Đang tải... (xem toàn văn)
Hiện nay, cùng với tốc độ đô thị hóa thì nhu cầu về nhà ở, trung tâm thương mại, khu vui chơi giải trí, khu nghỉ dƣỡng cũng nhƣ văn phòng làm việc ngày càng cao. Do đó, rất nhiều tòa nhà cao tầng đã và đang đƣợc xây dựng lên mỗi ngày. Để đảm bảo kết cấu, tăng tuổi thọ sử dụng cho công trình thì việc chống thấm sàn và vách tầng hầm, nhà vệ sinh, mái, ban công, bể bơi… là một trong những hạng mục rất quan trọng, không thể thiếu trong khi thiết kế. Các loại vật liệu chống thấm truyền thống gốc bitum nhƣ sơn và tấm trải chống thấm ngày càng cho thấy sự bất cập nhƣ: gây ô nhiễm môi trƣờng và ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời do trong quá trình thi công phải gia nhiệt làm phát thải ra các kh độc hại; không dùng chống thấm đƣợc cho các bể chứa nƣớc sinh hoạt hoặc bể bơi; chi ph trên một đơn vị diện tích chống thấm cao; quá trình thi công phức tạp, tiêu tốn nhiều thời gian, nhân công, có thể ảnh hƣởng đến tiến độ công trình và đôi khi gây ra cháy nổ; bề mặt thi công đòi hỏi phải đƣợc làm phẳng và khô hoàn toàn; ngƣời công nhân phải được đào tạo rất bài bản và thuần thục mới có thể thi công đƣợc nếu không sẽ gây ra hiện tƣợng khò quá nhiệt làm thủng màng. Trong khi đó, vật liệu chống thấm gốc xi măng polyme có rất nhiều ƣu điểm nổi trội nhƣ: khả năng chống thấm nƣớc và khả năng kháng lại thời tiết rất tốt, ngay cả khi tiếp xúc trong thời gian dài, khả năng chống xƣớc tốt,... Vật liệu chống thấm gốc xi măngpolyme rất dễ sử dụng, không độc hại, không gây cháy nổ, có thể dễ dàng thi công đƣợc trên các loại bề mặt với hình dạng phức tạp. Hơn nữa, vật liệu chống thấm gốc xi măng polyme có thể đƣợc thi công ngay cả trên bề mặt nền ẩm ƣớt, do đó rút ngắn đƣợc thời gian thi công, giảm chi phí xây dựng. Tính chất vật lý của nó ít phụ thuộc nhiệt độ so với vật liệu chống thấm gốc bitum và có giá thành thấp hơn. Trƣớc nhu cầu sử dụng và yêu cầu ngày càng cao của thị trƣờng đối với hệ thống vật liệu chống thấm thì việc nghiên cứu và chế tạo thành công “Màng chống thấm trên cơ sở hỗn hợp chất kết dính bột polymer tái phân tán và xi măng LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG 2 PCB” thân thiện với môi trƣờng, góp phần nâng cao chất lƣợng và rút ngắn thời gian thi công và tăng khả năng quản lý chất lƣợng công trình, làm chủ đƣợc công nghệ, có giá thành phù hợp là rất cần thiết.
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu, kết thí nghiệm nêu luận văn trung thực chƣa công bố công trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Tiến Dũng i LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Bạch Trọng Phúc TS Trịnh Minh Đạt tận tình hƣớng dẫn, bảo nhƣ tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em suốt trình làm luận văn tốt nghiệp Em cảm ơn thầy, cô Trung tâm Vật liệu Polyme Compozit - Viện Kỹ thuật Hóa học - Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Trung tâm Vật liệu hữu hóa phẩm xây dựng - Viện Vật liệu xây dựng giúp đỡ tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn Cảm ơn đồng nghiệp, bạn bè gia đình ủng hộ, động viên hoàn thành khóa học cao học 2013B Hà Nội, tháng 11 năm 2014 Học viên NGUYỄN TIẾN DŨNG ii LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIÊT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ix MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nội dung nghiên cứu đề tài 2.1 Mục tiêu 2.2 Nội dung nghiên cứu 3 Ý nghĩa khoa học đề tài Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu 5.1 Các phƣơng pháp tiêu chuẩn 5.2 Các phƣơng pháp phân t ch hóa l đại Ý nghĩa kinh tế xã hội CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu hệ vật liệu chống thấm gốc xi măng-polyme 1.