Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của bột cao su tới cường độ và độ sụt của vữa xi măng m100 dùng cho nhà ở dân dụng

Các loại vữa khô trộn sẵn này được bổ sung nhiều loại phụ gia khác nhau, đa dạng về chủng loại và có khả năng điều chỉnh các tính chất của vật liệu phù hợp, hiệu quả đ i với phạm vi ứng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

BOUNXEDONH SONG KHONE

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA BỘT CAO SU TỚI CƯỜNG ĐỘ VÀ ĐỘ SỤT CỦA VỮA

XI MĂNG M100 DÙNG CHO NHÀ Ở DÂN DỤNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

BOUNXEDONH SONG KHONE

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA BỘT CAO SU TỚI CƯỜNG ĐỘ VÀ ĐỘ SỤT CỦA VỮA

XI MĂNG M100 DÙNG CHO NHÀ Ở DÂN DỤNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng

LỜI CAM ĐOAN

Bản luận văn thạc sỹ: “Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của bột cao su

tới cường độ và độ sụt của vữa xi măng M100 dùng cho nhà ở dân dụng”

được thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Phan Văn Tiến, là đề tài nghiên cứu riêng của tôi Các s liệu, kết quả nêu trong luận văn được sử dụng trung thực, các tài liệu tham khảo có nguồn g c trích dẫn rõ ràng và chưa từng công b trong các công trình nghiên cứu khác Tôi đ đọc và hiểu về các hành vi vi phạm

sự trung thực trong học thuật

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung của luận văn này

Nghệ An, ngày tháng 6 năm 2019

Tác giả luận văn

Bounxedonh Song Khone

LỜI CẢM ƠN

Sau khi thực hiện xong bản luận văn thạc sĩ này, tôi xin gửi lời cảm ơn tới

TS Phan Văn Tiến, người đ hướng dẫn, giúp đỡ, động viên và tạo mọi điều

kiện thuận lợi cho tôi trong su t quá trình học tập cũng như thực hiện luận văn này

Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo của Khoa Xây dựng trường Đại học Vinh đ truyền dạy cho tôi những kiến thức khoa học để giúp tôi có thể hoàn thành luận văn này Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô của Phòng đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Vinh đ hướng dẫn và hỗ trợ tôi trong thời gian học tập tại trường

Cu i cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và người thân đ luôn giúp đỡ và động viên tôi trong su t thời gian qua

Xin trân trọng cảm ơn!

Nghệ An, ngày tháng 6 năm 2019

Tác giả luận văn

Bounxedonh Song Khone

MỤC LỤC

Trang

TRANG BÌA PHỤ

LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II MỤC LỤC III

DANH MỤC BẢNG, HÌNH VẼ 6

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VỮA XI MĂNG ĐIỀU CHỈNH PHỤ GIA 8 1.1 Giới thiệu 8

1.2 Thay thế vữa trộn tại công trường bằng vữa khô đóng gói sẵn 9

1.3 Vữa điều chỉnh phụ gia polyme - khắc phục hạn chế của xi măng 11

1.4 Phân loại các phụ gia thường dùng cho vữa xi măng Error! Bookmark not defined 1.5 Các yêu cầu kỹ thuật chung của phụ gia dùng cho vữa xi măng 18

