Phụ gia bê tông (phụ gia) tăng cường các đặc tính của bê tông cho các ứng dụng trong xây dựng có yêu cầu đặc biệt. Phụ gia bê tông được sử dụng để đạt được khả năng làm việc mong muốn trong trường hợp tỷ lệ xi măng nước thấp, và tăng cường thời gian đông kết của bê tông để vận chuyển bê tông đường dài. Vì vậy, điều quan trọng đối với một kỹ sư công trường xây dựng là phải biết về các loại phụ gia (phụ gia) và đặc tính của chúng để lựa chọn và ứng dụng tốt hơn trong các công trình bê tông.
Định nghĩa về phụ gia bê tông
Theo BIS (IS - 9103: 1999) Trang số 1, Phụ gia bê tông được định nghĩa là vật liệu không phải là nước, cốt liệu và xi măng thủy lực và các chất phụ gia như Pozzolana hoặc xỉ và cốt sợi, được sử dụng như thành phần của bê tông hoặc vữa và được thêm vào đến mẻ trộn ngay trước hoặc trong quá trình trộn để thay đổi một hoặc nhiều đặc tính của bê tông ở trạng thái dẻo hoặc cứng.Lý do sử dụng các quản trị viên (Trang Báo cáo của Ủy ban ACI - 298)
Phụ gia được sử dụng để sửa đổi các đặc tính của bê tông hoặc vữa để làm cho chúng phù hợp hơn cho công việc hiện tại hoặc cho nền kinh tế hoặc cho các mục đích khác như tiết kiệm năng lượng. Một số mục đích quan trọng mà phụ gia được sử dụng là:Để sửa đổi các đặc tính của bê tông tươi, vữa và vữa thành:
- Tăng khả năng làm việc mà không cần tăng hàm lượng nước hoặc giảm hàm lượng nước ở cùng một khả năng làm việc.
- Làm chậm hoặc tăng tốc thời gian thiết lập ban đầu.
- Giảm hoặc ngăn chặn việc giải quyết.
- Sửa đổi tỷ lệ hoặc dung lượng chảy máu.
- Giảm sự phân ly.
- Cải thiện khả năng bơm.
- Giảm tỷ lệ hao hụt sụt giảm.
Để sửa đổi các đặc tính của bê tông, vữa và vữa đông cứng thành:
- Làm chậm hoặc giảm đánh giá nhiệt trong quá trình đông cứng sớm.
- Đẩy nhanh tốc độ phát triển sức mạnh ở lứa tuổi đầu.
- Tăng cường độ (nén, kéo hoặc uốn).
- Tăng độ bền hoặc khả năng chống lại điều kiện tiếp xúc khắc nghiệt.
- Giảm tính thấm của bê tông.
- Kiểm soát sự giãn nở do phản ứng của kiềm với các thành phần cốt liệu nhất định.
- Tăng liên kết của bê tông với cốt thép.
- Tăng liên kết giữa bê tông hiện tại và bê tông mới.
- Cải thiện khả năng chống va đập và chống mài mòn.
- Ức chế sự ăn mòn kim loại nhúng.
- Sản xuất bê tông màu hoặc vữa
Khi nào phụ gia bê tông được sử dụng?
- Khi không thể tạo ra các đặc tính bằng cách thay đổi thành phần của vật liệu cơ bản.
- Để tạo ra các hiệu ứng mong muốn một cách kinh tế hơn.
- Không có khả năng làm cho bê tông kém tốt hơn.
- Không thể thay thế cho thực hành cụ thể tốt.
- Liều cần thiết phải được xác định cẩn thận và sử dụng
Làm thế nào để sử dụng phụ gia bê tông?
- Kiểm tra đặc điểm công việc
- Sử dụng đúng phụ gia
- Không bao giờ sử dụng một từ một vùng chứa không được đánh dấu.
- Đậy kín các vật chứa để tránh vô tình nhiễm bẩn.
- Thêm liều lượng chính xác.
