Phụ gia bê tông
Phụ gia bê tông là hợp chất của các chất vô cơ, hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp khi cho một lượng nhỏ vào hỗn hợp bê tông sẽ làm thay đổi tính chất cơ lý hay công dụng của bê tông đã hóa rắn theo ý muốn. Chủng loại phụ gia trong sản xuất bê tông ở nước ta là: tăng dẻo, siêu dẻo giảm nước, chống thấm, phụ gia nở và không co ngót, phụ gia khoáng, sửa chữa kết cấu.
Phụ gia bê tông là gì?
Phụ gia bê tông là hợp chất của các chất vô cơ, hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp khi cho một lượng nhỏ vào hỗn hợp bê tông sẽ làm thay đổi tính chất cơ lý hay công dụng của bê tông đã hóa rắn theo ý muốn.
Chủng loại phụ gia trong sản xuất bê tông ở nước ta là: tăng dẻo, siêu dẻo giảm nước, chống thấm, phụ gia nở và không co ngót, phụ gia khoáng, sửa chữa kết cấu.
Khám phá các giải pháp cho bê tông
4 giải pháp cho bê tông sẽ được liệt kê dưới đây!
1. Bê tông đúc sẵn
Bê tông đúc sẵn là một loại vật liệu xây dựng được đúc trong khuôn, sản xuất trước tại các nhà xưởng, nhà máy. Vật liệu này thường được sử dụng để chế tạo nên các cấu kiện như: tấm tường, tường rào đúc sẵn; cột; móng; ống cống; dầm cầu và nhiều loại cấu kiện khác.
Các cấu kiện từ bê tông đúc sẵn sau khi thành hình sẽ được vận chuyển ra công trường để lắp ghép, thi công.
2. Bê tông thương phẩm
Bê tông thương phẩm hay còn được gọi là bê tông tươi là một trong những vật liệu xây dựng quen thuộc ngày nay. Đây là loại vữa bê tông trộn sẵn có chất lượng cao, giúp tiết kiệm chi phí và thời gian, không gian trong thi công xây dựng.
3. Bê tông phun
4. Phụ gia đặc biệt
Phân loại phụ gia bê tông
1. Phụ gia giảm nước
Đó là các phụ gia truyền thống được dùng ở Việt Nam từ những năm 60 cho phép giảm nước trong khi trộn để có cùng tính dễ đổ, hoặc tăng tính dễ đổ với cùng hàm lượng nước.
Các phụ gia này cải thiện khả năng biến dạng của vữa và bê tông tươi dưới tác dụng của phương diện đầm. Phụ gia giảm nước luôn luôn là các sản phẩm hữu cơ có khả năng giảm sức căng trên bề mặt, hoặc ở giữu các mặt của chất lỏng của nước nói riêng. Chúng bôi trơn các hạt xi măng, các hạt xi măng sẽ tách rời nhau. Sự phân tán đó tạo điều kiện cho việc làm ướt và thuỷ hoá.
Các chất giảm nước thông thường là:
- Lignosulfonat là các sản phẩm phụ của sản xuất giấy (nước bã giấy) bằng phương pháp hoá học, nó bao gồm việc làm tan lignin của gỗ bằng bisulfit tẩy rửa. Chúng thể hiện dưới dạng một chất lỏng, hoặc dạng bột mịn, mịn hơn xi măng và có thể tan rễ ràng trong nước. Lignosulfonat cũng tham gia vào thành phần của các phụ gia khác như là phụ gia cuốn khí, chất làm chậm đông cứng hoặc các chất kỵ nước.
- Xà phòng nhựa hoặc abietat kiềm, natri hoặc kali.
- ALkylary sulfonat (LAS), chất tẩy rửa tổng hợp mà các mắt xích chứa 12 - 20 cacbon. Lignosulfonat trước hết là chất giảm nước, abietat kiềm và Alkylary sulfonat (LAS) trước hết là chất cuốn khí.