1.5.1 Đ i với phụ gia hóa học 18

1.5.2.Đ i với phụ gia khoáng hoạt tính nghiền mịn 18

1.5.3.Đ i với phụ gia ch ng thấm 20

Kết luận chương 1 21

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT CỦA VỮA XI MĂNG 22

2.1 Vật liệu thí nghiệm 22

2.2 Các tính chất của vữa xi măng dùng để nghiên cứu ảnh hưởng của bột cao su 23

2.2.1 Độ sụt (độ lưu động) 23

2.2.2 Cường độ 26

2.3 Các thiết bị thí nghiệm 29

2.3.1 Máy trộn 29

2.3.2 Máy nén u n 3 điểm 30

2.3.3 Máy nén vữa 31

2.3.4 Thiết bị đo độ sụt của vữa 32

2.3.5 Máy dằn tạo mẫu vữa xi măng 32

2.4 Trình tự thí nghiệm 33

2.4.1 Thí nghiệm đo độ sụt của vữa 33

2.4.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu u n của vữa 34

2.4.3 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của vữa 35

Kết luận chương 2 37

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA VỮA 38

3.1 Ảnh hưởng của bột cao su tới độ sụt của vữa xi măng 38

3.2 Ảnh hưởng của bột cao su tới cường độ chịu nén của vữa xi măng 40

3.3 Ảnh hưởng của bột cao su tới cường độ chịu u n của vữa xi măng 45

Kết luận chương 3 48

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50

DANH MỤC THAM KHẢO 52

DANH MỤC BẢNG, HÌNH VẼ

Trang

BẢNG

Bảng 1.1 Đặc điểm kỹ thuật của bột cao su 2

Bảng 1.2 Các yêu cầu vật lý của phụ gia khoáng hoạt tính nghiền mịn 18

Bảng 1.3 Các yêu cầu hóa học đ i với phụ gia khoáng hoạt tính 19

Bảng 1.4 Các yêu cầu kỹ thuật đ i với phụ gia ch ng thấm 20

Bảng 2.1 Công thức vữa thí nghiệm 23

Bảng 2.2 Thông s kỹ thuật của bột cao su 19

Bảng 2.3 Các chỉ tiêu chất lượng của vữa tươi 24

Bảng 2.4 Thời gian và chế độ bảo dưỡng mẫu 28

Bảng 2.5 Mác vữa và cường độ chịu nén 29

HÌNH VẼ Hình 1.1 Hiện tượng bong tróc trần nhà do hạn chế của xi măng 12

Hình 1.2 Hiện tượng thấm dột do hạn chế của xi măng thông thường 13

Hình 1.3 Nhóm phụ gia hóa học 15

Hình 1.4 Nhóm phụ gia khoáng hoạt tính 17

Hình 2.1 Chi tiết cấu tạo của bàn dằn vữa 25

Hình 2.2 Khuôn đúc mẫu hình lăng trụ 27

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý cường độ u n 28

Hình 2.4 Máy trộn vữa 29

Hình 2.5 Thí nghiệm cường độ chịu u n của vữa đ đóng rắn 31

Hình 2.6 Thí nghiệm cường độ chịu nén của vữa đ đóng rắn 31

Hình 2.7 Thí nghiệm đo độ sụt (độ lưu động) của vữa tươi 32

Hình 2.8 Máy dằn tạo mẫu vữa xi măng 33

Hình 2.9 Bàn dằn xác định độ lưu động của vữa 34

Hình 2.10 Phương pháp nén u n 3 điểm 34

Hình 2.11 Đúc mẫu 4x4x16cm bằng bàn dằn 35

Hình 2.12 Đúc mẫu thí nghiệm nén, kích thước 4x4x4, 5x5x5, 7x7x7 cm 36

Hình 2.13 Thí nghiệm nén xác định cường độ chịu nén của mẫu 36

Hình 3.1 Độ lưu động của vữa tươi ở các hàm lượng phụ gia 0-3% 38

Hình 3.2 Độ lưu động của vữa tươi khi thay đổi hàm lượng phụ gia 39

Hình 3.3 Quan hệ cường độ chịu nén - tuổi của mẫu vữa 4x4x4cm 42

Hình 3.4 Quan hệ cường độ chịu nén - tuổi của mẫu vữa 5x5x5cm 43

Hình 3.5 Quan hệ cường độ chịu nén - tuổi của mẫu vữa 7x7x7cm 43

Hình 3.6 Quan hệ cường độ chịu nén - hàm lượng phụ gia 44

Hình 3.7 Quan hệ lực nén tới hạn - hàm lượng phụ gia của vữa 46

Hình 3.8 Quan hệ lực nén tới hạn - tuổi của mẫu thí nghiệm 47

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Xu thế phát triển ngành kỹ thuật xây dựng hiện nay ở Việt Nam và trên thế giới đang hướng vào việc tìm kiếm các vật liệu mới, thân thiện với môi trường, khả năng ứng dụng linh hoạt, hiệu quả cao, an toàn và kinh tế Trong s các hướng phát triển đó, vữa xi măng điều chỉnh các loại phụ gia polyme là một

xu thế mạnh mẽ Ở Việt Nam hiện nay ngày càng xuất hiện trên thị trường vật liệu xây dựng nhiều sản phẩm vữa khô trộn sẵn khác nhau

Các loại vữa khô trộn sẵn này được bổ sung nhiều loại phụ gia khác nhau,

đa dạng về chủng loại và có khả năng điều chỉnh các tính chất của vật liệu phù hợp, hiệu quả đ i với phạm vi ứng dụng của chúng Mặc dù đ có khuyến cáo về phương pháp, phạm vi, hiệu quả áp dụng của từng loại vữa khô trộn sẵn từ nhà sản xuất, nhưng việc nghiên cứu về các loại phụ gia này là rất hạn chế

Hiện nay ở Việt Nam, qua tìm hiểu các công b kết quả nghiên cứu của các nhà nghiên cứu trên các tạp chí khoa học, s lượng các nghiên cứu công b

về vữa xi măng có điều chỉnh phụ gia để cải thiện các tính chất cơ lý của chúng

là rất ít, do đó để phù hợp với xu thế phát triển và hội nhập, việc phát triển từng bước các nghiên cứu theo hướng vật liệu mới, ứng dụng các loại phụ gia tiên tiến, áp dụng trong các tình hu ng, điều kiện đặc thù của Việt Nam là rất cần thiết và phù hợp với xu hướng của ngành vật liệu xây dựng hiện nay, đó là vữa khô trộn sẵn có điều chỉnh phụ gia polyme

Mặc dù có thể các hướng nghiên cứu về vữa khô sử dụng phụ gia polyme

có thể đ và đang được phát triển bởi nhiều cơ sở nghiên cứu trong và ngoài nước, việc phát triển một nghiên cứu bài bản, song song với các nghiên cứu ở các cơ sở nghiên cứu khác trong và ngoài nước là rất t t và có tính thực tiễn cao

Đ i với vữa xi măng mác thấp dùng cho nhà ở dân dụng tại Việt Nam, nghiên cứu về ảnh hưởng của bột cao su tới cường độ, độ sụt (độ lưu động) của vữa xi măng sẽ góp phần xây dựng cơ sở khoa học, tri thức thực nghiệm về

hướng nghiên cứu, kinh nghiệm, tiềm năng phát triển về nghiên cứu ảnh hưởng,

đề xuất giải pháp ứng dụng hiệu quả các loại phụ gia khác nhau cho vữa và bê tông xi măng Ngoài ra, việc phát triển hướng nghiên cứu mới, vữa khô trộn sẵn điều chỉnh phụ gia polyme, sẽ góp phần giúp trường Đại học Vinh trở thành một trong những cơ sở đào tạo đầu tiên trong nước có nhóm nghiên cứu về vấn đề này tại Việt Nam

Trong quá trình nghiên cứu cũng như tầm nhìn phát triển, việc kết hợp giữa cơ sở đào tạo, nghiên cứu khoa học với các nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng, sử dụng các kết quả nghiên cứu khoa học của Việt Nam, sẽ có tính khả thi cao thay vì nhập khẩu các sản phẩm thương mại từ nước ngoài như hiện nay

Bột cao su sử dụng trong nghiên cứu là một loại bột latex có khả năng phân tán trong nước dựa trên g c vinyl axetat và copolyme vinyl Một s đặc điểm của bột cao su sử dụng trong nghiên cứu được đưa ra trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Đặc điểm kỹ thuật của bột cao su

