Sử dụng phụ gia siêu dẻo trong chế tạo bê tông cường độ cao

Trong bài viết này tác giả trình bày và phân tích một số phụ gia được sử dụng phổ biến hiện nay trong chế tạo bêtông cường độ cao.

SỬ DỤNG PHỤ GIA SIÊU DẺO TRONG CHẾ TẠO BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO

KS Trần Thị Huyền Lương

Trưởng Phòng Khảo thí và ĐBCL, trường Đại học Xây dựng Miền Trung

Tóm tắt: Trong bài báo này tác giả trình bày và phân tích một số phụ gia được sử dụng phổ

biến hiện nay trong chết tạo bêtông cường độ cao

Từ khóa: Bêtông cường độ cao; phụ gia; nhà cao tầng

1 Đặt vấn đề

Ở Việt Nam trước những năm 2000, đa

số các kết cấu xây dựng nhà đều sử dụng các

loại bê tông với cường độ chịu nén 20-30 MPa

sử dụng bê tông có cường độ 30-40 MPa Các

cấu kiện bê tông và bê tông lắp ghép trong kết

cấu hạ tầng đô thị cũng đều sử dụng bê tông có

cường độ chịu nén không nhỏ hơn 20 MPa

Tại các nước trên thế giới thì bê tông

cường độ cao (cường độ lớn hơn 50MPa) đã

được sử từ lâu trong xây dựng Theo tài liệu

nghiên cứu của PSG.TS Phạm Duy Hữu

tổng kết kết quả nghiên cứu của các nước

trên thế giới thì bê tông cường độ cao đã

được sử dụng từ năm 1975 tại Mỹ cho việc

xây dựng các nhà cao tầng Năm 1975-1976,

các ngôi nhà từ 43-76 tầng đều dùng bê tông

có cường độ chịu nén 62 MPa, từ năm

1976-1990, các ngôi nhà ở Chicago với số tầng

50-70 được sử dụng bê tông có cường độ

chịu nén 80 MPa Tương tự các ngôi nhà

cao tầng ở Pháp, Đức (từ 40 tầng) đều sử

dụng bê tông với cường độ chịu nén từ

70-90 MPa Trong xây dựng cầu từ năm 1970

đến nay ở nhiều công trình trên nhiều quốc

gia đã áp dụng bê tông cường độ cao Bê

tông cường độ cao thường được sử dụng cho

các dầm cầu bê tông dự ứng lực với mục

đích tăng khả năng chịu lực (do sử dụng bêtông và cốt thép cường độ cao) giảm tải trọng bản thân dầm, giảm độ võng và bề rộng vết nứt, từ đó có thể tăng chiều dài kết cấu nhịp Năm 1970, ở Nhật bê tông phổ

biến 60-120 MPa Ở Pháp năm 1989 bê tông cầu là (60-80) MPa Các cầu ở Đức, Hà

Lan, Mỹ, Trung Quốc đều đã sử dụng bê

tông với cường độ nén khoảng từ 60 MPa đến 100 MPa

2 Các loại phụ gia sử dụng phổ biến hiện nay

Với xu hướng phát triển của công nghệ xây dựng hiện nay, nhất là khi yêu cầu cần xây dựng những công trình nhà nhiều tầng, những công trình cầu nhịp lớn thì việc

sử dụng bê tông cường độ cao là tất yếu Hiện nay, để chế tạo bê tông mác cao, ngoài việc lựa chọn vật liệu đầu vào, chọn công nghệ phù hợp, tính toán và thử nghiệm cấp phối chuẩn xác thì không thể không sử dụng phụ gia nhất là phụ gia hóa học

Theo TCVN 325:2004 - Phân loại phụ gia hóa học, có 7 loại phụ gia:

- Hóa dẻo giảm nước: ký hiệu A;

- Chậm đông kết: ký hiệu B;

- Đóng rắn nhanh: ký hiệu C;

- Hóa dẻo - chậm đông kết: ký hiệu D;

- Hóa dẻo - đóng rắn nhanh: ký hiệu E;

- Siêu dẻo (giảm nước mức cao): ký hiệu F;

