VIÊN XÂY VÀ SỬ DỤNG VỮA CHO KHỐI XÂY BÊ TÔNG KHÍ CHƯNG ÁP

MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết
Vài năm gần đây, cùng với vật liệu xây thông dụng như gạch đất sét nung,
gạch bê tông nặng thì các sản phẩm viên xây bê tông khí chưng áp đã và đang
được sản xuất, sử dụng trong nhiều công trình xây dựng ở nước ta. Đây là loại
vật liệu có nhiều ưu điểm như khối lượng thể tích nhỏ, khả năng cách nhiệt, cách
âm tốt,... vì vậy được ưa chuộng để dùng cho tường bao che và tường ngăn trong
các nhà cao tầng.
Tuy nhiên, đây là loại vật liệu mới được sử dụng ở nước ta nên kinh
nghiệm sử dụng còn hạn chế. Một trong số các vấn đề nổi lên cần được quan
tâm nghiên cứu là việc chế tạo và sử dụng vữa xây phù hợp cho loại tường này.
Bê tông khí chưng áp có thể được xây bằng vữa xây thông thường hoặc các loại
vữa xây chuyên dụng.
Nhờ vào kích thước khá chính xác của các viên xây bê tông khí chưng áp,
chiều dày mạch vữa có thể giảm đáng kể mà vẫn đảm bảo được độ ngang bằng
của các hàng xây. Như vậy, tường bê tông khí chưng áp có thể xây bằng vữa
mạch mỏng.
Để đạt được sự ổn định về chất lượng của vữa xây mạch mỏng và khối
xây sử dụng vữa mạch mỏng trong điều kiện Việt Nam, cần nghiên cứu lựa chọn
các yêu cầu kỹ thuật cho vữa mạch mỏng, nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu
tố đến tính chất của hỗn hợp vữa và vữa mạch mỏng, hợp lý hóa cấp phối vữa
phù hợp với điều kiện khí hậu và viên xây bê tông khí chưng áp sản xuất tại Việt
Nam.
Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần kiện toàn chất lượng vữa xây mạch
mỏng, chất lượng khối xây bê tông khí chưng áp ở Việt Nam
2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận án là vật liệu chế tạo, thành phần, tính chất
của vữa xây mạch mỏng và khối xây bê tông khí chưng áp.
Phạm vi nghiên cứu bao gồm:
- Lựa chọn các chỉ tiêu kỹ thuật của vữa xây mạch mỏng cho khối xây bê
tông khí chưng áp;

- Ảnh hưởng của vật liệu chế tạo, cấp phối và các yếu tố khác đến tính
chất của vữa và khối xây;
- Ứng dụng thực tế và hiệu quả kinh tế của vữa xây mạch mỏng cho khối
xây bê tông khí chưng áp trong điều kiện Việt Nam.
3. Ý nghĩa khoa học
Luận án đưa ra luận cứ khoa học về các vấn đề sau:
- Các chỉ tiêu kỹ thuật tối thiểu của vữa mạch mỏng bao gồm: thời gian
công tác; thời gian hiệu chỉnh; khả năng giữ nước; kích thước hạt cốt liệu lớn
nhất; cường độ chịu nén; cường độ bửa liên kết hoặc cường độ bám dính tổ hợp
khi có yêu cầu thiết kế;


- Ảnh hưởng của vật liệu đầu vào (phụ gia xenlulô, vôi, tro bay, xi măng)
tới các tính chất của hỗn hợp vữa và vữa mạch mỏng;
- Ảnh hưởng của các điều kiện thi công tới tính chất của vữa mạch mỏng
trong điều kiện Việt Nam;
- Khả năng chịu lực của tường bê tông khí chưng áp sử dụng vữa mạch
mỏng.
4. Ý nghĩa thực tiễn
- Chế tạo và ứng dụng thành công vào các công trình xây dựng các sản
phẩm vữa xây mạch mỏng cho khối xây bê tông khí chưng áp có mác M5 và
M7,5;
- Ổn định về chất lượng, giảm giá thành khối xây so với khi sử dụng vữa
xây thông thường.
5. Những đóng góp mới
Các đóng góp mới của luận án bao gồm:
- Đã đề xuất một số chỉ tiêu kỹ thuật góp phần hoàn thiện các yêu cầu kỹ
thuật của vữa xây mạch mỏng trong điều kiện Việt Nam
- Bổ sung số liệu nghiên cứu về ảnh hưởng của một số phụ gia xenlulô,
vôi, tro bay, cát tới tính chất của hỗn hợp vữa và vữa xây mạch mỏng cho khối

