộ
ñược thì chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau:
a Tỉ lệ nước/ximăng
b Tỉ lệ ximăng/cốt liệu
c Cường ñộ, ñặc tính bề mặt, hình dạng, cường ñộ và ñộ cứng của hạt cốt liệu
d Kích thước lớn nhất của hạt cốt liệu
Ta có thể coi yếu tố (b) và (d) là không quan trọng bằng yếu tố (a) khi sử dụng cốt
liệu có kích thước lớn nhất khoảng 40 mm Tuy nhiên, các yếu tố này vẫn ñược nêu ra
vì: như Walker và Bloem ñã chỉ ra là “cường ñộ của bê tông là kết quả của: cường ñộ
của vữa; sự dính kết giữa vữa và các hạt cốt liệu; cường ñộ của hạt cốt liệu, thể hiện
bằng khả năng chống lại các ứng suất tác dụng lên nó”
Các tác giả Belaiep Alekxande, Ivanop, Kakiraki ñề nghị quan hệ cường ñộ và tỷ lệ
N/X theo qua hệ Hypebol, ñể xác ñịnh qua hệ giữa cường ñộ nén và tỷ lệ X/N từ 1,2 ÷
2,5 và tỷ lệ X/N=0,8 ÷ 2,8
Trang 12Như vậy trong giai ñoạn ñầu các tác giả chỉ nghiên cứu ñến tỷ lệ N/X từ 1,8 ñến 2,5
Khi tỷ lệ N/X ≤ 2,5 tác giả Bolomây ñã có những công bố công thức:
, 5 ,
trong ñó: Rb - Cường ñộ bê tông
A - Hệ số thực nghiệm xét ñến chất lượng cốt liệu
trong ñó : Ai – hệ số thực nghiệm
Tỷ lệ X/N có thể biến ñổi từ 1÷ 6 Khi tỷ lệ X/N=2,6 hay tỷ lệ N/X=0,38 là tỷ lệ quá trình thuỷ hoá xi măng ñạt tối ña ñến 100% Khi tỷ lệ X/N ≥ 2,6 cường ñộ bê tông vẫn tăng nhưng không theo qui luật cũ mà tốc ñộ tăng chậm hơn Nếu không sử dụng các công nghệ trộn ñặc biệt, sử dụng phụ gia tăng dẻo ñể kích thích quá trình thuỷ hoá hoặc sử dụng các chất khoáng siêu mịn ñể chống vón cục hạt xi măng và giảm nhiệt ñộ của bê tông thì tuy cường ñộ ñược tăng lên nhưng chất lượng của bê tông sẽ giảm xuống Tỷ lệ X/N ≥ 2,6 ñược áp dụng trong bê tông chất lượng cao hoặc cường ñộ rất cao
Khi tỷ lệ N/X biến ñổi từ 0,4 ÷ 1,5 cường ñộ bê tông giảm từ 100% ñến còn khoảng 10% (xem hình 6.3)
