Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu chế tạo phụ gia chống thấm cho bê tông và vữa trong các công trình thủy lợi

nhu cầu về các loại sản phẩm bê tông và bê tông cốt thép cho các ngành xây dựng cơ bản rất lớn, Nó đóng vai trò quan trong hàng đầu các vật liệu sử dụng cho xây dựng Nhằm thoả mãn nhu cầ

Tr-êng §!i häc Thñy Lii 1 LuEn v ìn Th'!c

sU ki thuÊt

MUC LUC

Trang

067000077 4

I Tính cấp thiết của dé tài: - s-s-scsssvssEssEseEseEsessessessesersersersersers 4 TL Muc dich ctta Dé tai0002 6

III Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: °-s 55s sses<2 6 IV Kết quả dự kiến dat được: 5- 5-5 << se se se sessessessessesersersersersers 6 CHUONG 1: TONG QUAN TINH HÌNH SAN XUAT PHU GIA TRONG VA )'e9.)000/9/005 ,ÔỎ 7 1.1 TONG QUAN TINH HÌNH SAN XUẤT PHU GIA TRONG VÀ NGOÀI he 7

1.1.1 Tổng quan tình hình xây dựng các công trình bê tông trên thế giới; 7

1.1.2 Tình hình xây dựng các công trình bê tông ở Việt Nam ‹+~- 8

1.1.3 Tình hình sản xuất bê tông và phụ gia chống thấm trên thé giới 10

1.1.4 Tình hình sản xuất bê tông và phụ gia chống thắm ở Việt Nam 15

1.2 KHAI QUAT VE PHU GIA VA PHU GIA CHONG THAM CHO BE TONG 2© 23

1.2.1 Phụ gia cho bê tông và vita là gÌ SG sntn St x SH Hy ng ky 23 1.2.2 Tại sao lại cần phụ gia cho bê tông và vữa -¿ ¿©csccc+ccsc 24 1.2.3 Các yêu cầu chung của một chất phụ gia: 2-2: 52 2+s+£xezxezxssrsee 25 1.2.4 Nội dung và phương pháp nghiên cứu phụ gia chống thấm: - 31

1.3 KET LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ; -s- <2 se ss+ssessesssessessessersee 32 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HOC CHE TẠO PHU GIA CHONG THÁM 34

2.1 CÁU TRÚC LO RONG TRONG BE TONG DONG RÁN 34

2.1.1: Cấu trúc bê tông va bản chat của sự thắm qua bê tOng vo 34 2.1.2: Những nguyên nhân chính gây ra sự thắm qua bê tông - 39

Hac vi°n: Hp THANH DỊYNG Chuy°n

ngpnh: X©y dùng C«ng trxnh thñãy

2.1.4; Các biện pháp làm tăng tính chống thắm cho bê tông 442.2 CAC HIỆU UNG GIAM ĐỘ RONG ĐÁ XI MĂNG:

2.3 CO CHE LAP DAY CUA PHY GIA KHOANG HOẠT TÍNH PUZOLAN

54 2.3.1 Higu ứng lắp đầy % 2.3.2 Hiệu ứng puzolanic: 55 2.3.3 Tác dụng của Bentonit %6

24, KET LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ:

CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHAT CUA NGUYÊN LIEU ĐẦU VÀO

VÀ CÁC THONG SO CÔNG NGHỆ CHÍNH CHE TẠO PHY GIA CHONGTHÁM S73.1, KHOANG BENTONIT, set"

3.1.1 Dạng không gian của montmorilonit;, 59

3.1.2 Cấu trúc th thể của montnorilonit d0

3.1.3 Tính cit ou trúc bắp phụ 6

3.14 Những ứng dạng chủ yếu của Bentit 64

3.2 PUZƠLAN: Ma.

2.1 Cle loại Puzolan n

3.2.2.Co sở lý thuyết về phụ gia khoảng hoạt tinh cho xi ming và bê tOng 823.3 PHU GIÁ HOA DEO

3.3.1, Mục dich của việc sử dụng vi tinh chit của phụ gia hoa deo, 88

3.3.2 Cơ che tác dụng của phụ gia siêu dẻo 89

3.4 KET LUẬN VÀ ĐÁNH Gì

CHUONG 4: CHE TẠO THU VÀ KIEM TRA TÍNH CHAT CU,

4.1, SƠ BO SAN XUẤT PHY GIA CHONG

4.2 NGHIÊN COU ANH HUONG CUA PHY GIA TỚI MỘT SỐ TÍNH CHAT

91

MNƯỚC 91

CƠ LÝ CUA XI MĂNG

4.3 NGHIÊN CỨU ANH HUONG CUA PHY GIA DEN TÍNH CHAT CUA BETONG

43.1 Kết quả kiểm tra trong phòng thí nghiệm; 9

4.3.2 Thi nghiệm phụ gia tại công trình 9ĩ

4.4 KET LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁI e <<

CHUONG 5: KET LUẬN - KIÊN NGHỊ,

KIÊN NGHỊ,

TÀI LIỆU THAM KHẢO

100 102

PHY LUC HÌNH ANH THAM KHAO

MỞ ĐẦU:

I Tinh cấp thiết của đề tài

“Trong những năm gần đây, các công trình xây dựng ở nước ta ngày càng

có quy mô lớn, đòi hoi phải có những loại bê tông có tinh năng cao phục vụ

những mục đích đặc biệt như: Thi công kết cấu chịu va chạm; chốngthắm Các loại bê tông này phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật về: Cường độcao, phát triển nhanh, dễ chảy, khả năng điền day cao, 6n định kích thước,bám dính tốt, không phân ting, tách nước, không rạn nứt, bền với điều kiện

khí hậu, kháng va đập, chịu rung động, có khả năng bảo vệ cốt thép, chống

thấm.

Bê tông là vậtliệu được sir đụng rộng rãi trong xây dựng với hối lượngrất lớn (Mỗi năm trên thể giới tiêu thụ khoảng 2 tỷ mỶ bê tông các loại) Tuynhiên vấn đề ăn mòn bê tông gây phá huỷ cốt thép đã làm suy giảm chất lượngcông trình, nhất là công trình thuỷ lợi và công trình xây dựng trong vùng có

ém (30

xâm thực của nước biển Chi phí sửa chữa do ăn mòn gây ra có thé cl

đến 70%) mức đầu tư xây dựng công trình Trên thế giới hàng năm đã phải bỏ

ra hàng chục tỷ đôla dé bảo trì, duy tu và sửa chữa công trình bị xâm thực Tat

cả các vấn dé đó đều do bê tông bị thắm gây ra

Độ chống thắm của vữa ít được quan tâm, các tiêu chuẩn của Việt Nam

về vữa cũng không dé cập đến độ chống thắm trong phần kỹ thuật và phương

pháp thử Trong thực tế vữa thường chịu áp lực nước lớn như bé tông, nhưng

lớp vita lại thường mỏng (khoảng 1 đến 3cm), nên nhiều khi chỉ một dp lực

nước không lớn cũng làm nước thấm qua lớp vữa Trong nhiều trường hợp

vita cũng có yêu cầu chống thấm và chống âm để đảm bảo yêu u kỹ thuật và

mỹ quan công trình, như vữa trát mặt ngoài tường, vữa trát bể nước, đặc biệt

với các công trình ngằm, vữa trát mặt ngoài kết cấu bê tông ở trong nước hoặc

ở dưới dat, tiếp xúc với nước ngầm đẻ chống thắm, chống ăn mòn

bê tông cốt thép

Hiện nay, để đánh giá chất lượng các công tình thuỷ công, ngưkhông đơn thuần chỉ nói về cường độ kháng nén của các loại bé tông lấy tại

công trình, mà còn là tuổi thọ của các công trình này Cường độ kháng nén

của bê tông chỉ là một trong những chỉ tiêu góp phần nâng cao tuổi thọ chocông trình xây dựng bê tông và bê tông cốt thép Đối với các công trình xây

đựng thuỷ lợi đầu mồi, bê tông thường xuyên tiếp xúc với nước, trong khí hậu

ẩm ướt hoặc tiếp xúc với mực nước thay đổi thì tính chống thắm nước, chống.

ăn mòn của bê tông là một chỉ tiêu vô cùng quan trọng Trên thể giới người ta đang nghiên cứu và sản xuất các loại bê tông chất lượng cao Loại bê tông này

cao vừa đặc chắc và có tính chống thắm, chống ăn mòn rất

vừa có cường độ

tốt,

“Tại các nước phát triển, bê tông đã được phổ cập mác 80Mpa Một số

nước ở châu á như Trung Quốc, Hàn Quốc, Thái Lan đã phổ cập mác bê

tông 45Mpa Trong khi đó ở nước ta, bê tông mác cao 45Mpa bắt đầu được sử

dụng trong xây dựng công trình giao thông Còn trong xây dựng thuỷ lợi,

phần lớn các kết cấu khối lớn vẫn dùng bê tông 20Mpa Lượng xi mãng nóichung thấp, do vậy việc dùng phụ gia chống thấm làm tăng khả năng chống

thấm cho bê tông mác 15 và 20Mpa, bảo vệ cốt thép trong bê tông là việc rấtcần thiết để đảm bảo kỹ thuật và mỹ thuật các công trình xây dựng

Ngày nay, hoà cùng tốc độ phát triển nhanh và bền vững của các ngành

khoa học, khoa học vật liệu trong thời gian qua cũng có những đóng góp quan

trong, Trong số đó, một loại vật liệu mới có tinh năng chống thắm rất đặc biệt

đã được du nhập vào nước ta thời gian qua đã và đang chiếm lĩnh thị trường

chống thấm cao cấp trong nước Tính cách mang về công nghệ chéng thắm là

ở chỗ nó cải biến cấu trúc của bê tông và bảo vệ bê tông khỏi tố gây

ảnh hưởng tiêu cực.

Với mục tiêu phân tích nghiên cứu sản xuất được loại phụ gia chốngthấm cho vữa và bê tông Luận văn tập trung di lu vào nghiên cứu và sản

xuất phụ gia chống thắm để đảm bảo kỹ thuật và mỹ thuật các công trình xây

dựng nói chung và công trình thuỷ lợi nói riêng.

