Sợi thường được sử dụng để cải thiện các tính chất của vật liệu ximăng ở trạng thái cứng, và vấn đề này đã được nghiên cứu và công bố bởi rất nhiều tác giả. Tuy nhiên, ảnh hưởng của sợi tới tính chất của vật liệu ở trạng thái tươi, bao gồm tính dính bám và tính lưu biến, chưa được nghiên cứu đầy đủ. Thêm vào đó, hầu như không có công bố khoa học nào về ảnh hưởng của sợi xenlulo tới tính dính bám của vữa tươi. Do đó trong khuôn khổ bài báo này chúng tôi trình bày nghiên cứu về ảnh hưởng của sợi xenlulo tới tính dính bám của vữa trát tường ở trạng thái tươi, bao gồm lực dính kết, lực cố kết và sức bám. Kết quả cho thấy sợi xenlulo làm tăng lực dính kết, lực cố kết của vữa tươi. Tuy nhiên nó làm giảm sức bám của vữa.
Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 52 (2) (2014) 159-166 ẢNH HƯỞNG CỦA SỢI XENLULO TỚI TÍNH DÍNH BÁM CỦA VỮA TRÁT TƯỜNG Ở TRẠNG THÁI TƯƠI Phan Văn Tiến*, Nguyễn Thanh Hưng, Phạm Thị Hiền Lương Khoa Xây dựng- Đại học Vinh, 182 Lê Duẩn, TP Vinh, Nghệ An * Email: vantienkxd@vinhuni.edu.vn Đến Tòa soạn: 13/08/2013; Chấp nhận đăng: 28/02/2014 TÓM TẮT Sợi thường sử dụng để cải thiện tính chất vật liệu ximăng trạng thái cứng, vấn đề nghiên cứu công bố nhiều tác giả Tuy nhiên, ảnh hưởng sợi tới tính chất vật liệu trạng thái tươi, bao gồm tính dính bám tính lưu biến, chưa nghiên cứu đầy đủ Thêm vào đó, khơng có cơng bố khoa học ảnh hưởng sợi xenlulo tới tính dính bám vữa tươi Do khn khổ báo chúng tơi trình bày nghiên cứu ảnh hưởng sợi xenlulo tới tính dính bám vữa trát tường trạng thái tươi, bao gồm lực dính kết, lực cố kết sức bám Kết cho thấy sợi xenlulo làm tăng lực dính kết, lực cố kết vữa tươi Tuy nhiên làm giảm sức bám vữa Từ khóa: tính dính bám; vữa ximăng; vữa tươi; sợi xenlulo; thí nghiệm dính bám ĐẶT VẤN ĐỀ Các loại sợi dùng vật liệu xây dựng, bao gồm sợi polypropylene, sợi polyester, sợi xenlulo, có tác dụng tăng cường tính chất vật liệu trạng thái cứng giảm tượng nứt co ngót, tăng cường độ chịu kéo, nén, giảm từ biến, Hình Một số loại sợi dùng cho vữa xi măng: Sợi polypropylene, sợi polyester, sợi xenlulo Có nhóm sợi dựa chiều dài trung bình sợi: loại sợi dài có tỉ lệ chiều dài/đường kính từ 200 đến 500, thường dùng để gia cố vật liệu; loại sợi ngắn, có tỉ lệ chiều dài / đường kính từ 20 đến 60, sử dụng đề điều chỉnh tính chất vữa xi măng Phan Văn Tiến, Nguyễn Thanh Hưng, Phạm Thị Hiền Lương trạng thái ướt Sợi dài thường có chiều dài lớn 40 mm thường sử dụng với hàm lượng - kg/m3, sợi ngắn thường có chiều dài từ - 12 mm hàm lượng thường dùng 0,6 – 1,0 kg/m3 Nhìn chung loại sợi thường thêm vào thành phần vật liệu xây dựng để tăng cường tính chất học vật liệu trạng thái cứng Việc nghiên cứu tác dụng loại sợi tới tính chất vật liệu trạng thái cứng công bố nhiều tác giả [5, 6, 7] Tuy nhiên ảnh hưởng loại sợi tới tính