1.5. Cơ chế tăng mác của phụ gia trợ nghiền
1.5.2. Cơ chế tăng mác của phụ gia trợ nghiền tăng mác [7, 11]
1.5.2.1. Cơ chế giảm nước
Cường độ ban đầu của bê tông tăng lên do giảm nước sẽ bù lại sự giảm cường độ do ảnh hưởng của phụ gia làm đông cứng chậm và cường độ bê tông ngày 28 cao hơn bê tông đối chứng có cùng độ sụt.
Có nhiều thực nghiệm giải thích hiện tượng giảm nước của phụ gia giảm nước. Người ta đã chứng minh được rằng tác dụng giảm nước gắn liền với sự hấp phụ và phân tán xảy ra trong hệ xi măng nước. Phụ gia không tham gia phản ứng hóa học với xi măng. Bằng chứng là khi phân tích nhiễu xạ Rơnghen mẫu xi măng có phụ gia, không phát hiện ra khoáng mới so với mẫu đối chứng.
Bản chất tương tác giữa phụ gia giảm nước và xi măng thủy hóa chưa được nghiên cứu đầy đủ. Người ta cho rằng nhóm OH- của các phụ gia gắn với nguyên tử oxy của thành phần xi măng bằng mối liên kết hiđrô. Cũng có thể là phụ gia tạo ra các mối liên kết giữa các nhóm (COOH)-, OH- và sulfate với Ca2+
và Al3+ trên bề mặt các sản phẩm thủy hóa của xi măng.
Rõ ràng là sự hấp phụ đã triệt tiêu lực hấp dẫn giữa các hạt trong hồ xi măng. Sự hấp phụ của các ion phụ gia trên bề mặt hạt xi măng gây ra lực hút các phân tử nước lưỡng cực làm cản trở không cho các hạt dính vào nhau. Như vậy lực tương tác giữa các hạt giảm đi, các hạt dễ dịch chuyển hơn. Khi có phụ gia thì nước đóng vai trò chất bôi trơn của hỗn hợp
25 1.5.2.2. Cơ chế làm đặc vữa xi măng
Để cải tiến cấu trúc của bê tông đầu tiên cải tiến cấu trúc của vữa xi măng.
Có thể cải tiến cấu trúc vữa xi măng bằng cách làm đặc vữa xi măng, giảm lượng nước thừa (tỷ lệ N/X nhỏ) sử dụng phụ gia siêu dẻo và các biện pháp công nghệ rung ép đặc biệt.
Lỗ rỗng luôn tồn tại trong cấu trúc của hồ xi măng và ảnh hưởng rất lớn tới tính bền của cấu trúc này. Các lỗ rỗng tồn tại dưới hai dạng: lỗ rỗng mao dẫn và lỗ rỗng trong khoảng giữa các hạt xi măng.
Lỗ rỗng mao dẫn tạo ra do lượng nước dư thừa để lại các khoảng không trong hồ xi măng. Để hạn chế độ rỗng trong bê tông thì tỷ lệ N/X thích hợp là một vấn đề quan trọng. Trong bê tông cường độ cao tỷ lệ N/X được hạn chế dưới 0,35 mà kết hợp sử dụng phụ gia siêu dẻo để giải quyết tính công tác cho bê tông. Kết quả là tăng khối lượng các sản phẩm hydrat trong quá trình thuỷ hoá xi măng, đồng thời giảm đáng kể tỷ lệ các lỗ rỗng mao quản trong bê tông.
Hiện tượng vón cục các hạt xi măng và bản thân kích thước hạt xi măng vẫn lớn và tạo ra độ rỗng đáng kể cho bê tông. Một sản phẩm siêu mịn, ít có phản ứng hoá học (muội silic, tro bay) được bổ sung vào thành phần của bê tông cường độ cao. Lượng hạt này sẽ lấp đầy lỗ rỗng mà hạt xi măng không lọt vào được. Đồng thời với kích thước nhỏ hơn hạt xi măng nhiều, nó bao bọc quanh hạt xi măng tạo thành lớp ngăn cách không cho các hạt xi măng vón tụ lại với nhau.
1.5.2.3. Các phụ gia hóa học tăng mác:
Các chất phụ gia xi măng nói chung đều được sản xuất từ lignin sunphonat, các axít cacboxiclic (phenol cao phân tử) được hydrat hóa, các nhóm hydrat - cacbon, melamin, naptalin, các chất gia tốc vô cơ và hữu cơ dưới các dạng công thức khác nhau. Việc chọn loại và liều lượng cần tiến hành bằng các thực nghiệm. Các hợp chất hóa học góp phần tăng đáng kể cường độ nén,
26
kiểm soát tốc độ đóng rắn, thúc đẩy nhanh cường độ, cải thiện khả năng làm việc và độ bền lâu.
