phụ gia bê tông (admixtures for concrete)

Việc sử dụng một liều lượng phụ gia hợp lý có thể cải thiện một số tính chất của bê tông như cải thiện chất lượng, tăng cường tính dễ đổ, giảm nhiệt độ tỏa ra lúc ninh kết, rút ngắn hay

Trang 1/18

PHỤ GIA BÊ TÔNG (ADMIXTURES FOR CONCRETE) I/ GIỚI THIỆU CHUNG:

Phụ gia là những thành phần của bê tông ngoài xi măng, nước và cốt liệu, được thêm vào ngay trước hoặc trong quá trình trộn để làm thay đổi một số tính chất của nó Việc sử dụng một liều lượng phụ gia hợp lý có thể cải thiện một số tính chất của bê tông như cải thiện chất lượng, tăng cường tính dễ đổ, giảm nhiệt độ tỏa ra lúc ninh kết, rút ngắn hay kéo dài thời gian ninh kết và thay đổi màu sắc

Phụ gia có thể được phân loại theo công dụng của nó

Phụ gia thay đổi rộng lớn trong các thành phần hóa học và nhiều loại phụ gia có hơn một chức năng của nó Hai loại phụ gia cơ bản là phụ gia hóa học (chemical) và phụ gia khoáng (mineral) Tất cả phụ gia sử dụng trong thi công nên đáp ứng điều kiện kỹ thuật, thí nghiệm nên được kiểm tra để đánh giá phụ gia sẽ tác động đến những tính chất của bê tông được thực hiện với những loại công việc cụ thể, theo những điều kiện môi trường ước lượng

và trình tự thủ tục thi công ước lượng

1/ Phụ gia cuốn khí (Air-entraining admixtures)

Loại phụ gia này 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

Tác nhân cuốn khí hấp thu một lượng nhỏ bọt khí vào trong bê tông Lợi ích chính của điều này tăng cường sự bền vững trong chu trình đóng và tan băng, đặc biệt nó thích hợp trong môi trường lạnh Trong khi một vài sự mất cường độ điển hình cùng với tăng khí trong

bê tông, nói chung nó có thể được vượt qua bởi giảm tỉ lệ nước – xi măng thông qua tăng cường tính làm việc (bởi vì tác nhân cuộn khí của chính nó) hoặc thông qua việc sử dụng những phụ gia thích hợp khác Như vậy luôn luôn, phụ gia nên được kết hợp trong bê tông bởi những người chuyên nghiệp đủ khả năng bởi vì một vài loại có thể tương tác trong những cách không mong muốn

2/ Phụ gia giảm nước (Water-reducing admixtures)

Phụ gia giảm nước yêu cầu ít nước hơn để tạo bê tông có cùng độ sụt hoặc tăng độ sụt

bê tông tại cùng một hàm lượng nước Chúng có thể có tác động đến việc thay đổi thời gian ninh kết ban đầu Chất giảm nước được dùng hầu hết đối với việc đổ bê tông trong thời tiết nóng và nó được sử dụng như là thành phần trợ bơm Tuy nhiên, một chất siêu dẻo giảm nước là một loại bột hygroscopic mà có thể hấp thụ khí vào trong bê tông thông qua ảnh hưởng của nó vào sự căng ứng suất bề mặt của nước, bằng cách đó nó đạt được lợi ích của sự hấp thụ khí

Phụ gia giảm nước có tác dụng phân tán các hạt xi măng làm tăng độ chảy của bê tông và làm tăng tính linh động của bê tông do đó có thể giảm lượng nước trong bê tông Tuy nhiên những chất hóa học làm tăng tính linh động thông thường lại có tác dụng làm chậm quá trình thuỷ hóa xi măng và do đó ảnh hưởng đến thời gian ninh kết của bê tông nên người ta cần phải bù một lượng thích hợp các hóa chất tăng nhanh đông cứng Thành

phần hóa học của loại phụ gia này dùng loại gốc Lignosulphonate Các nghiên cứu chỉ ra

rằng dùng loại phụ gia này làm tăng co ngót khô và từ biến của bê tông

3/ Phụ gia hoá dẻo (Plasticizers)