Sản phẩm bột cao su thuộc loại bột latex mềm, có thể cải thiện độ bám dính giữa vữa và cột ch ng chung, cải thiện cơ tính của vữa và khả năng thi công của vữa Theo nhà sản xuất, bột cao su có thể ứng dụng làm vữa cách điện

của tường ngoài; bột bả trát phủ của tường ngoài; vữa láng nền tự san phẳng, vật liệu sàn và vữa tô phủ lớp dung dịch; vữa trát và ch ng thấm;

Do vậy có thể thấy việc ứng dụng bột cao su trong vữa xây nhà ở dân dụng là rất phù hợp Tuy nhiên để có thể đánh giá một cách đúng đắn và hiệu quả về tác dụng của bột cao su tới vữa xi măng M100 dùng cho nhà ở dân dụng

ở Việt Nam, việc phát triển nghiên cứu về tính chất của vữa xây điều chỉnh phụ gia bột cao su là rất cần thiết

Để đánh giá được ảnh hưởng của bột cao su tới tính chất của vữa xi măng, trong phạm vi nghiên cứu của đề tài này, hai tính chất cơ bản của vật liệu, bao gồm cường độ và độ sụt, sẽ được nghiên cứu với sự điều chỉnh hàm lượng phụ gia bột cao su Từ đó đề tài "Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của bột cao su tới cường độ và độ sụt của vữa xi măng M100 dùng cho nhà ở dân dụng" được lựa chọn phù hợp và có tính thực tiễn

2 Tổng quan tình hình nghiên cứu

2.1 Ngoài nước:

Ở các nước phát triển như Mỹ, Pháp, Đức, việc phát triển các nhóm nghiên cứu mạnh về vật liệu xây dựng đ được triển khai từ rất lâu Hiện nay đây là các nước hàng đầu trong việc nghiên cứu, đề xuất, thương mại hóa các sản phẩm vật liệu xây dựng tiên tiến, bao gồm vữa khô trộn sẵn điều chỉnh polyme Song hành cùng với các Doanh nghiệp vật liệu xây dựng là các nhà khoa học làm việc ở các trung tâm nghiên cứu, các cơ sở đào tạo, Đây là những người đặt nền móng đầu tiên, nghiên cứu tính chất, phạm vi, khả năng ứng dụng của các loại polyme vào vật liệu xây dựng trước khi hoàn thiện và trở thành sản phẩm thương mại Các nhà khoa học đ công b rất nhiều các công trình nghiên cứu về các loại phụ gia khác nhau

Tuy vậy, với xu thế phát triển ngày càng đòi hỏi cao của công nghệ vật liệu xây dựng, các loại phụ gia ngày càng được phát triển có khả năng điều

chỉnh mạnh mẽ các tính chất của vật liệu xây dựng, đòi hỏi quá trình nghiên cứu song hành cũng phải phát triển tương ứng Việc đánh giá kĩ càng ảnh hưởng của các loại phụ gia này trong từng điều kiện cụ thể về địa lý, môi trường, phạm vi

áp dụng cụ thể của từng loại vật liệu, từ đó đề xuất giải pháp, đưa ra các khuyến nghị phù hợp để nâng cao hiệu quả ứng dụng của các loại phụ gia trong vật liệu xây dựng, bao gồm vữa

Bột cao su là chất kết dính polyme được sản xuất bởi quy trình sấy phun các nhũ tương polyme, chủ yếu trên cơ sở vinyl axetat/etylen Nó hoạt động như một chất kết dính hữu cơ, gắn kết các hạt c t liệu, gia cường cấu trúc của vữa và cải thiện tính bám dính tại bề mặt tiếp xúc giữa vữa và lớp nền Loại phụ gia này

đ được nghiên cứu bởi một s tác giả ở các trạng thái khác nhau của vữa, bao gồm trạng thái trẻ và trạng thái cứng Tuy vậy hiện có rất ít công b về ảnh hưởng của bột cao su tới các đặc trưng cơ lý của vữa ở trạng thái tươi và dùng cho nhà ở dân dụng, bao gồm cường độ và độ sụt (độ lưu động)

2.2 Trong nước:

Trong xu thế phát triển, hội nhập qu c tế mạnh mẽ và sâu rộng hiện nay, kết hợp với nền công nghệ s 4.0, lĩnh vực khoa học công nghệ về vật liệu xây dựng, gồm vữa xi măng và bê tông xi măng của Việt Nam cũng được hưởng lợi

từ việc tiếp cận những công nghệ hiện đại cùng với vật liệu xây dựng mới và tiên tiến Mặc dù mức độ tiếp cận với công nghệ vật liệu xây dựng còn hạn chế

do sự bảo vệ bản quyền của các Doanh nghiệp, quyền sở hữu trí tuệ, do vậy các sản phẩm vật liệu xây dựng mới hiện nay ở Việt Nam mới dừng ở các sản phẩm thương mại

Với sự đa dạng và đặc tính kỹ thuật ngày càng cao hiện nay, vấn đề là ứng dụng hiệu quả các loại vật liệu đó vào công nghệ xây dựng của Việt Nam Để làm được điều đó, bắt buộc phải phát triển các nghiên cứu bài bản, đầy đủ, từng bước về ảnh hưởng của các loại phụ gia tới tính chất của vật liệu xây dựng có

xem xét đến những yếu t đặc thù về môi trường, khí hậu, công nghệ chế tạo, của Việt Nam

Trong đề tài nghiên cứu này, tác giả đ triển khai một nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm để đánh giá ảnh hưởng của phụ gia cao su dạng bột tới tính chất của vữa xi măng mác M100 dùng cho nhà ở dân dụng tại Việt Nam, bao gồm cường độ và độ sụt (độ lưu động) Cường độ được đánh giá trên