Chất làm chậm góp phần kiểm soát quá trình hydrat hóa ban đầu vì vậy nó mang lại tốc độ đóng rắn mong muốn trong các điều kiện thời tiết được dự kiến trước.
Các chất khử nước thông thường ASTM C494 kiểu A có tác dụng làm tăng cường độ làm kéo dài thời gian đóng rắn, độ sụt của bê tông tăng khoảng 2 lần.
Chất khử nước cao ASTM C494 kiểu F và G mang lại cường độ cao hơn và sớm (24 giờ). Cần lưu ý sự tương thích với xi măng về kiểu và tỷ lệ về lượng.
Chất khử nước cao nhằm mục đích tăng cường độ nếu giữ nguyên độ sụt hoặc tăng độ sụt từ 3-4 lần nếu giữ nguyên cường độ. Cần lưu ý đến việc trộn đồng đều và kiểm soát ảnh hưởng trong quá trình thi công ở Việt Nam các chất này gọi là các phụ gia siêu dẻo đã được dùng phổ biến trong các công trình cầu lớn với liều lượng từ 0.5-3 lít/100kg xi măng.
Chất gia tốc ASTM C494 kiểu C và E được sử dụng làm tăng tốc độ đóng rắn ở giai đoạn đầu nhưng làm giảm cường độ trong giai đoạn lâu dài.
Việc kết hợp các chất khử nước cao thông thường chất làm chậm đã trở nên phổ biến để đạt được những tính năng tối ưu với chi phí thấp nhất. Khi sử dụng kết hợp với hợp chất chúng nên được pha chế theo một cách riêng do nhà sản xuất cung cấp
Phụ gia siêu dẻo
Có 5 loại phụ gia siêu dẻo:Thế hệ 1 là A và thế hệ 2: B thế hệ 3 là C.
A1- Ligno Sulphonates: LS
Là phụ gia siêu dẻo thế hệ 1 từ các chất cao phân tử tự nhiên lignin (từ gỗ và senlulo) độ giảm nước tối đa là 10%, có thể làm chậm ninh kết, độ sụt giảm 30% sau 30 phút. Lượng dùng 2,5% xi măng
B1-Polime gốc sulphonated melamine
27
Phụ gia siêu dẻo gốc URE và phormadehyde có tác dụng giảm nước tối đa đến 25% lượng dùng 1,5-2,5 Xi măng giảm độ sụt đến 50% sau 40 phút và cho cường độ sớm (R3 = 0,85R28), thời gian thi công ngắn, tỷ lệ N/X < 0,4 và phù hợp với khí hậu nóng.
B2-Naphthalene Sulphonate Polycondesate : BMS
Nguồn gốc từ than đá, giảm nước tối đa 25% - Lượng dùng 1,5-2,5%X, giảm độ sụt đến 50% sau 50 phút.
B3 - Chất siêu dẻo thế hệ thứ hai: vinglcopolymers. Thành phần chính là : sunfonated vinylcopolymers (dầu thô)
Giảm nước tối đa đến 30% lượng dùng 1,5-2% xi măng (lít). giảm độ sụt ban đầu đến 50% sau 100 phút, tạo ra độ sụt đến 22 cm, kéo dài thời gian thi công C - Chất siêu dẻo thế hệ ba: polycarboxylates - (PC)
Gốc Polyme cao phân tử tổng hợp, giảm muội tới 40 % (tỷ lệ N/X có thể đến
0,27), bê tông có thể đạt đến độ sụt 22cm, cho cường độ cao. Duy trì được tính công tác trong thời gian dài.
Loại phụ gia đặc biệt này có thể thay đổi cấu tạo phân tử để phụ gia phù hợp với các yêu cầu đặc biệt. Với bê tông cường độ cao thường dùng chất siêu dẻo, loại PC, với bê tông tự đầm có thể dùng loại cải tiến là: polyme viscocrete (PV)
Các phụ gia siêu dẻo có thể thí nghiệm theo tiêu chuẩn Anh - BS 5075, ASTM-C494. Ở Việt Nam có thể chọn các chất siêu dẻo chế tạo trong nước và các sản phẩm của Sika, của Đức, Ý, của Mỹ. Cần tổ chức tuyển chọn với số lượng các chất siêu dẻo ít nhất là 3 loại để có một chất siêu dẻo tối ưu.
Một số phụ gia siêu dẻo thế hệ mới và cấu tạo của chúng
28
Naphtalene Formandehyde Sunfonatede- NFS RR
29