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng nƣớc 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.2.2 Tình hình ứng dụng nước 10 1.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng Việt Nam 13 CHƢƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 16 2.1 Bột polyme tái phân tán 16 2.1.1 Giới thiệu bột polyme tái phân tán 16 2.1.2 Quá trình hình thành màng polyme 18 iii LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG 2.1.3 Quá trình hình thành màng polyme dung dịch hồ xi măng qua phân tích ảnh ESEM 20 2.1.4 Cơ chế tác dụng polyme hỗn hợp với xi măng 22 2.1.5 Vai trò bột polyme tái phân tán màng chống thấm 27 2.2 Cơ chế tƣơng tác loại phụ gia hỗn hợp xi măng-polyme 29 2.2.1 Phụ gia silicafume 29 2.2.2 Phụ gia giảm nước 30 2.2.3 Phụ gia khử bọt 32 CHƢƠNG NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 3.1 Nguyên vật liệu 36 3.1.1 Xi măng 36 3.1.2 Silicafume 37 3.1.3 Cát trắng 38 3.1.4 Bột polyme tái phân tán 39 3.1.5 Phụ gia 41 3.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu 43 3.3 Thiết bị dụng cụ thử nghiệm 43 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 44 4.1 Nghiên cứu lựa chọn loại hàm lƣợng bột polyme tái phân tán 44 4.1.1 Ảnh hưởng bột polyme tái phân tán Vinapas 7055N 45 4.1.2 Ảnh hưởng bột polyme tái phân tán Vinapas 8034H 47 4.1.3 Ảnh hưởng bột polyme tái phân tán DOW™ Latex Powder 2141 49 4.1.4 Ảnh hưởng bột polyme tái phân tán Elotex MP2080 51 4.2 Nghiên cứu lựa chọn hàm lƣợng Silicafume Elkem Microsilica Grade 940U màng chống thấm 54 iv LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG 4.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng phụ gia siêu dẻo PC đến số tính chất màng chống thấm gốc xi măng - polyme 56 4.3.1 Phụ gia siêu dẻo Melflux 2641F 57 4.3.2 Phụ gia siêu dẻo OS-P 58 4.3.3 Phụ gia siêu dẻo Mighty 21PSD 59 4.4 Nghiên cứu ảnh hƣởng loại hàm lƣợng phụ gia khử bọt đến tính chất màng chống thấm gốc xi măng-polyme 63 4.4.1 Phụ gia khử bọt Vinapor DF 9010F 64 4.4.2 Phụ gia khử bọt Agitan P804 65 4.5 Bảng kết nghiên cứu đƣợc đề tài so với mục tiêu đăng k 68 4.6 Nghiên cứu điều chỉnh hàm lƣợng sử dụng bột polyme tái phân tán Vinapas 7055N 68 4.7 Bảng phối liệu để chế tạo màng chống thấm gốc xi măng - polyme 70 4.8 Khảo sát ảnh hƣởng nguồn xi măng PCB40 khác chế tạo màng chống thấm 70 4.9 Nghiên cứu ảnh hƣởng bột polyme tái phân tán đến liên kết cấu trúc màng chống thấm phân tích phổ hồng ngoại IR 72 4.10 Nghiên cứu phân hủy vật liệu chống thấm gốc xi măng-polyme phân tích nhiệt (TG/DTA) 73 4.11 Phân tích cấu trúc vật liệu kính hiển vi điện tử quét (SEM) 76 4.12 Quy trình công nghệ sản xuất vật liệu chống thấm 79 4.12.1 Sơ đồ dây truyền 79 4.12.