TT Mặc dich của Đề tà

+ Xác định ỷ lệ các nguyên liệu;

= Xác định được các thông số công nghệ chính chế tạo phụ gia chống thắm;

~ Chế tạo thir phy gia chống thắm, tăng ít nhất 2atm so với đối chứng;

TH Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:

~ Dựa trên lý thuyết và thí nghiệm cụ thé

~ Phân tích, tổng kết thực nghiệm;

- Nghiên cứu thực nghiệm;

~ So sánh để kiểm chứng;

1V Kết quả dự kiến đạt được:

= Xác định được các thông 6 công nghệ chính chế tạo phụ gia chống.thắm;

- Xác định tỷ lệ các nguyên liêu;

~ Xác định được thành phần hỗn hợp của phụ gia chống thấm đảm bảo.nâng cao chống thấm ít nhất 2atm so với đối chứng;

'CHƯƠNG 1: TONG QUAN TINH HÌNH SAN XUẤT PHY GIA TRONG VA

mết khối và trong tương lai gần bê tông vẫn là một trong những vật liệu cơ

bản dùng trong xây dựng Khác biệt lớn nhất của bê tông so với những vật liệu xây dựng khác là các tính chất của bê tông, va đặc biệt là cường độ, được

hình thành và phát triển trong quá trình thi công Do vậy, bê tông vẫn là một

loại vật liệu xây dựng được dùng phô biến nhất trên thể giới Các nhà trọcrời, các tuyển đường giao thông và đặc biệt là các con đập bê tông trong lựcđược xây dựng bền vững như là một minh chứng dé chứng tỏ ring vật liệu bêtông không thể thiểu trong ngành xây dựng hiện nay

Tình hình phát triển sản xuất vật liệu xây dựng nói chung và sản xuất sản

phẩm bê tông xi măng, bê tông cốt thép nói riêng: ở những thé ki trước, công

độ xây dựng chậm Những năm 30 ~ 40

XIX công nghiệp sản xuất xi măng pooclăng ra đời đã tạo ra mộtbước chuyển biến cơ bản trong xây dựng Cho đến những năm 70 — 80 của thé

ky XX bê tông

Loại vật liệu nảy có nhiều tính ưu việt đã phát triển nhanh chóng va chiếm vị

it thép mới được sử dụng nhiều trong lĩnh vực xây dựng

trí quan trọng trong các loại v xây dựng,

Trong quá trình nghiên cứu và thực tiễn sử dụng người ta ngày cing hoàn

thiện các phương pháp tính toán kết cấu, ngày càng phát huy được tính ưu vi

và hiệu qua sử dụng chúng Những năm dau thé ky XX cấu kiện bê tông cốt

thép đúc sẵn ra đời Việc sản xuất cấu kiện bê tông đúc sẵn bằng thú công đã.dan được thay thé bằng các các phương pháp cơ giới

Những thập niên vừa qua, các thành tựu về nghiên cứu, lý luận cũng như

vé các phương pháp tính toán bé tông và bê tông cốt thép trên thé giới ngày

cảng thúc đẩy ngành công nghiệp sản xuất cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn

+ thép ứng suất trước và ứng dụng nó vào sản xuất bề tông là một thành tu hết

ức to lớn Nó cho phép tận dụng tốt các ưu điểm của bê tông mác cao với cốt

thép cường độ cao tiết kiệm được bê tông, cốt thép Nhờ đó có thể thu nhỏ

kích thước cấu kiện, giảm nhẹ được khối lượng, nâng cao khả năng chịu lực

và khả năng chồng nứt của edu kiện bê tông cốt thép.

Ngày nay ở những nước phát triển, cùng với sự phát trién của khoa học kĩ

thuật thi việc công nghiệp hoá ngành xây dựng, cơ giới hoá thi công, lắp ghépcấu kiện bằng bê tông tông cốt thép và bê tông ứng suất trước cũng được

nghiên cứu, phát triển và được sử dụng rộng rãi Đặc biệt là trong ngành xây

dựng dân dụng và công nghiệp, với các cấu kiện đúc sẵn ngày càng phong phú

da dang như: cột điện, dim mái, dàn mái ống nước, panen, cọc móng đápứng đầy đủ và kịp thời các đòi hỏi của quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá

ngày nay.

1.1.2 Tình hình xây dựng các công trình bê tông ở Việt Nam.

nude ta trong những năm qua, nền kinh tế đã phát triển một cách mạnh

mẽ Từ những thành tựu phát triển kinh tế đó đã đẩy mạnh tốc độ xây dựng

xây dựng cơ bản giao thông vận tai đó là việc xây dựng một cơ sở hạ tầng

hiện đại, thuận tiện đáp ứng các yêu cầu cắp thiết cho sự phát triển của kinh tế

xã hội cho hiện tại và tương lai Việt Nam là một nước đang trong giai đoạn

phat triển với din số gần 85 triệu dân, tiềm năng phát triển rất lớn Vi vaytrước mắt phải xây dựng một cơ sở hạ tang hoàn chỉnh hơn dé đáp ứng tốc độphát triển của đất nước để làm được điều này ngành xây dựng công nghiệp.dân dung và ngành sản xuất vật liệu xây dựng cần thiết phải đi trước một bước

trong quá trình phát triển Trong đó ngành sản xuất vật liệu xây dựng phải

được wu tiên đầu tư phát triển mạnh hơn Vi vậy, trong những năm qua Đảng

và Nhà nước ta đã có những chính sách đầu tư phát triển hợp lý cho ngành vật

liệu xây dựng đã và đang sản xuất các nhà máy sản xuất vật liệu xây dựnghiện đại công suất lớn ngang tim với các nước trong khu vực và các nướcphát tiễn trên thé giới Cùng với sự phát triển của ngành xây dựng nhu cầu

về các loại sản phẩm bê tông và bê tông cốt thép cho các ngành xây dựng cơ

bản rất lớn, Nó đóng vai trò quan trong hàng đầu các vật liệu sử dụng cho xây

dựng

Nhằm thoả mãn nhu cầu đó, ngành vật liệu xây dựng cần ưu tiên phát

triển theo chiều sâu, đổi mới trang thiết bị, công nghệ sản xuất tiên tiến Theo.định hướng này ngành sản xuất bê tông và cấu kiện bê tông đúc sẵn đã vàđang được nhà nước đầu tư thích đáng và đạt được một số kết quả khả quan

Các cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn ngày cảng được sử dụng rộng rãi trong,

các công trình xây dựng cơ sở hạ ting Để đáp ứng được nhu cầu này cần thiết

phải xây dựng các nhà may sản xuất cấu kiện bê tông đúc sẵn có sử dụng các

lên tiến và các loại phụ gia chcông nghệ lượng cao nhằm đáp ứng được tốc

độ phát triển cơ sở hạ ting của nước ta nói chung, thủ đô Hà Nội nói riêng và

trong tương lai

3 Tình hình sản xuất bê tông và phy gia chống thắm trên thé giới.

sa Lịch sử nghiên cứu và sử dụng phụ gia cho bê tông và vita trên thé giới.

Việc đưa vào bê tông các sản phẩm khác nhau (phụ gia) nhằm cải thiện

một vài tính chat của chúng, được thực hiện ngay tir thời kỳ đầu của việc sảnxuất bê tông bằng ximang pooclăng Các sản phẩm đưa vào đầu tiên chắcchan là thạch cao, canxi clorua, các loại bột mịn Trước hết, người ta tìm cách

eu

tông Cnadlt đã nghiên cứu từ năm 1891 tác dụng của các cl

túc động lên thời gian ninh kết, cường độ cơ học, tính c nước của bê

Năm 1932 lần đầu tiên Mỹ công bố việc sử dụng nước thải sunphít của

các nhà máy giấy làm phụ gia hóa dẻo cho bê tông.

Các chất cuồn khí chỉ được thực tế sử dụng từ những năm 1948

Một bước tiễn quan trong nghiên cứu và sử dụng phụ gia hóa học cho bê

tông là sự ra đời của phụ gia siêu dẻo - là phụ gia hóa dẻo thé hệ hai, đến nay

có hai loại phụ gia siêu déo (theo ASTM C494 type F & G) được sử dụng phổbiến trên cơ sở Naphtalen sunphonat foocmandehit (NSF) do Nhật bản tông

hợp đầu tiên năm 1964 và Melamin foocmandehit sunfonat (MSF) do Cộng

hòa liên bang Đức chế tạo năm 1972, hơn hai mươi năm nay do sử dụng phụ

gia siêu do kết hợp với xi măng mắc cao và cỗ liệu chọn lọc ch tạo bề tông

chất lượng cao (High perfommance concrete - HPC) có cường độ và độ bềnđặc chắc cao (độ thắm nhỏ).

"rong những năm gin đây th giới dang tập trung nghiên cứu ché tạo, sử

dụng phụ gia siêu dẻo thể hệ mới có tên gọi chung là nhóm POLYCACBOXYLAT có khả năng giảm nước nhiều hơn, đồng vai trò rit

quan trọng đối với tương lai bê tông chất lượng cao và công nghệ bê tông tựđầm cũng như phát triển các loại phụ gia polyme để biến tính xi măng, nâng.cao chất lượng vữa làm vật liệu chống thấm bảo vệ và hoàn tỉ én công trình đạt chất lượng và hiệu quả cao trong xây dựng.

“Các nước phát triển di đầu trong việc nghién cứu, chế tạo và sử dụng phụgia hoá học (PGHH) Ở Mỹ sử dụng phụ gia hóa déo để sản xuất bê tông:

1967 - 46 triệu mỶ, 1978 - 68 triệu m’; 1982 - 85 triệu mỶ

6 Canada từ năm 1987-1988 dùng phụ gia siêu dẻo chế tạo bê tông dat

cường độ 80 MPa để xây dựng tòa nhà chọc trời ở Toronto, đến nay 100% sản lượng bê tông của nước này có sử dụng PGHH.