chất vữa trạng thái tươi (1 - tiếng sau trộn) chưa nghiên cứu đầy đủ [1, 3, 4] Thêm vào đó, khơng có cơng bố khoa học tác động việc sử dụng loại sợi tới tính dính bám vật liệu trạng thái tươi Do báo này, chúng tơi xin trình bày nghiên cứu ảnh hưởng sợi xenlulo tới tính dính bám vữa trát tường trạng thái tươi Nghiên cứu thực phòng thí nghiệm LMT Pháp, sử dụng thiết bị đo lưu biến Ả2000ex TA instruments Đây máy đo lưu biến có độ xác cao ứng dụng rộng rãi việc nghiên cứu chất lỏng Gần Kaci nhóm nghiên cứu sử dụng máy AR2000ex để nghiên cứu vật liệu vữa ximăng trạng thái tươi [2] VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 2.1 Vật liệu thí nghiệm Thành phần hàm lượng thành phần mẫu thí nghiệm vữa trát tường trình bày bảng Bảng Công thức vữa khô điều chỉnh sợi xenlulo Thành phần Xi măng Cát Sợi xenlulo Phụ gia polyme Nước Hàm lượng % theo khối lượng 30 70 Thay đổi (0-0,82) 0,22 30 Chất kết dính bao gồm ximăng Portland (CEM I 52,5 N CE CP2 NF từ Teil-Pháp) với hàm lượng bảng Ngồi có cát hàm lượng cố định chất phụ gia polyme (méthocel-0353) Cát sử dụng thí nghiệm dính bám kiểm sốt thành phần cấp phối cách trộn 30 % cát hạt nhỏ (đường kính trung bình khoảng 0,41 mm) với 70 % cát hạt lớn (đường kính trung bình khoảng 1,13 mm) Sợi xenlulo có đường kính trung bình khoảng 10 µm chiều dài trung bình khoảng mm Hàm lượng sợi thay đổi khoảng % đến 0,82 % Trong thực tế người ta thường sử dụng hàm lượng sợi 0,5 % [2] Hàm lượng nước thành phần khác giữ không đổi tất mẫu thí nghiệm 2.2 Phương pháp đo độ dính bám Độ dính bám vữa tươi xác định thí nghiệm dính bám, lớp vữa thí nghiệm chèn phẳng, sau khoảng thời gian định, tách rời với tốc độ cho trước q trình đó, giá trị lực dọc ghi lại Các đại lượng đặc trưng cho tính dính bám vữa, bao gồm lực dính kết, lực cố kết sức bám, xác định từ đồ thị biến thiên lực dọc theo thời gian thu q trình thí nghiệm Trình tự thí nghiệm miêu tả hình 2, chiều dày lớp vữa h0 = mm Mẫu thí nghiệm chèn cố định di động Đầu tiên di động di chuyển hướng 160 Ảnh hưởng sợi xenlulo tới tính dính bám vữa trát tường trạng thái tươi xuống với vận tốc khơng đổi 500 µm/s để ép mẫu thí nghiệm tới bề dày h0, sau mẫu nghỉ ngơi thời gian phút, sau di động di chuyển hướng lên trên, tách mẫu thí nghiệm với vận tốc cho trước Ở vận tốc kéo thay đổi từ 10 đến 1000 µm/s Thí nghiệm kết thúc mẫu thí nghiệm bị phá hủy Hình Thí nghiệm đo độ dính bám Trong q trình thí nghiệm, giá trị lực dọc ghi lại đồ thị biến thiên lực dọc theo thời gian sử dụng để xác định giá trị đặc trưng cho tính dính bám vật liệu Hình thể mẫu đồ thị đặc trưng, thu q trình thí nghiệm cách xác định giá trị đặc trưng cho tính dính kết vật liệu Đồ thị cho thấy lực dọc tăng, sau vượt qua giá trị Fmax giảm đơn điệu cuối đạt giá trị cân bằng, khơng thay đổi kết thúc thí nghiệm Đồ thị chia vùng