2 mặt, đó là cường độ chịu nén và cường độ chịu u n Đồng thời quá trình hình thành, phát triển cường độ của vữa xi măng cũng được xem xét nghiên cứu

Kết quả thu được sẽ góp phần bổ sung tư liệu nghiên cứu về vữa xi măng

sử dụng phụ gia bột cao su nói riêng và vữa khô trộn sẵn điều chỉnh polyme nói chung Ngoài ra các nhà nghiên cứu, thiết kế cấp ph i vật liệu xây dựng có thể tham khảo để ứng dụng hiệu quả hơn các loại phụ gia này trong xây dựng công trình

Trong thời gian gần đây, ở Việt Nam bắt đầu có một s nghiên cứu về hồ, vữa và bê tông sử dụng phụ gia, gồm chất kết dính vô cơ, phụ gia siêu dẻo, phụ gia tái phân tán, phụ gia khoáng và tro bay, Các nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào bê tông xi măng và hầu như chưa nghiên cứu đầy đủ về ảnh hưởng của chúng tới tính chất của vữa xi măng nhằm mục đích ứng dụng trong xây dựng nhà ở dân dụng

Từ các phân tích trên có thấy việc nghiên cứu về ảnh hưởng của bột cao

su tới tính chất của vữa xi măng mác M100 dùng cho nhà ở dân dụng, bao gồm cường độ và độ sụt (độ lưu động) là cần thiết và có tính ứng dụng, tính thực tiễn cao

3 Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá ảnh hưởng của bột cao su tới độ sụt (độ lưu động) của vữa xi măng sau khi trộn 30 phút và cường độ chịu nén, cường độ chịu u n của vữa xi măng đ đóng rắn hoàn toàn (sau 28 ngày tuổi)

- Đưa ra khuyến nghị, đề xuất giải pháp ứng dụng bột cao su cho vữa xây

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia polyme tới các tính chất cơ lý của

5 Phương pháp nghiên cứu

- Cường độ chịu u n của mẫu thí nghiệm được xác định bằng phương pháp nén u n 3 điểm, sử dụng máy nén bêtông trong phòng thí nghiệm

Mẫu vữa có kích thước 4x4x16 cm được đúc bằng khuôn và bàn dằn ở phòng thí nghiệm, sau khi đúc mẫu được để trong điều kiện dưỡng ẩm và được kiểm tra cường độ chịu u n ở các ngày tuổi khác nhau, bao gồm 3, 5, 7, 14 và 28 ngày để tìm hiểu ảnh hưởng của vữa ximăng điều chỉnh phụ gia tới cường độ chịu u n và sự phát triển cường độ chịu u n của vật liệu

- Cường độ chịu nén của mẫu thí nghiệm được xác định bằng phương pháp nén phá hoại mẫu, sử dụng máy nén bêtông trong phòng thí nghiệm

Mẫu vữa có kích thước 4x4x4 cm, 5x5x5 cm và 7,07x7,07x7,07 cm được đúc bằng khuôn ở phòng thí nghiệm, sau khi đúc mẫu được để trong điều kiện dưỡng ẩm và được kiểm tra cường độ chịu u n ở các ngày tuổi khác nhau, bao gồm 3, 5, 7, 14 và 28 ngày để tìm hiểu ảnh hưởng của vữa ximăng điều chỉnh phụ gia tới cường độ chịu nén và sự phát triển cường độ chịu nén của vật liệu

- Độ sụt được đo bằng côn đo độ sụt của vữa

6 Ý nghĩa lý luận và thực tiễn của đề tài

Đề tài đ bước đầu phát triển nghiên cứu về ảnh hưởng của phụ gia cao su dạng bột có khả năng phân tán trong nước tới tính chất của vữa xây mác thấp dùng cho nhà ở dân dụng, bao gồm cường độ và độ sụt

Các kết quả nghiên cứu thu được góp phần xây dựng, bổ sung, hoàn thiện các kiến thức về vật liệu xi măng điều chỉnh phụ gia trộn sẵn, hiện đang ngày càng được phát triển và ứng dụng rộng rãi trên thế giới và trong nước

Trước hết, kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của phụ gia cao su dạng bột tới cường độ và độ sụt của vữa xây đ cho thấy khả năng ứng dụng loại phụ gia này vào việc tăng cường độ, tăng khả năng công tác của vữa xây, giảm lượng nước dùng, Các kết quả đó góp phần nâng cao hiệu quả ứng dụng vữa xây trộn sẵn phụ gia bột cao su trong vữa xi măng M100 và bước đầu đặt nền móng

để phát triển các nghiên cứu tiếp theo

7 Kết cấu của đề tài

Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn gồm 3 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về vữa xi măng điều chỉnh phụ gia polyme

Chương 2: Phương pháp xác định các tính chất của vữa xi măng

Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm xác định các đặc trưng cơ lý của vữa

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VỮA XI MĂNG ĐIỀU CHỈNH PHỤ GIA

1.1 Giới thiệu

Trong quá trình phát triển của loài người với quá trình kiến trúc, xây dựng công trình lên đến hàng ngàn năm, việc sử dụng các loại vữa khoáng chất có liên quan rất mật thiết với quá trình xây dựng của con người Ví dụ thạch cao vôi được biết đến từ hơn 8000 năm trước và lần đầu được ứng dụng trong xây dựng với sản phẩm vữa thạch cao từ khoảng 6000 năm về trước bởi người Babylon Vữa xây sử dụng tro núi lửa, ứng dụng trong xây dựng các công trình thủy điện,

có thể đ được biết tới trên 3 thiên niên kỷ và được sử dụng rộng rãi, phạm vi lớn bởi người Phonexy, Roma cổ và người Hy Lạp Ở thời cổ đại và trung cổ, các chất phụ gia được trộn tại công trường xây dựng cùng với chất gắn kết khoáng chất và các ph i liệu để tăng cường hiệu quả, nâng cao các đặc tính kỹ thuật của vữa xây dựng như phụ gia xà phòng, phụ gia g c nhựa cây, protein, tro,