Chất siêu dẻo (Super plasticizers) cũng được biết đến như chất chất dẻo (plasticizers) bao gồm phụ gia làm giảm nước Được so sánh với những cái ám chỉ như “chất làm giảm nước” hoặc “chất giảm nước mức độ trung bình”, chất siêu dẻo là “phụ gia giảm nước mức

độ cao” Phụ gia giảm nước mức độ cao là phụ gia cho phép giảm một lượng nước lớn hoặc chảy dẻo cao (được định nghĩa bởi nhà sản xuất, nhà cung cấp bê tông và những tiêu chuẩn trong công nghiệp xây dựng) mà không làm chậm đáng kể thời gian ninh kết hoặc tăng mức

độ hấp thụ khí

Trang 3/18

Mỗi loại chất siêu dẻo đã xác định một phạm vi cho khối lượng yêu cầu của của những thành phần trộn bê tông, cùng với nó là những tác động tương ứng Chúng có thể duy trì một độ sệt cụ thể và tính công tác tại một khối lượng giảm nước đáng kể Liều lượng cần thay đổi việc trộn thành phần khác nhau của bê tông và loại chất siêu dẻo được sử dụng Chúng có thể tạo ra bê tông cường độ cao Vì với hầu hết loại phụ gia, chất siêu dẻo cũng có thể tác động đến những tính chất khác nhau của bê tông Tuy nhiên, những tác động cụ thể nên được tìm hiểu từ nhà sản xuất hay từ nhà cung cấp bê tông

4/ Phụ gia siêu dẻo (Super - plasticizers)

1 Định nghĩa:

Phụ gia siêu dẻo là loại có thể giảm lượng nước trong bê tông rất nhiều, nhưng nó khác với loại phụ gia giảm nước bình thường là nó không ảnh hướng tới thời gian ninh kết của bê tông Bởi vậy nó có thể tạo ra các loại bê tông có độ linh động cao Ở giai đoạn đầu tiên khi mới phát triển phụ gia siêu dẻo, tác dụng của phụ gia chỉ kéo dài trong thời gian

30 phút cho nên phải kiểm tra rất chặt chẽ thời điểm mà chất phụ gia được trộn vào bê tông Ngày nay đã sản xuất các loại phụ gia mà thời gian tác dụng của nó vượt qua giới hạn này rất nhiều, có thể kéo dài 180 phút Thành phần hóa học của loại phụ gia này thường là các loại:

+ Melamine formaldehyde

+ Naphthalene formaldehyde hoặc là các loại khác

Phụ gia siêu dẻo có thể được dùng với mục đích:

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

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

Trong phạm vi tăng độ linh động của bê tông có thể làm cho bê tông đạt tới độ sụt 200mm Loại bê tông này có thể tự làm bằng mặt nhưng chưa tự đầm được Lĩnh vực áp dụng điển hình của phụ gia siêu dẻo cho bê tông trong những trường hợp sau

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

- Sản xuất bê tông cường độ cao

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

Khi dùng phụ gia siêu dẻo cần phải chú ý những điểm sau đây:

- Chọn loại thích hợp cho loại xi măng nhất định theo chỉ dẫn của nhà sản xuất và với liều lượng theo điều kiện cụ thể

- Mặc dầu bê tông có phụ gia siêu dẻo có thể tự làm bằng mặt nhưng vẫn phải được đầm chặt

- Phải chú ý làm ván khuôn cho chặt khít tốt để bê tông không bị rò chảy ra ngoài do

độ linh động cao

- Khi bơm bê tông với phụ gia siêu dẻo cần có máy bơm dự phòng vì nếu máy bơm

bị hỏng thì không có thời gian để chữa máy bơm

- Trong trường hợp dùng phụ gia siêu dẻo có tác dụng trong thời gian từ 2 đến 3 giờ thì mới được phép trộn thêm phụ gia ở trạm trộn

