Bài viết nghiên cứu sử dụng hoá chất làm tăng sức chống phân rã của vật liệu sét trong nước trình bày về đất sét được sử dụng làm công trình nhà từ xa xưa ở nước ta: làm trần, vách, làm vữa gạch đá...cho đến nay vẫn còn được sử dụng ở nông thôn, miền núi làm các công trình tạm. Hiện tại còn nhiều công trình di tích có đất sét cấu thành,... Mời các bạn cùng tham khảo.
VẬT LIỆU - MÔI TRƯỜNG - KỸ THUẬT HẠ TẦNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HOÁ CHẤT LÀM TĂNG SỨC CHỐNG PHÂN RÃ CỦA VẬT LIỆU SÉT TRONG NƯỚC TS TRẦN MINH ĐỨC KS PHAN CÔNG PHƯƠNG Viện KHCN Xây dựng Tóm tắt: Đất sét sử dụng làm cơng trình nhà từ xa xưa nước ta: làm trần, vách, làm vữa gạch đá sử dụng nông thôn, miền núi làm cơng trình tạm Hiện nhiều cơng trình di tích có đất sét cấu thành Chúng thường có chung dạng hư hỏng đất bị nước (mưa) xói trơi, phần cơng trình phơi lộ ngồi khơng khí Tăng cường khả bền nước vữa đất sét CCK nhằm phục vụ bảo tồn di tích cơng trình nơng thơn mục đích nghiên cứu Trên quan điểm sử dụng đất sét làm vữa xây, vữa đất sét cần đảm bảo tiêu quan trọng: độ dẻo hỗn hợp, cường độ nén, cường độ kéo uốn Ngoài cần đảm bảo số tính chất lí khác mà quan trọng độ phân rã nước Bài báo trình bày số kết dùng chất cố kết (CCK) hóa chất kỵ nước để tăng cường khả chống phân rã đất sét Mục đích nghiên cứu Sử dụng số hố chất để biến tính đất sét làm vữa xây đá ong, gạch, đá với mục đích tăng khả chống phân rã vữa sét bị nước tác động Phương pháp thí nghiệm Vữa đất sét biến tính có thành phần chính: đất sét, CCK, hóa chất kỵ nước nước Vữa từ sét nguyên chất mẫu chuẩn - Chất cố kết CCK (consolidant): CCK chế thành dung dịch có tính chất sau: + Hàm lượng chất khơ: 55% (theo TCVN 6934:2001) + Tỉ trọng: 1,408 g/cm3 (được đo tỉ trọng kế) + Độ bome: 42 (được đo bome kế) + pH: 11,9 (được đo máy đo pH) - Chất kỵ nước Simon Water seal (hãng VINKEMS) bán sẵn thị trường; - Đất sét: dùng dạng bột, lọt sàng 0,314 mm; - Nước trộn vữa: nước sinh hoạt, chất lượng đảm bảo theo TCXDVN 302: 2004; - Nước cất: Dùng để kiểm tra độ tan rã Tiêu chuẩn áp dụng: đo độ phân rã phao chuẩn theo tiêu chuẩn 14 TCN 132-2005 (hình 1) Trộn đất sét với keo CCK hóa chất kỵ nước theo cấp phối bảng 1, nước khống chế đạt độ dẻo (13 – 16) cm Đúc mẫu vào khn hình trụ (5 x 5) cm để kiểm tra độ tan rã phao chuẩn Mẫu cấp phối chia nhóm: thử ngày tuổi 28 ngày tuổi Khi cho phao vào bình nước (có mẫu lưới) mẫu bị phân rã, rơi qua mắt lưới, phao giảm tải nên lên, số đo chệch khỏi vị trí ban đầu Độ tan rã vữa sét thời gian quan trắc tính theo cơng thức sau: D Tr R0 Rt 100 R0 Trong đó: DTr - Độ tan rã vữa sét sau thời gian t, %; Rt - Số đọc mực nước cán phao sau thời