2.2.7. Phụ gia polycarboxylat ete
Phổ hồng ngoại của mẫu PCE được trình bày trên Hình 3.4 có tính hiệu dao động hóa trị 2915 cm-1 là đặc trưng của liên kết C-H bão hòa, tín hiệu dao động tại 1557 cm-1 với cường độ mạnh là đặc trưng dao động hóa trị của nhóm >C=O của cacboxylat. Tín hiệu hấp thụ tại 1455; 1309 và 1352 cm-1 là dao động biến dạng của các liên kết C-H bão hòa. Tín hiệu hấp thụ tại 1103 cm-1 là đặc trưng dao động của liên kết C-O-C.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500450 100 90 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 cm-1 %T 1103.01cm-1 2 9 1 5 .7 4 c m -1 1557.01cm-1 1352.24cm-1 1455.20cm-1 952.22cm-1 856.13cm-1 1252cm-1 1412.7cm-1 1309.7cm -1 Hình 2.4. Phổ IR của PCE
2.3. Phương pháp nghiên cứu 2.3.1. Các phương pháp tiêu chuẩn 2.3.1. Các phương pháp tiêu chuẩn
2.3.1.1. Xác định độ chảy và cường độ của vữa (TCVN 9204:2012) [1]
Độ chảy của vữa được đánh giá bằng giá trị đường kính xòe của mẫu vữa qua nhớt kết Suttard. Nhớt kết Suttard gồm một ống trụ bằng đồng hoặc thép không gỉ và tấm đáy bằng mica hoặc kính. Kích thước ống trụ:
Đường kính trong: 50 mm Chiều cao: 100 mm
Chiều dày thành ống: (2 3) mm.
Tấm đáy kích thước không nhỏ hơn (350 x 350) mm, phía dưới có các đường tròn đồng tâm với đường kính cách đều 10 mm từ 50 mm đến 300 mm. Đặt tấm đáy lên mặt bàn phẳng. Lau mặt trên của tấm đáy và mặt trong ống trụ bằng giẻ ẩm.. Dùng một tay ép ống xuống tấm đáy để giữ, đổ vữa vào ống trụ một lần cho đầy ngang miệng. Chú ý cho vữa chảy liên tục để tránh cuốn khí. Gõ nhẹ thành ống 5 lần rồi rút nhẹ ống trụ lên theo phương thẳng đứng. Sau khi vữa ngừng chảy (khoảng 10 15 s), dùng vạch đường kính ở phía dưới hoặc thước lá xác định đường kính mẫu. Độ chảy của mẫu là giá trị trung bình của 2 đường kính vuông góc. Sau đó đổ vữa, rửa tấm đáy và thử lại lần nữa đối với khối lượng vữa còn lại trong cối trộn.
Kết quả thử được coi là đạt khi các kết quả chênh lệch nhau không quá 20 mm.
* Xác định cường độ chịu nén của vữa [2]
Tháo cối trộn chứa vữa ra khỏi máy trộn và rót hỗn hợp vữa vào khuôn ở khoảng giữa mỗi khuôn mẫu để vữa tự chảy đầy mỗi ngăn khuôn (cao hơn thành khuôn (1 2) mm). Dùng thước lá kim loại gạt vữa cho bằng với thành khuôn. Đặt tấm đậy phủ lên mặt khuôn và trên mỗi tấm đậy đặt đối trọng nặng 10 kg.
- Bảo dưỡng mẫu: Sau khi đúc mẫu, để khuôn mẫu cùng tấm đậy và đối trọng vào phòng dưỡng hộ ẩm 24 giờ . Các viên mẫu sau khi tháo khỏi khuôn được xếp vào các giá ngâm trong nước hoặc mang đi thử cường độ chịu nén.
- Cường độ chịu nén của vữa, Rn, tính bằng MPa, chính xác tới 0,5, được xác định theo công thức:
Trong đó: Rn: Cường độ chịu nén của vữa ở n ngày tuổi P: Tải trọng tối đa lúc mẫu bị phá hoại, N
F: Tiết diện chịu nén của mẫu, mm2.