2 Phân loại phụ gia siêu dẻo theo thành phần hóa học

Phần trên đã trình bày chi tiết về phụ gia siêu dẻo để giảm hàm lượng nước trong bê tông Trong phần này sẽ trình bày chi tiết hơn về phụ gia siêu dẻo Bởi vì khi giảm hàm lượng nước trong bê tông sẽ ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng bê tông Yếu tố ảnh hưởng quyết định đến độ bền lâu của bê tông là độ đặc chắc của bộ khung xương của bê tông Khi độ đặc chắc cao thì độ rỗng (độ xốp) thấp dẫn đến tính kháng cacbonát hóa cao, bê tông có tuổi thọ cao, chi phí giá thành duy tu thấp

Từ năm 1919 Duff Abram đã đưa ra định luật quan hệ giữa tỷ lệ N/X với cường độ của bê tông

Trong đó W/C là tỷ lệ nước-ximăng; K1,2 là các hằng số thực nghiệm, fc là cường độ

bê tông

Muốn đạt được bê tông có chất lượng cao cần sử dụng phụ gia siêu dẻo giảm nước cao để giảm tỷ lệ N/X

Nếu theo thành phần hóa học thì phụ gia siêu dẻo có những loại sau đây

2.1 Phụ gia siêu dẻo gốc Lignosulphonate (LS)

Đây là loại phụ gia siêu dẻo thế hệ đầu, gốc của nó là loại cao phân tử tự nhiên, thành phần chủ yếu của gỗ và cellulose, hiệu quả giảm nước thấp, độ giảm nước tối đa 10%

2.2 Phụ gia siêu dẻo Polyme gốc sulphonate Melamine (MFS)

Phụ gia bê tông thế hệ thứ 2 gốc ure và formaldehyde nó có thể giảm nước tối đa được 25% Tính năng của loại phụ gia này cho cường độ sớm, thời gian thi công ngắn khi

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

2.3 Phụ gia gốc Naphthalenesulphonate (BNS)

Đây là loại phụ gia thế hệ thứ 2, thu được khi chưng cất than đá, giảm nước tới 25% Loại phụ gia này cải thiện được tính linh động của bê tông nhưng giảm cường độ ban đầu

2.4 Phụ gia siêu dẻo gốc Polycarboxylate (PC)

Đây là loại phụ gia bê tông cao cấp thế hệ 2, sản phẩm từ dầu thô Loại này có thể giảm nước tới 30% Loại phụ gia này có thể kéo dài thời gian có hiệu, nâng cao khả năng tương thích với các loại xi măng hỗn hợp

2.5 Phụ gia siêu dẻo gốc Polycarboxylate (PC)

Phụ gia bê tông thế hệ thứ ba, gốc cao phân tử tổng hợp Nó có thể giảm nước tới 40% Đặc tính của loại phụ gia này có thể tạo ra các phân tử có các yêu cầu cụ thể Với tỷ

lệ N/X thấp, duy trì được tính linh động của bê tông lâu và bê tông đạt được cường độ cao Như vậy với cùng một loại phụ gia siêu dẻo, các loại xi măng khác nhau sẽ tương tác khác nhau Nếu chọn phụ gia siêu dẻo không tương thích với xi măng sẽ làm cho tính linh động của bê tông mất nhanh theo thời gian Người ta có thể khắc phục tình trạng này

bằng cách kết hợp với chất Polyme Polycarboxylate có tính hấp thụ khác nhau đối với các

Trang 5/18

loại xi măng nhất định Tính hấp thụ phải được thể hiện trong tương quan có độ linh động cao và duy trì tính linh động lâu Quá trình hấp thụ nhanh làm cho hồ xi măng có độ chảy ban đầu cao, quá trình hấp thụ của các phân tử chậm sẽ làm duy trì độ linh động (độ chảy) lâu

Ngày nay người ta đã dùng rộng rãi loại phụ gia Polymer thế hệ mới có khả năng giảm nước cao và duy trì độ linh động tốt để có thể sản xuất bê tông có chất lượng cao