6 Anh, Pháp hợp tác xây dựng đường him xuyên biển Mang

gia siêu đẻo DURCIPLAST và HR401 của Sika chế tạo hàng triệu m3 mác

lớn hơn 60Mpa.

ơ dùng phụ

G Pháp triển khai dự án nha nước về bê tông chất lượng cao (1986-1990)

và đã hình thành một mạng lưới gồm 15 trung tâm chế tạo bê tông chất lượng

cao trộn sẵn có sử dụng phụ gia siêu sẻo DURCIPLAST trên cơ sở MSF đạt

cường độ 60+100Mpa.

Tai Nhật bản 100% bê tông có sử dụng PGHH, lượng ding ước tính đến

triệu tắn/năm phụ gia các loại

‘Tai Trung Quốc từ 1980 đã chế tạo bê tông cường độ 50 + TOMPa đi từ xi

măng Pooclăng thông dung, phụ gia hóa dẻo và

gti 60 + 216m ở Bắc Kinh, Thắm Quy:

licafume để thì công các kết

cầu chịu lực (cột, dim) nha cao

“Thượng Hai.

b Sản xuất bê tông và phụ gia trên thé giới.

Bê tông là một trong các loại vật liệu xây dựng được sử dụng rộng rãi

liệu dự báo.

nhất trong xây dựng mới hay sửa chữa công trình hạ ting Các s

cho thấy sản lượng bê tông trên toàn thể giới sẽ tăng từ khoảng 10ty tấn năm

1995 lên đến 16 tỷ tấn trong năm 2010 Hàng năm, sản lượng bê tông hàngnăm trên thể giới đã đạt khoảng 1,5 + 2 tỷ mét khối và trong tương lai gin bê

tông vẫn là một trong những vật liệu co bản dùng trong xây dựng Khác biệtlớn nhất của bê tông so với những vật liệu xây dựng khác là các tính chất của

bê tông, và đặc biệt là cường độ, được hình thành và phát trin trong quá trìnhthi công Do vậy việc xác định cường độ bê tông đã đóng rắn trong kết cấuhoặc cấu kiện bê tông để so sánh với yêu cầu của thiết kế là rất quan trọng

nhằm đảm bảo chất lượng của các công trình bê tông và bê tông cốt thép

Trên thé giới, phy gia cho bê tông được quan tâm ngay tử cuối thé ki 19.'Việc sử dụng CACL2 trong bê tông từ xi măng POOCLANG được bắt đầu từ

năm 1873 ở Đức và những bản quyền về sử dụng nó bắt đầu từ 1885 ở Anh.Đặc biệt ở những nước có thời tiết lạnh thì những phụ gia tăng nhanhđóng rắn như CACL2, trietanol amin, aluminát được quan tâm nghiên cứu

và được sử dụng với số lượng lớn Năm 1932, lần đầu tiên ở Mĩ có những

công bổ về việc sử dung nước thải sun phít của các nhà máy giấy làm phụ giahoá dẻo cho bê tông Bắt đầu từ đó, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu ở

nhiều nước trên thể giới công bố về ảnh hưởng của lignôsunphônát - thành

tính chất khác nhau của xi măng và bê tông Không dừng lai ở đây, các nhà

nghiên cứu trên thé giới đã lần lượt công bố các số liệu của mình sử

dung hàng loạt các nguồn nguyên liệu khác nhau, với bản chất hoá học khác

nhau và được chế tạo và xử lí khác nhau để làm phụ gia cho bê tông Nhữngnăm 60 là thời kì bùng nỗ các thông tin tư liệu về phụ gia hoá học cho bê tông,

PI

lignôsunphônát còn có hàng loạt các phụ gia khác trên cơ sở phế thải các nhà

in lớn là về phụ gia hoá dẻo và làm chậm đóng rắn Bên cạnh

máy rượu, nhà máy đường, trên cơ sở hydroxy-carboxylic axit tartric axit, citric axit, gluconie axit, polysacharit, oligosacharit, các dẫn xuất đường đơn,

đường đôi, đường khử Sự bùng nỗ về tr liệu phụ gia bê tông tiếp tục suốtnhững năm 70 và 80 với các công bỗ công trình khoa học cũng như bản quyềntác giả về sự kết hợp giữa hai hay nhiều hợp chất khác nhau làm phụ gia nhằm.tăng hiệu quả tác dụng của phụ gia và giảm các ảnh hưởng không mong muốn

khi sử dụng đơn lẻ.

Cũng vào những năm 60 thé giới đã chứng kiến sự ra đời đầu tiên ở qui

déo trên cơ sở naphtalen sunphônát formalđêhýt

ip phụ gia

do công ty KAO sản xuất tại Nhật bản Tiếp đó là một loại phụ gia siêu déo

khác trên cơ sở mélamin sunphônát formalđêhýt cũng được chế tạo thành

công ở Đức Đồ là hai lo ai phụ gia siêu déo chính ngày cảng được sử dụng

nhiều trên khắp thé giới cho đến ngày nay Bên cạnh đó, đã có rất nhiều

nghiền cứu và ứng dụng các chủng loại phụ gia khác cho bê tông Các phụ gia

nở trên cơ sở Sunphôaluminat, CaO, MgO được sử dụng trong các công

trình xây dựng dân dụng và công nghiệp, trong hd xi măng trắm giếng khoandầu khí Các phụ gia polime như các latex styren-butadien, latex acrylic, các

polime dang bột được sử dụng rat nhiều làm phụ gia kết dính, phụ gia chốngthắm, chống ăn môn cho xây dựng và sửa chữa các công trình Các phụ gia trợbơm, phụ gia điều chinh độ nhớt, phụ gia chống trôi cũng được nghiên cứu và

phát triển Tuy vậy, về tỉ trong sir dụng phụ gia cho bê tông thì phụ gia hoá

đẻo và phụ gia siêu dẻo các loại chiếm ưu thé tuyệt đối Đối với các nước có

khí hậu lạnh thì các phụ gia đóng rắn nhanh và phụ gia lôi khí cũng được áp

dụng Tử năm 1952 đến năm 1956, trên thế giới đã sử dụng lignôsunphônátlàm phụ gia cho khoảng 51 triệu m` bê tông Vào năm 1960, khoảng 340 sản

phẩm phụ gia bê tông khác nhau có mặt trên thị trường Đức và năm 1962 có

khoảng 275 tên phụ gia có mặt ở thị trường Anh Cho đến năm 1968, mỗi năm

có khoảng 50 triệu m’ bê tông các loại ở Nhật bản sử dung phụ gia bê tông,

trong đó có phụ gia hoá déo và phụ gia lôi khí Năm 1981 ở Nhật bản có

khoảng 12,5% bê tông đúc sẵn và 78% bê tông trộn sẵn sử dụng phụ gia hoá

déo, Trong năm 1967 tại Mĩ đã sử dụng phụ gia hoá dẻo trong 38 + 46 tréu m”

bê tông và như vậy tính cho đến năm đó ở Mĩ đã sử dụng phụ gia hoá dẻo chotit cả khoảng 380 triệu m” bê tông Đến năm 1978 thì số lượng bê tông sit

‘dung phụ gia hoá déo hàng năm ở Mĩ đã tăng lên 68 triệu m*, Trong năm 1982,

phụ gia hoá học có tính giảm nước các loại hoá déo và siêu dẻo đã được sử

đụng cho khoảng 85 triệu m’ bê tông ở Mĩ và 15 triệu m` bê tông ở Canada,

Số liệu này tương đương với khoảng 71% các loại bê tông ở Mĩ và 88% ở

Canada, Còn ở Australia thì ít nhất là 85% lượng bê tông là có sử dụng phụgia cho đến năm 1982, Đối với riêng phụ gia siêu déo các loại thi cho đến năm

1984 trên toàn thế giới đã có khoảng 69 + 76 triệu mỶ bê tông sử dụng loạiphụ gia này Tại Mĩ trong những năm đó có khoảng 1,5 + 2.3 triệu mÌ bê tong

mỗi năm sử dụng phụ gia siêu dẻo, tương đương với gần 2% tổng sản lượng

bê tông ở Mi hàng năm Trong khi đó trong số bê tông có sử dụng phụ gia thì

82% là sử dụng phụ gia hoá dẻo và làm chậm đóng rắn Tại Nhật Bản trong

năm 1980, phụ gia siêu đẻo được sử dụng cho khoảng 2% lượng bê tông trộn

sin, 78% sản lượng bê tông trộn sẵn sử dụng phụ gia hóa d ẻo và 20% là

cường độ cao và bê tông chất lượng cao trên thé giới ngày càng nhiễu, tỉ trọng.

bê lông có sử dụng phụ gia s déo ngày cing cao Riêng ba nước Mi,

Canada, Nhật bản thi đến năm 1997 lượng bê tông sir dụng phụ gia siêu déo

đã chiếm khoảng từ 9 -12% tổng lượng bê tông được chế tạo hàng năm tại

nước này.

1.1.4 Tình hình sản xuất bê tông và phụ gia chống thấm ở Việt Nam

a Lịch sử nghiên cứu và sử dụng phu gia cho bê tông ở Việt Nam.

G nước ta việc nghị cứu và sử dụng phụ gia hóa học cho bê tông xây

dựng mới được thực hiện từ những năm 60 của thể kỷ này, đánh dẫu bằng

việc nghỉ “Thác Bà với cứu sử dụng phụ gia CCB cho công trình thủy đi

sự giúp đỡ của Liên Xô cũ.

Năm 1971, tại hội nghị bê tông toàn miền Bắc đã có báo cáo kết quảnghiên cứu sản xuất PGHH cho bê tông từ nguyên liệu trong nước, tiếp đónhiều cơ quan khoa học đã tiến hành nghiên cứu xong kết quả dừng lại trong

phạm vi PIN.