2.3.1.2. Xác định thời gian đông kết của vữa
- Thời gian ninh kết của xi măng được xác định theo TCVN 6017 – 1995 [3].
* Nguyên tắc:
Thời gian ninh kết của xi măng được xác định bằng cách quan sát độ lún sâu của kim Vi-ca vào hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn. Thời gian bắt đầu ninh kết của hồ xi măng là khoảng thời gian (tính bằng phút) kể từ thời điểm t0 cho đến khi hồ xi măng bắt đầu mất tính dẻo.
Thời gian kết thúc ninh kết (ninh kết xong) của hồ xi măng là khoảng thời gian (phút) từ thời điểm t0 cho đến khi hồ xi măng hoàn toàn mất tính dẻo.
Tính dẻo của vữa được xác định bằng dụng cụ Vica có khối lượng kim tổng cộng 300 1g và đường kính 1,13 0,05mm. Vữa được quy ước là bắt đầu mất tính dẻo khi kim Vica cắm sâu vào khối vữa đạt 36 1mm và mất tính dẻo hoàn toàn khi độ cắm sâu của kim Vica nhỏ đạt 0,5mm.
* Xác định thời gian bắt đầu đông kết
Cho vữa vào khâu của dụng cụ Vica đặt trên tấm đáy đã bôi dầu. Xúc một lần đổ đầy hơn miệng, dằn nhẹ rồi dùng dao thép gạt bằng miệng khâu, theo kiểu chuyển động cưa nhẹ nhàng.
Đặt côn vào khâu Vica ở vị trí dưới kim.
Ở phút thứ 5 tính từ thời điểm t0 cho kim Vica rơi tự do vào khối vữa. Ghi lại độ cắm sâu của kim trong vữa. Cứ 10 phút thả kim một lần với những chú ý sau:
Ở những lần rơi đầu tiên, nên dùng ngón tay đỡ cho kim rơi từ từ tránh cong kim hoặc vỡ tấm kính đáy.
Vị trí kim rơi những lần tiếp theo cách nhau và cách thành khâu không nhỏ hơn 10mm.
Sau mỗi lần thử kim phải được lau sạch. Giữa mỗi lần thả kim, giữ mẫu trong tủ dưỡng ẩm (nhiệt độ 270C 20C, độ ẩm không nhỏ hơn 90%). Mọi thao tác cần nhẹ nhàng, tránh rung động cho mẫu. Thời điểm xi măng bắt đầu đông kết là thời điểm đầu tiên độ cắm sâu của kim Vica nhỏ đạt trị số 36 1mm (mũi kim cách đáy khâu 4 1mm) kí hiệu là thời điểm t1. Lấy chính xác đến 5 phút. Độ chính xác có thể được bảo đảm bằng cách giảm khoảng thời gian giữa các lần thả kim gần tới điểm cuối và quan sát các kết quả liên tiếp thấy không biến động quá nhiều. Kết quả mỗi lần thả kim ghi vào bảng theo dõi.
* Xác định thời gian kết thúc đông kết
Thay kim nhỏ thử bắt đầu đông kết bằng kim nhỏ thử kết thúc đông kết (kim có gắn sẵn vòng nhỏ để dễ quan sát độ sâu khi kim cắm xuống).
Lật úp khâu đựng mẫu vữa đặt lại trên tấm đáy để sử dụng mặt dưới của mẫu vữa.
Cứ 30 phút cho kim rơi tự do một lần từ độ cao h = 0 (mũi kim chạm mặt vữa). Ghi lại thời gian đo, chính xác đến 15 phút, từ thời điểm “không” vào lúc kim chỉ lún 0,5mm vào mẫu và coi đó là thời gian kết thúc đông kết của xi măng. Đó chính là thời gian mà vòng gắn trên kim, lần đầu tiên không còn ghi dấu trên mẫu. Thời gian này có thể xác định một cách chính xác bằng cách giảm thời gian giữa các lần thử gần đến điểm cuối và quan sát thấy các kết quả thử kế tiếp không biến động quá nhiều.