5/ Phụ gia thúc đẩy ninh kết (Accelerating admixtures)

Dùng để trợ giúp đổ bê tông trong thời tiết lạnh, cho phép kết thúc việc đổ bê tông

và có thể tháo dỡ ván khuôn sớm Loại phụ gia này có thể dùng trong điều kiện để trám chỗ rò rỉ do áp lực nước, kết thúc việc sữa chữa kết cấu sớm hơn

Tác dụng của loại phụ gia này làm tăng nhanh quá trình ninh kết, tăng nhanh cường

độ bê tông trong thời gian ban đầu nhưng nó có thể làm giảm cường độ lâu dài của bê tông

Nên chú ý rằng nếu dùng quá liều lượng sẽ làm cho bê tông giảm cường độ chịu lực Trong phụ gia đông cứng nhanh có ion clo nên nó có khuynh hướng gia tăng gỉ cho các kết cấu thép chôn vào bê tông

Chất tăng tốc rút ngắn thời gian ninh kết của bê tông, cho phép việc đổ bê tông được phép tiến hành trong điều kiện thời tiết lạnh, cho phép tháo dỡ cốp pha sớm hơn, hoàn thiện

bề mặt bê tông sớm và trong một số trường hợp cho phép chất tải sớm Sự cẩn trọng phải được thực hiện trong khi chọn lựa loại và thành phần của chất tăng tốc vì trong hầu hết trường hợp, việc sử dụng phổ biến những chất làm tăng tốc gây ra một sự gia tăng co ngót trong quá trình khô của bê tông

Calcium chloride là một chất tăng tốc phổ biến, được sử dụng để tăng thời gian ninh kết và cường độ của bê tông Nó thường nên được đáp ứng những yêu cầu của ASTM D 98 Việc sử dụng quá mức calcium chloride trong bê tông có thể dẫn đến kết quả quá trình đóng rắn diễn ra nhanh, tăng mức độ co ngót của bê tông và ăn mòn của cốt thép Trong điều kiện thời tiết lạnh hơn, calcium chloride nên được sử dụng như chất làm chống đông Một khối lượng lớn của calcium chloride được yêu cầu để làm giảm điểm đông chảy của bê tông mà có thể dẫn đến hư bê tông

6/ Phụ gia trì hoãn ninh kết (Retarding admixtures)

Phụ gia giảm nước làm chậm quá trình Hydrat hóa của xi măng, kéo dài thời gian ninh kết Phụ gia này được sử dụng hiệu quả trong điều kiện thời tiết nóng để có thể chống lại ảnh hưởng của quá trình đóng rắn nhanh dưới tác dụng của nhiệt độ cao và việc đổ bê tông khối lớn Bởi vì hầu hết loại phụ gia này tác động như làm giảm nước nên chúng cũng thường được gõi là phụ gia chậm ninh kết giảm nước Vì theo sự phân loại phụ gia hóa học của ASTM-ASTM C 494, loại B chỉ đơn giản là phụ gia chậm ninh kết, trong khi đó loại D là cả hai chậm ninh kết và giảm nước dẫn đến kết quả bê tông sẽ có cường độ cao hơn bởi vì giảm

tỉ lệ nước – xi măng

Phụ gia này dùng để đổ bê tông trong thời tiết quá nóng, hoặc đổ bê tông với khối lượng lớn, để loại trừ các mối nối nguội Nó có tác dụng tốt khi chuyên chở bê tông hoặc vữa với cự ly quá xa

Tác dụng của loại phụ gia này làm chậm đông cứng bê tông, nó làm giảm cường độ

bê tông ở tuổi ban đầu (đến 7 ngày) nhưng không làm giảm cường độ bê tông ở tuổi 28 ngày