xây bê tông khí chưng áp trong điều kiện Việt Nam;
- Lựa chọn được một số thành phần vữa xây mạch mỏng trên cơ sở vật
liệu trong nước. Áp dụng thực tế các sản phẩm vữa này một cách hiệu quả.
- Đã làm rõ ảnh hưởng của một số điều kiện thi công đến tính chất của
vữa mạch mỏng và ảnh hưởng của vữa mạch mỏng đến cường độ khối xây trong
điều kiện Việt Nam.
6. Kết cấu của luận án
Luận án gồm phần Mở đầu, 5 chương, Kết luận và kiến nghị, các Phụ lục.
Trong đó có 36 bảng, 62 hình vẽ và đồ thị với 61 tài liệu tham khảo được trình
bày trên 136 trang giấy khổ A4.
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VIÊN XÂY VÀ SỬ DỤNG VỮA CHO
KHỐI XÂY BÊ TÔNG KHÍ CHƢNG ÁP
1.1 Các kết quả nghiên cứu trên thế giới
Viên xây bê tông khí chưng áp
Bê tông tổ ong nói chung và bê tông khí chưng áp nói riêng có lịch sử
phát triển khá lâu đời. Các dạng bọt khí được sử dụng để làm giảm khối lượng
thể tích của bê tông có từ thời La Mã cổ đại. Tuy nhiên, cho đến năm 1889 mới
ghi nhận được nỗ lực sản xuất bê tông khí, trong đó khí được tạo ra nhờ sự
tương tác của các sản phẩm thủy hóa với chất tạo khí do E. Hoffman thực hiện.
Các nghiên cứu tiếp theo về bê tông khí được Aylsworth và Dyer thực hiện vào
năm 1914 ở Hoa Kỳ và Grosahe thực hiện vào năm 1917 ở Đức. Tuy nhiên,
2


trong giai đoạn này bê tông khí chưa được sản xuất công nghiệp và chưa được
sử dụng rộng rãi.
Phát minh quan trọng nhất tạo ra sự khởi đầu của bê tông khí được ghi
nhận vào năm 1923 do Johan Alex Ericksson (Thụy Điển) thực hiện liên quan
đến quá trình chưng áp đá phiến phèn vôi với nước và bột nhôm. Công nghệ này
đã được J.A. Ericksson đăng ký bản quyền năm 1924. Vài năm sau đó, vào năm