2.3.2. Các phương pháp phi tiêu chuẩn
2.3.2.1. Phân tích thành phần hóa học của nguyên vật liệu bằng XRF
Thành phần hóa của nguyên liệu, vật liệu được xác định theo phương pháp phân tích dụng cụ dựa trên phổ phát xạ Rơnghen huỳnh quang - XRF, đáp ứng được yêu cầu về sai số trong phân tích các thành phần có hàm lượng nhỏ như K2O, CaO, Fe2O3,… trong vật liệu.
Thiết bị phân tích: Máy huỳnh quang Rơnghen XRF Thermo Scientific - Hoa Kỳ (Công ty Cổ phần Prime Group).
2.3.2.2. Phân tích khoáng trong nguyên liệu bằng XRD
Cơ sở của phương pháp phân tích XRD dựa trên nguyên tắc nhiễu xạ tia X trên các vật liệu kết tinh xảy ra do tán xạ và giao thoa. Trong một tinh thể, các nguyên tử được sắp xếp tuần hoàn theo 3 hướng. Các tia X tới tinh thể bị tán xạ. Các tia tán xạ từ các nguyên tử lân cận gây ra nhiễu xạ bởi hiện tượng giao thoa. Cực đại xảy ra khi các tia bị tán xạ tập trung ở một chuỗi các điểm có các khoảng cách xác định. Nhiễu xạ cực đại xảy ra cùng hướng với sự chênh . Một lệch đường truyền giữa các tia bị tán xạ của hai nguyên tử lân cận bằng n tinh thể được sắp xếp tuần hoàn theo các vectơ a, b, c theo 3 hướng khác nhau không cùng trên một mặt phẳng. Bởi vậy, nhiễu xạ cực đại sẽ được quan sát dọc theo các hướng mà sự chênh lệch đường truyền thoả mãn đồng thời cho các cặp tia tán xạ lân cận theo cả 3 vectơ a, b, c. Ba chỉ số h, k, l theo ba phương của các vectơ a, b, c đặc trưng cho họ của các mặt
phẳng (h, k, l là các số nguyên). Nếu kí hiệu d(hkl) là khoảng không gian giữa các thành viên của họ các mặt phẳng song song
Công thức nhiễu xạ Vulf – Bragg:
= 2 d(hkl) sin
Trong đó: n: số nguyên.
: góc nhiễu xạ.
: bước sóng dài.
d(hkl): khoảng không gian giữa các mặt mạng tinh thể.
Hình 2.5. Mô hình nhiễu xạ tia X
Hiện tượng nhiễu xạ cực đại (phản xạ) chỉ xảy ra khi các tia nhiễu xạ có thoả mãn quy luật Bragg, ở các góc khác không có hiện tượng góc nhiễu xạ phản xạ hay nhiễu xạ cực đại.
Trong phép phân tích nhiễu xạ tia X, mẫu bột phải có cỡ hạt đạt theo yêu cầu của thiết bị phân tích. Mẫu đo được nghiền thô bằng cối đồng, sau đó trộn m. Mẫu đều lấy đại diện và đưa vào cối mã não nghiền mịn đến cỡ hạt 45 – 60 sau đó được đưa vào giá mẫu: ép đều và phẳng, sau đó đưa lên bệ mẫu để tiến hành đo.
Thiết bị phân tích: D8 ADVANCE BRUCKER (Khoa Hóa học – Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nô ̣i).
2.3.2.3. Xác định hinh thái bề mặt của vữa phủ sàn tự san bằng kính hiển vi điện tử quét SEM
Các tính chất của vật liệu (cơ, lý, hoá) có liên quan chặt chẽ với cấu trúc của nó. Trong đó chụp ảnh vi cấu trúc của mẫu là một phương pháp được sử dụng để nghiên cứu sự có mặt của các khoáng, trật tự sắp xếp của các pha khác nhau có trong cấu trúc của mẫu.