gian t kể từ thả phao có mẫu vữa vào nước, mm; R0 - Số đọc mực nước cán phao thời điểm bắt đầu thả phao có mẫu vữa vào nước, mm Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2011 VẬT LIỆU - MÔI TRƯỜNG - KỸ THUẬT HẠ TẦNG Hình Thiết bị thí nghiệm tan rã kiểu phao đo theo 14 TCN 132-2005 Phao Bình thủy tinh Lưới đặt mẫu Mẫu vữa Kết sơ /1/ cho phép xác định hóa chất kỵ nước có tác dụng tốt waterseal (WS) nên thí nghiệm phao chuẩn dùng WS (cấp phối bảng 1) Bảng Thành phần cấp phối mẫu kiểm tra độ tan rã phao chuẩn STT Ký hiệu mẫu Đất sét (%) Nước (%) CCK (%) WS (%) S 100 40 0 SW 100 35 DC_10 100 35 10 DCW_10 100 30 10 5 DC_15 100 31 15 DCW_15 100 26 15 Kết 3.1 Độ tan rã mẫu chuẩn -S a Mẫu thử tuổi ngày: Bảng Kết độ tan rã mẫu chuẩn - S tuổi thử ngày Thời gian trôi qua Số đọc cán phao Rt (mm) Độ tan rã D Tr % phút 46 10 phút 44 23,9 15 phút 15 67,4 20 phút 100 Hình thức tan rã mẫu vữa Vỡ vụn dần từ vào b Mẫu thử tuổi tháng: Bảng Kết độ tan rã mẫu chuẩn - S tuổi thử tháng Độ tan rã D Tr % Thời gian trôi qua Số đọc cán phao Rt (mm) phút 28 phút 23 8,3 10 phút 77,8 15 phút 100 Hình thức tan rã mẫu vữa Vỡ vụn dần từ vào Nhận xét: - Tốc độ tan rã mẫu chuẩn S nhanh, sau 15 phút tan rã hồn tồn (biểu đồ 1); Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2011 VẬT LIỆU - MÔI TRƯỜNG - KỸ THUẬT HẠ TẦNG - Thời gian tan rã mẫu tháng nhanh mẫu ngày mẫu nước liên kết vật lý BIỂU ĐỒ 1: ĐỘ TAN RÃ THEO THỜI GIAN MẪU CHUẨN - S 120 Độ tan rã DTr ; % 100 80 60 Ngày 40 Tháng 20 -20 10 15 Thời gian t; phút 20 25 Vai trò liên kết nước sét giải thích sau: sêt nước liên kết dạng: nước liên kết hóa học (ion H+, OH-), bị (80-400)0C nước liên kết vật lý như: hợp mạch (nước liên kết chắc), màng mỏng (nước liên kết yếu) Khi mẫu sét khơ gặp nước lớn (nhúng chìm) nước có tác dụng chẻ (“nêm”) làm hạt rời mà chưa kịp tạo liên kết vật lý) Mẫu tháng tuổi chịu tác động nước trường hợp nên phân rã nhanh 3.2 Độ tan rã mẫu SW a Mẫu thử tuổi ngày Thời gian trôi qua phút 15 phút 20 phút 45 phút 60 phút b Mẫu thử tuổi tháng Thời gian trôi qua (giây, phút, giờ, ngày) phút 60 phút 90 phút 120 phút 133 phút Bảng Kết độ tan rã mẫu SW đạt tuổi ngày Số đọc cán phao Rt Độ tan rã Hình thức tan rã (mm) DTr % mẫu vữa 40 28 3,0 Vỡ vụn dần từ vào 15 62,5 95 100 Bảng Kết độ tan rã mẫu SW đạt tuổi tháng Số đọc cán phao Rt (mm) Độ tan rã DTr % Hình thức tan rã mẫu vữa 25 24 20 0 4,0 20 64 100 Bắt đầu tan rã (nứt) Vỡ vụn dần từ vào Nhận xét: - Water seal làm giảm tốc độ tan rã so với chuẩn; - Mẫu SW thử tuổi ngày tan rã hoàn toàn sau giờ, mẫu tuổi tháng - sau tan rã hoàn toàn, chứng tỏ (biểu đồ 2) mẫu tuổi tháng có sức kháng nước tốt BIỂU ĐỒ 2: ĐỘ TAN RÃ THEO