Cơ chế tác dụng của phụ gia giảm nước sửa
+) Tác dụng giảm nước do giảm sức căng bề mặt
Khi cho phụ gia giảm nước vào hỗn hợp bê tông các phân tử trong phụ gia tan vào dung dịch, hấp phụ lên bề mặt các pha rắn (các hạt xi măng, cát, đá và các sản phẩm thuỷ hoá của xi măng) và làm giảm sức căng bề mặt phân chia giữa pha rắn và lỏng, làm chiều dày màng nước bao quanh pha rắn giảm đi. Hay nói cách khác, các pha rắn trượt lên nhau dễ dàng như cũ với màng nước phân cách có chiều dày nhỏ hơn. Tức là đối với hỗn hợp bê tông, khi dùng phụ gia giảm nước để có độ linh động không đổi thì sẽ cần một lượng nước trộn ít hơn. Nếu giữ nguyên lượng nước trộn thì lượng nước dôi ra do dùng phụ gia giảm nước sẽ làm cho hỗn hợp bê tông có độ linh động cao hơn.
+) Giảm nước do cuốn khí
Khi làm giảm sức căng bề mặt của nước, các phần tử hoạt động bề mặt trong phụ gia thường làm tăng mức cuốn khí vào hỗn hợp bê tông trong quá trình trộn. Lượng khí cuốn vào trong hỗn hợp bê tông cũng có tác dụng tăng độ sụt. Bọt khí cuốn vào trong hỗn hợp bê tông được phân bố đều, có kích thước nhỏ và có tác dụng như các đệm trên đó các pha rắn trượt lên nhau rễ dàng hơn. Thông thường cứ tăng 1% lượng khí cuốn vào có thể giảm tương ứng 1% lượng nước trộn.
2. Phụ gia kéo dài thời gian ninh kết
Phụ gia kéo dài thời gian ninh kết là phụ gia mà khi cho vào hỗn hợp bê tông có tác dụng kéo dài thời gian ninh kết của hỗn hợp bê tông.
Các nguyên liệu thường có trong thành phần của phụ gia làm chậm đông cứng bán ngoài thị trường là các chất hữu cơ thuộc các loại sau đây:
- Các Lignosulfonat canxi, natri và amonium, chúng chứa ít nhiều đường;
- Các axit và các muối của axit hyđroxy cacboxilic;
- Các hydrat cacbon: gluco, sacaro, tinh bột, xenlulô.
Tác dụng của chúng có thể biểu hiện ở mức độ khác nhau phụ thuộc tính chất của ximăng và các liều lượng sử dụng. Nói chung, các chất làm chậm đông cứng giảm nhiều cường độ ở tất cả các ngày tuổi ban đầu và giảm nhiệt thuỷ hoá một cách tương ứng.
Lưu ý khi sử dụng phụ gia quá liều lượng, nó có nguy cơ làm chậm đáng kể thời gian ninh kết và điều đó có thể không tỷ lệ thuận với lượng phụ gia pha vào.
Các chất kéo dài thời gian ninh kết được kiến nghị trong các trường hợp sau đây.
- Thi công trong thời tiết nóng;
- Vận chuyển đường dài;
- Bê tông trộn sẵn;
- Bê tông bơm;
- Vữa trát phun;
- Các tấm be tông mỏng tránh lộ cốt liệu sau khi đổ;
- Thi công phụt
3. Phụ gia siêu dẻo
Phụ gia siêu dẻo là loại phụ gia có thể làm giảm lượng nước trong khi trộn hỗn hợp bê tông rất nhiều, nhưng nó khác với loại phụ gia giảm nước bình thường là nó không ảnh hưởng tới thời gian ninh kết của bê tông. Bởi vậy nó có thể tạo ra các loại bê tông có độ linh động cao. Ở giai đoạn đầu tiên khi mới phát triển phụ gia siêu dẻo, tác dụng của phụ gia chỉ kéo dài trong thời gian 30 phút cho nên phải kiểm tra rất chặt chẽ thời điểm mà chất phụ gia được trộn vào bê tông. Ngày nay đã sản xuất các loại phụ gia mà thời gian tác dụng của nó vượt quá giới hạn này rất nhiều, có thể kéo dài 180 phút. Thành phần hoá học của phụ gia này thường là các loại:
- Melamine formaldehyde
- Naphthalene formaldehyde hoặc các loại khác.