Nguyên tắc cơ bản của SEM (Scanning Electron Microscope) là dùng chùm điện tử để tạo ảnh của mẫu nghiên cứu. Ảnh đó khi đến màn huỳnh quang có thể đạt độ phóng đại theo yêu cầu. Chùm điện tử được tạo ra từ catot (súng điện tử) qua hai tụ quang sẽ được hội tụ lên mẫu nghiên cứu. Chùm điện tử này được quét đều trên mẫu. Khi chùm điện tử đập vào mẫu, trên bề mặt mẫu phát ra các điện tử phát xạ thứ cấp. Mỗi một điện tử phát xạ này qua điện thế gia tốc vào phần thu và biến đổi sẽ biến thành tín hiệu ánh sáng, chúng được khuếch đại, đưa vào mạng lưới điều khiển tạo độ sáng trên màn ảnh. Mỗi điểm trên mẫu nghiên cứu cho một điểm trên màn ảnh. Độ sáng tối trên màn ảnh tùy thuộc lượng điện tử thứ cấp phát ra và tới bộ thu và phụ thuộc vào tình trạng bề mặt mẫu nghiên cứu. Nhờ khả năng phóng đại và tạo hình ảnh rõ nét và chi tiết cho phép kính hiển vi điện tử quét (SEM) sử dụng để nghiên cứu bề mặt và hình dáng của vật liệu. Ảnh thu được cho biết các thông số cho phép đánh giá cấu trúc và bề mặt mẫu nghiên cứu.
Thiết bị phân tích: JEOL JSM 5410LV - Nhật Bản (Khoa Vật lý – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội).
2.3.2.4. Xác định cấu trúc của polycacboxylat ete bằng phổ hồng ngoại
Dao động hóa trị của các nhóm chức trong chất mang và xúc tác được xác định bằng phương pháp quang phổ hồng ngoại (IR). Phương pháp phổ IR dựa trên sự tương tác của các tia bức xạ điện từ miền hồng ngoại (400÷4000cm-1 ) với các phân tử cần nghiên cứu. Quá trình tương tác đó có
thể dẫn đến sự hấp thụ năng lượng, có liên quan chặt chẽ đến cấu trúc của các phân tử. Cho nguồn bức xạ hồng ngoại có tần số thay đổi, chúng ta sẽ phát hiện ra các dao động cộng hưởng ứng với các liên kết trong phân tử. Người ta chứng minh chỉ có hai loại dao động của phân tử thể hiện trên phổ IR là dao động hóa trị và dao động biến dạng. Loại dao động hóa trị chỉ thay đổi độ dài liên kết mà không thay đổi góc liên kết. Loại dao động biến dạng chỉ thay đổi góc liên kết mà không thay đổi độ dài liên kết. Đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang vào chiều dài bước sóng kích thích gọi là phổ. Mỗi cực đại trong phổ IR đặc trưng cho một dao động của một liên kết trong phân tử. Do có độ nhạy cao, nên phổ IR được sử dụng rộng rãi trong phân tích cấu trúc. Phổ IR của các chất mang và xúc tác được phân tích theo kỹ thuật ép viên mẫu với KBr theo tỷ lệ: mẫu/KBr = 1/100, đo trên máy IR ở nhiệt độ phòng trong vùng hồng ngoại từ 400 ÷ 4000 cm-1 . Kết quả của phổ nghiên cứu cho phép dự đoán cấu trúc hóa học của vật liệu từ đó đánh giá quá trình biến đổi hóa lý của mẫu nghiên cứu qua các giai đoạn gia nhiệt.
Thiết bị đo: Máy IR Nicolet – Hoa Kỳ (Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam).