THỜI GIAN MẪU SW 120 Độ tan rã DTr ; % 100 80 60 Ngày 40 Tháng 20 -20 20 40 60 80 100 120 140 Thời gian t; phút Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2011 VẬT LIỆU - MÔI TRƯỜNG - KỸ THUẬT HẠ TẦNG 3.3 Độ tan rã mẫu DC_10 a Mẫu thử tuổi ngày Thời gian trôi qua phút phút 10 phút 45 phút 1h 30’ giờ 13 ngày tháng Bảng Kết độ tan rã mẫu DC_10 thử tuổi ngày Độ tan rã Hình thức tan rã Số đọc cán phao D Tr % mẫu vữa Rt (mm) 44 Chưa thấy dấu hiệu mẫu bị tan rã Nước ngấm vào mẫu, làm mẫu tăng khối 45 -2,3 lượng, phao chìm xuống 46 -4,5 46 -4,5 Xuất vết nứt mặt 45 -2,3 Xuất vết nứt dọc thân 44 Mẫu bắt đầu tan rã 38 13,6 27 38,6 Nứt vỡ thành miếng nhỏ < 3mm 15 65,9 86,4 86,4 Không thấy mẫu tiếp tục bị tan rã c Mẫu thử tuổi tháng Thời gian trôi qua (giây, phút, giờ, ngày) phút 45 phút h ’ 30 giờ 10 tháng tháng Bảng Kết độ tan rã mẫu DC_10 thử tuổi tháng Số đọc cán phao Rt (mm) Độ tan rã DTr % Hình thức tan rã mẫu vữa 33 33 33 34 33 32 34 36 60 95 95 35 0 -3,0 3,0 -3,0 -9,1 -81,8 -187,9 -187,9 -6,1 Mẫu hưa bị tan rã Xuất vết nứt mặt Xuất vết nứt dọc thân Các vết nứt mở rộng Mẫu bắt đầu tan rã Nứt vỡ thành mảnh, cục nhỏ < 3mm Mẫu không tiếp tục tan rã, nước ngấm vào mảnh mẫu làm tăng khối lượng Mẫu không tiếp tục tan rã 23 16 30,3 51,5 tháng tháng Mẫu bị rửa trôi dần, từ vào Nhận xét: Mẫu tuổi ngày sau tháng mẫu chưa tan rã hoàn toàn, mẫu thử tuổi tháng tuổi bị phân rã nhẹ thời gian đầu (3 ngày), sau ngày thứ đến 14 ngày chưa thấy mẫu bị tan tiếp Sau tháng mẫu bị tan rã từ vào lớp khoảng mm, góc bị tan rã mạnh hơn, dạng mẫu thay đổi, tổng thể nguuyên khối hình dạng ban đầu BIỂU ĐỒ 3: ĐỘ TAN RÃ THEO THỜI GIAN MẪU DC_10 80 Độ tan rã DTr ; % 40 Ngày -40 tháng -80 -120 -160 -200 -5 10 15 Thời gian t, Ngày 20 25 30 3.2.4 Độ tan rã mẫu DCW_10 a Mẫu đạt tuổi ngày Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2011 VẬT LIỆU - MÔI TRƯỜNG - KỸ THUẬT HẠ TẦNG Bảng Kết độ tan rã mẫu DCW_10 thử tuổi ngày Hình thức tan rã Độ tan rã Số đọc cán phao Thời gian trôi qua Rt (mm) mẫu vữa DTr % Chưa thấy tượng tan rã phút 37 phút 38 -2,7 20 phút 39 -5,4 Nước ngấm vào mẫu 45 phút 39 -5,4 Xuấ vết nứt mặt h ’ 30 40 40 -8,1 -8,1 Các vết nứt mở rộng Xuất vết nứt dọc thân 10 39 -5,4 19 38 -2,7 Các vết nứt tiếp tục xuất mở rộng; phao lên mẫu vỡ rơi xuống 22 37 ngày 36 2,7 ngày 32 13,5 14 ngày 29 21,6 tháng 25 32,4 Nứt vỡ thành mảnh, cục nhỏ < 3mm b Mẫu thử tuổi tháng Bảng Kết độ tan rã mẫu DCW_10 thử tuổi tháng Thời gian trôi qua Số đọc cán phao Rt (mm) Độ tan rã DTr % Hình thức tan rã mẫu vữa 13 30 Mâuc hưa bị phân rã 16 31 -3,3 22 ngày 32 32 -6,7 -6,7 tháng 35 -16,7 Mẫu chưa tan rã giữ nguyên hình dạng ban đầu Nước ngấm vào mẫu