Nam 1977 Vi Khoa học kỹ thuật (VKHKT) Xây dựng ng cứu chế

tạo phụ gia hóa đẻo từ dịch kiềm đen của nhà máy giấy, sản phẩm ở dạng bột,déo, lông với tên thương phẩm là LHD (K,D,L) Tiếp đó nghiên cứu phụ giahóa đèo LK-1 trên cơ sở biển tính dich kiểm den và phụ gia siêu déo COSUnhằm nâng cao cường độ và khả năng chống thấm của bê tông Các loại phụ

gia trên được sử dụng rộng rãi vào các công trình xây dựng.

tp đó nhiều đơn vị thuộc nhiều ngành khác nhau đã tiến hành nghiên

cứu và cho ra đời nhiều sản phẩm PGHH sử dụng rộng rãi cho các công trình

dựng:

~ Sin phẩm phụ gia lignhin kiềm KOI và lignhin nitro hóa K02, phụ gia BENIT t cơ sở bentonit của Viện khoa học thủy lợi có tác

PBG-dụng giảm nước nâng cao mác bê tông, chống thắm

- Sản phẩm phụ gia ZECAGI của Viện KHKT Giao thông có tác dụng

«go hóa cao, đông cứng nhanh chống thắm và chẳng an môn cốt thép

~ Sản phẩm hóa déo PA và phy gia Puzzolith từ Puzzolan và ri mật cua Công ty thí nghiệm Vật liệu giao thông I.

- Sản phẩm KDT-2 của Việ Vật liệu xây dựng nghiên cứu chuyển giao cho nhà máy giấy Hòa Binh năm 1984, xây dựng đây chuy: xuất với quy

mô 300 tắn/năm góp phần phục vụ hơn I triệu mỶ để

điện Hòa Binh, Từ phụ gia KĐT-2 Vi

tạo phụ gia đa chức năng (chống thắm và phát triển cường độ nhanh), cũng.

dựng công trình th

còn tiếp tục nghiên cứu biển tính chế

như cho ra đời sản phẩm phụ gia siêu dẻo SD-83 bằng cách sunfonat hóa

naphthalen, sau đó thực hiện phản ứng đa ngưng tụ với foocmalin Sản phẩm này phụ gia cho bê tông có độ sụt cao OK 320cm, sử dung cho các cấu kiện bê

tông có mật độ cốt thép day đặc, khi thi công phải bơm phun áp lực cao vàlàm giảm ton thất độ sụt của bê tông tươi

Tháng 4/1996 Công ty trách nhiệm hữu hạn MBT Việt Nam (Master

Builder Technologies) xin được phép đầu tư xây dựng nhà máy sản xuất phụ

gia bê tông và hóa chất xây dựng tại khu Công nghiệp Thuận An, tỉnh Bình Dương với 100% vốn nước ngoài (Thuy Si).

‘Thang 6/1996 Công ty TNHH Sika Việt Nam được phép đầu tư nha máy

sản xuất phụ gia bê tông và hóa chất xây dựng tại khu Công nghiệp Nhơn

ông Nai với 100%

Trach, nước ngoài là 4,7 triệu USD có công suất

15.400 tắn/năm

"Tiếp đó nhiều công ty khác như GRAGE (Mi), Fosroe (Anh), SKW (Đức)

và Mapei (Ý) đã ảo ạt đưa vào thị trường trong nước hàng loạt sản phẩm

phụ gia bê tông dưới nhiều tên thương phẩm khác nhau, tạo nên bộ mặt thịtrường hoá phẩm s động,

cơ sở trong nước đã mạnh dạn đầu tư nghiên cứu và đưa ra thị

trường nhiều sản phẩm phụ gia bê tông khác nhau như: PLACC- 02A, Selfill (liên hiệp quang hoá điện từ) ; BENIT- 1, BENIT- 2, BENIT- 3 (Viện KHKT

thuỷ lợi) từ khoáng sét tự nhiên; PƯZÔLIT, PA (CIENCO 1); LKI, ICT

KHCNXD) từ dich kiểm den v.v các

Super (v phẩm này đã góp phần

làm phong phú thị trường phụ gia bê tông, giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, đông thời khẳng định khả năng nghiên cứu sản xuất và đáp ứng thị

trường về mat hàng này của các cơ sở trong nước,

‘Thang năm 2004 công ty cổ phần BIFI được thành lập theo giấy phép

kinh doanh số của UBND thành phố Hà Nội, Đăng ký nhãn hiệu hàng hoá

số và được cấp bằng độc quyển sáng chế số 5888 theo quyết định số:

9514/QD-SHTT ngày 19.09.2006 của Cục sở hữu trí tuệ ~ Bộ KH&CN BIEI

đã xây dựng hàng loạt nhà máy sản xuất phụ gia cho bê tông chất lượng cao

trên cở sở nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước với công xuất thiết kế giđoạn 1 (2006 - 2008) là: 10.000 tắn/năm; giai đoạn hai là: 30.000 tắn/năm có.khả năng đáp ứng nhu cầu sử dụng phụ gia cho bê tông ngày cảng tăng ở Việt

Nam,

Sin suất bê tông và phụ gia ở Việt Nam.

Ngày nay, hòa cùi the độ phát tiễn nhanh và bin vững của các ngành

khoa học, khoa học vật liệu trong thời gian qua cũng đã có những đóng góp.

quan trong, Trong số đó một loại vật liệu mới có tỉnh năng chống thẳm rấtđặc biệt đã được du nhập vào nước ta thời gian qua và đang chiếm lĩnh được

thị trường chống thắm cao cấp trong nước, đó là sản phẩm chéng thắm tinh

thể nội (Integral Cryslline Waterproofing Agent),

Ở nước ta, bê tông mác cao 45 Mpa bắt đầu được sử đụng trong xây dựng

công trình giao thông Còn trong xây dựng thuỷ lợi, phần lớn cá

lớn vẫn dùng mác bê tông 20 Mpa Do vậy việc dùng phụ gia chống thắm làm tăng khả năng chống thấm cho bê tông mác 15 và 20 Mpa, bảo vệ cốt thép

trong bê tông vẫn là việc cần thiết

‘Trén thị trường Việt Nam đang có bản nhiều loại phụ gia ngoại của hãng

nước ngoài như SIKA, MBT (Thuy Sĩ) FOSROC (Anh), GRRACE (Mỹ).

‘Tuy nhiên, các phụ gia này chủ yếu là phụ gia hoá hoc Một số phụ gia chống

thấm đang dùng là loại dạng nước hoặc bitum lỏng dé quét lên bề mặt bê tông,

ví dụ MULSEAL DP của Anh, SELCOAT của Thái Lan, HYPOLSEAL của

Singapore Chưa có phụ gia đặc chủng chống thấm cho bê tông, giá thành lại

cao Hơn nữa, các loại phụ gia này là các hoá phẩm cao cấp chỉ hợp với bê

tông giảu xi măng, khi sử dụng đòi hỏi cân đong rit chính xác bằng các thiết

bị hiện đại, nếu không tác dụng sẽ bị ngược lại

6 nước ta, việc nghiên cứu phụ gia bể tông đường như mới bắt đầu từ

những năm 70 Viện KHCN xây dựng bắt đầu bằng những nghiên cứu sitdụng nước thai của nha máy giấy để chế tạo phụ gia hoá dẻo và làm chậm.đóng rắn cho bê tông LK-1 bằng con đường kết tủa axít và sau đó hoà tan lại

“Tiếp đó Viện KHCN-Vật liệu xây dựng đã nghiên cứu cô đặc dịch kiểm đen.Kết quả của nghiên cứu này là sự ra đời một day chuy én cô đặc chế tạo phụ

gia hoá déo KDT2 ngay tại nhà máy giấy Hoà bình, phục vụ có hiệu quả cho

công trình xây dựng nhà máy thủy điện sông Đà Tuy nhiên trong những năm

80, việc nghiên cứu và sản xuất phụ gia trong nước vẫn ở mức bột phát, chưa

tông lông tại công trình xây dựng nhà máy thủy điện sông Đà, Viện KHCN

‘Vat liệu xây dựng đã nghiên cứu và chế tạo thành công phụ gia siêu déo

SD-83 trên cơ sở naphtalen sunphônát formalđêhýt, mỡ ra khả năng phát trién

dong phụ gia cao cấp cho bê tông tại Việt nam

Cuối những năm 80 đầu 90, nền kinh tế mở cửa cả nước ta đã thu hút

nhiễu nhà doanh nghiệp nước ngoài đến mở thị trường tại Việt nam Trong

lĩnh vực hoá phẩm xây dung, công ty SIKA Thụy Sĩrồi tiếp đó các công ty

khác như MBT Thụy Si, GRACE Mĩ, Fosroc Anh, SKW Đức đã ảo ạt đưa thị trường trong nước hàng loạt sản phẩm phụ gia bi lông dưới nhiều tên

thương phẩm khác nhau, tạo.