2.3.2.5. Phân tích thành phần hạt bằng phương pháp tán xạ lazer
Có nhiều phương pháp xác định thành phần cỡ hạt khác nhau: phương pháp sàng, phương pháp thủy tĩnh, phương pháp tán xạ lazer. Mỗi phương pháp có những ưu điểm riêng và phù hợp với từng đối tượng nghiên cứu. Tuy nhiên, trong các phương pháp phân tích hiện đại thì phương pháp tán xạ lazer thường được sử dụng bởi thời gian phân tích nhanh, cho kết quả có độ tin cậy cao áp dụng cho các hệ hạt cỡ micromet.
Nguyên tắc của phương pháp là khi cho chùm tia laser đi qua khoang mẫu phân tích nó sẽ bị tán xạ, chùm laser tán xạ lại sẽ đi theo nhiều hướng khác nhau từ đó đặt các hệ thống detector đón nhận tia laser và sự phân bố kích thước hạt được tính toán từ số liệu thống kê.
Thiết bị phân tích: HORIBA LA-300 Hoa Kỳ (Viện Nghiên cứu sành sứ thủy tinh Công nghiệp – Bộ Công thương).
2.4. Trình tự thí nghiệm
Mẫu vữa nghiên cứu được cân và trộn trong máy trộn vữa xi măng MATEST theo các bài phối liệu. Quy trình chuẩn bị và kiểm tra mẫu vữa theo TCVN 3121:2003. Mẫu vữa tươi được kiểm tra độ chảy ban đầu và độ chảy sau 10 phút, kiểm tra thời gian đông kết. Tạo mẫu vữa bằng khuôn kích thước 4x4x16 cm, dưỡng hộ ở 27 ± 2 oC, độ ẩm 90 ÷ 100%, sau 24 giờ tháo mẫu khỏi khuôn và ngâm vào nước sạch, kiểm tra cường độ chịu nén của vữa đã đóng rắn ở 1, 3 và 7 ngày tuổi.
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Ảnh hưởng của PCE đến độ chảy của vữa phủ sàn tự san 3.1. Ảnh hưởng của PCE đến độ chảy của vữa phủ sàn tự san
Phối liệu nghiên cứu ảnh hưởng của PCE đến độ chảy của vữa PSTS được thể hiện ở bảng 3.5, trong đó lượng phụ gia đóng rắn vữa là thạch cao và xi măng CA 50 cố định 2%, thay đổi hàm lượng PCE từ 0,05-0,2%. Lượng nước trộn vữa cố định 15%.
Bảng 3.1. Phối liệu vữa phủ sàn tự san để nghiên cứu độ chảy
STT Nguyên liệu (%) GC1 GC2 GC3 GC4 1 Cát mịn 46 46 46 46 2 PCB 40 50 50 50 50 3 Thạch cao 2 2 2 2 4 CA 50 2 2 2 2 5 PCE 0,05 0,1 0,15 0,2 6 Nước 15% 15% 15% 15%
Hình 3.1. Độ chảy của vữa phủ sàn tự san
Giá trị độ chảy của vữa nghiên cứu được thể hiện ở Hình 3.5 theo phương pháp đo côn tiêu chuẩn, khi tăng PCE, giá trị độ chảy tăng lên, đặc biệt giá trị độ chảy tăng mạnh khi lượng PCE = 0,15%, đến giá trị PCE =
0,2%, độ chảy tăng chậm. Sau 10 phút giá trị độ chảy của vữa tuy có thấp hơn nhưng vẫn đảm bảo độ linh động cao. Độ chảy là một chỉ tiêu quan trọng nhất của vữa, độ chảy cao thì vữa có khả năng tự san phẳng mà không cần tác động của ngoại lực. Từ kết quả thí nghiệm, lựa chọn lượng PCE thích hợp cho các nghiên cứu tiếp theo là 0,15%.
3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của silica fume đến tính chất của vữa
Phối liệu nghiên cứu của vữa chứa SF được thể hiện ở bảng 3.6, trong đó tăng dần lượng SF từ 1 đến 4%, cố định các thành phần PCB 40, thạch cao,