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ công suất 2.000 tấn/năm 80 KẾT LUẬN 81 KIẾN NGHỊ 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 v LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIÊT TẮT Thuật ngữ Ký hiệu chữ viết tắt Chất kết dính CKD Cƣờng độ bám dính CĐBD Ethylene Vinyl Acetate EVA Khối lƣợng KL Điều kiện tiêu chuẩn ĐKTC Minimum Film Forming Temperature MFFT (Nhiệt độ hình thành màng tối thiểu) Polyacrylic este PAE Polycarboxylate PC Polyoxyethylene PEO Phần khối lƣợng PKL Silicafume SF Tiếp xúc T.X Nhiệt độ hóa thủy tinh Tg Vinyl acetate-vinyl ester axit versatic Vinyl ester axit versatic Va-VeoVa VeoVa Xi măng XM Xi măng poóc lăng hỗn hợp PCB vi LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Các tiêu kỹ thuật màng chống thấm cần đạt đƣợc Bảng 3.1 Kết phân tích thành phần hóa học xi măng PCB40 Nghi Sơn Bảng 3.2 Tính chất l xi măng PCB40 Nghi Sơn Bảng 3.3 Một số thông số kỹ thuật silicafume Grade 940U Bảng 3.4 Các tiêu kỹ thuật cát trắng Quảng Bình với kích thƣớc hạt nhỏ 0,315 mm Bảng 3.5 Phân bố cỡ hạt cát trắng Quảng Bình Bảng 3.6 Một số thông số kỹ thuật Vinnapas 7055N 8034H Bảng 3.7 Các thông số kỹ thuật DLP2141 MP2080 Bảng 3.8 Thông số kỹ thuật số loại phụ gia siêu dẻo gốc PC Bảng 3.9 Thông số kỹ thuật hai loại phụ gia khử bọt Bảng 4.1 Cấp phối sử dụng nghiên cứu lựa chọn loại hàm lƣợng bột polyme tái phân tán Bảng 4.2 Ảnh hƣởng bột Vinapas 7055N đến số t nh chất màng chống thấm Bảng 4.3 Ảnh hƣởng hàm lƣợng bột polyme tái phân tán Vinapas 8034H đến số t nh chất màng chống thấm Bảng 4.4 Ảnh hƣởng hàm lƣợng bột polyme tái phân tán DLP 2141 đến số t nh chất màng chống thấm Bảng 4.5 Ảnh hƣởng hàm lƣợng bột polyme tái phân tán MP2080 đến số t nh chất màng chống thấm Bảng 4.6 Hàm lƣợng sử dụng bột polyme tái phân tán th ch hợp để chế tạo màng chống thấm hãng cung cấp khác Bảng 4.7 Cấp phối sử dụng nghiên cứu ảnh hƣởng SF Grade 940U đến số t nh chất màng chống thấm Bảng 4.8 Ảnh hƣởng SF Grade 940U đến t nh chất màng chống thấm Bảng 4.9 Cấp phối sử dụng nghiên cứu ảnh hƣởng phụ gia siêu dẻo PC đến số t nh chất màng chống thấm vii LUẬN VĂN THẠC SĨ Bảng 4.10 NGUYỄN TIẾN DŨNG Ảnh hƣởng phụ gia Melflux 2641F đến tính chất màng chống thấm Bảng 4.11 Ảnh hƣởng phụ gia siêu dẻo OS-P đến số t nh chất màng chống thấm Bảng 4.12 Ảnh hƣởng phụ gia Mighty 21PSD đến t nh chất màng chống thấm Bảng 4.13 Bảng tổng hợp kết thử nghiệm loại phụ gia siêu dẻo Bảng 4.14 Cấp phối khảo sát ảnh hƣởng phụ gia khử bọt đến tính chất màng chống thấm Bảng 4.15 Ảnh hƣởng phụ gia khử bọt Vinapor DF 9010F đến tính chất màng chống thấm Bảng 4.16 Ảnh hƣởng phụ gia khử bọt Agitan P804 đến tính chất màng chống thấm Bảng 4.17 Các kết nghiên cứu đƣợc đề tài so với mục tiêu đặt Bảng 4.18 Cấp phối nghiên cứu điều chỉnh hàm lƣợng sử dụng bột polyme tái phân tán Vinapas 7055N Bảng 4.19 Kết nghiên cứu điều chỉnh hàm lƣợng sử dụng bột polyme tái phân tán Vinapas 7055N Bảng 4.20 Cấp phối chế tạo màng chống thấm gốc xi măng - polyme Bảng 4.21 Ảnh hƣởng nguồn xi măng PCB40 số nhà máy khác đến t nh chất màng chống thấm viii LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Các dạng polyme dùng để biến tính vật liệu gốc xi măng Hình 1.2 Ƣớc tính sản lƣợng vữa khô trộn sẵn sản xuất toàn cầu năm 2006 Hình 1.3 Ƣớc t nh sản lƣợng vữa khô trộn sẵn sản xuất toàn cầu năm 2011 Hình 1.4 Nhu cầu thị trƣờng vữa khô trộn sẵn toàn cầu theo năm Hình 1.5 Phân bổ thị trƣờng màng chống thấm Đông Nam Á năm 2010 Hình 1.6 Mức độ sử dụng màng chống thấm gốc xi măng-polyme Đông Nam Á năm 2010 Hình 2.1 Quá trình hình thành bột polyme tái phân tán phân tán nƣớc Hình 2.2 K ch thƣớc hạt polyme tái phân tán phân bố k ch thƣớc hạt Hình 2.3 Quá trình hình thành màng polyme Hình 2.4 Quá trình