Với

mặt thị trưởng hoá phẩm xây dựng sôi động.

m năng lớn sẵn có về kĩ thuật và kinh

h chuyên nghiệp cao, với

với kinh nghiệm thị trường sâu sắc, các công ty nước ngoài nhanh chóng chiếm lĩnh tuyệt đại đa số thị trường hoá phẩm đang hình thành và phát triển

mạnh mẽ ỡ nước ta Tuy nhiên cần thấy mặt tích cực của sự có mặt các công

ty hoá phẩm lớn trên thé giới tại Việt nam: Các nhà thi công xây dựng và các

cận và sử dụng rất nhiề chủng loại

nhà sản xuất vật liệu xây dựng được

xản phẩm khác nhau của công nghiệp hoá phẩm xây dựng, được biết và áp

dụng nhiều công nghệ mới khi sử dụng các sản phẩm này, có điều kiện đểnâng cao chất lượng sản phẩm và công trình xây dựng các nhà nghiên cứuthấy được thực trạng lớn của lĩnh vực hoá phẩm xây dựng, tính đa dạng về

chủng loại sản phẩm cũng như địa chỉ và phương thức áp dung, có điều kiện

mở cho việc chọn hướng nghiên cứu của minh, đồng thời dé dàng có được các

số liệu so sánh với các sản phẩm cùng loại đang có mặt trên thị trường; các cơ

sở sản xuấ và kinh doanh có được một thị trường đã khai phá rộng lớn, có

thêm nhiều kinh nghiệm trong việc đánh giá và lam thị trường, học được các

phương án và thủ thuật kinh doanh, chọn các sản phẩm mũi nhọn, có khả năng

tiêu thụ lớn Như được kích thích bởi một thị trường hoá phẩm xây dựng đầy

tiém năng, nhiều cơ sở trong nước đã đầu tư nghiên cứu và đưa ra thị trường,

sin phẩm phụ gia bê tông khác nhau như: PLACC-U2A,

SELFLL n hiệp QUANG-HOA-ĐIỆ)

BENIT-1, BENIT-2, BENIT-3 Viện KHKT Thủy lợi, PUZÔLIT, PA9S

CIENCO 1, ZECAGI Viện KHKT Giao thông vận tải, Viện KT Quân sự, SACA Viện KHCN Vật liệu xây dựng Các sản phẩm này đã góp pha

hoặc các sản phẩm phụ của các ngành công nông nghiệp Các phụ gia đèo hoá

và làm chậm đóng rắn thường được sản xuất từ các phé thải của các nhà máygiấy, nhà máy đường, nhà máy sản xuất bia rượu Cũng có những phụ gia bêtông được chế tạo từ những nguyên liệu dé kiếm trong nước như bentônít,alunit, puzôlan, cao lanh Một số loại phụ gia cao cấp như phụ gia siêu đẻo

trên cơ sở naphtalen sunphônát fommalđểhýt và mêlamin sunphônát

formaldéhyt được tông hợp bằng con đường hoá học trên cơ sở tận dụng tối đa

nguyên liệu trong nước.

Mặc dù có những nỗ lực rất lớn, cho đến nay tổng thị phan của tat cả các

cơ sở sản xuất trong nước còn rất khiêm tn: phần lớn thị phần hoá phẩm xây

dựng nói chung và phụ gia bê tông nói riêng vẫn do các công ty nước ngoài

nắm giữ.

"Trong lĩnh vực hoá phẩm xây dựng ở nước ta hiện nay, nhập khẩu vẫn

chiếm dai đa số, chỉ có khác về hình thức: thay vi phải ký hợp đồng ngoại,

chuyển tiền ra nước ngoài và vận chuyển sản phẩm về nước thì các nhà sửdụng hoá phẩm xây dựng trong nước đưa tiền cho các công ty 100% vốn nước

ngoài tai Việt nam và lấy hang họ đã mang sẵn vào Trong khi đó rất nhiều

loại sản phẩm các cơ sở sản xuất trong nước có thể đáp ứng được với chất

lượng tốt ví dụ đối với phụ gia cho bê tông thì phụ gia hoá do và làm chậm

đóng rin hoàn toàn trong khả năng của các đơn vị trong nước Vé pl các cơ

{quan quản lí nhà nư ớc cũng đã coi vi Gc hỗ trợ và bảo trợ các cơ s ở sản xuấthoá phẩm xây dựng là hỗ trợ cho sản xuất chủng loại sản phẩm kĩ thuật có.him lượng chất xám cao và hoàn toàn có thé thay th ế được hang nhập khẩunhằm nâng cao nội lực

cứu và sản xuất

Vào những năm 90, Viện Khoa học thuỷ lợi đã nghỉ

được hệ phụ gia chống thắm dang bột, tên gọi BENIT, có kha năng chống

thấm tốt cho bê tông, lượng ding khoảng 5% so với xi măng Nguyên liệu dé

ản xuất phụ gia BENIT là khoáng bentonit lấy tại bãi thải của mỏ Cromit Cổ

Định Thanh Hoá, loại khoáng này có chứa montmorillonit mang tính ki

thổ Hạn chế của loại bentonit này là độ trương nở, độ tạo huyền phù, độ tạo

keo (khả năng trao đổi cation) không cao, lắng đọng tương đối nhanh Khi

dùng phụ gia BENIT với liều lượng 5% xảy ra hiện tượng bentonit nỗi lên bềmặt bê tông khi dim

Viện Khoa học Giao thông vận tải, Viện Vật liệu xây dựng - Bộ Xây

dựng cũng đã nghiên cứu và sản xuất được loại phụ gia chống thấm dạng bột

Tuy nhiên, chúng chưa được sử dụng rộng rãi.

‘Tu các số liệu sử dụng phụ gia bê tông ở một số nước phát triển trên thế.giới như đã đề cập trong phần trên có thé thấy phụ gia hoá déo và làm chậm

đóng rắn cho bê tông vẫn là ching loại phụ gia chiếm tỉ trong tiêu thy lớntrong công nghiệp bê tông và xây dựng Do đặc thù khí hậu nắng nóng ở nước

tá, in mang lại nhiều ưu

điểm đặc biệt

lệc sử dụng phụ gia hoá déo và làm chậm đồng

trong xây dựng cơ bản, tỉ lệ bê tông yêu cầu cường độ cao, chất lượng cao.hoặc các tính năng đặc biệt khác chưa nhiều Vì thé ưu tiên phát triển và sửdụng phụ gia hoá dẻo và làm chậm đóng ran ở nước ta là hưởng đi phù hợp.

“Trong nghiên cứu phát triển loại phụ gia này nên chọn ngi nguyên liệu là

phế thải hoặc các sản phẩm phụ của các ngành công nông nghiệp trong nước,tiếp đó là vấn đề giải quyết môi trường, tuy nhiên không thể coi nhẹ chấtlượng của sản phẩm cuối cùng, vấn dé ôn định chất lượng sản phẩm cũng như

hàng loạt các tinh năng sử dung khác.

Mặc dù chiếm một tỉ trong khiêm tốn trong họ phụ gia bé tông, phụ gia

siêu déo với các tinh năng khác nhau đồng một vai trd quan trọng trong công.

nghiệp bê tông và ngành xây dựng Loại phụ gia này không thể thiểu đượctrong sản xuất bê tông lỏng, bê tông cọc nhồi, bé tông cường độ cao, bê tôngyêu cầu độ đặc chắc cao sử dụng trong các môi trường xâm thực Hiện nay đã

có một số cơ sở trong nước sản xuất và đưa ra thị trường các sản phẩm phụ

tính

gia siêu đèo đóng rin thường Phụ gia siêu dẻo đóng rắn chậm với

năng Ki thuật hoàn toàn tương đương với các sản phẩm cùng loại của các công

ty nước ngoài bán trên thị trường Việt nam Tuy nhiên cần có những nghiêncứu và đưa ra thị trường nhiều sản phẩm hơn nữa với các phẩm cấp chất

lượng khác nhau Đáp ứng tính đa dạng hoá sản phẩm và đáp ứng hẹp cho

từng yêu cầu kĩ thuật của từng công trình Đối với hỗn hợp bê tông trộn sẵnvới tỉ lệ nước xi mang thấp và rit thấp trường hợp chế tạo bê tông cư ong độ

đề rácao, bê tông chất lượng cao thi tôn thất độ sụt bê tông là một lớnĐặc biệt trong điều kiện nắng nóng ở nước ta vin để tổn thất độ sụt của loại

bê tông này dường như rat khó khống chế Hiện nay trên thé giới đã đưa vào

lêu dẻo thế hệ mi

sử dụng phụ gia cho phép khống chế độ sụt của bê tông

phát triển cường độ của bê tông Loại phu gia siêu dẻo mới này đặc biệt thích

hợp đối với bê tông có tỉ lệ nước/xi măng thấp hoặc rất thấp có thể xuống tới

0,15 Ngoài hai dòng phụ gia bê tông cơ bản hoá déo và siêu dẻo, một số loại

phy gia khác cũng cần nghiên cứu và phát triển, vì mặc dù sé lượng tiêu thụ

không nhiều nhưng chúng lại không thể thiếu được trong một số yêu cầu cụthể về công nghệ va kĩ thuật của công trình Trước hết phải kể đến phụ gia nở,

trong xây dựng dân dụng có thể sử dụng loại phụ gia nảy để giảm khả năng nứt của bê tông và vữa, tăng khả năng chống thắm nước Tuy nhiên chúng còn được sử dung trong các chỉ tiết kết cầu quan trọng của công trình như bê tông

đầu cọc, hồ và vữa xi măng bơm cho các kết cầu bê tông cốt thép căng sau

Chúng cũng là một thành phần không thể thiếu được trong các vật liệu khô

trộn sin không co

1.2 KHÁI QUÁT VE PHU GIA VÀ PHY GIA CHÓNG THÁM CHO BÊTONG VÀ VUA

1 Phụ gia cho b tông và vữa là gì

Phụ gia cho bê tông và vữa là những hợp chất hay hỗn hợp các hợp chit

tự nhiê hay tổng hợp mà khi cho một lượng

chất vô cơ, hữu cơ có nguồn gỗ

tính chất công nghệ của bê tông tươinhỏ vào hỗn hợp bê tông sẽ làm thay đổi

hay tính chất sử dụng của bê tông đã hóa rắn theo ý muốn

Ngày nay, sự ra đời của xi măng và bê tông xi mang cùng với sự phát

triển của công nghiệp hoá học đã làm thay đổi tính chất công nghệ trong sảnxuất và sử dụng bê tông Hàng loạt chất đã được nghiên cứu sử dụng làm phụ

gia cho bê tông Tại các nước phát triển hơn 80% tổng sản lượng bê tông có sir dụng phụ gia Việc sử dụng các loại phụ gia đã thực sự trở thành một cuộc

sách mạng trong lĩnh vực sản xuất và sử dụng bê tông được nhiều người,

nhiều ngành quan tâm nghiên cứu nhằm tim kiểm và phát huy những khả nang

mới của phụ gia Bằng việc sir dung các phụ gia khác nhau người ta có thé chế

cao, có độ đặc chặt, khả năng chống thấm

tạo ra bê tông có cường độ đặc bi

và độ déo cao,

1.2.2 Tại sao lại cần phụ gia cho bê tông và vữa

Khi sử dụng phụ gia cho bê tông sẽ cải thiện các tính chất của bê tông

cũng như hỗn hợp bê tông, cụ thể như tăng tính lưu động củ

giảm lượng dùng nước và xi măng, điều chỉnh thời gian ninh kết và rắn chắcnâng cao cường độ và tính chống thắm của bê tông

Bằng việc sử dụng các phụ gia khác nhau người ta có thể chế tạo bê tông

có cường độ đặc biệt cao, có độ đặc chặt, kha năng chống thấm và độ déo cao

‘Theo thống kê của chuyên gia kinh tế Liên xô Babaev, hiệu quả kinh tế

đạt được khi sử dụng phụ gia hoá dẻo dé sản xuất các sản phẩm bê tông cốt

thép giảm được 18% chỉ phi.