1929, Y-tong nhà máy sản xuất bê tông khí chưng áp đầu tiên trên thế giới đã
được đưa vào hoạt động. Kể từ thời điểm này, bê tông khí chưng áp bắt đầu
được sản xuất và ứng dụng hàng loạt ở mức độ công nghiệp.Vào những năm
cuối thế kỷ XX, tổng sản lượng bê tông khí chưng áp hàng năm trên toàn thế
giới ước tính đạt 45 triệu m3 với khoảng trên 200 nhà máy đặt tại trên 45 quốc
gia. Phần lớn sản lượng bê tông khí chưng áp được sản xuất theo công nghệ của
các hãng lớn như Hebel, Ytong, Xella, Wehrhahn, Masa-Henke của Đức,
Siporex của Thụy Điển, Phần Lan, Aircrete của Anh, ... Công suất các nhà máy
sản xuất bê tông khí chưng áp phổ biến nhất là khoảng từ 160.000 m3/năm đến
200.000 m3/năm.
Bê tông khí chưng áp được chế tạo từ các nguyên liệu cơ bản gồm xi
măng, vôi, nguyên liệu chứa SiO2 nghiền mịn, nước và chất tạo khí… Hỗn hợp
nguyên liệu được trộn đều, tạo hình trong khuôn thép. Trong giai đoạn sau tạo
hình xảy ra phản ứng sinh khí hình thành các lỗ rỗng kín làm cho hỗn hợp bê
tông trương nở, nhờ đó khối lượng thể tích giảm xuống. Sau khi đóng rắn sơ bộ,
khối bê tông này được tháo khuôn, cắt thành từng viên blốc theo kích thước yêu
cầu và đưa vào thiết bị chưng áp. Tại đây, các viên xây được phát triển cường độ
trong môi trường hơi nước bão hòa có nhiệt độ và áp suất cao.
Bên cạnh chất lượng vật liệu đầu vào, công nghệ sản xuất là yếu tố quan
trọng quyết định chất lượng bê tông khí chưng áp. Các hãng tiên tiến trên thế
giới đã làm chủ được công nghệ sản xuất, viên xây có khối lượng thể tích 500
kg/m3 đạt cường độ 5,0MPa.
Tại các nước phát triển, từ hàng chục năm nay, việc sử dụng bê tông khí
chưng áp để xây tường, làm sàn, mái cách nhiệt, giảm tải trọng của cho công
trình… đã trở nên phổ biến, đặc biệt trong xây dựng nhà cao tầng. Tuy nhiên, do
cường độ thấp so với gạch đất sét nung và gạch bê tông thông thường, hơn nữa
cấu trúc lại rỗng xốp dễ hút nước, nên bê tông khí chưng áp ít được sử dụng cho
các kết cấu chịu lực cũng như các công trình thường xuyên tiếp xúc với nước.
Với kích thước chính xác nên khối xây từ bê tông khí chưng áp có độ phẳng tốt.
Nhưng do bê tông khí chưng áp có mô đun đàn hồi và độ cứng thấp, nên trong

khối xây thường phải dùng thêm một số móc, giằng, tắc ke… để gia cường liên
kết. Viên xây bê tông khí chưng áp dễ hút ẩm và hút nước nhưng nhả ẩm lại rất
chậm, bởi vậy tường hay kết cấu bao che từ bê tông khí chưng áp cần được trát
và chống thấm.
3


Vữa xây
Vữa xây là loại vật liệu đá nhân tạo được chế tạo bằng cách nhào trộn và
làm rắn chắc hỗn hợp pha theo tỷ lệ hợp lý chất kết dính, nước, cốt liệu nhỏ, phụ
gia. Chất kết dính thông dụng trong vữa thường là vôi, xi măng hoặc hỗn hợp
của chúng. Trong khối xây thực hiện đồng thời các chức năng chính là kết nối
và làm lớp đệm tạo phẳng hàng xây. Tùy theo tính chất viên xây và khối xây mà
mỗi chức năng thể hiện ở mức độ nhất định.
Vữa xây mạch mỏng là một trong những hướng phát triển quan trọng của
công nghệ vữa xây nói riêng và vữa khô trộn sẵn nói chung. Vữa xây mạch
mỏng được thiết kế dành cho các viên xây sản xuất công nghiệp có kích thước
chính xác. Các viên xây bê tông khí chưng áp được sản xuất trong nhà máy với
sai số kích thước khoảng 2mm. Do đó, vai trò làm lớp đệm của vữa thường khi
xây sản phẩm này là không cao. Mặt khác, bê tông khí chưng áp có độ hút nước
đáng kể, nên việc giảm chiều dày mạch vữa xây thông thường sẽ ảnh hưởng
mạnh đến chất lượng của vữa và liên kết vữa với viên xây. Để có thể giảm được
chiều dày mạch vữa nhằm tiết kiệm vật liệu cần thiết phải có giải pháp cải thiện
tính chất của vữa xây. Điều này có thể thực hiện được nhờ các biện pháp công
nghệ thông qua việc sử dụng các loại phụ gia. Khi đó tính năng của vữa được
nâng cao giúp đảm bảo sự độ ổn định chất lượng khi thi công khối xây bê tông
khí chưng áp tại hiện trường.
Điểm khác biệt lớn nhất giữa vữa mạch mỏng và vữa thường là ở khả
năng liên kết bám dính với viên xây. Khi sử dụng vữa xây mạch mỏng, khả năng
chịu lực của khối xây tăng lên nhờ sự làm việc đồng thời của các viên xây và

