Chất kết dính dùng cho chế tạo bê tông thì mác xi măng lựa chọn ảnh hởng một phần tới mác thiết kế bê tông. Nghiên cứu trong đề tài bê tông đạt cờng độ nén Rn = 40N/mm2 nên lựa chọn chất kết dính cũng quan trọng nhng không là yếu tố quan trọng. Một vấn đề quan trọng là việc đa vào hỗn hợp phụ gia sẽ cải thiện tính chất tính chất của hỗn hợp bê tông và cũng làm tăng đáng kể cờng độ cho bê tông. Chất kết dính và phụ gia sử dụng sẽ quyết định các tính chất quan trọng của hồ xi măng, vữa để đạt đợc yêu cầu tính công tác cho hỗn hợp bê tông. Điều đó đảm bảo cho hỗn hợp bê tông đáp ứng yêu cầu nh vận chuyển bằng bơm hỗn hợp bê tông, khống chế lợng dùng nớc và tỷ lệ N/CKD tối u.
Hồ xi măng là thành phần quan trọng quyết định các tính chất cơ bản của hỗn hợp bê tông. Thành phần hồ xi măng là nớc, các phụ gia khoáng nghiền mịn và hạt xi măng. Hồ xi măng có chức năng lấp đầy lỗ rỗng cấp hạt cốt liệu và làm đồng nhất trong hỗn hợp bê tông bằng tiếp xúc với các hạt rắn trong hỗn hợp bê tông. Các hạt xi măng và phụ gia khoáng nghiền mịn có kích thớc nhỏ và tổng diện tích
bề mặt lớn, do vậy hồ xi măng có bề mặt phân chia pha rắn-lỏng lớn. Tính chất của hồ xi măng phụ thuộc vào tỷ lệ giữa các pha rắn –lỏng, nh nếu tăng hàm lợng nớc sẽ tăng độ lu động của hồ xi măng nhng lại làm giảm độ dẻo của nó. Cấu trúc hồ xi măng từ thời điểm nhào trộn với nớc nằm trong sụ biến đổi không ngừng do tác dụng ngoại lực bên ngoài hay quá trình hóa lý bên trong nh thủy hóa xi măng. Các ngoại lực hay vai trò của phụgia siêu dẻo sẽ làm tăng độ phân tán các hạt xi măng, phân bố nớc tốt hơn trên bề mặt xi măng làm tăng độ lu động hỗn hợp bê tông. Khi thủy hóa xi măng sẽ hình thành các sản phẩm mới có bề mặt riêng cao. Kết quả là tăng lợng nớc liên kết và thay đổi tỷ lệ các trạng thái nớc trong bê tông làm giảm dần độ lu động hỗn hợp bê tông. Nớc trong bê tông lúc này tồn tại ở các trạng thái khác nhau nh Bảng 2.2 [1].
Bảng 2.2: Phân loại nớc trong hỗn hợp bê tông.
Đặc trng mối liên kết
Điều kiện, nguyên nhân tạo thành liên kết
Hàm lợng tơng đối của nớc (%): Trong hỗn hợp
bê tông mới trộn
Trong thời kỳ ninh kết xi măng Liên kết hóa
học.
Thủy hóa và kết tinh từ
dung dịch. 1 ữ 2 4 ữ 5 Liên kết hấp phụ hóa lý. Hấp phụ ở vùng của trờng lực phân tử pha rắn. 3 ữ 5 20 ữ 25 Liên kết cơ học và cấu trúc.