Vật liệu dùng để chế tạo loại phụ gia này là các loại axit Lignosulphonic, axit hydroxy carborylic và các muối của nó Để có được hiệu quả chậm đông cứng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ của bê tông, thành phần hóa học của xi măng và hàm lượng

xi măng trong bê tông

Nếu hàm lượng phụ gia quá nhiều làm cho cường độ bê tông chậm phát triển, có khi cường độ bê tông dừng phát triển cho đến khi hàm lượng không khí trong bê tông không thừa, bê tông không được phép khô trong khi tiếp tục phát triển cường độ có nghĩa là phải kéo dài thời gian bảo dưỡng một cách thích hợp Việc cho quá liều lượng phụ gia chậm đông cứng dẫn đến làm giảm cường độ của bê tông

Phụ gia chậm ninh kết bao gồm cả hai tác nhân hữu cơ và vô cơ Loại hữu cơ bao gồm calcium chưa tinh chế, sodium, NH4, muối của lignosulfonic axít, hydrocarboxylic axít,

và carbohydrates Loại vô cơ bao gồm các oxít của chì và kẽm, phosphates, muối magnesium , fluorates và borates Một ví dụ điển hình ảnh hưởng của chất phụ gia chậm đông kết lên tính chất của bê-tông, axít lignosulfate và axít hydroxylated carboxylic làm chậm thời gian ninh kết ban đầu ít nhất 1 giờ và không nhiều hơn 3 giờ khi sử dụng ở nhiệt độ 65 đến 100 Fahrenheit Tuy nhiên, những nhà thầu không cần nhớ những kết quả hóa học cụ thể này Với những yêu cầu và mục tiêu công việc cụ thể, nhà cung cấp bê tông sẽ đưa ra những loại phụ gia thích hợp cũng như tỷ lệ trộn cho mục đích ấy

7/ Phụ gia tạo màu (Coloring admixtures)

Tác nhân màu đã được sử dụng phổ biến đặc biệt cho vỉa hè và lối đi Phân lớn được

sử dụng cho bề mặt và thường có những tác động thêm đối với việc làm cứng bề mặt Đối với những bề mặt sử dụng phụ gia này thường không nên được sử dụng trong bê tông cuộn khí

Bê tông màu trọn vẹn là luôn có sẵn

8/ Phụ gia trợ bơm (pumping admixtures)

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 cốt liệu làm cho bê tông trơn

Trang 7/18

Loại phụ gia này chỉ dùng cho bê tông được thiết kế với cấp phối giành cho bê tông bơm không phải để biến loại bê tông được thiết kế với cấp phối bình thường trở thành bê tông bơm

9/ Phụ gia chống thấm (permeability reducing)

Phụ gia chống thấm và chống ẩm bao gồm soaps, butyl stearate, mineral oil và asphalt emulsions được sử dụng để giảm sự thẩm thấu của nước vào trong những lỗ rỗng lớn của bê tông

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 bắt nguồn từ các loại vật liệu hạt nhỏ có tính pozzolanic nghĩa là nó có thể phản ứng với hydroxide calci được giải phóng từ sự thuỷ hóa xi măng để tạo ra một thành phần có tính xi măng chèn vào các

lỗ trống

10/ Phụ gia “chống đông băng” (“anti-freeze”)

Phụ gia “chống đông băng” là những chất tăng tốc được sử dụng với liều lượng cao tương ứng với giá cao tương ứng để đạt được thời gian ninh kết nhanh, mặc dù chúng không

có những tính chất để bảo vệ chống lại tác nhân đóng băng của chính nó Tuy nhiên, nói chung chúng không thường được sử dụng cho những dự án dân dụng

11/ Phụ gia bê tông nở

Phụ gia này làm tăng thể tích của vữa hoặc của bê tông để sản xuất vữa bơm cho bu lông neo, chèn chân cột, sản xuất bê tông tự ứng suất