vữa gần như một vật liệu đồng nhất. Do đó, theo một số kết quả nghiên cứu
cường độ chịu nén tính toán của khối xây sử dụng vữa mạch mỏng ít phụ thuộc
vào cường độ vữa mà có thể được tính theo cường độ đặc trưng của viên xây.
1.2 Các kết quả nghiên cứu và ứng dụng tại Việt Nam
Viên xây bê tông khí chưng áp
Các sản phẩm bê tông tổ ong bao gồm bê tông khí đóng rắn tự nhiên và
bê tông bọt đã được nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam từ nhiều năm trước
đây. Tuy nhiên cho đến nay các nghiên cứu và kinh nghiệm sử dụng bê tông khí
chưng áp còn rất ít. Chỉ từ sau khi Thủ tướng Chính phủ ra quyết định số
567/2010/QĐ-TTg ngày 28/4/2010 của Thủ tướng Chính phủ về "Chương trình
phát triển vật liệu xây dựng không nung đến năm 2020", bê tông khí chưng áp
mới bắt đầu được quan tâm và phát triển mạnh mẽ.
Đến nay tại Việt Nam, đã có 7 nhà máy bê tông khí chưng áp đi vào sản
xuất với công suất 1,05 triệu m3/năm. Các nhà máy này chủ yếu sử dụng thiết bị
công nghệ của Trung Quốc. Những sản phẩm này đã được sử dụng cho nhiều
công trình ở Tp.Hồ Chí Minh, Hà Nội, Đà Nẵng, Nha Trang, An Giang, Nghệ
An, Đồng Nai, Quảng Ninh… Trong năm 2011, có 10 nhà máy với tổng công
suất 1,9 triệu m3 đang được tiếp tục đầu tư xây dựng. Đến năm 2012 Việt Nam
4


sẽ có tổng công suất hơn 3 triệu m3 bê tông nhẹ. Ngoài ra, hiện có 12 doanh
nghiệp đang lập dự án hoặc đã có kế hoạch đầu tư sản xuất bê tông khí chưng áp
với tổng công suất 1,6 triệu m3/năm.
Bê tông khí chưng áp ở Việt Nam hiện đang được sản xuất với khối lượng
thể tích dao động từ trên 600 kg/m3 đến trên 800 kg/m3 với cường độ chịu nén
trung bình dao động từ 3,5 MPa đến 6,3 MPa, cường độ chịu nén tối thiểu dao
động từ 3,1 MPa đến 5,7 MPa. Cường độ nhổ giật dao động trong khoảng từ
0,42 MPa đến 0,82 MPa, cường độ chịu kéo khi bửa từ 0,21 MPa đến 0,38 MPa.
Mối tương quan giữa cường độ chịu kéo khi bửa và cường độ chịu nén