- Siêu dẻo - chậm đông kết: ký hiệu G;

Theo thành phần hóa học thì phụ gia siêu

dẻo có những loại sau đây

Phụ gia siêu dẻo gốc Lignosulphonate

(LS)

Đây là loại phụ gia siêu dẻo thế hệ

đầu, gốc của nó là loại cao phân tử tự nhiên,

thành phần chủ yếu của gỗ và cellulose, hiệu

quả giảm nước thấp, độ giảm nước tối đa

10%

Phụ gia siêu dẻo Polyme gốc

sulphonate Melamine (MFS)

Phụ gia bê tông thế hệ thứ 2 gốc ure và

formaldehyde nó có thể giảm nước tối đa

được 25% Tính năng của loại phụ gia này

cho cường độ sớm, thời gian thi công ngắn

khi tỷ lệ N/X thấp và trong điều kiện khí hậu

nóng

Phụ gia gốc Naphthalenesulphonate (BNS)

Đây là loại phụ gia thế hệ thứ 2, thu

được khi chưng cất than đá, giảm nước tới

25% Loại phụ gia này cải thiện được tính

linh động của bê tông nhưng giảm cường độ

của bêtông

Phụ gia siêu dẻo gốc Polycarboxylate

(PC)

Đây là loại phụ gia bê tông cao cấp thế

hệ 2, sản phẩm từ dầu thô Loại này có thể

giảm nước tới 30% Loại phụ gia này có thể

kéo dài thời gian có hiệu, nâng cao khả năng

tương thích với các loại xi măng hỗn hợp

Phụ gia siêu dẻo gốc Polycarboxylate

(PC)

Đây là phụ gia bê tông thế hệ thứ ba,

gốc cao phân tử tổng hợp Nó có thể giảm

nước tới 40% Đặc tính của loại phụ gia này

có thể tạo ra các phân tử có các yêu cầu cụ

thể Với tỷ lệ N/X thấp, duy trì được tính

lưu động của bê tông lâu và bê tông đạt

được cường độ cao

Một trong những loại phụ gia được sử dụng phổ biến trong việc chế tạo bê tông cường độ cao hiện nay là phụ gia siêu dẻo giảm nước cao gốc Polycarboxylate (PC) Phụ gia siêu dẻo là loại có thể giảm lượng nước trong bê tông rất nhiều, nhưng

nó khác với loại phụ gia giảm nước bình thường là nó không ảnh hướng tới thời gian đông kết của bê tông Bởi vậy nó có thể tạo

ra các loại bê tông có độ lưu động cao Phụ gia siêu dẻo có thể được dùng với mục đích:

- Tăng tính linh động của bê tông khi vẫn giữ tỷ lệ nước – xi măng (N/X) cố định

- Tăng cường độ của bê tông bằng cách giảm lượng nước Thế hệ phụ gia siêu dẻo đầu tiên có thể giảm nước được 25%, ngày nay có loại giảm được 30% nước và có loại giảm được 40% nước

Lĩnh vực áp dụng điển hình của phụ gia siêu dẻo cho bê tông trong những trường hợp sau:

- Sản xuất bê tông cường độ cao

- Trợ giúp cho việc bơm bê tông đi xa hơn và cao hơn

- Cải thiện việc đổ bê tông và đầm bê tông ở những vùng của cấu kiện bê tông bố trí dày đặc cốt thép và khó tiếp cận

Hiện nay ở Việt nam đã có một số dự

án sử dụng phụ gia để chế tạo bê tông cường

độ cao Ví dụ như các tòa nhà NO9B1 và NO9B2 thuộc dự án khu đô thị mới Dịch Vọng đã sử dụng bêtông có cường độ chịu

nén 50 MPa, dự án Keangnam (Hà Nội) sử dụng bê tông có cường độ chịu nén 70 MPa,

dự án M&C Tower tại Thành phố Hồ Chí Minh sử dụng bêtông với cường độ chịu nén

75 MPa do Holcim cung cấp bê tông Sử

dụng bê tông cường độ cao mang lại hiệu quả kinh tế cao với các dự án nhà cao tầng