“Theo Batracov chi phí cho sản xuất bê tông khi sử dụng phụ gia siêu dẻo

để sản xuất bê tông mác 60MPa, tổng chi phí giảm tới 42%, còn nếu sử dung

phụ gia complex thi tổng chỉ phí giảm tới 58%.

‘Theo thong kê của các chuyên gia Nhật Bản khi s dụng phụ gia để sản

xuất bê tông tự đầm (SCC) thì hiệu quả kinh tế xã hội đạt được như sau:

“Tổng chỉ phí cho xây dựng giảm 15 đến 30%

Giảm tiếng Ôn, giảm sự 6 nhiễm môi trường, giảm tai nạn lao động Vì

các lý do trên, việc nghiên cứu và sử dụng phụ gia là cần thiết Nó thực sự là

một cuộc cách mạng trong công nghệ sản xuất bê tông ‘inh riêng từ năm.

1977 tới nay, hàng năm có khoảng 70 đến 125 loại phụ gia mới ra đời.

‘Theo tài liệu đã nghiên cứu phụ gia dé nâng cao tính chống thấm của bê

Các yêu cầu chung của một chat phụ gia:

tông cần thoả mãn 5 yêu cầu chính:

1/ - Lượng pha trộn và bê tông nhỏ, nhưng mang lại hiệu qua chống thắm.cao, làm giảm đáng kể lỗ rỗng trong bê tông

2/- Phụ gia phải được ôn định theo thời thời gian bảo quản trong nhữngtrường và điều kiện khác nhau

3/ - Lượng pha trộn phụ gia tối ưu không làm ảnh hưởng đáng kể đến

cường độ và các tính chất khác của bê tông,

-4/- Có hiệu quả kinh tế kỹ thuật Thường thi phụ gia nâng cao tính chống

thắm của bê tông đồng thời làm tăng tính dẻo của hỗn hợp bê tông, do đó làm

giảm lượng nước pha trộn và độ rỗng của bê tông

5/- Việc chế tạo và sử dung phụ gia cần phải đơn giản và thuận tiện.

1 1 Phân loại phụ gia:

Cho tới nay có rất nhiều phương pháp phân loại khác nhau Theo mục

dich sử dụng phụ gia, người ta chia thành 5 loại

1- Phụ gia để nâng cao tính déo của hỗn hợp bê tông

2 Phụ gia dé điều chỉnh tốc độ ngưng kết va cứng hóa của bê tông

3 Phụ gia dé nâng cao tính dn định nước và mác chống thắm của bê tông,

4, Phụ gia dé nâng cao tính ôn định hoá học và hoá sinh học của bê tông

5 Phụ gia để nâng cao tính ôn định băng giá của bê tông.

Theo cơ chế tác dụng của phụ gia với chất kết dính, làm tăng B.b

Pamuncb n dp.M.UbaHob, chia phụ gia hoá học ra làm 4 loại chính:

a Phụ gia làm thay đổi độ hoà tan của chất kết dính, làm giảm tính

kiểm của môi trường, tạo ra t tủa, hoặc tạo ra

chất kết tình mới làm tăng nhanh mới làm tăng nhanh tốc độ đông cứng

của chất kết dính Các chat thường dùng như:

NaCl, KCI, K;SO,, NaNOs, Ca (NO3)>

b Phy gia tác dụng với chất kết dính dé tạo thành những hợp chat khó.tan hay hợp chat kết dính dé tạo thành những hợp chất khó tan hay hợp chat ítphân tán, ting nhanh tốc độ đông cứng,

© Phụ gia g á trình kết tỉnh của

kết dính,

trùng tinh, tăng nhanh q

4 Phụ gia hoạt động bề mặt (HĐBM) được hip phụ lên bê mat các hạt

của chất kết dính, làm tăng độ dẻo của hỗn hợp bê tông

sát với thực tế sản xuất và sử dụng phụ Phương pháp phân loại này khá

gia, nhưng cũng chỉ trên cơ sở phân loại các phụ gia hoá học mà thôi.

1.2.3.2 Cơ chế tác dụng của từng loại trong hỗn hợp bê tông:

Cơ chế tác dụng của từng loại như sau:

~_ Loại I: Chia ra hai nhóm chính:

la: Gồm các mudi không chứa cùng ion với chất kết dính nhưNaCl, KCI, K;SO,, NaNO, Những chất này làm tăng tính chat của các thànhphần chứa SiO, của xi măng do làm thay đổi lực ion của dung dịch, tạo ra cácmuối của axit mạnh và kết tủa, tăng nhanh tốc độ đông cứng của xi măng

Nhóm 1b: Gồm các muối có cùng ion với chất kết dính như: Ca(NO,);,

CaSO, Nhóm này làm tăng nhanh tốc độ đông cứng của xi măng do làm

tăng nhanh tốc độ tạo thành những chat kết tinh mới khi hàm lượng pha trộn

thích hợp

~ Loai 2: Chia làm 3 nhóm:

Nhóm 2a: Gồm các chất ở dang lỏng, rắn, ứng trung hoa với hỗ xi mang,giảm tính kiềm của môi trường như: HCI, các muối thuỷ phân và ít kết tủa củaaxit mạnh (NH.CI, FeCls, Fe;(SO,)›, Al(SO,)›) Các mudi này kết hợp ion của

ít kết tủa,

chúng với các ion của nước để tạo ra các c

Vi dụ: Sự thuỷ phân của clorua amon:

NHỤC| + H;O > NH,OH + HCI

Sự thuỷ phân 3 nắc của FeCly

FeCl; + H,O > FeCl(OH) + HCI

FeCl,(OH) + H;O + FeCl(OH); + HCI

FeCI(OH); + HO -›Fe(OH); + HCI

“Các phản ứng trên làm tăng lượng HCI, giảm tính kiểm của môi trường, lim cho các khoáng xi măng tan nhanh, hồ xi măng chóng mit nước và cứng

Iai

Muối thuỷ phân nào có gốc kiềm hoá trị cao thi tác dụng làm giảm tính

kiểm của môi trường càng mạnh, cảng thúc diy các khoáng của xi măng hoà tan nhanh.

Các muối kiềm FeCl(OH); FeCl(OH)›, Fe(OH); kết tủa làm tăng độ

2Fe(OH), + 3 Ca(OH); > Ca,(FeO,)s nHO + (6-n)H;O.

Các chất kết tủa làm tăng độ chặt, do đó làm tăng khả năng chống thấm

của bê tông

Phân nhóm này giảm tính kiểm đối với môi trường, tăng tính axit (chỉ

số pH trong hỗn hợp bê tông giảm) nên gay ra ăn mòn bê tông và bê tông cốt

thép Do đó phải lựa chọn cần thận khi xác định him lượng pha trộn

Nhóm 2b: Gồm các chất khi kết hợp với Ca(OH), thi tạo ra các hợp

dụ: Các muối K;CO;, Na;CO›, Na Khi đó lượng Ca(OH);

giảm, tính kiểm của môi trường giảm, chỉ số pH tăng pH tăng sẽ giảm được

chất khó tan,

ăn mòn hoa tan và báo vệ cốt thép được tốt hơn pH tăng do 2 nguyên nhân:

1 Do phản ứng thể của các muối với Ca(OH);

2NaF + Ca(OH), CaF; + 2NaOH

K,CO, + Ca(OH): CaCO; + 2KOH

2 Do thuỷ phân của các mudi

Nà; CO, + H,O > NaHCO, + NaOH

Nhóm 26: Gém các muối tác dụng với các khoáng chứa sắt, nhôm của

muối kép ít tan như CaCls, CaSO,, Ca (NO,);, NaNO;

xi măng lạo ra c

Khi nhiệt độ thấp và hàm lượng các muối đó lớn thì còn tạo ra các mudi kép.kết tỉnh ngậm nước lớn, làm cho hồ xi mang chóng khô và đông cứng

Ví dụ

CaCl, + 3CaO ALO; + IOH:O ~> 3CaO Al:O CaCl, 10OH:O

Ca (NOs): + 3CaO AlLOs + 10 HO 3C20 AI: : Ca(NO;); I0H,O

Loại 1 và loại 2 đều lim tăng nhanh quá trình đông cứng của bê tông, nhưng loại 2 t dụng minh liệt hơn, hiệu quả cao hơn Loại 2 không gây ra

ăn mòn bê tông cốt thép như loại |

Loại 3: Phụ gia gây trung tâm mầm kết tinh làm tăng cường độ và tang

nhanh tốc độ đông cứng của bê tông.