của bê tông khí sản xuất trong nước hiện nay chưa hoàn toàn trùng hợp với các
tương quan nói trên. Khi cường độ bê tông được tính bằng MPa (theo hệ SI) thì
hệ số ở công thức thể hiện mối tương quan trên có giá trị 0,2. Các kết quả
nghiên cứu về tính chất một số loại viên xây bê tông khí chưng áp trong nước
cho thấy ở thời điểm hiện nay, hệ số này của bê tông khí chưng áp sản xuất ở
Việt nam có giá trị dao động trong khoảng từ 0,09 đến 0,18.
Với đà phát triển của bê tông khí chưng áp ở Việt Nam hiện nay, nhu cầu
vữa xây cho tường bê tông khí chưng áp là khá lớn. Viên xây bê tông khí chưng
áp có thể được xây bằng vữa thường hoặc vữa đặc chủng. Thực tế các công trình
ở nước ta cho thấy một số hạn chế đáng kể khi sử dụng vữa xây thường cho khối
xây bê tông khí chưng áp thể hiện ở việc vữa bị khô nhanh, mất khả năng công
tác và liên kết kém với viên xây. Việc nghiên cứu chế tạo và ứng dụng vữa xây
trên cơ sở vật liệu tại chỗ phù hợp với viên xây bê tông khí chưng áp và điều
kiện khí hậu Việt Nam có tính cấp thiết.
Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa với nhiệt độ và độ ẩm không khí
cao, mức độ bức xạ mặt trời cao. Trong khi đó, bê tông khí chưng áp có cấu trúc
rỗng, xốp với mức độ thấm nước cao. Vì vậy các điều kiện trên sẽ ảnh hưởng
đến độ ẩm cân bằng cũng như quá trình hút và nhả ẩm (nước) của viên xây, nhất
là viên xây bao che.
Vữa xây
Mới đây, vào cuối tháng 11 năm 2011, Bộ Khoa học Công nghệ đã ban
hành TCVN 9028:2011 "Vữa cho bê tông nhẹ", trong đó quy định một số chỉ
tiêu kỹ thuật đối với vữa xây mạch mỏng và là cơ sở cho việc thi công và
nghiệm thu vữa và khối xây tại Việt Nam. Tuy nhiên, thực tế thi công cho thấy
một số vấn đề khi áp dụng các chỉ tiêu này. Để xác định khả năng giữ độ lưu
động của hỗn hợp vữa theo TCVN 3121-8:2003 cần sử dụng thiết bị hút chân
không, do đó khó thực hiện được tại công trường. Ngoài ra, cường độ bám dính
thí nghiệm theo TCVN 3121-12:2003 chưa đánh giá được khả năng bám dính
của hệ thống bao gồm viên xây bên dưới, vữa và viên xây bên trên.
Mặt khác, các tài liệu và tiêu chuẩn trên thế giới cho thấy, nếu vữa xây

mạch mỏng đảm bảo được khả năng liên kết bám dính đánh giá bằng các chỉ tiêu
như cường độ bửa liên kết hay cường độ chịu cắt thì có thể áp dụng các tiêu
5


chuẩn riêng (ACI 530) để tính toán khối xây bê tông khí chưng áp giúp tận dụng
tốt hơn khả năng chịu lực của khối xây.
Qua đây có thể thấy rằng, việc nghiên cứu đề xuất các chỉ tiêu kỹ thuật
cho hỗn hợp vữa và vữa mạch mỏng dùng cho các viên xây bê tông khí chưng
áp trong điều kiện Việt Nam phù hợp và tiếp cận được với trình độ thế giới là rất
cần thiết.
Một trong những đặc tính quan trọng của viên xây ảnh hưởng lớn tới vữa
và chất lượng thi công khối xây là khả năng hút nước của chúng. Với độ rỗng
trên 70% thì bê tông khí chưng áp được dự đoán là có khả năng hút nước và độ
ẩm cân bằng khá cao. Một số các nghiên cứu sơ bộ về quá trình hút nước và hút
ẩm của viên xây bê tông khí chưng áp của Việt Nam đã khẳng định điều này.
Tuy nhiên, các nghiên cứu này chỉ tiến hành với bê tông khí chưng áp ngâm
trong nước.
1.3 Cơ sở lý luận và giả thuyết khoa học của nghiên cứu
Trong các kết cấu khối xây, vữa xây không làm việc một cách độc lập mà
làm việc đồng thời với viên xây. Các tài liệu nghiên cứu đã cho thấy, đối với các
khối xây sử dụng viên xây có hình dạng cố định, cường độ của khối xây chủ yếu
phụ thuộc vào cường độ viên xây.
Khả năng bám dính của vữa với viên xây chịu tác động của nhiều yếu tố
khác nhau từ vật liệu đầu vào, quá trình thi công đến đặc điểm của viên xây.
Nghiên cứu vữa vôi dùng xây gạch đất sét nung cho thấy các yếu tố ảnh hưởng
lớn tới cường độ bám dính của vữa theo thứ tự giảm dần là khả năng giữ nước,
lượng dùng nước và cường độ. Trong đó nhấn mạnh rằng cường độ bám dính ít
bị chi phối bởi cường độ của chất kết dính mà chủ yếu phụ thuộc vào khả năng
giữ nước của hỗn hợp vữa.