Đến những năm 1950, vật liệu xây dựng vữa sử dụng phổ biến khi thi công tại công trường là loại vữa trộn tại chỗ, bao gồm xi măng là chủ yếu đóng vai tròn chất gắn kết khoáng chất, ph i liệu cát là chủ yếu Các loại ph i liệu được vận chuyển riêng lẻ tới công trường xây dựng và trộn tại chỗ bằng tay với

tỷ lệ phù hợp và sử dụng lượng nước có độ chính xác tương đ i để đạt được vữa

có độ linh động đảm bảo sẵn sàng cho thi công

Những năm 1950 và 1960 ở các nước phát triển như Mỹ, Đức và các nước khác ở phương Tây, việc bùng nổ, tăng nhanh nhu cầu xây dựng công trình kết hợp với việc thiếu nhân công lành nghề, yêu cầu thời gian thi công ngắn cùng với các yêu cầu khác về chi phí xây dựng, bao gồm chi phí nhân công, dẫn tới nhu cầu tăng về vật liệu và công nghệ xây dựng mới Yêu cầu đó dẫn đến sự phát triển đa dạng hóa các loại vật liệu xây dựng phù hợp với nhu cầu ứng dụng

cụ thể với các công nghệ hiện đại đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao về chất lượng xây dựng công trình và tiến độ xây dựng

Quy mô xây dựng cũng ngày càng tăng với kh i lượng vật liệu xây dựng ngày càng lớn Trước tình hình đó, công nghệ vữa trộn tại công trường đ bộc lộ những hạn chế không thể khắc phục, không thể đáp ứng thỏa đáng các nhu cầu

đó Từ đó đ có hai xu hướng phát triển từ những năm 1960 trở về sau:

- Thay thế vữa trộn tại công trường bằng vữa khô đ được trộn sẵn và đóng gói sẵn ngày càng được thi công nhiều bằng máy

- Điều chỉnh vữa với chất gắn kết polyme để tăng cường chất lượng sản phẩm đáp ứng những yêu cầu của công nghiệp xây dựng hiện đại Như là hệ quả của hệ th ng 2 trong 1 (vữa và sự phân tán chất lỏng) đ được thay thế bằng vữa trộn đ được đóng gói sẵn và đ được trộn trước với một lượng polyme khô

đ được điều chỉnh

Một xu hướng phụ khác có thể thấy được trong việc thay thế các sản phẩm dạng lỏng và bột nhão bằng các loại vữa khô có polyme đ được điều chỉnh

1.2 Thay thế vữa trộn tại công trường bằng vữa trộn khô đóng gói sẵn

Hiện nay xi măng được sử dụng là chất kết dính khoáng chất chủ yếu ở các loại vữa trộn tại công trường, trong khi cát hay đá vôi được sử dụng như là

ph i liệu (chất độn) Các vật liệu này được cung cấp, tập kết riêng lẻ tới công trường xây dựng Xi măng và ph i liệu sau đó được trộn theo tỷ lệ phù hợp được quy định với từng ứng dụng cụ thể, sau khi trộn đều thì cho nước vào để được sử dụng như là vữa tươi

Với quy trình như trên thì chất lượng vữa xây dựng phụ thuộc bởi nhiều yếu t khác nhau, bao gồm chất lượng của từng loại vật liệu, sự pha trộn đúng tỷ

lệ theo quy định các loại vật liệu, độ đồng đều của mẻ trộn, tính ổn định của vữa tươi và trong một s trường hợp đặc biệt, có thể thêm vào các phụ gia Tỷ lệ phụ gia cho thêm, sự hợp lý của việc bổ sung các chất phụ gia này cũng ảnh hưởng

không nhỏ đến chất lượng của vữa thành phẩm Có thể thấy với mẻ trộn chịu ảnh hưởng bởi quá nhiều yếu t khách quan lẫn chủ quan như trên, chất lượng của vữa tươi trộn tại công trường xây dựng thường không được đảm bảo

Khắc phục được các nhược điểm trên của vữa được trộn tại chỗ, các loại vữa khô trộn sẵn có điều chỉnh polyme được sản xuất ở nhà máy Do vậy việc

ph i trộn tất cả các ph i liệu cần thiết với nhau như là chất gắn kết (xi măng),

ph i liệu (cát), các loại phụ gia cho những sản phẩm đặc biệt đảm bảo độ chính xác cao về tỷ lệ cũng như chất lượng của từng loại vật liệu đưa vào mẻ trộn được kiểm soát t t Một yếu t nữa là tính đồng đều của các mẻ trộn khác nhau được đảm bảo nên hầu như không có sự khác biệt giữa các mẻ trộn khác nhau

Qua phân tích ở trên có thể thấy hai phương pháp sản xuất vữa xây dựng, bao gồm loại được trộn tại chỗ (a) và loại vữa trộn khô đóng gói sẵn (b) có những ảnh hưởng rất lớn liên quan đến chất lượng thi công và năng suất

a/ Vữa trộn tại công trường - phương pháp hoàn toàn thủ công:

- Vận chuyển riêng lẻ từng loại chất kết dính (xi măng) và ph i liệu (cát) đến địa điểm thi công

- Trộn tay tại chỗ các chất kết dính và ph i liệu

- Định lượng nước trộn bằng tay tại nơi thi công

- Thi công bằng tay vữa trộn tại địa điểm thi công

/ca nhân công

b/ Sử dụng vữa trộn khô trộn và đóng gói sẵn tại nhà máy bằng cách trộn và thi công tay:

- Vữa được trộn và đóng gói sẵn bởi nhà máy

- Vận chuyển bao vữa trộn khô tới nơi thi công

- Điều chỉnh bằng tay mức nước với vữa trộn khô tại địa điểm thi công

- Thi công bằng tay vữa tươi

/ca nhân công

Qua so sánh ở trên, có thể thấy ưu điểm của việc ứng dụng vữa khô trộn sẵn, đóng gói ở nhà máy, tới việc tăng năng suất một cách đáng kể Đồng thời hiệu quả công việc ở công trường xây dựng cũng tăng lên Ngoài ra mức độ thi công an toàn và đáng tin cậy cao Việc ứng dụng vữa khô trộn sẵn sẽ tránh được những sai sót khi trộn tại chỗ

Vữa khô trộn sẵn được sản xuất ở nhà máy nên đảm bảo được độ ổn định của mẻ trộn, đảm bảo các chất kết dính, ph i liệu và phụ gia polyme được trộn đều và tỷ lệ chính xác theo thiết kế Hơn thế nữa, vữa khô trộn sẵn cho phép điều chỉnh linh hoạt, chính xác theo một s loại công trình và đặc điểm kỹ thuật của vật liệu

1.3 Vữa điều chỉnh phụ gia polyme - khắc phục hạn chế của xi măng

Với sự phát triển của công nghệ kỹ thuật xây dựng ngày càng hiện đại ở Việt Nam và thế giới, việc thi công bằng phương pháp truyền th ng đ bộc lộ nhiều hạn chế Các công trình xây dựng ngày càng có yêu cầu cao và khó hơn về các đặc tính của vật liệu xây dựng, bao gồm vữa Do đó vật liệu truyền th ng như cát và xi măng cần phải điều chỉnh mạnh mẽ để đáp ứng các yêu cầu đó

Vật liệu xây dựng có điều chỉnh bổ sung các chất phụ gia polyme ra đời

đ khắc phục những hạn chế trên

Hình 1.1: Hiện tượng bong tróc trần nhà do hạn chế của xi măng

Những hạn chế của xi măng Portland

Có thể chỉ ra một s nhược điểm của phương thức xây dựng truyền th ng

sử dụng vữa trộn bằng cát và xi măng như hiện nay:

- Cường độ vật liệu phụ thuộc hoàn toàn vào việc bảo dưỡng ẩm: Trong giai đoạn đầu của quá trình bảo dưỡng (5-7 ngày đầu), phải có đủ nước để duy trì quá trình thủy hóa giữa hạt xi măng và nước, nếu không đủ nước thì các tinh thể không phát triển và xi măng sẽ không rắn chắc hoàn toàn

- Tính thi công kém, tính bám dính kém với một s bề mặt như gỗ, polystyrene cứng và polyurethan bọt, thủy tinh và các kim loại… nhất là, đ i với các lớp vữa trát mỏng, các bề mặt chịu rung và chịu tải trọng nặng

- Tính co ngót của xi măng cao: Đây là nhược điểm lớn, gây ra khá nhiều phiền toái cho những người sử dụng sản phẩm Nếu xử lý không thỏa đáng thì khả năng gây nứt vi mô và gây ra hiện tượng thấm dột Ngoài ra, xi măng còn có tính dòn, không đàn hồi, khả năng chịu u n và chịu va đập kém Khả năng chịu nước và độ bền hóa học của xi măng cũng không cao

Những hạn chế trên cho thấy việc sử dụng vữa theo phương pháp truyền

th ng không còn là sự lựa chọn t t nhất cho việc xây dựng, đặc biệt là các công trình xây dựng quy mô lớn, hiện đại ở các đô thị hàng đầu như Hà Nội, TP.HCM

Hình 1.2: Hiện tượng thấm dột do hạn chế của xi măng thông thường

Vữa có chất polyme – giải pháp cho mọi thách thức

Các loại phụ gia polyme được nghiên cứu chế tạo nhằm khắc phục các hạn chế nêu trên của xi măng, có thể giải thích về mặt kỹ thuật như sau:

- Polyme làm giảm t c độ bay hơi nước, do đó cho phép cấu trúc tinh thể duy trì phát triển và tạo ra cường độ t t nhất trong thời gian bảo dưỡng ban đầu (5-7 ngày đầu) Điều này đặc biệt quan trọng đ i với các lớp vữa mỏng (vữa xây, vữa trát), ở đó diện tích bề mặt lớn so với thể tích của vữa

- Polyme làm tăng khả năng công tác của hỗn hợp vữa xây dựng, khiến cho độ lưu động của vữa tăng lên, tính công tác (dễ dàng thi công) tăng lên Một

lượng polymer nhất định tồn tại su t quá trình thủy hóa, có thể kéo dài thời gian thi công, đó là đặc tính quan trọng khi thời thiết nóng như ở Việt Nam Điều đó

có nghĩa là các nhà thầu có thể sử dụng ít nước hơn để có tính công tác của hỗn hợp vữa theo ý mu n Polyme có tác dụng như một chất giảm nước, khiến cho vữa có cường độ cao hơn, ít lỗ rỗng và ít khuyết tật hơn

- Polyme biến tính có tác dụng làm tăng độ bám dính của các bề mặt khác nhau Tính dính bám là một đặc tính quan trọng đ i với vữa, đặc biệt đ i với các lớp vữa mỏng như vữa phun, vữa stucco trát bít và các lớp vữa lót, các bề mặt chịu rung và chịu các phương tiện giao thông nặng

Ngoài ra, các vữa polyme biến tính nói chung còn tăng cường độ chịu kéo

và u n, tăng độ bền ch ng va đập và ch ng mài mòn, tăng khả năng chịu nước, tăng độ bền hóa học hơn so với các loại vữa không biến tính Đồng thời, trong vữa hạn chế dược sự phát sinh nứt nẻ vi mô, khiến cho cải thiện được độ cứng của vữa nói chung