- Tránh thêm 'một chút thừa
- Sử dụng máy phân phối
- Rửa kỹ vào cuối ngày
- Tốt nhất nếu được thêm vào nước trộn
- Liều lượng khuyến cáo của nhà sản xuất thường là đủ
- Hỗn hợp thử rất quan trọng để xác định liều lượng hiệu quả nhất
Các loại phụ gia bê tông (Phụ gia)
Các loại phụ gia theo báo cáo của Ủy ban Viện Bê tông Hoa Kỳ và IS 9103: 1999 là:- Tăng tốc phụ gia
- Phụ gia giữ nhiệt
- Giảm nước và thiết lập các phụ gia kiểm soát
- Phụ gia hòa khí
- Phụ gia siêu dẻo
- Phụ gia cho bê tông chảy
- Các chất phụ gia khác
1. Phụ gia thoát khí
Chúng thường được sử dụng để cải thiện khả năng làm việc, dễ dàng đặt, tăng độ bền, khả năng chống tác động của băng giá tốt hơn và giảm chảy máu. Các tác nhân hút khí phổ biến là nhựa gỗ tự nhiên, nhựa vinsol trung hòa, polyme polyetylen oxit và các hợp chất sulfo hóa.Cơ chế của phụ gia bê tông thấm khí
Đây là các anion, bởi vì các cấu trúc hydrocacbon có chứa các nhóm ưa nước tích điện âm, chẳng hạn như COO, SO3 và OSO để các anion lớn được giải phóng trong nước. Ngược lại, nếu ion hydrocacbon mang điện tích dương thì hợp chất là cation hoạt động hoặc cation. Nói cách khác, các chất hoạt động bề mặt anion tạo ra các bong bóng mang điện tích âm, các chất mang điện tích cation làm cho các bong bóng mang điện tích dương, các chất hoạt động bề mặt thuộc tất cả các lớp đều có thể gây ra hiện tượng cuốn khí trong bê tông, nhưng hiệu quả và đặc tính của hệ thống rỗng không khí rất khác nhau.Thuộc tính của phụ gia dẫn khí
- Đây là những chất tạo bọt, hóa chất sinh khí. Nó tạo ra hàng triệu bong bóng nhỏ, ổn định có kích thước đồng đều được phân bố đồng đều trong toàn bộ hỗn hợp (thường chiếm khoảng 5% thể tích).
- Cải thiện các đặc tính của bê tông tươi như khả năng làm việc, tính kết dính và giảm sự phân tách và chảy máu.
- Cải thiện các đặc tính của bê tông đông cứng - Cứ 1% không khí thì mất 4% cường độ được giảm thiểu do giảm hàm lượng nước. Nó cải thiện độ bền của bê tông cứng.
2. Tăng tốc quản trị viên
Phụ gia tăng tốc được sử dụng để bê tông thời gian đông kết nhanh hơn. Nó cung cấp khả năng phát triển cường độ sớm cao hơn trong bê tông mới đúc.Công dụng chính của phụ gia bê tông gia tốc
- Các loại phụ gia này thích hợp cho việc đổ bê tông trong điều kiện mùa đông
- Trong bất kỳ công việc sửa chữa khẩn cấp nào
- Trong trường hợp tháo ván khuôn sớm
Nhược điểm của phụ gia bê tông gia tốc
- Nó đã làm tăng độ co rút khi sấy khô
- Nó làm giảm khả năng chống lại sự tấn công của sulphat
- CaCl2 nguy cơ ăn mòn thép cao - không được phép sử dụng trong bê tông cốt thép
- Nó đắt hơn và kém hiệu quả hơn
3. Phụ gia giảm nước
Các loại hóa chất cho phụ gia giảm nước
- Muối canxi hoặc natri của axit lignosulfonic
- Axit poly cacboxylic
Phương thức hành động
Vai trò chính đối với cơ chế giảm nước và làm chậm quá trình đông kết của phụ gia thường bao gồm các phân tử hữu cơ mạch dài và kỵ nước (không làm ướt) ở một đầu và ưa nước (dễ ướt) ở đầu kia. Các phân tử như vậy có xu hướng trở nên cô đặc và tạo thành màng ở mặt phân cách giữa hai pha bất phân hủy như xi măng và nước, đồng thời làm thay đổi các lực lý-hóa học tác động tại mặt phân cách này. Cơ chế hoạt động của phụ gia giảm nước là để khử keo tụ hoặc phân tán xi măng kết tụ thành các hạt sơ cấp hoặc ít nhất thành các mảnh nhỏ hơn nhiều. Quá trình khử keo tụ này được cho là một hiệu ứng hóa lý, theo đó phụ gia trước hết được hấp phụ vào bề mặt của xi măng ngậm nước, tạo thành một “vỏ bọc” hydrat hóa, làm giảm phản hạt tách ra khỏi nhau. Sự hiện diện của phụ gia giảm nước trong bê tông tươi dẫn đến:- giảm sức căng bề mặt.