thoát hình thành màng Hình 2.5 Ảnh ESEM mẫu polyme phân tán nƣớc mẫu polyme phân tán dung dịch hồ xi măng sau 30 phút, 400C độ ẩm tƣơng đối 25% Hình 2.6 Ảnh ESEM mẫu polyme phân tán dung dịch hồ xi măng sau giờ, 400C độ ẩm tƣơng đối 25% mẫu polyme phân tán nƣớc sau 60 phút, 400C độ ẩm tƣơng đối 25% Hình 2.7 Ảnh ESEM mẫu polyme phân tán lỗ rỗng hồ xi măng sau 24 (b) - sau ngày lƣu giữ 400C độ ẩm tƣơng đối 25% sau rửa lại với nƣớc Hình 2.8 Mô hình tạo thành pha hỗn hợp ximăng – polyme Hình 2.9 Sơ đồ minh họa trình tạo liên kết polyme với nhóm cacboxylat, xi măng poóc- lăng cốt liệu Hình 2.10 Ảnh hƣởng SF tỷ lệ PAE/xi măng đến hệ số khuếch tán ion Cl- Hình 2.11 Quá trình hấp phụ phân tán phụ gia hồ xi măng Hình 2.12 Mô hình trình khử bọt phụ gia khử bọt Hình 2.13 Phá hủy cấu trúc hai lớp hạt kỵ nƣớc ix LUẬN VĂN THẠC SĨ Hình 4.1 NGUYỄN TIẾN DŨNG Ảnh hƣởng hàm lƣợng Vinapas 7055N đến CĐBD khả tạo cầu vết nứt màng chống thấm ĐKTC Hình 4.2 Ảnh hƣởng hàm lƣợng Vinapas 8034H đến CĐBD khả tạo cầu vết nứt màng chống thấm ĐKTC Hình 4.3 Ảnh hƣởng hàm lƣợng DLP 2141 đến CĐBD khả tạo cầu vết nứt màng chống thấm ĐKTC Hình 4.4 Ảnh hƣởng hàm lƣợng MP2080 đến CĐBD khả tạo cầu vết nứt màng chống thấm ĐKTC Hình 4.5 Ảnh hƣởng hàm lƣợng Elkem microsilica Grade 940U đến tính chất màng chống thấm Hình 4.6 Biểu đồ so sánh ảnh hƣởng loại phụ gia siêu dẻo đến số t nh chất màng chống thấm tỷ lệ 0,15 %KL so với xi măng Hình 4.7 Biểu đồ so sánh ảnh hƣởng loại phụ gia khử bọt đến t nh chất màng chống thấm Hình 4.8 Phổ IR vữa xi măng thông thƣờng Hình 4.9 Phổ IR màng chống thấm gốc xi măng - polyme Hình 4.10 Giản đồ phân tích nhiệt TG/DTA mẫu vữa xi măng thông thƣờng Hình 4.11 Giản đồ phân tích nhiệt TG/DTA mẫu màng chống thấm Hình 4.12 Ảnh SEM mẫu vữa xi măng thông thƣờng Hình 4.13 Ảnh SEM mẫu màng chống thấm Hình 4.14 Ảnh SEM mẫu màng chống thấm ngâm môi trƣờng nƣớc vôi Hình 4.15 Ảnh SEM mẫu màng chống thấm ngâm môi trƣờng nƣớc clo Hình 4.16 Sơ đồ dây truyền công nghệ công suất màng chống thấm x LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG T nh bám d nh màng biểu thị khả liên kết với vật liệu phụ thuộc vào chất lƣợng chất kết d nh sử dụng nên sử dụng xi măng PCB40 số nhà máy khác nhau: cƣờng độ bám d nh, nhƣ khả tạo cầu vết nứt màng chống thấm khác Bảng 4.21: Ảnh hưởng nguồn xi măng PCB40 số nhà máy khác đến tính chất màng chống thấm TT Tên tiêu NS HT BS CF DH 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 Ở ĐKTC 0,95 0,92 0,94 0,91 0,90 Sau ngâm nƣớc 0,90 0,87 0,88 0,85 0,83 Sau lão hóa nhiệt 0,75 0,73 0,75 0,71 0,70 Sau chu kỳ băng giá 0,86 0,81 0,85 0,79 0,78 T.X với nƣớc clo 0,84 0,79 0,81 0,78 0,76 T.X với nƣớc vôi 0,89 0,87 0,86 0,82 0,80 Ở ĐKTC 0,85 0,83 0,84 0,83 0,82 0,76 0,76 0,76 0,75 0,75 Không thấm Không thấm Không thấm Không thấm Không thấm Tỷ lệ Nƣớc/CKD CĐBD, N/mm PP thử Khả tạo cầu vết nứt, mm Ở -5 C Xi măng PCB40 Độ chống thấm 150 kPa, ngày BS EN 14891:2007 Ghi chú: NS: Nghi Sơn; HT: Hoàng Thạch; BS: Bút Sơn; CF: ChinFon; DH:Duyên Hà Nhận xét: Qua kết khảo sát đƣợc Bảng 4.21 rút kết luận: tất xi măng PCB40 nhà máy khác sử dụng chế tạo màng chống thấm, nhiên nên có thử nghiệm nguyên liệu cấp phối trƣớc sản xuất để ổn định chất lƣợng sản phẩm nhƣ t nh hiệu nhƣ sử dụng nguồn xi măng gần khu vực sản xuất để tiết kiệm chi ph vận chuyển, chủ động nguồn nguyên liệu 71 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG 4.9 Nghiên cứu ảnh hƣởng bột polyme tái phân tán đến liên kết cấu trúc màng chống thấm phân tích phổ hồng ngoại IR M0 1875.4 90 2920.8 2855.4 3856.4 100 796.5 778.4 60 462.3 3450.2 50 692.7 875.7 1547.9 1424.7 70 1640.5 %Transmittance 80 1086.5 40 30 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wavenumbers (cm-1) Number of sample scans: 32 Number of background scans: 32 Resolution: 4.000 Sample gain: 4.0 Mirror velocity: 0.6329 Aperture: 100.00 Hình 4.8: Phổ IR vữa xi măng thông thường 669.9 468.1 1242.5 1441.9 1464.5 75 1118.2 70 65 60 55 50 45 3450.2 %Transmittance 80 1739.8 2931.9 85 2857.8 90 874.8 1876.4 95 796.5 M3 1641.1 100 40 35 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 Wavenumbers (cm-1) Number of sample scans: 32 Number of background scans: 32 Resolution: 4.000 Sample gain: 4.0 Mirror velocity: 0.6329 Aperture: 100.00 Hình 4.9: Phổ IR màng chống thấm gốc xi măng - polyme 72 500 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG Nhận xét: Quan sát quang phổ hồng ngoại IR mẫu vữa xi măng thông thƣờng (Hình 4.8) nhận thấy peak xuất tần số 3450.2 cm-1 đại diện cho liên kết O-H, 1640.5 cm-1 cho liên kết H-O-H, 1424.7 cm-1, 875.7 cm-1 692.7 cm-1 cho CO32 Peak có tần số 1086.5 cm-1 đại diện cho SO42-, 796.5 cm-1 cho liên kết Al-O, 462.3 cm-1 đặc trƣng cho liên kết Si-O Với có mặt chất kết dính hữu cơ, terpolyme vinyl axetat, vinyl este etylene hồ xi măng, dễ nhận thấy có thay đổi phổ IR (Hình 4.9) bao gồm cƣờng độ xuất peak Ngoài peak có tần số với mẫu vữa xi măng thông thƣờng, mẫu vật liệu chống thấm có thêm peak riêng tần số 1739.8 cm-1 1242.5 cm-1 Các peak xuất có mặt liên kết hợp chất hữu cơ, cụ thể liên kết C=O tần số 1739.8 cm-1 liên kết C-O tần số 1242.5 cm-1 Nhƣ vậy, việc biến tính vữa polyme gây thay đổi định cấu trúc vữa xi măng thông thƣờng Sự có mặt anion cacboxylate thành phần terpolyme phản ứng với cation kim loại xi măng nhƣ ion Ca2+ tạo thành mạng lƣới vững làm tăng khả liên kết thành phần vữa, từ cải thiện khả bám d nh nhƣ độ chống thấm nƣớc vữa biến tính 4.10 Nghiên cứu phân hủy vật liệu chống thấm gốc xi măng-polyme phân tích nhiệt (TG/DTA) Khi xi măng đƣợc thủy hóa khoáng ch nh đƣợc chuyển thành sản phẩm hyđrat hóa, chủ yếu hyđrat canxi silicat (gel C-S-H) lƣợng nhỏ portlandite Bằng phân tích nhiệt vi sai xác định nhiệt độ phân hủy khoáng Kết phân tích nhiệt mẫu vữa xi măng thông thƣờng mẫu vữa biến tính polyme khoảng 25 °C - 800 °C nhƣ Hình 4.10 73 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG Hình 4.10: Giản đồ phân tích nhiệt TG/DTA mẫu vữa xi măng thông thường Hình 4.11: Giản đồ phân tích nhiệt TG/DTA mẫu màng chống thấm 74 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG Một số hiệu ứng ghi nhận đƣợc đƣờng cong phân tích nhiệt (TG/DTA) mẫu vữa xi măng thông thƣờng mẫu vữa chống thấm nhƣ sau: - Trong khoảng nhiệt độ từ 100 °C - 200 °C: Sự mát khối lƣợng hai mẫu vữa xi măng thông thƣờng màng chống thấm chủ yếu trình nƣớc phân hủy sản phẩm C-S-H, ettringite, - Trong khoảng nhiệt độ từ 200 °C - 550 °C: + Ở mẫu vữa xi măng thông thƣờng (Hình 4.10) mát khối lƣợng chủ yếu phân hủy khoáng portlandite Ca(OH)2 khoảng 450 oC - 550 oC Sự suy giảm khối lƣợng mẫu khoảng 3.30 % tƣơng ứng với peak thu nhiệt 505,1oC + Còn mẫu màng chống thấm (Hình 4.11), ta thấy rõ ảnh hƣởng bột polyme tái phân tán Vinapas 7055N đến