‘Theo lý thuyết của Viện sĩ A.A Tănkab và sự hoàn thiện của các nhàkhoa học Xô Viết như: H.M.Tymm, A-E.WaKum, B.H HOHT thời kỳ kếttinh của vữa xi măng pooclăng bắt đầu là những hạt kết tinh hình kim của

'Ca(OH);, C:A6HLO xen vào thể keo ngưng, dan chéo và gắn kết với nhau tạo

thành bộ xương cứng làm cho vữa xi mang bắt đầu có cường độ

Nếu chúng ta đưa vào hệ keo những mam kết tinh thì thúc day qu:

kết tỉnh nhanh hơn Một số chất thường được sử dụng để gây trung tâm mầmkết tinh là: CaSO,, 2H:O, Na:O nSiO,, K;O nSiO2, Na;O.nSiO¿nH,O

Hiệu qua cứng nhanh càng lớn khi mim kết tinh càng mịn Lượng phavào hợp lý là 3 ~ 5% khối lượng xi măng

Loại này thích hợp nhất khi pha vào vữa và bê tông dùng chất kết dính

đông cứng chậm như: vôi thuỷ, xi măng puzolan, xi măng bã quặng Ở những

vùng khí hậu lạnh hay thi công vào mùa đông pha vào bê tông mam kết tỉnh

sẵn thì hiệu quả tăng nhanh quá trình đông cứng rat rõ

Loại 4: Phụ gia hoạt động bề mặt (HĐBM) Loại này làm tăng độ dẻo

nhưng kéo dài thời gian đông cứng của xi măng.

Chất hoạt động bề mặt thường là mudi tan của các axit hữu cá

béo và muối của chúng.

Đặc điểm của chất hoạt động bé mặt là:

-_ Cấu trúc da phân tử

~ Cấu tạo phân cực không đối xứng Do phân cực nên dé bị hắp phụ lên

bề mặt các vật thê khác

“Theo cấu tạo khác nhau, các chất hoạt động bề mặt được chia làm 3 nhóm chính:

Nhóm 4a: Gồm các chất HĐBM ưa nước Đó là muối canxi của axit

ligono sunfonic có công thức là: ((SO,)Ca}

Trong đó: R: là nhóm ligơnhin (nhóm nay gồm hơn 50 nguyên tử).

Muối này thu được trong quá trình sunfat hoá các ligonhin - phế thải của công

nghiệp sản xuất xenluylô Điển hình của nhóm này phụ CCb của Liên Xô phé thải của công nghiệp sản xuất giấy theo phương pháp sunfit

Nhóm 4b; Gồm các chất HĐBM ghét nước Đó là các axit béo và mudi

của chúng Công thức của nhóm này là: C,H;„,COOH (n= 8 +13) Nhóm

‘COOH phân cực Gốc C,H1, , không phân cực.

Loại này thu được trong công nghiệp làm sạch dẫu mỡ bằng NaOHhoặc bằng cách oxy hoá paraphin

Nhóm 4c: Là nhóm chat tạo vi bọt Đó là mudi natri của axit hữu cơ

Công thức là CøH;„COOH Các chất này thu được trong công nghiệp làm

Các phân tử của hỗn hợp bê tông dịch chuyển theo các bọt khí, lực ma

sát giữa chúng giảm nên độ lưu động tăng lên.

Các bọt khí ngăn không cho nước thắm vào bản thân nó, cón có tácdụng chặn Lip các lỗ rỗng trong bê tông, nên mác chống thắm của bê tông

tăng lên

Việc tạo ra các vi bọt khí làm cho thể tích của bê tông tăng lên nhưng cường độ thời kỳ sau bị giảm hơn so với bê tông không ding phụ gia nên lượng pha trộn pha

thể

ác định một cách thận trọng thông qua các thí nghiệm cụ

chống thắm:

4 Nội dung và phương pháp nghiên cứu phụ

Để đảm bảo độ tin cậy của các kết quả nhận được, sử dụng kết hợp các

phương pháp cơ học, vật lý, hoá học và toán quy hoạch thực hiện trong quá

trình nghiên cứu như sau

~ Khai quát hoá tinh hình nghiên cứu áp dụng phụ gia chồng thắm cho

bê tông từ trước tới nay của thé giới và trong nước, đúc rút những,

bài học thiết thực về khoa học và thực tiến

~_ Xác định các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu thông qua thí nghiệm các

nhóm mẫu, tuân theo các chuẩn nhà nước, các kết quả thí

nghiệm được xử lý theo phương pháp toán học thống kê

= Khảo sat, xác định các nguyên nhân chính gây ra sự thắm qua bê

tông, khẳng định sự thắm qua bê tông theo quy luật thắm qua vật liệu xốp Muốn làm tăng tính chống thắm của bê tông cẩn bịt kín hệ

thống các lỗ rỗng trong đó, làm tăng một độ bê tông, biện pháp sit

dụng phụ gia tập hợp mang lại hiệu quả cao hơn cả.

~ _ Bằng các phương trình phản ứng hoá học, các quá trình hoá - lý.

chứng minh cơ chế tương tác của phụ gia trong hỗn hợp bê tông tạo

nên các hệ gel bền nước, làm chặt khít và hoàn thiện cấu trúc bê

tông, làm giảm him lượng vôi tự do, do đó làm tăng tinh én định

của kết cấu bê tông làm vi trong môi trường nước và môi trường

có tính chất xâm thực

-_ Tiến hành phương pháp nghiên cứu vi cấu trúc bê tông trên kính

in vi điện tử và máy nhiễu xạ Rơnghen nghiên cứu sự sắp xếp các

tinh thể vữa xi ming và các khoáng vật tạo nên trong vữa xi măng

của hai loại không và có dùng phụ gia cho ta những kết luận cụ thể

về chất lượng bê tông được nâng cao do tác dụng của phụ gia

= Nghiên cứu tính chống xâm thục của bê tông có sử dụng phụ gia

trong các môi trường có tính chất xâm thực (Các môi trường được

tạo nên theo tiêu chuẩn 14TCN - F ~ 1 - 76), Kết quả nghiên cứunày sẽ cho những kết luận về tác dụng của phụ gia đối với công trình'bê tông làm việc trong các môi trưởng có tính chất xâm thực

Một điều cần lưu ý rằng hàm mục tiều của quá trình nghiên cứu là mácchống thắm Do những điều kiện cụ thể (sẽ được tinh bày trong phần sau)

nên ban đầu đã sơ bộ sử dụng hàm mục tiêu là cường độ bê tông, sau đó kiểmnghiệm lại bằng mác chống thắm vẫn dim bảo độ tin cậy của kết quả nhận

được.

1.3 KET LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ;

Hiện nay, để đánh giá chất lượng các công tình thuỷ công, người ta

không đơn thuần chỉ nói về cường độ kháng nén của các mẫu bê tông lấy tại

công trình, mà còn là tuổi thọ của các công trình này Cường độ kháng nén

của bí nâng cao tuổi thọ cho công trình xây dung bé tông vi ông cốt thép mà thôi Đối với các công

thắm nước, chống ăn mòn của bê tông là một chỉ tiêu vô cùng quan trong.

“Trên thế giới người ta đang tiến tới tông chất lượng cao

(High Perfomance Concrete) Loại bê tông này vừa có cường độ cao vừa đặc

chắc và có tình chống thẩm, chống ăn mon rit tốt

Tai các nước phát triển bê tông đã được phổ cập mác 80Mpa Một số

nước Châu A như Trung quốc, Hàn Quốc, Malaixia, Thái lan đã phổ cập mác

bê tông 45 Mpa.

‘Tai Việt Nam, tuy thị trường sản xuất các loại phụ gia đã khá phát triển

nhưng mức độ tiêu thụ cũng như sử dụng vào các công trình chưa nhiều

Nhung với xu thé phát triển của ngành xây dựng chúng ta có thể hoàn toàn hy

vọng trong tương lại các loại phụ gia chống thắm sẽ được sử dụng rộng rãi

trong nước như một loại vật liệu không thể thiểu được trong ngành xây dựng

‘Tit phân tích trên, đề mục đặt ra mục tiêu nghiên cứu sản xuất được loại

phụ gia chống thắm chất lượng cao, với lượng dùng nhiễu nhất là 3% so với xi

ming, khắc phục được những hạn chế còn tổn tại của phụ gia BENIT; Thiết

lập được quy trình sản xuất phụ gia chống thắm để có thể sản xuất với khối

lượng lớn.

CHUONG 2: CƠ SỞ KHOA HQC CHE TAO PHY GIA CHÓNG THÁM

2.1 CAU TRUC LO RONG TRONG BE TONG DONG RAN

2.1.1: Cấu trúc bê tông và bản chất của sy thm qua bê tông

2.1.1.1: Đặc diém cấu trúc bê tông:

Bê tông là thé rắn phức tạp được chế tao tir nhiều thành phan: nước,chat kết dính, cốt liệu nhỏ, cốt liệu lớn, và có thể có phụ gia Các thành phannày phối hợp với nhau theo tỷ lệ nhất định Khi đông cứng chúng tạo nên vậtliệu bê tông gồm các pha như sau:

1, Pha rắn: Gồm cốt liệu và vi cốt liệu, thành phan kết tinh của sản

phẩm hyđrat hoá của chất kết dính với tính ct L, hình dang, kích thước, cỡ hạt,

độ đặc chắc khác nhau

2 Pha lỏng: Gồm các dang nước liên kết vật lý và nước tự do (không

có liên kết với các phần tử khác) phần lớn là nước tự do được chứa trong các

hệ ống mao quản và lỗ rỗng lớn bé khác nhau

3 Pha khí: Gồm không kh

chứa trong hệ thống các lỗ rỗng của bê tông

các dạng khí khác và hơi nước được

chắc, điều kiện nhiệt độ và độ ẩm mà trong các hệ

ig chứa đây nước, khí hoặc hơi nước

4 Thể gel: Thành phan cấu trúc dạng gel chủ yếu được tạo nên từnhững hạt hydrô silicat can xi có độ phân tấn cao hạt rất mịn, kích thước chỉ

tir 50 ~ 200 antroong (A") (1 A* = 10) Thể gel khá linh động gây ra từ biển

trong bê tông Sự biến đổi trang thái của nó là liên tục, chậm chap, lâu dài

“Thể gel có liên hệ chặt chẽ với môi trường hấp thụ tuỳ thuộc vào điều kiện

nhiệt độ và độ âm của môi trường, thé gel có thé chuyển sang thé kết tỉnh vàtổn tại như một pha rắn trong thành phần cấu trúc bê tông.