Hiện nay, vữa polyme đ xuất hiện trên thị trường Việt Nam dưới nhiều thương hiệu khác nhau Các loại vữa khô polyme bao gồm cát đ qua sàng lọc, sạch tạp hại, xi măng polyme, c t liệu sấy khô và các phụ gia đa chức năng đem trộn đều, đóng bao bằng trên dây chuyền hiện đại, khép kín, công suất lớn Vữa khô polyme có thể khắc phục được tất cả các hạn chế của vữa trộn tay truyền

tr ng

1.4 Phân loại các phụ gia thường dùng cho vữa xi măng

Phụ gia là những sản phẩm khi trộn một lượng nhỏ với hỗn hợp bê tông hoặc vữa có thể tạo ra sự biến đổi tính chất bê tông hoặc vữa theo hướng mong mu n Theo tiêu chuẩn ngành 14 TCN 103-1999 về phụ gia cho bê tông

và vữa, các loại phụ gia được phân loại như sau đây

Nhóm 1 là các loại phụ gia hoá học bao gồm:

Hình 1.3: Nhóm phụ gia hóa học

- Loại A: Phụ gia giảm nước dẻo hoá, đây là loại phụ gia làm tăng độ chảy

của hồ xi măng mà không có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng khí và làm tăng

độ lưu động của hỗn hợp bê tông khi vẫn giữ nguyên tỷ lệ N/X, hoặc cho phép giảm lượng nước trộn trong bê tông khi vẫn giữ nguyên độ lưu động của hỗn hợp bê tông và do đó làm tăng cường độ của bê tông khi đ đóng rắn

- Loại B: Phụ gia làm chậm ninh kết, là loại phụ gia làm giảm t c độ phản

ứng ban đầu giữa xi măng và nước và do đó kéo dài thời gian ninh kết của bê tông

- Loại C: Phụ gia tăng nhanh đóng rắn, là loại phụ gia làm tăng nhanh t c

độ phản ứng ban đầu giữa xi măng với nước và do đó làm tăng t c độ ninh kết, tăng nhanh sự phát triển cường độ sớm cho bê tông

- Loại D: Phụ gia giảm nước và chậm ninh kết, là loại phụ gia kết hợp các

chức năng vừa dẻo hoá giảm nước vừa làm chậm ninh kết cho hỗn hợp bê tông

- Loại E: Phụ gia giảm nước và đóng rắn nhanh, là loại phụ gia kết hợp

được các chức năng dẻo hoá giảm nước và tăng nhanh đóng rắn cho hỗn hợp bê tông

- Loại F: Phụ gia siêu dẻo giảm nước bậc cao, là loại phụ gia cho thêm

vào hỗn hợp bê tông sẽ cho độ lưu động rất cao khi vẫn giữ nguyên tỷ lệ N/X, hoặc giảm được đáng kể lượng nước dùng mà vẫn giữ được độ lưu động yêu cầu và từ đó làm tăng cường độ của bê tông khi đóng rắn

- Loại G: Phụ gia siêu dẻo kéo dài thời gian ninh kết, là loại phụ gia kết

hợp được khả năng giảm nước bậc cao và làm chậm ninh kết cho hỗn hợp bê tông

Nhóm 2 là các loại phụ gia khoáng hoạt tính bao gồm:

- Xỉ lò cao nghiền mịn;

- Puzôlan tự nhiên nghiền mịn;

- Tro bay nhiệt điện;

- Muội silíc

Nhóm 3 là các loại phụ gia khác có công dụng đặc thù riêng, bao gồm:

- Phụ gia ch ng thấm: Là loại phụ gia để giảm mức độ truyền dẫn hơi nước ẩm tiết ra trong dạng lỏng hay hơi nước từ trong bê tông hay đi qua bê tông Các loại phụ gia này thường bắt nguồn từ các loại vật liệu hạt nhỏ có tính pozzolanic nghĩa là nó có thể phản ứng với hydroxide canxi được giải phóng từ

sự thuỷ hoá xi măng để tạo ra một thành phần có tính xi măng chèn vào các lỗ

tr ng

Hình 1.4: Nhóm phụ gia khoáng hoạt tính

- Phụ gia trợ bơm: Là loại phụ gia để cho bê tông trơn hơn, dễ dàng bơm

bê tông cho cự ly xa tránh phân tầng bê tông Tác dụng của loại phụ gia này là

ép nước ở trong hồ xi măng, làm cho hồ xi măng trở nên dẻo hơn và chui vào các khe hở của c t liệu làm cho bê tông trơn

Loại phụ gia này chỉ dùng cho bê tông được thiết kế với cấp ph i giành cho bê tông bơm, không dùng cho bê tông được thiết kế với cấp ph i bình thường

- Phụ gia ức chế ăn mòn c t thép;

- Phụ gia cu n khí: Là loại phụ gia có tác dụng tạo ra rất nhiều các bọt khí nhỏ trong bê tông để nâng cao khả năng chịu đóng băng và tan của bê tông, tăng tính linh động của bê tông khi đổ bê tông trong vùng nhiệt độ thấp Tác dụng của loại phụ gia này sẽ giảm khi tăng nhiệt độ trong bê tông và hàm lượng xi măng cao, có trộn chất độn tro bay

-

1.5 Các yêu cầu kỹ thuật chung của phụ gia dùng cho vữa xi măng

1.5.1 Đối với phụ gia hóa học

- Phụ gia hoá học phải đáp ứng các yêu cầu tính năng về hàm lượng nước,

độ sụt, thời gian ninh kết và cường độ của bê tông dùng phụ gia Đặc biệt cường

độ của bê tông ở tuổi dài ngày (6 tháng và 1 năm) khi dùng phụ gia không được thua kém cường độ cơ học ở tuổi 28 và 90 ngày

- Khi có những yêu cầu đặc biệt về hàm lượng khí và độ co ngót thì phụ gia hoá học khi dùng cho bê tông phải thoả mãn các giá trị sau:

+ Hàm lượng khí của bê tông đ i chứng và bê tông có dùng phụ gia không được vượt quá 3% đ i với bê tông thường , hoặc 7% đ i với bê tông lồng khí (cu n khí);