Loại phụ gia này hoạt động trong lúc thuỷ hóa xi măng hoặc tự nở hoặc phản ứng với các thành phần khác của bê tông tạo ra sự trương nở Vật liệu của loại phụ gia có thể

có ba loại Loại có chứa sắt và chất gia tăng oxit, loại phụ gia tạo khí chứa bột nhôm, loại

có chứa oxit calci tự do

Do đó khi dùng phải xem xét kỹ việc dùng với các phụ gia khác cho tương thích, nếu không bê tông sẽ bị phá hoại Việc dùng quá liều lượng phụ gia sẽ làm cho bê tông bị phá vỡ do lực giãn nở trong bê tông

12/ Phụ gia tự bảo dưỡng bê tông (Rehocure)

Bắt đầu từ năm 1988 nhà sản xuất MBT (chi nhánh tại Úc) có đưa ra một loại phụ gia tự bảo dưỡng 736 (Rechocure 736) Với loại phụ gia này (liều lượng 5 lít/m3 bê tông) thì bê tông không cần bảo dưỡng mà bê tông vẫn đạt cường độ, giảm tỷ lệ lỗ rỗng và độ chống mài mòn tương đương như các phương pháp bảo dưỡng bằng nước hoặc bằng màng bọc thông thường, đặc biệt trị số co ngót dẻo của bê tông giảm đi so với bê tông được bảo dưỡng bằng phương pháp thông thường

Các phương pháp bảo dưỡng thông thường là tưới nước ở mặt ngoài bê tông hoặc giữ nước ở mặt ngoài của bê tông (màng bọc), cơ cấu của tự bảo dưỡng là tạo ra dính kết hydrogen giữa các phân tử nước với nhóm OH trên một phân tử Polyme

13/ Một số loại phụ gia khác:

- Phụ gia giảm co ngót, tạo bọt chống rửa trôi (anti-washout & foaming)

- Phụ gia khống chế thuỷ hoá (Hydration-control admixtures)

- Phụ gia chống ăn mòn (Corrosion inhibitors)

- Phụ gia làm giảm co ngót (Shrinkage reducers)

- Phụ gia phản ứng kiềm-silicát (Alkali-silica reactivity inhibitors)

Ngoài ra, những chất thay thế xi măng cũng thay đổi tính chất của bê tông nhưng nói chung chúng không được phân loại như một loại phụ gia Hầu hết những phụ gia loại hóa học gốc hữu cơ bị ảnh hưởng bởi loại xi măng và nhãn hiệu, tỉ lệ nước – xi măng, phân loại cỡ hạt

và nhiệt độ Phụ gia chống thấm và chống ẩm vẫn có những giá trị không chắc chắn và rủi ro Những điều này chỉ là hai trường hợp để chỉ ra đường cong học tập yêu cầu cho bất kỳ ai làm việc với phụ gia Trong một số trường hợp, nếu sự hướng dẫn không được tuân thủ một cách nghiêm ngặt bao gồm những thành phần vật liệu thêm bổ sung để cân bằng những tác động tiêu cực hoặc không mong muốn của phụ gia, kết quả trộn bê tông có thể bị xấu đi Ví dụ, phụ gia chậm động kết nói chung có khả năng làm nhanh quá trình đóng rắn bê tông gây khó khăn trong việc đổ và hoàn thiện bề mặt Do đó, một kiến thức sâu rộng của những vấn đề phức tạp tiềm tàng này liên quan đến những ảnh hưởng ngoài điều kiện kỹ thuật được yêu cầu đối với sự thành công của việc sử dụng phụ gia Điều này thậm chí then chốt hơn khi một số lượng những bên liên quan trong quá trình sản xuất của bê tông, ví dụ nhà sản xuất, nhà thầu

đổ bê tông và nhà thầu xây dựng với bê tông được hoàn thiện là một kết quả kết hợp của một

số quyết định cá nhân Việc chọn lựa một loại phụ gia thích hợp cho một công việc cụ thể nên thuộc trách nhiệm của những chuyên gia Những phương pháp đối với việ sử dụng phụ gia luôn nên nên được xem xét Tác động của môi trường đối với một số loại phụ gia là điều cần nghi vấn Một số loại phụ gia siêu dẻo thông qua việc tác động lên môi trường sẽ làm ô nhiễm nước ngầm cũng như nước mặt Nhiều nghiên cứu vẫn còn được tiến hành trong lĩnh vực này