- sự gia tăng thế năng động điện và
- vỏ bảo vệ của các lưỡng cực nước xung quanh mỗi hạt, tức là độ linh động của hỗn hợp mới trở nên lớn hơn, một phần do giảm lực giữa các hạt và một phần do nước được giải phóng khỏi ảnh hưởng hạn chế của hệ thống keo tụ cao hiện có sẵn để bôi trơn hỗn hợp. Do đó, cần ít nước hơn để đạt được độ đặc nhất định.
Tại sao phụ gia giảm nước được sử dụng?
a) Bê tông có khả năng làm việc cao hơn được tạo ra mà không cần thêm nước và do đó không bị mất cường độ b) Bằng cách duy trì một số khả năng làm việc, nhưng ở hàm lượng nước thấp hơn, cường độ bê tông có thể được tăng lên mà không cần thêm xi măng c) Trong khi duy trì cùng một tỷ lệ w / c và bê tông khả thi có thể được tạo ra với cường độ nhất định như trong bê tông chuẩn với hàm lượng xi măng thấp hơn.Ảnh hưởng đến độ bền
Việc bổ sung thẳng các phụ gia kiểu này không làm tăng độ thấm và thực sự khi phụ gia được sử dụng để giảm w / c thì độ thấm giảm đáng kể.Ảnh hưởng đến sự co rút
Phụ gia loại này khi được sử dụng làm chất trợ khả thi trên bộ giảm nước không gây ảnh hưởng xấu đến sự co ngót.Ảnh hưởng đến creep
Vật liệu của loại phụ gia này không có ảnh hưởng nguy hiểm đến độ chảy của bê tông.Ảnh hưởng bất lợi
a) Trong khi sử dụng chất khử nước. Cần phải cẩn thận trong việc kiểm soát hàm lượng không khí trong hỗn hợp. Hầu hết chất khử nước cuốn theo không khí do tính chất hoạt động bề mặt của chúng. b) Ở liều lượng cao của vật liệu lignosulphonat, sự trộn lẫn sẽ xảy ra chậm.Các ứng dụng của phụ gia bê tông giảm nước
Việc áp dụng loại phụ gia như sau - a) Khi đổ bê tông bị hạn chế do cốt thép bị tắc nghẽn hoặc đoạn này. b) Khi có các hỗn hợp khắc nghiệt như hỗn hợp được sản xuất bằng cốt liệu (đã được nghiền nhỏ). Sau đó, cải thiện đáng kể các đặc tính dẻo của bê tông có thể thu được. c) Khi các cường độ yêu cầu khó đạt được trong hàm lượng xi măng tối đa quy định và khi yêu cầu cường độ nâng sớm. d) Bằng cách bổ sung phụ gia này trong kinh tế xi măng bê tông có thể thu được khoảng 10%.4. Các phụ gia bê tông chống thấm
Chức năng của phụ gia làm chậm bê tông là làm chậm hoặc kéo dài thời gian đông kết của hồ xi măng trong bê tông. Những chất này hữu ích cho bê tông phải vận chuyển đường dài bằng máy trộn vận chuyển và hữu ích trong việc đặt bê tông ở nhiệt độ cao, được sử dụng đặc biệt làm phụ gia vữa và chất giảm nước giúp tăng cường độ và độ bền.Loại hóa chất để bảo dưỡng bê tông phụ gia
a) Các lignosulphonat chưa tinh chế có chứa đường, tất nhiên là thành phần gây ra sự chậm phát triển. b) Axit cacboxylic hydroxyl và muối của chúng c) Cacbohydrat kể cả đường d) Kẽm hòa tan e) Borat hòa tan, v.v.Phương thức hành động
Người ta cho rằng các phụ gia làm chậm được hấp thụ vào pha C 3 A trong xi măng tạo thành màng bao quanh các hạt xi măng và tạo ra hoặc làm giảm phản ứng với nước. Sau một thời gian, màng sẽ bị phá vỡ và quá trình hydrat hóa diễn ra bình thường. Đây là một hỗn hợp đơn giản và có lý do để tin rằng chậm phát triển cũng tương tác với C 3 S vì chậm phát triển có thể kéo dài đến nhiều ngày.Tại sao lại sử dụng phụ gia bê tông chống thấm?