Phụ gia siêu dẻo thường dùng với mục đích:
- Tăng tính linh động của hỗn hợp bê tông mà vẫn giữ tỷ lệ N/X cố định.
- Tăng cường độ của bê tông bằng cách giảm lượng nước. Thế hệ phụ gia siêu dẻo đầu tiên có thể giảm nước được 25%, ngày nay có loại giảm được 30% nước và có loại giảm được 40% nước.
Trong phạm vi tăng độ linh động của bê tông có thể làm cho bê tông đạt tới độ sụt 200mm. Loại bê tông này có thể tự làm bằng mặt nhưng chưa tự đầm được. Lĩnh vực áp dụng điển hình của phụ gia siêu dẻo cho bê tông trong những trường hợp sau:
- Cải thiện việc đổ bê tông và đầm bê tông ở những vùng của cấu kiện bê tông bố trí dày đặc cốt thép và khó tiếp cận.
- Sản xuất bê tông cường độ cao.
- Trợ giúp cho việc bơm bê tông đi xa hơn và cao hơn.
Khi dùng phụ gia siêu dẻo cần phải chú ý những điểm sau đây:
- Chọn loại thích hợp cho loại xi măng nhất định theo chỉ dẫn của nhà sản xuất và với liều lượng theo điều kiện cụ thể.
- Mặc dầu bê tông có phụ gia siêu dẻo có thể tự làm bằng mặt nhưng vẫn phải được đầm chặt.
- Phải chú ý làm ván khuôn cho chặt khít tốt để bê tông không bị rỉ chảy ra ngoài do độ linh động cao. - Trong trường hợp dùng phụ gia siêu dẻo có tác dụng kéo dài thời gian ninh kết từ 2 đến 3 giờ so với không sử dụng phụ gia thì mới được phép trộn thêm phụ gia ở trạm trộn.
4. Phụ gia cuốn khí
Là loại phụ gia có tác dụng tạo ra rất nhiều các bọt khí nhỏ trong bê tông để nâng cao khả năng chịu đóng băng và tan của bê tông, tăng tính linh động của bê tông khi đổ bê tông trong vùng nhiệt độ thấp. Tác dụng của loại phụ gia này sẽ giảm khi tăng nhiệt độ trong bê tông và hàm lượng xi măng cao, có trộn chất độn tro bay.
Các nguyên liệu gốc thường được sử dụng để sản xuất phụ gia cuốn khí là các loại sau đây:
- Lignosulfonat và abietate natri, muối của Etanoamin, sunfonat rượu béo, alkylarylsulfonat, xà phòng kiềm của axit béo...
Vai trò và tác dụng của phụ gia cuốn khí sửa
Trong bê tông tươi các bọt khí đóng hai vai trò: Đầu tiên là vai trò của một chất lỏng thay thế một phần nước, sau đó là vai trò của một chất trơ, thay thế cho một phần cát mịn (nhỏ hơn 1 hoặc 2 mm).
Khi bê tông đã cứng rắn, các bọt khí làm thay đổi cấu trúc của vật liệu và cắt mạng ống dẫn trong bê tông. Khi đóng băng, nó đóng vai tro như những cái bình dãn nở đối với nước đẩy bởi băng.
Các chất cuốn khí cho phép giảm sự phân tầng và tiết nước của bê tông.
Các chất cuốn khí luôn cải thiện bề mặt của bê tông khi tháo khuôn. Nhưng phần lớn chúng có thể làm giảm cường độ cơ học. Không khí nằm trong bê tông luôn luôn cải thiện rất tốt độ bền băng giá của bê tông đã cứng rắn, tính bền của bê tông tăng lên.
Các chất cuốn khí được sử dụng để chế tạo bê tông thường có cốt thép và không có cốt thép, đối với một số loại bê tông đặc biệt để hạn chế sự phân tầng.