riêng biệt Trong vùng (1), ứng xử vật liệu đàn hồi nhớt Khi mối quan hệ ứng suất kéo biến dạng tuyến tính, ứng suất kéo chưa vượt ứng suất tới hạn vật liệu Vùng (2) bắt đầu ứng suất kéo vượt qua ứng suất tới hạn ứng xử vật liệu đàn hồi dẻo, bắt đầu xuất phá hủy cục mẫu thí nghiệm phá hủy tăng dần Sau mẫu bị phá hủy hoàn toàn, giá trị lực dọc đo không đổi (vùng (3) Giá trị dùng để xác định sức bám vật liệu, tương ứng với lượng vật liệu dính bám lại di động sau thí nghiệm Hình Đồ thị đặc trưng cách xác định giá trị đặc trưng cho tính dính bám vật liệu Các giá trị đặc trưng cho tính dính bám vật liệu xác định từ thí nghiệm dính bám gồm có: 161 Phan Văn Tiến, Nguyễn Thanh Hưng, Phạm Thị Hiền Lương 1) Giá trị lực kéo lớn Fmax giá trị lực kéo tới hạn để bắt đầu xảy tượng phá hủy mẫu thí nghiệm, liên quan lực dính kết vật liệu 2) Giá trị lực dọc giai đoạn cân kết thúc thí nghiệm tương đương với lượng vật liệu bám di động sau kết thúc thí nghiệm Giá trị dùng để xác định sức bám vật liệu 3) Lực dính kết vật liệu bao gồm ảnh hưởng độ nhớt (phụ thuộc vào vận tốc kéo), lực cố kết vật liệu (liên quan đến lực tương tác phần từ vật liệu trạng thái tĩnh) Lực cố kết vật liệu xác định lực dính kết vật liệu lực kéo Đối với nghiên cứu đây, tốc độ kéo nhỏ mà máy thí nghiệm thực 10 µm/s, lực cố kết tính lực dính kết thu kéo mẫu vữa thí nghiệm với v = 10 µm/s ẢNH HƯỞNG CỦA SỢI XENLULO TỚI TÍNH DÍNH BÁM 3.1 Kết thí nghiệm dính bám Hình Đồ thị biến thiên lực dọc theo thời gian với mẫu sử dụng hàm lượng sợi khác Giá trị lực dọc ghi thực thí nghiệm dính bám với mẫu vữa sử dụng hàm lượng sợi xenlulo khác kéo với vận tốc khác v = 10, 50, 100, 200, 162 Ảnh hưởng sợi xenlulo tới tính dính bám vữa trát tường trạng thái tươi 300, 500 1000 µm/s Kết biểu thị hình Mỗi đồ thị tương ứng với hàm lượng định sợi xenlulo sử dụng, bao gồm 0,13 %; 0,55 % 0,82 % Từ hình 4, với vận tốc kéo định, đồ thị biến thiên lực dọc thu gần có hình dạng tổng qt biểu thị hình Lực dọc tăng tuyến tính theo thời gian, vượt qua ngưỡng Fmax giảm dần giá trị cân Mỗi đồ thị bao gồm vùng phân tích Tuy nhiên tốc độ kéo mẫu lớn, vùng "đàn hồi nhớt" (vùng 1) gần không quan sát đồ thị, ví dụ trường hợp v = 1000 µm/s Điều giới hạn máy thí nghiệm thực tối đa phép đo giây Từ đồ thị thu này, đặc trưng tính dính bám, bao gồm lực dính kết, lực cố kết sức bám xác định 3.2 Lực dính kết Sự biến thiên lực dính kết vật liệu theo tốc độ kéo mẫu xác định giá trị hàm lượng sợi khác nhau, thể hình Ở hàm lượng sợi định, lực dính kết vật liệu tăng tốc độ kéo mẫu tăng Điều giải thích bị kéo với tốc độ kéo lớn, hạt vật liệu khơng có thời gian để xếp, di chuyển theo dòng chảy vữa tạo q trình kéo mẫu, đồng nghĩa với việc tạo lực cản q trình kéo Do giá trị lực thu lớn kéo mẫu với vận tốc nhỏ Sự phụ thuộc lực dính kết tốc độ kéo mẫu báo