Độ hút nước của viên xây cũng đóng vai trò quan trọng trong việc hình
thành khả năng bám dính của gạch với vữa. Thí nghiệm với vữa xi măng- cát và
vữa xi măng- vôi- cát cho thấy, với các viên xây có độ hút nước thấp, khả năng
bám dính của vữa tăng khi cường độ chịu nén của vữa tăng lên. Tuy nhiên, với
các viên xây có độ hút nước cao, độ bám dính của vữa xi măng- vôi- cát với
cường độ thấp lại lớn hơn độ bám dính của vữa xi măng- cát có cường độ cao.
Các phân tích trên cho thấy, có thể đặt ra giả thuyết rằng, để nâng cao chất
lượng bám dính của vữa với viên xây cần phải điều tiết quá trình chuyển dịch
nước của hỗn hợp vữa vào viên xây. Quá trình này cần đảm bảo, một mặt, cho
phép một lượng nước nhất định thấm vào nền để tạo sự liên tục trong miền
chuyển tiếp, tăng cường bám dính, mặt khác cần đảm bảo duy trì lượng nước
cần thiết trong hỗn hợp vữa nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thủy hóa
xi măng. Quá trình chuyển dịch trên cần gắn liền với điều kiện cụ thể - viên xây
bê tông khí chưng áp và trong môi trường khí hậu cụ thể - điều kiện khí hậu Việt
Nam.
6


Trong điều kiện môi trường và viên xây cố định, lượng nước chuyển dịch
từ hỗn hợp vữa vào viên xây tỷ lệ nghịch với lượng nước còn lại trong hỗn hợp
vữa. Vì vậy, có thể sử dụng chỉ tiêu khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa trên nền
hút nước để đánh giá mức độ chuyển dịch nước từ hỗn hợp vữa vào nền.
Trong điều kiện Việt Nam còn ít công trình nghiên cứu sâu về vữa xây
cho khối xây bê tông khí chưng áp, đề tài chọn hướng nghiên cứu chính là vữa
xây mạch mỏng, mục tiêu chính là đảm bảo bám dính giữa vữa với viên xây, nội
dung khoa học chính là điều tiết quá trình chuyển dịch nước từ hỗn hợp vữa vào
viên xây, giải pháp chính là sử dụng tối ưu tổ hợp phụ gia có khả năng giữ nước.
1.4 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu của luận án là chế tạo và sử dụng vữa xây mạch
mỏng cho khối xây bê tông khí chưng áp. Các nghiên cứu trong luận án gắn liền

với điều kiện đặc thù về khí hậu, vật liệu xây và công nghệ thi công của Việt
Nam.
Căn cứ vào mục tiêu nghiên cứu, dựa trên cơ sở lý luận và giả thuyết khoa
học đã phân tích và thiết lập ở trên, luận án đề ra các nhiệm vụ nghiên cứu chế
tạo và sử dụng vữa mạch mỏng cho khối xây bê tông khí chưng áp bao gồm các
vấn đề sau:
- Nghiên cứu hoàn thiện các chỉ tiêu kỹ thuật của vữa xây mạch mỏng cho
khối xây bê tông khí chưng áp trong điều kiện Việt Nam nhằm áp dụng khối xây
bê tông khí chưng áp theo một số tiêu chuẩn thiết kế khác nhau;
- Nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu đầu vào tới tính chất của hỗn hợp
vữa và vữa xây mạch mỏng cho khối xây bê tông khí chưng áp. Điều tiết lượng
nước thâm nhập vào viên xây thông qua việc điều chỉnh khả năng giữ nước của
hỗn hợp vữa.
- Nghiên cứu một số tính chất của vữa xây mạch mỏng cho khối xây bê
tông khí chưng áp.
- Nghiên cứu khả năng chịu lực của khối xây bê tông khí chưng áp sử
dụng vữa mạch mỏng;
- Sử dụng thực tế và tính toán hiệu quả kinh tế so với khối xây sử dụng
vữa xây thông thường.
CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu là các sản phẩm có sẵn trên thị trường
hiện nay bao gồm xi măng pooc lăng hỗn hợp PCB40 sản xuất tại Nhà máy Xi
măng Nghi Sơn. Cốt liệu nhỏ bao gồm cát trắng Quảng Bình (C1), cát vàng
Sông Lô (C2) và cát đen Sông Hồng (C3), vôi bột đã tôi, tro bay đã qua tuyển
của nhà Nhà máy nhiệt điện Phả Lại và bốn loại phụ gia xenlulô có gốc
hydroxyl propyl metyl xenlulô (HPMC) và hydorxyethyl xenlulô (HEC) có tính
chất khác nhau. Cát C1 được lựa chọn sử dụng mặc định trong các nghiên cứu
chính. Cát C2 và C3 được sử dụng trong các thí nghiệm đối chứng.
Các thí nghiệm được thực hiện với viên xây bê tông khí chưng áp sản xuất
trong nước có khối lượng thể tích là 690kg/m3, cường độ chịu nén trung bình