vì giảm được tiết diện cột, tăng diện tích sàn

sử dụng và giảm khối lượng bê tông và thép,

tăng độ bền cho công trình

Chúng ta biết rằng khi giảm hàm

lượng nước trong bê tông sẽ ảnh hưởng rất

lớn đến chất lượng bê tông Yếu tố ảnh

hưởng quyết định đến độ bền lâu của bê

tông là độ đặc chắc của bộ khung xương của

bê tông Khi độ đặc chắc cao thì độ rỗng (độ

xốp) thấp dẫn đến khả năng chịu lực nén

cao, bê tông có tuổi thọ cao, chi phí giá

thành duy tu thấp Như vậy, muốn đạt được

bê tông có chất lượng cao cần sử dụng phụ

gia siêu dẻo giảm nước cao để giảm tỷ lệ

N/X Có nhiều nhóm phụ gia siêu dẻo

nhưng hiện nay người ta đã dùng rộng rãi

loại phụ gia Polymer thế hệ thứ mới có khả

năng giảm nước cao là phụ gia siêu dẻo gốc

Polycarboxylate (PC) Đây là phụ gia bê

tông gốc cao phân tử tổng hợp, có thể giảm

nước tới 40% Với tỷ lệ N/X thấp, duy trì

được tính linh động của bê tông lâu và bê

tông đạt được cường độ cao

Với sự sử dụng phụ gia siêu dẻo thế hệ

mới này người ta có thể chế tạo các loại bê

tông có cường độ nén lớn hơn 60 MPa (mẫu

nén hình trụ)

Khi sử dụng phụ gia siêu dẻo để chế

tạo bê tông cường độ cao, có thể dùng các

loại phụ gia sau:

- Sika Viscorete HE-10 và Sika

3000-20 là chất siêu hoá dẻo công nghệ cao gốc

polyme thế hệ thứ 3 với hiệu quả thúc đẩy

đông cứng cho bê tông, có khả năng giảm

nước cao, tạo độ chảy lỏng tốt trong khi vẫn

giữ độ cố kết tối ưu cho hỗn hợp Tuy nhiên

loại này chủ yếu thích hợp cho sản xuất bê

tông trong các nhà máy đúc sẵn

- Sika RMC là một chất siêu hóa dẻo hiệu quả cao có tác dụng kéo dài thời gian đông kết để sản xuất bê tông có độ chảy cao trong điều kiện khí hậu nóng đồng thời là tác nhân giảm nước đáng kể làm tăng cường độ cuối cùng cho bê tông

3 Kết luận

Như vậy, để chế tạo bê tông mác cao trong xây dựng cần sử dụng phụ gia siêu dẻo Nhưng vấn đề sử dụng như thế nào cho hiệu quả thì cần có thử nghiệm và chỉ dẫn

kỹ thuật chi tiết cho từng trường hợp Công nghệ chế tạo bê tông cường độ cao có sử dụng phụ gia có được ứng dụng tốt hay không còn tùy thuộc vào nhiều vấn đề khác như vai trò của người thiết kế, các nhà quản

lý, các nhà thầu Trước hết, các kỹ sư thiết

kế nên mạnh dạn áp dụng loại bê tông có cường độ cao cho các công trình nhà cao tầng các công trình cầu bê tông dự ứng lực nhịp lớn Các nhà quản lý cũng cần ủng hộ việc dùng bê tông chất lượng cao trong quá trình xét duyệt các đồ án thiết kế Các nhà thầu cần đầu tư cho công tác sản xuất bê tông một cách thích đáng, xây dựng đội ngũ đốc công am hiểu về bê tông để quản lý chất lượng sản xuất Hiện nay hầu hết các nhà thầu đều sản xuất bê tông tại trạm trộn tại hiện trường, cho nên trong đội ngũ kỹ sư quản lý dự án cần có kỹ sư chuyên ngành vật liệu bê tông tại hiện trường để quản lý công tác thiết kế cấp phối và kỹ thuật sản xuất bê tông tại công trường nhất là khi sản xuất bê tông cường độ cao có sử dụng phụ gia nói chung và phụ gia siêu dẻo nói riêng