cáo nghiên cứu A Kaci [2] Xem xét giá trị lực dính kết tốc độ kéo mẫu định hình 5, thấy lực dính kết nhỏ hàm lượng sợi 0,13 %, tăng dần giá trị lớn hàm lượng sợi 0,82 % Có nghĩa việc thêm thành phần sợi xenlulo vào vữa giúp tăng lực dính kết vật liệu tăng đơn điệu Hình Biến thiên lực dính kết theo vận tốc sử dụng hàm lượng sợi khác 3.3 Lực cố kết Lực cố kết lực tương tác phần từ vật liệu trạng thái tĩnh Lực cố kết vật liệu xác định lực dính kết vật liệu lực kéo Ở đây, tốc độ kéo nhỏ mà máy thí nghiệm thực 10 µm/s, lực cố kết tính lực dính kết thu kéo mẫu vữa thí nghiệm với v = 10 µm/s 163 Phan Văn Tiến, Nguyễn Thanh Hưng, Phạm Thị Hiền Lương Đồ thị biến thiên lực cố kết hàm lượng sợi sử dụng biểu thị hình Cũng giống lực dính kết, nhận thấy có tăng rõ rệt lực cố kết vật liệu tăng hàm lượng sợi Thêm vào đó, dường có giá trị hàm lượng sợi ngẫu nhiên (nằm 0,27 0,55 %) mà có tăng rõ rệt sức cố kết vật liệu Khi sử dụng hàm lượng sợi thấp giá trị này, phụ thuộc lực cố kết vật liệu vào hàm lượng sợi không rõ ràng Hình Sự biến thiên lực cố kết vật liệu theo hàm lượng sợi 3.4 Sức bám Sức bám xem với trọng lượng vật liệu dính di động sau kết thúc thí nghiệm dính bám Đại lượng xác định từ đồ thị lực dọc thu phân tích phần 2.2 Sự biến thiên sức bám theo hàm lượng sợi tốc độ kéo mẫu khác biểu thị hình Hình Sự biến thiên sức bám vật liệu theo hàm lượng sợi tốc độ kéo mẫu khác 164 Ảnh hưởng sợi xenlulo tới tính dính bám vữa trát tường trạng thái tươi Mặc dù sức bám nhỏ (ở giá trị dao động từ 0,001- 0,06 N), nhìn thấy sụt giảm rõ rệt sức bám vật liệu tăng hàm lượng sợi Ở hàm lượng sợi cao (0,82 %), sức bám vật liệu gần Điều có nghĩa vữa thí nghiệm khơng dính bám vào di động Ngược lại hàm lượng sợi thấp (0,13 %), sức bám thu lớn nhiều (0,06 N tốc độ kéo 50 µm/s) KẾT LUẬN Tính dính bám vật liệu sử dụng sợi xenlulo nghiên cứu sử dụng thí nghiệm dính bám Từ đồ thị lực dọc đo q trình thí nghiệm, đại lượng đặc trưng cho tính dính bám vật liệu xác định, bao gồm lực dính kết, lực cố kết sức bám Kết thí nghiệm cho thấy việc tăng hàm lượng sợi xenlulo làm tăng giá trị lực dính kết, lực cố kết làm giảm sức bám vật liệu Sự tăng, giảm đại lượng khơng tuyến tính Việc tồn giá trị hàm lượng sợi mà có thay đổi rõ rệt tính chất dính bám vật liệu (giữa 0,27 0,55 %) giải thích lồng vào sợi xenlulo sử dụng với hàm lượng cao, đó làm tăng sức dính kết vật liệu Do việc phát triển nghiên cứu ảnh hưởng hình dạng, kích thước sợi tới tính chất vữa xi măng cần thiết để giải thích cách định lượng tượng Lời cảm ơn Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn công ty Parex Lanko-Pháp ủng hộ cho nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO Banfill P F G., Stars G., Derruau G., McCarter W J., Chrisp T M - Rheology of low carbon fibre content reinforced cement mortar, Cement and