5. Phụ gia đông cứng nhanh
Phụ gia đông cứng nhanh là phụ gia mà khi cho vào hỗn hợp bê tông có tác dụng rút ngắn thời gian ninh kết của hỗn hợp bê tông
Dùng để trợ giúp đổ bê tông trong thời tiết lạnh, cho phép kết thúc việc đổ bê tông và có thể tháo dỡ ván khuôn sớm. Loại phụ gia này có thể dùng trong điều kiện để trám chỗ rò rỉ do áp lực nước, kết thúc việc sữa chữa kết cấu sớm hơn.
Tác dụng của loại phụ gia này làm tăng nhanh quá trình ninh kết, tăng nhanh cường độ bê tông trong thời gian ban đầu nhưng nó có thể làm giảm cường độ lâu dài của bê tông.
Nên chú ý rằng nếu dùng quá liều lượng sẽ làm cho bê tông giảm cường độ chịu lực. Trong phụ gia đông cứng nhanh thường có ion clo nên nó có khuynh hướng gia tăng gỉ cho các kết cấu bê tông cốt thép. Vì thế hiện nay trong sản xuất được khuyến cáo không nên sử dụng phụ gia có chứa gốc Clo.
Cácnguyên liệu để chế tạo phụ gia đông cứng nhanh là:
- Clorua: canxi, natri, nhôm. - Các chất gốc kiềm: sút, potat, amoniắc, cũng như các muối của chúng: cacbua, aluminat, borat natri và borat kali, nitrat, nitrit, focmiat canxi.
6. Phụ gia kỵ nước
Phụ gia kỵ nước là các phụ gia cải thiện tính chống thấm nước dưới áp lực của bê tông và chống ẩm bằng cách ngăn sự hấp phụ mao quản trong bê tông.
Các chất kỵ nước, bao gồm các hỗn hợp của các nguyên liệu sau:
- Các chất bột mịn (kieselguliv, bentonit, vôi béo, nhũ tương của chất dẻo).
- Các muối axit béo (sterat - oleat...)
- Các chất làm dẻo (polime, lignosulfonat)
- Các sản phẩm khác (sulfat nhôm, chất keo nở phồng có gốc tảo biển)
- Các chất tăng nhanh đông cứng: clorua, xút,.. trong trường hợp một trong các sản phẩm là một chất cuốn khí hoặc một chất làm chậm đông cứng.
Các chất kỵ nước tác động trước hết về mặt vật lý là bịt các lỗ rỗng và các ống dẫn nhỏ hơn vào các hạt rất nhỏ mà chúng chứa, hoặc là vào các sản phẩm kết tủa hoặc nở phồng. Nhưng các chất kỵ nước chỉ có thể bịt được các lỗ rỗng, nếu chúng tương đối nhỏ. Chúng không thể làm kín được cho một loại bê tông xấu, phối hợp không tốt, có những lỗ rỗng lớn hoặc những chỗ không đồng nhất.
Các ứng dụng chính của phụ gia kỵ nước như sau:
- Sản xuất bê tông của các công trình thuỷ lợi: bể chứa, bể nước, kênh dẫn, bể bơi, tường móng, chỗ chữ nước, silô;
- Sản xuất vữa chống thấm: lớp phủ (ban công, hầm, gara, cầu, sàn nhà công nghiệp,...);
- Sản xuất vũa trát mặt ngoài, mối nối của khối xây, lớp phủ của ống dẫn cống, tuy nen.
7. Phụ gia chống thấm
Là loại phụ gia để giảm mức độ truyền dẫn hơi nước ẩm tiết ra trong dạng lỏng hay hơi nước từ trong bê tông hay đi qua bê tông. Các loại phụ gia này thường bắt nguồn từ các loại vật liệu hạt nhỏ có tính pozzolanic nghĩa là nó có thể phản ứng với hydroxide canxi được giải phóng từ sự thuỷ hoá xi măng để tạo ra một thành phần có tính xi măng chèn vào các lỗ trống.