Để trì hoãn thời gian ninh kết của bê tông mà không ảnh hưởng xấu đến sự phát triển cường độ tiếp theo.Lợi thế của phụ gia bê tông chống thấm
a) Phụ gia loại axit hydroxyl cacboxylic thường tạo ra bê tông có hàm lượng mục đích thấp hơn một chút so với hỗn hợp đối chứng. b) Vật liệu thuộc nhóm này (lignosulphonat chứa đường và dẫn xuất của axit hydroxyl cacboxylic) trong một số trường hợp có tác dụng phân tán cao hơn nhiều và do đó khả năng giảm nước. c) Độ bền tăng lên.Ảnh hưởng bất lợi
a) Khi sử dụng vật liệu gốc lignosulphonat, thì hàm lượng không khí có thể cao hơn từ 0,2 đến 0,3% trừ khi vật liệu thuộc loại triglixerit photphat được thêm vào. b) Khi hàm lượng nước tăng lên, do đó có xu hướng co ngót khi sấy khô.Các ứng dụng của phụ gia bê tông chống thấm
Phụ gia chậm đông được sử dụng a) Khi cần vận chuyển bê tông trộn sẵn trong thời gian dài thì phụ gia loại này có thể tránh đông kết sớm một cách hữu ích. b) Khi bê tông được đổ hoặc vận chuyển trong điều kiện nhiệt độ môi trường cao. c) Trường hợp đổ bê tông lớn d) Thi công bê tông liên quan đến ván khuôn trượt5. Chất hóa dẻo siêu cao hoặc phụ gia giảm nước phạm vi cao trong bê tông
Đây là phụ gia thế hệ thứ hai và còn được gọi là Phụ gia siêu dẻo. Đây là các sản phẩm hóa học tổng hợp được tạo ra từ các muối sunfua hữu cơ thuộc loại RSO3, trong đó R là nhóm hữu cơ phức tạp có trọng lượng phân tử cao hơn được sản xuất trong điều kiện được kiểm soát cẩn thận.Phụ gia siêu dẻo thường được sử dụng như sau:
i) Chất ngưng tụ melamine formaldehyde được sulfo hóa (SMFC) ii) ii) Chất ngưng tụ napthalene formaldehyde được sulfat hóa (SNFC) iii) iii) Ligno-sulphonat biến tính và các este, axit sulphonic khác, v.v.,Loại hóa chất
a) các dẫn xuất của fomanđehit như melamine formaldehyde và napthalene sulphonate formaldehyde.Phương thức hoạt động của Phụ gia siêu dẻo
Phụ gia này hoạt động giống như cách hoạt động của phụ gia khử nước. Nó phân tán các kết tụ xi măng khi xi măng lơ lửng trong nước và hấp thụ trên bề mặt xi măng, khiến chúng bị đẩy lẫn nhau do bản chất anion của chất siêu dẻo.Tại sao phụ gia siêu dẻo được sử dụng?
a) Ở một tỷ lệ w / c nhất định, phụ gia này làm tăng khả năng làm việc, thông thường bằng cách tăng độ sụt từ 75 mm đến 200 mm. b) Việc sử dụng thứ hai của phụ gia này là trong sản xuất bê tông có khả năng gia công bình thường nhưng có cường độ cực cao (chất phụ gia siêu dẻo có thể làm giảm hàm lượng nước cho một khả năng làm việc nhất định từ 25 - 35 phần trăm so với một nửa giá trị đó trong trường hợp thông thường phụ gia khử nước).Ưu điểm của phụ gia siêu dẻo
a) Bê tông sử dụng phụ gia này có thể được lu lèn ít hoặc không đầm và không bị chảy hoặc tách lớp quá mức. b) Chúng có thể được sử dụng khi liều lượng cao trở nên chúng không làm thay đổi rõ rệt sức căng bề mặt của nước. c) Nó không ảnh hưởng đáng kể đến sự đông kết của bê tông ngoại trừ khi được sử dụng, các loại xi măng có hàm lượng C 3 A rất thấp. d) Chúng không ảnh hưởng đến độ co ngót, mô đun đàn hồi hoặc khả năng chống tan băng tự do.Bất lợi
Nhược điểm thực sự duy nhất của phụ gia siêu dẻo là giá thành tương đối cao.Các ứng dụng của phụ gia siêu dẻo
a) Ở những đoạn được gia cố rất nặng, ở những khu vực không thể tiếp cận được trên tấm sàn hoặc mặt đường. b) Nơi đặt hàng rất nhanh được mong muốn.6. Phụ gia khoáng cho bê tông