nên phao chìm xuống tháng tháng 36 36 -20,0 -20,0 tháng 37 -23,3 Mẫu bị bong lớp mỏng bề mặt, giữ nguyên hình dạng Nhận xét: Mẫu tuổi ngày: kết tốt mẫu chất kỵ nước (DC_10), sau tháng độ phân rã 32,4% DC_10 có độ phân rã 86,4%, chứng tỏ WS có tác dụng tốt Mẫu tuổi tháng: Sau tháng mẫu bị tan rã lớp mỏng bề mặt bên (hình dạng mẫu khơng thay đổi nhiều so với ban đầu) BIỂU ĐỒ 4: ĐỘ TAN RÃ THEO THỜI GIAN MẪU DCW_10 40 Độ tan rã DTr ; % 30 20 Ngày 10 tháng -10 -20 -5,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 Thời gian t, Ngày 25,00 3.5 Độ tan rã mẫu DC_15 a Mẫu thử tuổi ngày: Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2011 30,00 VẬT LIỆU - MÔI TRƯỜNG - KỸ THUẬT HẠ TẦNG Bảng 10 Kết độ tan rã mẫu DC_15 thử tuổi ngày Hình thức tan rã Độ tan rã mẫu vữa D Tr % Thời gian trôi qua Số đọc cán phao Rt (mm) phút 38 -2,6 Chưa thấy tượng mẫu bị tan rã phút 39 10 phút 40 -5,3 20 phút 45 -18,4 30 phút 47 -23,7 48 -26,3 48 -26,3 Xuất vết nứt dọc thân 14 ngày 50 -31,6 tháng 51 -34,21 tháng 50 -31,6 Các vết nứt mở rộng xuất thêm nhiều vết nứt Chưa có mảnh vỡ tháng 48 -26,3 Nước ngấm vào mẫu b Mẫu thử tuổi tháng Bảng 11 Kết độ tan rã mẫu DC_15 thử tuổi tháng Thời gian trôi qua Số đọc cán phao Rt (mm) Độ tan rã D Tr % Hình thức tan rã mẫu vữa phút 34 Mâu chưa bị tan rã 20 phút 39 -14,7 45 phút 46 -35,3 h 30 ’ Nước ngấm vào mẫu, mẫu giữ nguyên dạng ban đầu, chưa nứt 46 47 -38,2 Xuất vết nứt dọc thân Chưa thấy vết nứt Vết cũ mở rộng ngày 48 -41,1 tháng 49 -44,1 tháng 44 -39,6 Xuất thêm vết nứt nhỏ Nhận xét: Mẫu thử tuổi ngày: Sau tháng mẫu có nhiều vết nứt dọc thân chưa xuất mảnh vỡ (So với mẫu DC_10 sau xuất mảnh vỡ) chứng tỏ hàm lượng CCK cao làm tăng khả chống phân rã nước Sau tháng mẫu có mảnh vỡ < 1mm Mẫu thử tuổi tháng: sau tháng mẫu chưa xuất mảnh vỡ nào, xuất vết nứt so với mẫu đạt tuổi ngày Sau tháng xuất thêm số vết nứt nhỏ BIỂU ĐỒ 5: ĐỘ TAN RÃ THEO THỜI GIAN MẪU DC_15 10 Độ tan rã DTr ; % -10 Ngày -20 tháng -30 -40 -50 -5,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 Thời gian t, Ngày 25,00 30,00 6.2.5 Độ tan rã mẫu DCW_15 a Mẫu đạt tuổi ngày: Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2011 VẬT LIỆU - MÔI TRƯỜNG - KỸ THUẬT HẠ TẦNG Bảng 12 Kết độ tan rã mẫu DCW_15 đạt tuổi ngày: Số đọc cán Độ tan rã Hình thức tan rã phao Rt (mm) DTr % mẫu vữa 33 Chưa thấy tượng mẫu bị tan rã 34 -3,0 Mẫu chưa phân rã 36 -9,1 Nước ngấm vào mẫu 38 -15,2 Chưa xuát vết nứt 41 -24,2 41 -24,2 Xuất vết nứt nhỏ ngang mẫu Thời gian trôi qua 20 phút 19 ngày tháng tháng b Mẫu thử tuổi tháng Bảng 13 Kết độ tan rã mẫu DCW_15 thử tuổi tháng: Số đọc cán Độ tan rã Hình thức tan rã phao Rt (mm) mẫu vữa 33 Chưa thấy