Sau cùng, phụ gia không thể thay thế cho việc thi công tồi và chất lượng vật liệu kém

Bê tông phải có các tính năng như có thể thi công và hoàn thiện, chắc, bền, chống thấm, chống mài mòn Các tính năng này thường có được dễ dàng và kinh tế nhờ sự lựa chọn hợp lý vật liệu hơn là nhờ đến phụ gia (ngoài trừ phụ gia cuốn khí nếu cần)

Trang 9/18

Nguyên nhân chính để sử dụng phụ gia là:

1/ Giảm giá thành công tác bê tông;

2/ Để đạt được những tính năng nhất định của bê tông một cách hiệu quả hơn những cách khác;

3/ Để duy trì chất lượng của bê tông trong suốt các quá trình trộn, vận chuyển, đổ bê tông, đông cứng bê tông trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt

4/ Để đáp ứng những nhu cầu cấp bách trong quá trình đổ bê tông

Dù có những tính năng như vậy, luôn ghi nhớ rằng không có bất cứ loại phụ gia nào hay với bất kỳ hàm lượng nào có thể thay thế được việc thi công bê tông đúng cách

Hiệu quả của một phụ gia phụ thuộc vào các yếu tố như chủng loại, nhãn hiệu phụ gia, hàm lượng vật liệu kết dính, lượng nước, hình dạng, cấp phối và thành phần cốt liệu, thời gian trộn, độ sụt và nhiệt độ của bê tông

Nên tiến hành các thử nghiệm cấp phối với phụ gia và vật liệu tại hiện trường với điều kiện nhiệt độ và độ ẩm giống với thực tế thi công Bằng cách này, có thể quan sát được sự tương thích giữa phụ gia với các phụ gia khác, với vật liệu tại công trường cũng như tác dụng của việc sử dụng phụ gia đối với các tính năng của bê tông tươi và bê tông đã đông cứng Hàm lượng phụ gia hoặc do nhà cung cấp đề xuất hoặc dựa trên hàm lượng tối ưu được xác định bởi các thí nghiệm

II/ PHỤ GIA HÓA HỌC CHO BÊ TÔNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM:

1/ Tình hình phát triển phụ gia cho bê tông trên thế giới:

Trên thế giới, phụ gia cho bê tông được quan tâm ngay từ cuối thế kỉ 19 Việc sử dụng CaCl2 (Calcium Chloride) trong bê tông từ xi măng POOCLĂNG 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 nhanh đỏng 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 Mỹ có những công bố về việc sử dụng nước thải sun phít của các nhà máy giấy làm phụ gia hoá dẻo cho bê tông Bắt đầu từ đó, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới công bố về ảnh hưởng của lignôsunphônát - thành phần chủ yếu của nước thải nhà máy giấy theo công nghệ sun phít - đến các tính chất khác nhau của xi măng và bê tông Không dừng lại ở đây, các nhà nghiên cứu trên thế giới đã lần lượt công bố các số liệu của mình về việc sử dụng 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 Những năm 60 là thời kì bùng nổ các thông tin tư liệu về phụ gia hoá học cho bê tông, phần lớn là về phụ gia hoá dẻo và làm chậm đóng rắn Bên cạnh lignôsunphônát còn có hàng loạt các phụ gia khác trên cơ sở phế thải các nhà máy rượu, nhà máy đường, trên cơ sở hydroxy-carboxylíc axít (tartríc axít, citric axít, gluconíc axít), polysacharít, oligosacharit, các dẫn xuất đường đơn, đường đôi, đường khử Sự bùng nổ về tư liệu phụ gia bê tông tiếp tục suốt những năm 70 và 80 với các công bố công trình khoa học cũng như bản quyền tác 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 muôn khi sử dụng đơn lẻ