đƣờng cong phân tích nhiệt trọng lƣợng (TG) Sự mát khối lƣợng, phần phân hủy khoáng portlandite Ca(OH)2, song phần lớn trình phân hủy chất hữu cơ, trọng lƣợng giảm tới 44,21 % khối lƣợng tƣơng ứng với peak thu nhiệt 490,4oC Điều chứng tỏ có mặt terpolyme làm giảm nhiệt thủy hóa xi măng PCB - Trong khoảng 550 °C - 800 °C: Sự mát khối lƣợng chủ yếu trình phân hủy hợp chất cacbonat có hỗn hợp thủy hóa Việc biến tính polyme làm giảm hình thành khoáng portlandite vữa xi măng, làm cấu trúc vật liệu đặc làm tăng khả chống thấm nƣớc Giảm hình thành khoáng portlandite Ca(OH)2 biến tính vữa xi măng polyme đạt đƣợc hiệu việc làm giảm trình hyđrat hóa xi măng tƣơng tác hóa học có nhóm chức từ trình thủy phân phần polyme môi trƣờng kiềm sản phẩm hyđrat hóa xi măng Terpolyme sử dụng có chứa nhóm vinyl axetat bị thủy phân phân tán môi trƣờng kiềm Sản phẩm trình thủy phân anion 75 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG axetat (CH3COO)-, phản ứng với ion Ca2+ tạo từ hyđrat hóa khoáng C2S C3S tạo thành muối hữu (canxi axetat) 4.11 Phân tích cấu trúc vật liệu kính hiển vi điện tử quét (SEM) SEM phƣơng pháp hiệu để nghiên cứu hình thái cấu trúc bên vật liệu Do đó, phƣơng pháp đƣợc sử dụng để quan sát hình thái học vữa biến t nh polyme đóng rắn rõ ràng * Cấu trúc hình thái học bề mặt vữa xi măng thông thường màng chống thấm chụp kính hiển vi điện tử quét SEM Hình 4.12 Hình 4.13 Hình 4.12: Ảnh SEM mẫu vữa xi măng thông thường Từ Hình 4.12 cho thấy, cấu trúc mẫu vữa xi măng thông thƣờng tổ hợp nhiều pha Có số lƣợng lớn lỗ rỗng tinh thể hình kim cấu trúc Các tinh thể hình kim khoáng ettringite Sự phân bố không gian lỗ rỗng tồn độc lập với số lƣợng lớn khoáng thủy hóa ảnh hƣởng đến tính chất vữa xi măng đóng rắn nhƣ cƣờng độ bám dính, khả tạo cầu vết nứt, khả chịu nƣớc, chống thấm đặc t nh đóng băng-tan băng 76 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG Hình 4.13: Ảnh SEM mẫu màng chống thấm Ở Hình 4.13 quan sát thấy liên kết tuyệt vời terpolyme vinyl axetat, vinyl este etylene khoáng thủy hóa Một màng polyme liên tục đƣợc hình thành bao phủ sản phẩm hyđrat hóa xi măng nhƣ che phủ lỗ rỗng Điều củng cố giả thuyết hình thành hai mạng lƣới độc lập, hữu chất vô khác Kết khẳng định xuất tƣơng tác vật lý * Cấu trúc hình thái học bề mặt màng chống thấm gốc xi măng-polyme sau ngâm môi trường nước vôi nước clo chụp kính hiển vi điện tử quét SEM Hình 4.14 Hình 4.15 Hình 4.14 mẫu màng chống thấm ngâm môi trƣờng nƣớc vôi có pH ≥ 12; Hình 4.15 mẫu màng chống thấm ngâm môi trƣờng nƣớc clo có nồng độ khoảng 0,3 – 0,6 mg/l giá trị pH = 6,5 – 7,8 Cả hai môi trƣờng không ảnh hƣởng đến cấu trúc vật liệu so với trƣớc ngâm, không xuất khuyết tật phá hủy màng polyme, sản phẩm hyđrat hóa xi măng đƣợc che phủ màng polyme liên tục Điều chứng tỏ khả kháng hóa chất tốt màng chống thấm gốc xi măng-polyme sử dụng vật liệu 77 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG số môi trƣờng hóa chất xâm thực nhƣ nƣớc clo nƣớc vôi mức độ định Hình 4.14: Ảnh SEM mẫu màng chống thấm ngâm môi trường nước vôi Hình 4.15: Ảnh SEM mẫu màng chống thấm ngâm môi trường nước clo 78 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG 4.12 Quy trình công nghệ sản xuất vật liệu chống thấm 4.12 S d y truyền C¸t tr¾ng Xi măng SF §L §L PC PB §L Bét polym e §L Trộn khô tốc độ 65 vòng/phút thời gian trộn 20 phút S¶n phÈm §L L-u kho §ãng bao Hình 4.16: Sơ đồ dây truyền công nghệ công suất màng chống thấm Ghi chú: 1- Si lô chứa cát; 2- Si lô chứa xi măng; 3- Si lô chứa phụ gia bột polyme; 4Máy trộn; 5-Si lô chứa sản phẩm; 6- Thiết bị định lƣợng, đóng bao lƣu kho 79 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG 4.12 Thuyết minh d y chuyền công ngh công suất 000 tấn/năm Cát, xi măng phụ gia khác chứa si lô (1), (2) (3) đƣợc định lƣợng, sau đƣa vào máy trộn loại cƣỡng (4) Tại đây, cát, xi măng phụ gia khác đƣợc khuấy trộn thời gian quy định để đạt đƣợc độ đồng định Trong trình trộn, phút lại đảo chiều trộn lần nhằm tăng hiệu trình trộn Khi trình trộn kết thúc, sản phẩm đƣợc đƣa sang si lô chứa sản phẩm (5) tiến hành lấy mẫu, kiểm tra tính chất trƣớc đóng bao chuyển vào lƣa kho 80 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG KẾT LUẬN * Đề tài nghiên cứu lựa chọn đƣợc cấp phối thích hợp để chế tạo màng chống thấm từ nguồn nguyên liệu có sẵn nƣớc số phụ gia khác nƣớc với tỉ lệ sau: + Xi măng PCB40 Nghi Sơn: 42,00 %KL; + Cát trắng Quảng Bình (có dmax = 0,315mm): 42,00 %KL; + Bột polyme tái phân tán Vinapas 7055N: 13,40 %KL; + SF Grade 940U: 2,50 %KL; + Phụ gia siêu dẻo polycarboxylat Melflux 2641F: 0,06 %KL; + Phụ gia khử bọt Vinapor DF 9010F: 0,04 %KL * Chất lƣợng sản phẩm màng chống thấm đề tài đạt vƣợt mức yêu cầu đặt * Các đƣờng cong TG thu đƣợc cho thấy hƣớng đặc trƣng biến tính vữa xi măng thông thƣờng polyme Sự có mặt terpolyme thành phần hỗn hợp vữa làm giảm lƣợng nhiệt thủy hóa xi măng PCB * Sự có mặt Terpolyme vinyl axetat, vinyl este etylene gây thay đổi định phổ hồng ngoại IR vữa xi măng biến t nh, tƣơng tác có nhóm anion axetat hình thành terpolyme bị thủy phân môi trƣờng kiềm ion Ca2+ tạo từ hyđrat hóa khoáng C2S C3S xi măng poóc lăng hỗn hợp PCB việc bổ sung terpolyme làm giảm mạnh hình thành khoáng portlandite, từ làm cấu trúc vật liệu đặc * Các hình ảnh vi cấu trúc thu đƣợc kính hiển vi điện tử quét SEM cho thấy hình thành hai mạng lƣới khác nhau, hữu vô Điều cho phép giả định trình hyđrat hóa, phần ƣa nƣớc polyme hƣớng tới pha nƣớc phần kỵ nƣớc hƣớng tới pha khí (lỗ rỗng mao mạch không lấy nƣớc) Sau khô, nƣớc đƣợc lấy đi, hạt kỵ nƣớc kết hợp lại với hình thành mạng lƣới vững * Vật liệu màng chống thấm sử dụng môi trƣờng xâm thực nhƣ nƣớc clo nƣớc vôi nồng độ cho phép 81 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG KIẾN NGHỊ Những kết nghiên cứu đƣợc luận văn nhận thấy, cần phải tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện công nghệ sản xuất màng chống thấm sở hỗn hợp chất kết dính bột polyme tái phân tán xi măng PCB Đặc biệt, sản phẩm cần phải có ứng dụng thực tế công trình xây dựng để đánh giá đƣợc hết t nh ƣu việt nhƣ mặt hạn chế để có hƣớng khắc phục hoàn thiện công nghệ trƣớc đƣa vào sản xuất quy mô lớn 82 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG TÀI LIỆU THAM KHẢO Afrid M, Ohama Y, Zafar M, Demura K (1997), “Behavior of Ca(OH)2 in polymer modified mortars”, International Journal of Cement Composites and Lightweight Concrete 11 (4), pp 235-244 A.M Betioli, J Hoppe Filho, M.A Cincotto, P.J.P Gleize, R.G Pileggi (2009), “Chemical interaction between EVA and Portland cement hydration at earlyage”, Construction and Building Materials 23, pp 3332-3336 Carlos Eduardo Marmorato Gomes, Osny Pellegrino Ferreira, Mauro Roberto Fernandes (2005), Influence of vinyl