tượng mẫu bị tan rã 34 -3,0 Mẫu chưa phân rã 36 -9,1 Nước ngấm vào mẫu 37 -12,1 Chưa xuất vết nứt 40 -20,6 39 -17,6 Xuất vết nứt nhỏ Thời gian trôi qua giờ 14 ngày tháng Nhận xét: Mẫu đạt tuổi ngày: Sau tháng mẫu giữ nguyên hình dạng ban đầu, chưa xuất vết nứt Sau tháng chưa xuất vết nứt Sau tháng có vết rạng nhỏ ngang mẫu Mẫu đạt tuổi tháng: Sau tháng có xuất vết nứt nhỏ ngang thân (Hình 6e) Sau tháng khơng xuất thêm vết nứt (Hình 6f), mẫu giữ nguyên hình dạng ban đầu BIỂU ĐỒ 6: ĐỘ TAN RÃ THEO THỜI GIAN MẪU DCW_15 10 Độ tan rã DTr ; % -10 Ngày -20 tháng -30 -40 -50 -5,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 Thời gian t, Ngày 25,00 30,00 Ảnh mẫu tan rã theo thời gian Hình 2b Tình trạng mẫu SW thử tuổi ngày sau 10 phút Hình 5c Tình trạng Mẫu DC_15 thử tuổi ngày sau tháng Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2011 Hình 6d Tình trạng Mẫu DCW_15 thử tuổi ngày sau tháng VẬT LIỆU - MÔI TRƯỜNG - KỸ THUẬT HẠ TẦNG KẾT LUẬN Mẫu vữa sét tan rã nhanh nước, thời gian tính giây, phút Đây nguyên nhân hư hỏng nhanh cơng trình xây đất sét CCK chất kỵ nước Waterseal làm tăng đáng kể khả chống phân rã vữa nước Khả tăng theo với hàm lượng keo CCK hoá chất kỵ nước Thời gian phân phải tính tháng, nhiều (cỡ 5-6) tháng Tuổi mẫu tháng chịu nước tốt mẫu thử tuổi ngày; TÀI LIỆU THAM KHẢO PHAN CƠNG PHƯƠNG Biến tính đất sét chống phân rã nước Tuyển tập báo cáo Hội Nghị khoa học cán trẻ lần thứ XIII Viện KHCN Xây dựng, Hà Nội 2010 Ngày nhận bài: 9/11/2011 Summary: Clay used from ancient buildings in our country: ceiling, wall, building brick to stucco, stone until now still used in rural and mountainous areas for the construction of temporary Currently there are many relics of the clay component they usually have in common is a form of damage to soil erosion by waters (rain-water), especially the constructions were exposed to air Enhanced water resistance of clay mortar by CCK in service restoration, conservation of monuments and rural projects is the purpose of research Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2011 ... Waterseal làm tăng đáng kể khả chống phân rã vữa nước Khả tăng theo với hàm lượng keo CCK hoá chất kỵ nước Thời gian phân phải tính tháng, nhiều (cỡ 5-6) tháng Tuổi mẫu tháng chịu nước tốt mẫu... mẫu sét khô gặp nước lớn (nhúng chìm) nước có tác dụng chẻ (“nêm”) làm hạt rời mà chưa kịp tạo liên kết vật lý) Mẫu tháng tuổi chịu tác động nước trường hợp nên phân rã nhanh 3.2 Độ tan rã mẫu... tháng VẬT LIỆU - MÔI TRƯỜNG - KỸ THUẬT HẠ TẦNG KẾT LUẬN Mẫu vữa sét tan rã nhanh nước, thời gian tính giây, phút Đây nguyên nhân hư hỏng nhanh cơng trình xây đất sét CCK chất kỵ nước Waterseal làm