Phụ gia chống thấm có thể tạo dưới dạng bột, hồ hay dạng lỏng và có thể chứa vật liệu lấp kín lỗ rỗng hay vật liệu kỵ nước. Các loại vật liệu chính trong cấp hạng vật liệu lấp kín các lỗ rỗng là: silicát của sôđa, nhôm sunfat hay kẽm sunfat, nhôm clorua và kẽm clorua. Đây là những chất lấp kín lỗ rỗng rất linh hoạt về mặt hoá học. Hơn nữa, chúng cũng làm tăng tốc độ linh kết của bê tông và vì vậy tạo cho bê tông tính chống thấm tốt hơn ngay ở giai đoạn đầu. Những vật liệu lấp kín không linh hoạt về mặt hoá học như đá phấn, v.v... thường được nghiền rất mịn. Tác dụng chính của chúng là cải thiện tính dễ thi công và giảm lượng nước khi tính dễ thi công đã định. Nó làm cho bê tông đặc chắc và cơ bản là chống thấm. Một số loại phụ gia khác có thể chứa Butyl strearat cao cấp hơn xà phòng nhưng lại không có tác dụng tạo bọt. Butyl strearat cao cấp hơn xà phòng và làm việc như một chất kỵ nước trong bê tông
Các loại dầu khoáng không có chất béo hoặc là dầu thực vật cũng đã được chứng minh là rất có hiệu quả trong việc chế tạo bê tông chống thấm.
Việc sản xuất bê tông có độ thấm thấp hay cao phụ thuộc rất lớn vào việc đổ bê tông một cách đồng đều có thành công hay không. Một chất nào đó mà làm tăng tính dẻo của hỗn hợp đã cho mà không gây tác dụng có hại hoặc hạn chế hiện tượng rỉ nước và vì thế giảm được số lỗ rỗng trong bê tông, thì cũng được coi là phụ gia giảm tính thấm, các chất cuốn khí cũng được coi là thuộc loại này vì chúng làm tăng tính rễ thi công, tính dẻo của bê tông, góp phần làm giảm lượng nước và hiện tượng rỉ nước trong bê tông.
Phụ gia chống thấm được sử dụng cho:
- Mọi ứng dụng đòi hỏi chống thấm cho bê tông như tường bao và sàn, bồn chứa, ống nước, đường ngầm, si-lo và hồ chứa
- Bê tông khối và gạch
- Panel và vữa trát nghèo xi măng
- Tường bao và nền các bồn chứa - Các cấu kết bê tông đòi hỏi lớp trát mặt, gạch lót hoặc sơn lót
8. Phụ gia trợ bơm
Là loại phụ gia để cho bê tông trơn hơn, dễ dàng bơm bê tông cho cự ly xa tránh phân tầng bê tông. Tác dụng của loại phụ gia này là ép nước ở trong hồ xi măng, làm cho hồ xi măng trở nên dẻo hơn và chui vào các khe hở của cốt liệu làm cho bê tông trơn.
Loại phụ gia này chỉ dùng cho bê tông được thiết kế với cấp phối giành cho bê tông bơm, không dùng cho bê tông được thiết kế với cấp phối bình thường.
9. Phụ gia trương nở
Phụ gia này làm tăng thể tích của vữa hoặc của bê tông để sản xuất vữa bơm cho bu lông neo, chèn chân cột, sản xuất bê tông tự ứng suất.
Loại phụ gia này hoạt động trong lúc thuỷ hóa xi măng hoặc tự nở hoặc phản ứng với các thành phần khác của bê tông tạo ra sự trương nở. Vật liệu của loại phụ gia có thể có ba loại. Loại có chứa sắt và chất gia tăng oxit, loại phụ gia tạo khí chứa bột nhôm, loại có chứa oxit canxi tự do.
Do đó khi dùng phải xem xét kỹ việc dùng với các phụ gia khác cho tương thích, nếu không bê tông sẽ bị phá hoại. Việc dùng quá liều lượng phụ gia sẽ làm cho bê tông bị phá vỡ do lực giãn nở trong bê tông.