acetate-versatic vinylester copolymer on the microstructural characteristics of cement pastes Chandra S, Flodin P (1990), “Interactions of polymers and organic admixtures on Portland Cement Hydration”, Cement Concrete Research 17, pp 975 - 890 D.A Silva, H.R Roman, P.J.P Gleize (2002), “Evidences of chemical interaction between EVA and hydrating Porland cement”, Cement and Concrete Research 32, pp 1383 - 1390 Drymix.info (2010), The Global Markets for Drymix Mortar Dieter Urban, Koichi Takamura (2002), Polymer Dispersions and Their industrial Applications, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA Dow Construction Chemicals (2012), Redispersiible Powders Dr Hermann Lutz (2005), Waterproofing With Cementitious Slurries, Wacker Polymer Systems 10 I Aiad (2003), “Influence of time addition of superplasticizers on the rheological properties of fresh cement pastes”, Cem Concr Res 33, pp 1229 1234 11 J.M Gao*, C.X Qian, B Wang, K Morino (2002), “Experimental study on properties of polymer-modified cement mortars with silicafume” 12 Joseph L Keddie (1997), “Film formation of polyme”, Material science and engineering 21, pp 101-170 83 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG 13 Kazuo Yamada*, Tomoo Takahashi, Shusuke Hanehara, Makoto Matsuhisa (1999), “Effects of the chemical structure on the properties of polycarboxylatetype superplasticizer”, Central research laboratory, Sakura, Taiheiyo cement corporation, Sakurra, Japan 14 M Gretz, J Plank (2011), “An ESEM investigation of polyme film formation in cement pore solution” 15 M.H.F Medeiros, P Helene, S Selmo (2009), “Influence of EVA and acrylate polymers on some mechanical properties of cementitious repair mortars”, Construction and Building Materials 23, pp 2527-2533 16 Milton J Rosen, Joy T Kunjappu (2012), Surfactants and Interfacial Phenomena, John Wiley & Sons Inc., Publition 17 Ohama, Y Recent (1997), “Progress in Concrete-Polymer Composites”, Advanced Cement Based Materials 5, pp 31 - 40 18 Ru Wang*, Pei-Ming Wang, Li-Juan Yao (2012), Effect of redispersible vinyl acetate and versatate copolymer powder on flexibility of cement motar, School of Materials Science and Engineering, China 19 Ru Wang, Lijiuan Yao, Peiming Wang (2013), “Mechanism analysis and effect of styrene–acrylate copolymer powder on cement hydrates”, Construction and Building Materials 41, pt 538 - 544 20 Ru Wang, Pei-Ming Wang (2011), “Action of redispersible vinyl acetate and versatate copolymer powder in cement mortar”, Construction and Building Materials 25, pp 4210-4214 21 R.F Feldman (1986), “The effect of sand/cement ratio and silica fume on the microstructure of mortars”, Cement and concrete research Vol 16, pp 31-39 22 Yoshihiko Ohama (1999), “Handbook of polymer - modified concrete and mortars”, Properties and process technology 23 Zhao Feng-qing (2011), “Preparation and properties of an environment friendly polymer-modified waterproof motar”, Hebei of Science & Technology, PR China 84 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TIẾN DŨNG 24 Wacker - Chemic GmbH (2005), Thermoplastic polymers in cement - based materials - an ideal partnership 25 www.hec.prj.vn 26 www.lrwa.org.uk/History-of-Liquid-Waterproofing 27 Nguyễn Văn Huynh (2008), Nghiên cứu công nghệ chế tạo vữa phủ sàn tự san phẳng sở xi măng-polyme, báo cáo tổng kết đề tài 85