Phụ gia khoáng là những vật liệu đã được chia nhỏ được thêm vào bê tông với một lượng tương đối lớn, thường có khối lượng từ 20 đến 100 phần trăm trọng lượng của xi măng poóc lăng.Nguồn phụ gia khoáng
a) Khoáng sản tự nhiên thô hoặc đã nung b) Sản phẩm công nghiệpLý do sử dụng phụ gia khoáng
a) Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp xi măng trên toàn thế giới đã có những nỗ lực đáng kể nhằm giảm tiêu thụ năng lượng trong sản xuất xi măng poóc lăng. Do đó, việc thay thế một phần xi măng Pooclăng bằng phụ gia khoáng có thể chiếm từ 50 - 60% trọng lượng của tổng vật liệu kết dính, thể hiện sự tiết kiệm năng lượng đáng kể. b) Khả năng tiêu thụ của các ngành công nghiệp xi măng và bê tông trong việc tiêu thụ hàng tấn phụ phẩm công nghiệp có chứa kim loại độc hại sẽ khiến các ngành công nghiệp này được xếp vào loại thân thiện với môi trường. c) Vì Pozzolana tự nhiên và các sản phẩm công nghiệp thường có chi phí thấp hơn đáng kể so với xi măng pooclăng, việc khai thác các đặc tính kết dính của Pozzolanic và xi măng của phụ gia khoáng được sử dụng để thay thế một phần xi măng có thể mang lại lợi ích kinh tế đáng kể.Phân loại phụ gia khoáng
Phụ gia khoáng có thể được phân loại như sau - a) Pozzolanic - Siliceon hoặc siliceon và vật liệu phụ gia tự nó có ít hoặc không có giá trị kết dính nhưng sự hiện diện của hơi ẩm phản ứng hóa học với CalOH 2 ở nhiệt độ thường để tạo thành các hợp chất có tính chất kết dính. b) Pozzolanic & gốc xi măng - Các vật liệu tự thân có một số đặc tính kết dính. Đặc điểm kỹ thuật ASIM C618 công nhận ba loại phụ gia khoáng sau đây. a) Loại N - Pozzolanic tự nhiên thô hoặc nung như đất tảo cát, đất sét và đá phiến, tuff và tro núi lửa. b) Loại F - Tro bay được sản xuất từ quá trình đốt than antraxit hoặc than bitum. c) Loại C - Tro thường được sản xuất từ than non hoặc than bitum có thể chứa CaO phân tích cao hơn 10%.7. Silica Fume làm phụ gia bê tông
Mặc dù việc sử dụng silica fume (SF) trong bê tông đã tăng lên đáng kể trong vài năm qua, các đặc tính có lợi của nó vẫn chưa được nhận ra rõ ràng cho đến khi nghiên cứu toàn diện được thực hiện vào cuối những năm 70 và đầu những năm 80 tại Viện nghiên cứu Na Uy. của công nghệ để nghiên cứu ảnh hưởng của SF đến tính chất bê tông.Sản xuất Silica Fume
Silicon, ferrosilicon hoặc các hợp kim khác được sản xuất trong cái gọi là "ngập nước là lò điện". Có hai loại lò điện một là có hệ thống thu hồi nhiệt và loại khác là không có hệ thống thu hồi nhiệt.Các loại hợp kim được sản xuất trong lò điện hồ quang chìm
a) Ferrosilicon có các hàm lượng Si khác nhau - FeSi - 50% với 43 đến 50% Si - FeSi - 75% với 72 đến 78% Si - FeSi - 90% với hàm lượng Si 87 đến 96% b) Canxi silic c) Silic Ferrochromium d) SilicomanganTrọng lượng riêng và Diện tích bề mặt riêng của SF
Trọng lượng riêng của SF thường bằng trọng lượng riêng của silica vô định hình là khoảng 2,20. Tuy nhiên, tùy thuộc vào thành phần hóa học của nó, trọng lượng riêng của hạt SF có thể cao tới 2,40 và 2,55, như trong trường hợp của FeGSi. Diện tích bề mặt cụ thể của SF được đo bằng sự hấp thụ nitơ được đưa ra dưới đây.SF | Diện tích bề mặt tính toán (m 2 / kg) | Được đo bằng hấp phụ nitơ | Đường kính trung bình ( mm) |
Si | 20000 | 18500 | 0,18 |
FeCrSi | 16000 | - | 0,18 |
FeSi - 50% | 15000 | - | 0,21 |
FeSi - 75% | 13000 | 15000 | 0,26 |