Trong các mao quản, khe
và hốc rỗng nhỏ. 93 ữ 95 70 ữ 75
Một phần nhỏ nớc liên kết tác dụng với xi măng và tồn tại ở dạng nớc liên kết hóa học. Hàm lợng tơng đối của nớc này dần tăng lên, tuy vậy tới thời điểm đông kết cũng cha quá 5%. Một phần nớc khác dới tác dụng của các lực hấp phụ tạo thành nớc liên kết hóa lý trên bề mặt pha rắn. Khối lợng nớc liên kết hóa lý cũng liên tục thay đổi trong quá trình thủy hóa xi măng. Trong hỗn hợp bê tông mới trộn hàm lợng nớc này là 3 ữ 5 %, đến thời điểm đông kết đã tăng lên 25% so tổng lợng nớc trộn. Lợng nớc chính trong hỗn hợp bê tông nằm kẹp trong không gian giữa các hạt. Các kích thớc khe rỗng đó thay rổi từ 1 ữ 50àm và lớn hơn nữa. Nớc trong các khoảng không gian rỗng đó liên kết cơ lý với cấu trúc đá xi măng. Cũng có thể gọi đó là nớc tự do vì chúng không có liên kết hóa học và không chịu tác dụng của các lực phân tử pha rắn. Ngay khi trộn hồ xi măng nớc tự do chiếm tới 95% tổng l-
ợng nớc trộn, tới thời điểm ninh kết giảm tới 65 ữ 70%. Lợng nớc tự do này ảnh h- ởng tới độ lu động của hồ xi măng.
Việc đa cốt liệu vào hồ xi măng làm thay đổi tính chất của hồ xi măng vì bề mặt cốt liệu gây ảnh hởng tác động tới lớp hồ xi măng gần nó nhất. Do các lực hút phân tử, lực hấp phụ và lực mao dẫn nên các lớp đó bị mất tính lu động ban đầu. Chiều dầy vùng tác động trung bình 1 ữ 15àm, tùy thuộc vào tính chất cốt liệu và của hồ xi măng. ảnh hởng của cốt liệu sẽ tăng lên khi hàm lợng hay bề mặt riêng của nó tăng. Theo tỷ lệ hồ xi măng và cốt liệu có thể chia ra 3 loại cấu trúc cơ bản của hỗn hợp bê tông [12]:
- Kiểu 1 với cấu trúc gồm các hạt cốt liệu cánh nhau một khoảng lớn và không có tác dụng tơng hỗ nhau mà chỉ ảnh hởng tới vùng tiếp giáp của hồ xi măng. Với cấu trúc này tính chất của hồ xi măng có tính chất quyết định, những tính chất lu biến đợc biểu thị bằng các quan hệ đặc trng cho các chất lỏng nhớt.
- Kiểu 2 với cấu trúc hồ xi măng ít hơn kiểu 1 và chỉ đủ lấp đầy phần rỗng giữa các hạt cốt liệu với một màng giãn cách không lớn, khoảng tiếp xúc nhau là 1 ữ 3 lần đờng kính trung bình hạt xi măng. Khi đó các vùng tác động cốt liệu có sự xen phủ lên nhau.
- Kiểu 3 với lợng hồ xi măng rất ít và chỉ đủ bao bọc các hạt cốt liệu bằng một màng mỏng và một phần không gian lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu. Kiểu này có ma sát khô cốt liệu ảnh hởng đến tính chất cấu trúc.
Nh vậy tính chất của hồ xi măng là hàm lợng hồ xi măng sẽ quyết định các tính chất của hỗn hợp bê tông. Nâng cao tính bơm cho hỗn hợp bê tông thì tính công tác của hỗn hợp bê tông cần đợc nghiên cứu. Tính công tác là tính chất quan trọng và cũng bao hàm các tính chất khác của hỗn hợp bê tông.
Việc dùng hỗn hợp phụ gia với thành phần bột quặng nghiền mịn sẽ tăng khối l- ợng thể tích hồ xi măng, giảm hiện tợng phân tầng trong hỗn hợp bê tông và tăng tính đồng nhất hỗn hợp bê tông.
Nh vậy việc nghiên cứu sử dụng hỗn hợp phụ gia là tăng tính công tác và độ đồng nhất hỗn hợp bê tông đồng nghĩa với tăng tính bơm cho hỗn hợp bê tông.