5 Hệ rỗng các lỗ rồng lớn bé, mao quản, trong đó có chứa nước, khí, hơi nước tổng thé tích lỗ rỗng có thể chiếm tới 15% thé tích bê tông Trong

đồ chủ yếu là lỗ rỗng mao quản sau đó là lỗ rộng gel Theo kích thước, lỗ rỗng trong bê 1g được chia làm ba lo;

- Lễ rỗng bé có đường kính d= 100 A°

- Lễ rỗng trung gian có d= 100 = 2000

- Lỗ rỗng lớn có d > 2000 A” hay 02K

“Theo nguồn gốc hình thành chia làm ba loại:

a) Lễ rồng gel: Là loại lỗ rỗng bé nhất trong bê tông đường kính 10 —

50 có thể 100A°) được hình thành do nước hấp phụ (trên bể mặt các chất thuỷ hoá da dang gel) bốc hơi sinh ra,

b)

gian giữa lỗ rỗng gel va lỗ rỗng mao quản

rỗng nhỏ và kin: Kích thước 100 - 1000 A° chiếm vị trí trung

©) Lỗ rỗng mao quản: Tạo nên phần thể tích rỗng chủ yếu trong đá xi

măng, nó có kích thước lớn Sự xuất hiện của chúng liên quan đến lượng dùng

nước ban đầu của hỗn hợp bê tông Theo Viện sĩ Liên X6 A.A Tănkab, lượng

nước liên kết hóa học cần cho xi măng trong khoảng 15 ~ 24% khối lượng xi

mang Thực tế thi công đã ding lượng nước lớn hơn 2 ~ 2,5 lần, do đó lượng

nước dư thừa rất lớn, sau khi bê tông đông cứng nước này bay hơi để lại thể

tích rỗng mao quản

Lỗ rỗng gel là bé nhất theo tài liệu nghiên cứu được xác định theo công,

thức sau

v_ 0942

mm @-D

care

xTrong đó: -V: Thẻ tích lỗ rỗng gel (cm')

-Vị: Thị h xi mang (cm`)

~ ¿ Khi lượng riêng của xi mang (g/ em")

~ a: Mức độ hyđrat của xi măng

Lỗ rỗng gel chiếm khoảng < 8% so với tổng lỗ rỗng trong bê tông

Lỗ rỗng mao quản trong từng thời kỳ đóng rắn của bê tông được xác

định theo công thức sau:

@-2)

Trong đó: rụ Tổng lỗ rỗng trong đá xỉ mang

Tm lớn khi lượng dùng nước ban đầu lớn và mức độ hyđrat

‘cia xi mang thi rp, giảm, vi sản phẩm hydrat hoá dan dan lấp.đầy các lỗ rỗng trong bê tông Cũng cần nhắn mạnh rằng khi

lỗ rỗng mao quản giảm thi lỗ rồng gel lại tăng lên

Việc rạ tăng là nguyên nhân làm giảm độ đặc chắc của bê tông, tăng

tỷ lệ NIX,

tính thấm, giảm cường độ và tính bền của bê tông r„ phụ thuộc vì

mức độ hydrat hoá, thành phần khoáng vật của xi măng, cấp phối và phương

pháp công nghệ chế tạo bê tông Do đó khí áp dung các biện pháp tổng hợp.người ta giảm giá trị r„ đến mức tối thiểu

'Các công thức (2 -1) và (2 - 2) cũng như phản ánh được tắt cả các yếu

Sự tổn tại đồng thời nhiều pha làm cho cấu trúc bê tông phức tap Bề.mặt phân chia các pha rat tinh tế, vì thé bê tông rất “nhạy cảm” với sự biến đổi

nhiệt độ và độ âm của môi trường, tính biến dang về thé tích (sự co, nứt ) và

tính chất bền vững dưới tác dụng xâm thực của môi trường nước, khí thay đổi

Tinh năng kỹ thuật của bê tông được quyết định bởi tinh chất của cácthành phin cấu trúc ở trên, sự sắp xếp giữa các pha mà quan trọng là tính chấtcủa bề mặt tiếp xúc giữa các hạt cốt liệu và đá xi măng cũng như điện tích tiếp

xúc giữa chúng.

"Độ rỗng là đặc trưng ky thuật quan trọng của cấu trúc bê tông Đặctrưng này quyết định hầu hết tính chất kỹ thuật của bé tông, đặc biệt là tính

chat chống thắm

2.1.1.2: Cấu trúc lỗ rỗng trong bê tông đã đóng rắn

C6 những yếu tố ảnh hưởng không có lợi cho chất lượng bê tông và đặc.biệt là khả năng chống thấm, chống ăn mòn của bê tông đó là sự tổn tại các lỗxốp lớn trong đá xi măng và vi nứt ở vùng chuyển tiếp giữa đá xi măng vớicốt liệu

Muốn tăng kha năng chống thắm của bê tông, can giảm thể tích lỗ rỗng

trong bê tông Yếu tố ảnh hưởng xấu đến khả năng chống thắm, chống ăn mòncủa bê tông là sự tồn tại của các lỗ rỗng lớn trong đá xi măng va vi nứt ở vùng.chuyên tiếp giữa đá xi măng với cốt liệu

“Hệ thống lỗ rỗng (xốp) trong bê tông được chia làm 3 dang:

- Lỗ xốp gel hình thành các hạt gen có kích thước 1,3 + 1,5 nm,

~_ Lễ xốp mao quản là khoảng trống giữa các hat xi măng không được

lắp diy bằng gel xi măng, có kích thước từ 5nm đến lụm (hinh 2.1),

Hình 2.1 Sơ dé minh hoa cầu trúc đá xi măng của Fagerlund và Grudemo.

“Trong dé:

1 Hình đáng ban đầu của hạt xỉ măng

2 Gel xi ming =28% lỗ xốp

3 Kích thước lỗ xốp =1,6nm

4 lỗ xốp mao quản kích thước = Snm +1 kim

5 Liên kết Wander — Wall giữa các hạt gel

6 Tinh thé can xi hydroxit Bot khí bị cuỗn vào khi trộn bê tông, có dang cẩu, kích thước thay đổi

từ 5 jim đến Imm hoặc lớn hơn

“Theo tính toán, thể tích lỗ xốp gel vào các khoảng 9%, xốp mao quản12% và bọt khí 5% Tuy vậy, do lỗ xốp mịn luôn bị nước lắp đầy nên tổng thểtích lỗ xốp của bê tông vào khoảng 15 + 20%

Khi thay thé một phần xi măng bằng phụ gia khoáng hoạt tinh hay nói

cách khác dùng phụ gia kháng hoạt tính nghiền mịn, cấu trúc hệ thống lỗ xốp.của bê tông thay đối Phần thé tích lỗ xốp lớn it đi Ngược lại, phan thể tích lỗxốp min tăng lên nhưng tong thể tích lỗ xốp của bê tông được giảm xuống

đáng kể.

‘Theo GS Dương Đức

khoáng chit montmorilonit mịn vào bê tông, khi gặp nước chứa trong các

ín và các công sự, thì khi dùng phụ gia có chứa

mao quản sẽ trương nở lấp đầy các mao quản làm cho thể tích xốp trong bê

tông giảm di

2.1.2: Những nguyên nhân chính gây ra sự thắm qua bê tông

Do những đặc điểm về cấu trúc bê tông như đã trình bày phan trên, sự

thắm qua bê tông chủ yếu là thấm qua hệ thống các lỗ rỗng được hình thành

do các nguyên nhân chính như sau:

1/ Do hệ lăn nở vì nhiệt không đồng đều giữa các pha, chủ yếu là.giữa đá xi măng và cốt liệu, mà nảy sinh ra nội ứng suất, tạo ra các khe nứtnhỏ làm cho bê tông bị thắm

2 Do lượng nước dư trong hỗn hợp bê tông gây ra Theo Tănkob Viện

sĩ Liên Xô thi lượng nước edn cho xi mang thuỷ hoá trong khoảng 15 + 24% khối lượng xi mang Nhưng thực tế dé đảm bảo bê tông có độ dẻo nhất định

phục vụ yêu cầu thi công đã dùng lượng nước từ 50 + 70% khối lượng ximăng, sau khi bê tông đông cứng, lượng nước dư sẽ thoát ra ngoài để lại nhiều

4./ Kết cấu bê tông sau khi thi công xong, do hiện tượng trim lắng có.thé xẩy ra sự phân chia bề mặt giữa đá xi măng và cốt liệu gây ra thắm.

5./ Do bản thân các vật liệu ban đầu đầu của bê tông có độ tan khác

nhau (có chat tan, có chất không tan) đồng thời với quá trình thuỷ hoá và đóng

rắn chúng tạo ra các sản phẩm, trong số đó có những chất dễ tan (muỗi kim

loại kiểm, vôi tự do ) Các chất ày tiếp tục tan trong nước, để lại các khe

hở cục bộ, gây ra thắm

6./ Do các hat xi măng khi trộn bê tông không được thấm ướt đồng đều,

hạt không thấm ướt không thực hiện được thuỷ phân thuỷ hoá, kém đồng nhất,

gây ra thắm.

7.1 Do chất lượng thi công bê tông kém, để lại nhiễu thể

bê tông, gây ra thắm.

Nhu vây, sự thấm qua bê tông là thắm qua các lỗ rỗng (lỗ rỗng gel và lỗ

rỗng mao quản) Tuỳ thuộc vào các yếu tố đã phân tích ở trên, tuy tổng thểtích rỗng gel khá lớn, nhưng kích thước lại quá nhỏ nên nước tự do khó thấm.qua (tốc độ thấm chỉ đạt được 7” cm/s) Trong khi đó tốc độ thấm qua maoquản lại lớn hơn 20 + 100 lần thắm qua gel Vì vậy lượng thắm qua bê tông

chủ yếu là thấm qua mao quản Khi tỷ lệ N/X giảm từ 0,70 đến 0,30 thì hệ số.thấm K giảm 1000 lần Đường quan hệ giữa độ rỗng mao quản và hệ số thấm

K của bê tông được biểu thị như (hình 2.2),