+ Độ co ngót của bê tông dùng phụ gia ở tuổi 28 ngày không được vượt quá 800 µm (0,8mm) và 135% so với độ co ngót của mẫu bê tông đ i chứng

Ngoài ra phụ gia hoá học phải có độ đồng nhất cao và không nên chứa ion clo - tác nhân làm tăng nhanh sự ăn mòn c t thép trong bê tông

1.5.2 Đối với phụ gia khoáng hoạt tính nghiền mịn

Các yêu cầu vật lý đ i với phụ gia khoáng hoạt tính nghiền mịn được nêu trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Các yêu cầu vật lý của phụ gia khoáng hoạt tính nghiền mịn

Tên phụ

gia

Độ mịn %

trên sàng

008, max

Chỉ số hoạt tính đối với

XM, % so với đối chứng, mịn

Thời gian ninh

kết

Độ

ổn định thể tích,

mm, max

Độ bền nở sun phát 14 ngày, % max

Độ giảm nguy hiểm

ăn mòn Kiềm- cốt

7 ngày

28 ngày

Bắt đầu, không

Kết thúc không

Trung bình Cao

sớm hơn

muộn hơn

liệu 14 ngày,

%, mịn

Mất khi nung,

%, max

Sunphat theo SO3,

%, max

Thành phần hoạt tính chính

Kiềm (*) theo Na2O,

4 Muội

(*) Chỉ áp dụng khi bê tông được chế tạo với cốt liệu được xem là có hoạt tính

nguy hiểm với kiềm trong xi măng

Ngoài ra còn có cả yêu cầu về độ đồng nhất của phụ gia khoáng hoạt tính nghiền mịn, các chỉ tiêu này các nhà sản xuất phải đảm bảo và cung cấp

1.5.3 Đối với phụ gia chống thấm

Các loại phụ gia ch ng thấm cần phải đáp ứng yêu cầu kỹ thuật ghi trong bảng 1.4

Bảng 1.4 Các yêu cầu kỹ thuật đối với phụ gia chống thấm

Chỉ tiêu Phụ gia

dạng bột

Phụ gia dạng lỏng

Cường độ cơ học của bê tông ở các tuổi 3,7,28,90 và

Thay đổi độ dài, co ngót tối đa:

- % so với đ i chứng

- Trị s tuyệt đ i so với đ i chứng, mm

135 0,8

135 0,8

Kết luận chương 1

Phương pháp xây dựng hiện đại sử dụng vữa khô trộn sẵn có điều chỉnh polyme đ đáp ứng được nhu cầu ứng dụng, tính kinh tế, hiệu quả, độ bền, độ tin cậy và an toàn của công trình xây dựng Các nhược điểm của vữa xi măng truyền th ng đều cơ bản được khắc phục bằng công nghệ vữa khô trộn sẵn có điều chỉnh polyme Do vậy hiện nay trong nước và trên thế giới, công nghệ vữa trộn khô sản xuất tại nhà máy gần như hoàn toàn thay thế công nghệ vữa trộn tại công trường và điều chỉnh vữa bằng polyme lỏng tại công trường, đặc biệt tại các nước phát triển như Mỹ, Đức, Pháp,

Vữa khô trộn sẵn được sản xuất tại nhà máy, trong đó có các thành phần phụ gia đặc biệt, mang lại năng suất cao rõ rệt ở công trường bằng cách t i ưu hóa quá trình sử dụng và xử lý vữa xây dựng, sự nhanh chóng, hiệu quả và an toàn trong thi công bằng cách tránh được những sai sót trong quá trình ph i trộn tại công trường xây dựng Việc điều chỉnh vữa trộn khô bằng polymer khô dưới dạng bột góp phần nâng cao đáng kể khả năng thi công, độ dính, tính dẻo và độ biến dạng, khả năng ch ng mài mòn và độ bền vững lâu dài của vữa xây dựng

Ứng dụng kinh tế, đáng tin cậy và hiệu quả vữa xây dựng chất lượng cao nhằm đáp ứng những yêu cầu ngày nay của công nghệ vữa trộn sẵn được sản xuất tại nhà máy, bao gồm hệ th ng vận hành chuyển tự động, hệ th ng trộn vữa được kết hợp với việc điều chỉnh vữa trộn khô sản xuất tại nhà máy khoáng chất bằng các chất phụ gia polyme nhằm đạt được những sản phẩm lâu bền, đáng tin cậy và chất lượng cao

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT CỦA VỮA XI MĂNG 2.1 Vật liệu thí nghiệm

- Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia polyme tới các tính chất cường độ và

độ lưu động (độ sụt) của vữa xi măng Hàm lượng phụ gia sử dụng sẽ dao động trong khoảng 0-3%

- Vữa ximăng được thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 14TCN65-2002 có mác

100 Hàm lượng các thành phần của mẫu vữa thí nghiệm được miêu tả trong bảng 2.1

- Chất kết dính được sử dụng trong nghiên cứu là ximăng Poóc lăng PCB40 Nghi sơn ; Kh i lượng riêng 3,1 g/cm3 ; Độ mịn (lượng sót trên sàng 80µm) 6,0% ; Cường độ chịu nén, u n tuổi 28 ngày 48 Mpa; 5,9 Mpa

- Cát sử dụng là loại cát vừa (cát vàng), tuân theo tiêu chuẩn về cấp ph i của cát dùng cho vữa xây dựng, được sấy khô tới kh i lượng không đổi và sàng

- Bột cao su được dùng với hàm lượng 0-3% theo kh i lượng của c t liệu khô (ximăng+cát) Các tính chất đặc trưng của bột cao su được thể hiện trong bảng 2.2

Bảng 2.1 Công thức vữa thí nghiệm

Mác vữa

Xi măng PCB40

khô)

Nước

(lít)