Cũng vào những năm 60 thế giới đã chứng kiến sự ra đời đầu tiên ở qui mô công nghiệp phụ gia siêu dẻo trên cơ sở naphtalen sunphônát formalđêhýt do công ty KAO sản xuất tại Nhật bản Tiếp đó là một loại phụ gia siêu dẻo khác trên cơ sở mêlamin sunphônát formalđêhýt cũng được chế tạo thành công ở Đức Đó là hai loại phụ gla siêu dẻo chính ngày càng được sử dụng nhiều trên khắp thế giới cho đến ngày nay

Bên cạnh đó, đã có rất nhiều nghiên 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 hồ xi măng trám giếng khoan dầu khí Các phụ gia polime như các latex styren-butadien, latex acrylíc, các polime dạng bột được sử dụng rất nhiều làm phụ gia kết dính, phụ gia chống thấm, chống ăn mòn cho xây dựng và sử chữa các công trình Các phụ gia trợ bơm, phụ gia điều chỉnh độ nhớt, phụ gia chống trôi cũng được nghiên cứu và phát triển

Tuy vậy, về tỉ trọng sử dụng phụ gia cho bê tông thì phụ gia hoá dẻo và phụ gia siêu dẻo các loại chiếm ưu thế 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 Từ năm 1952 đến năm 1956, trên thế giới đã

sử dụng lignôsunphônát làm phụ gia cho khoảng 51 triệu m3 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 m3

bê tông các loại ở Nhật bản sử dụng phụ gia bê tông, trong đó có phụ gia hoá dẻo và phụ gia cuốn 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 dẻo, Trong năm 1967 tại Mỹ đã sử dụng phụ gia hoá dẻo trong 38-46 trệu m3 bê tông và như vậy tính cho đến năm đó ở Mĩ đã sử dụng phụ gla hoá dẻo cho tất cả khoảng 380 triệu m3 bê tông Đến năm 1978 thì số lượng bê tông sử dụng phụ gia hoá dẻo hàng năm ở Mỹ đã tăng lên 68 triệu m3 Trong năm 1982, phụ gia hoá học có tính giảm nước các loại (hoá dẻo và siêu dẻo) đã được sử đụng cho khoảng 85 triệu m3

bê tông ở Mỹ và 15 triệu m3 bê tông ở Canada Số liệu này tương đương với khoảng 71% các loại bê tông ở Mỹ

và 88% ở Canada Còn ở Australia thì ít nhất là 85% lượng bê tông là có sử dụng phụ gia cho đến năm 1982 Đối với riêng phụ gia siêu dẻo các loại thì cho đến năm 1984 trên toàn thế giới đã có khoảng 69-76 triệu m3 bê tông sử dụng loại phụ gia này Tại Mỹ trong những năm

đó có khoảng 1,5-2,3 triệu m3 bê tông mỗi năm sử dụng phụ gia siêu dẻo, tương đương với gần 2% tổng sản lượng bê tông ở Mỹ 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 dẻo được sử dụng cho khoảng 2% lượng

bê tông trộn sẵn, 78% sản lượng bê tông trộn sẵn sử dụng phụ gia hóa dẻo và 20% là không

sử dụng phụ gia Theo thông tin của công ty KAO, do nhu cầu bê tông cường độ cao và bê tông chất lượng cao trên thế giới ngày càng nhiều, tỉ trọng bê tông có sử dụng phụ gia siêu dẻo ngày càng cao Riêng ba nước Mỹ, Canada, Nhật bản thì đến năm 1997 lượng bê tông sử dụng phụ gia siêu dẻo đã chiếm khoảng từ 9 -12% tổng lượng bê tông được chế tạo hàng năm tại nước này

2/ Tình hình nghiên cứu, sản xuất và tiêu thụ phụ gia cho bê tông ở Việt Nam:

Ở nước ta, việc nghiên cứu phụ gia bê tông dường như mới bắt đầu từ những năm 70 Viện KHCN xây dựng bắt đầu bằng những nghiên cứu sử dụng nước thải của nhả 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 kiềm