Concrete Composites 28 (2006) 773-780 Kaci A., Bouras R., Phan V T., Chaouche M., Brossas H - Adhesive and rheological properties of fresh fiber-reinforced mortars, Cement and Concrete Composites 33 (2) (2011) 218-224 Katherine Kuder G., Nilufer Ozyurt, Edward Mu B., Surendra Shah P - Rheology of fiber-reinforced cementitious materials, Cement and Concrete Research 37 (2007) 191199 Nilufer Ozyurt, Thomas Mason O., Surendra Shah P - Correlation of fiber dispersion, rheology and mechanical performance of FRCs, Cement and Concrete Composites, 29 (2007) 70-79 Perez-Pena M and Mobasher B - Mechanical properties of fiber reinforced lightweight concrete composites, Cement and Concrete Research 24 (6) (1994) 1121-1132 Song P S., Hwang S., Sheu B C - Strength properties of nylon- and polypropylene-fiberreinforced concretes, Cement and Concrete Research 35 (2005) 1546-1550 Youjiang Wang - Tensile properties of Synthetic fiber reinforced mortar, Cement and Concrete Composites 12 (1990) 29-40 165 Phan Văn Tiến, Nguyễn Thanh Hưng, Phạm Thị Hiền Lương ABSTRACT EFFECT OF CELLULOSE FIBER ON THE ADHESIVE PROPERTIES OF TILE ADHESIVE MORTAR IN FRESH STATE Phan Van Tien*, Nguyen Thanh Hung, Pham Thi Hien Luong Faculty of Construction- Vinh University, 182 Le Duan Str., Vinh, Nghe An * Email: vantienkxd@vinhuni.edu.vn Fibers are often used in cementitious materials, including mortar, in order to improve their mechanical properties in hardened state, and this has been subjects of numerous researches However, their influence on the properties of materials in fresh state and early-age state has not been fully investigated Moreover, there are few publishes on the influence of cellulose fiber on the adhesive properties of cement-based materials in fresh state In this research, the influence of a cellulose fiber on the adhesive properties of fresh cement mortar, including adhesive force, cohesion force and the adherence, has been investigated using Probe tack test The results indicate that cellulose fiber improves the adhesive force, the cohesion force and diminishes the adherence of fresh mortar Keywords: adhesive, cement mortar, cellulose fiber, fiber-reinforced mortar, fresh mortar 166 ... Hình Sự biến thiên sức bám vật liệu theo hàm lượng sợi tốc độ kéo mẫu khác 164 Ảnh hưởng sợi xenlulo tới tính dính bám vữa trát tường trạng thái tươi Mặc dù sức bám nhỏ (ở giá trị dao động từ... lượng sợi khác Giá trị lực dọc ghi thực thí nghiệm dính bám với mẫu vữa sử dụng hàm lượng sợi xenlulo khác kéo với vận tốc khác v = 10, 50, 100, 200, 162 Ảnh hưởng sợi xenlulo tới tính dính bám vữa. .. tiên di động di chuyển hướng 160 Ảnh hưởng sợi xenlulo tới tính dính bám vữa trát tường trạng thái tươi xuống với vận tốc khơng đổi 500 µm/s để ép mẫu thí nghiệm tới bề dày h0, sau mẫu nghỉ ngơi