Phụ gia khoáng dùng trong bê tông có 2 loại sau :
+ Phụ gia lấp đầy (phụ gia trơ) : có tác dụng chủ yếu là cải thiện thành phần hạt của bê tông, giảm lợng dùng xi măng và tăng độ đặc chắcvi cấu trúc.
+ Phụ gia hoạt tính puzơlan (phụ gia khoáng hoạt tính): có tính năng cải thiện tính công tác hỗn hợp bê tông, tăng dẻo, cải thiện cấu trúc bê tông nh tăng độ đặc chắcvi cấu trúc và tăng độ bền trong môi trờng xâm thực.
Phụ gia lấp đầy (phụ gia trơ): Trên thế giới phụ gia trơ đã đợc sử dụng rộng rãi và chất lợng bê tông nghiên cứu cho thấy đợc cải thiện đáng kể. Vai trò của phụ gia trơ trong hỗn hợp bê tông đã đợc nhiều tác giả nghiên cứu ở Việt Nam. Theo lý luận lấp kín, cấp phối bê tông đảm bảo sao cho chất kết dính hoặc vữa lấp kín các khe rỗng của cốt liệu. Hệ số lấp kín các khe rỗng của cốt liệu nhỏ bằng hồ ximăng và hệ số lấp kín cốt liệu lớn bằng vữa xi măng cát đợc biểu thị bởi hệ số:
α = Thể tích hồ và β = Thể tích vữa
Thể tích khe rỗng của cát Thể tích khe rỗng của đá
Với α , β lần lợt là hệ số d hồ và hệ số d vữa. Theo lý thuyết bê tông thì 2 trị số α và β đều lớn hơn 1.
Với mục đích đạt bê tông chất lợng tốt nhất ta thờng nghiên cứu khống chế tỷ lệ N/CKD thấp, khi đó lợng dùng xi măng d và không phản ứng hết nên chỉ đóng vai trò làm chất lấp đầy. Phần xi măng d thừa đó nên đợc thay bằng phụ gia trơ. Dĩ nhiên là mức hàm lợng phụ gia trơ dạng chất độn mịn thay thế xi măng dùng cho bê tông không lớn và hàm lợng tối u của chúng không vợt quá 10ữ20%[4]
Với các chất độn mịn có dạng hình cầu thì còn có tác dụng tăng tính linh động cho hỗn hợp bê tông nhờ làm giảm ma sát khô giữa các hạt cốt liệu, qua đó làm tăng tính công tác cho hỗn hợp bê tông.
Trong đề tài học viên dùng phụ gia trơ là bột đá nghiền mịn từ cốt liệu lớn đã lựa chọn. Lựa chọn đó cho hỗn hợp bê tông đặc biệt nặng là chống độ phân tầng, cải thiện tính công tác và nâng cao hơn nữa khối lợng thể tích bê tông.
Phụ gia hoạt tính puzơlan (phụ gia khoáng hoạt tính): Đây là các phụ gia có nguồn gốc thiên nhiên hay nhân tạo, mà bản thân chúng không có hoặc có rất ít hoạt tính thuỷ lực, nhng khi đợc nghiền mịn và ở trong môi trờng ẩm thì chúng có khả năng phản ứng hoá học với hyđrôxit canxi Ca(OH)2 và với nớc ở nhiệt độ th- ờng, tạo thành các sản phẩm có tính chất kết dính[4]. Phụ gia khoáng hoạt tính có khả năng tăng cờng độ và độ bền trong môi trờng nớc của các sản phẩm chế tạo nên từ xi măng poóc lăng. Phụ gia khoáng hoạt tính về nguồn gốc có hai loại:
Loại nguồn gốc tự nhiên: trêpen, điatômít, tro núi lửa, đất sét nung tự nhiên, v.v. Loại nguồn gốc nhân tạo: tro, xỉ nhiệt điện, xỉ lò cao hạt hoá, đất sét nung non, silica fume, tro trấu, meta cao lanh v.v.
Phụ gia khoáng hoạt tính có hàm lợng hạt mịn lớn, có cấu trúc hạt dạng hình cầu, dễ dàng bao bọc các hạt xi măng làm giảm tơng tác giữa các hạt. Phụ gia khoáng hoạt tính tham gia cấu trúc bê tông 2 chức năng [12] là tác dụng chèn lấp các khoảng trống giữa các hạt xi măng, dẫn đến làm tăng độ đặc của đá xi măng và do đó có tác dụng làm tăng cờng độ đá xi măng; và do có hàm lợng SiO2 có hoạt tính nên chúng có thể phản ứng với Ca(OH)2 tạo các gel CSH và CH :
CH CSH OH Ca O H SiO CaO O H SiO CaO SiO CaO 2 2 2 2 2 2 ) ( 3 3 . 2 . 3 . 2 . 3 + → +
Hay lợng SiO2 có trong phụ gia khoáng hoạt tính trực tiếp chuyển CH thành CSH: Si02 + 3 Ca(0H)2 + H20 3CaO.SiO2.6H2O
CaO CSH
Nó đã giảm thiểu thành phần CH ảnh hởng xấu đến cờng độ đá xi măng và tăng cờng thành phần CSH có tác dụng nâng cao cờng độ đá xi măng [9].
Hình 2.16: Sự thay đổi diện tích phân chia pha của hệ xi măng - nớc
Nghiên cứu học viên chọn sử dụng nguồn phụ khoáng hoạt tính gia tro trấu để sử dụng. Khi trấu đợc đốt thì biến chúng trở thành nguồn phụ gia chứa các khoáng SiO2 có hàm lợng tới 98%SiO2 [4].
a) Vữa xi măng Dmax= 1mm, b) Vữa xi măng có 20% phụ gia siliacfum. Hình 2.17: Thay đổi cấu trúc của bê tông khi có phụ gia khoáng.
Hạtphụ gia khoáng Diện tích phân chia pha của xi măng