7


4,3MPa, cường độ chịu nén tối thiểu 3,5MPa, cường độ kéo khi bửa 0,35MPa,
cường độ nhổ giật 0,61MPa.
Các phương pháp thí nghiệm sử dụng trong nghiên cứu là các phương
pháp tiêu chuẩn được quy định trong các tiêu chuẩn Việt Nam, Châu Âu, Hoa
Kỳ và Liên Bang Nga. Thí nghiệm gia tải tấm tường bê tông khí chưng áp được
chuẩn bị và tiến hành theo các quy định riêng.
CHƢƠNG 3. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VỮA MẠCH MỎNG
3.1 Nghiên cứu lựa chọn các chỉ tiêu kỹ thuật cho vữa mạch mỏng
Vữa mạch mỏng là sản phẩm mới xuất hiện ở nước ta và hiện nay tiêu
chuẩn Việt Nam TCVN 9028:2011 cho loại sản phẩm này vẫn chưa đồng bộ với
các tiêu chuẩn nước ngoài. Trên thế giới, sản phẩm này thường được tham chiếu
tới hai tiêu chuẩn tương ứng của Châu Âu và Hoa Kỳ là EN 998-2
"Specification for mortar for masonry - Part 2: Masonry mortar", ASTM 1660
"Standard specification for thin-bed mortar for autoclaved aerated concrete
(AAC) masonry". Ngoài ra, tiêu chuẩn LB Nga ГОСТ 31357-2007 "Cмеси
сухие строительные на цементном вяжущем - Общие технические
условия" (GOST 31357-2007 Vữa xi măng trộn sẵn trong xây dựng - Yêu cầu
kỹ thuật chung) cũng quy định một số chỉ tiêu đối với vữa mạch mỏng.
Yêu cầu kỹ thuật đối với vữa mạch mỏng trong các tiêu chuẩn trên có sự
khác biệt nhất định, cả về số lượng các chỉ tiêu và giá trị cần đạt. Điều này có
thể là do điều kiện đặc thù của từng quốc gia khác nhau. Trong điều kiện Việt
Nam hiện nay, cần xây dựng các tiêu chí cho vữa mạch mỏng trên cơ sở tham
khảo các tiêu chuẩn nước ngoài. Bên cạnh đó cần tính đến điều kiện đặc thù về
khí hậu, tính chất vật liệu, trình độ công nghệ và quy định quản lý. Đối chiếu với
thực tế thi công và các kết quả thí nghiệm, luận án đã đề xuất các chỉ tiêu kỹ
thuật và giá trị cần đạt được như trong bảng 1. Theo đó vữa mạch mỏng bao
gồm hai mác về cường độ chịu nén và hai mức về thời gian hiệu chỉnh. Cường

độ bửa liên kết và cường độ bám dính tổ hợp là hai chỉ tiêu khuyến khích áp
dụng khi khối xây bê tông khí chưng áp được tính toán theo các tiêu chuẩn
ACI530 và tương đương.
Bảng 1 Yêu cầu kỹ thuật đối với vữa mạch mỏng
Giá trị
Phương pháp thí nghiệm
cần đạt
1 Kích thước lớn nhất của hạt cốt liệu
Mm
0,63
TCVN 3121-1:2003
2 Khả năng giữ nước
%
≥ 95
ГОСТ 5802-86
Thời gian hiệu chỉnh Mức I
≥5
3
Phút
EN 1015-9:2006
Mức II
≥ 10
4 Thời gian công tác
Phút
≥ 180
EN 1015-9:2006
Cường độ chịu nén
M5
≥ 5,0
5

MPa
TCVN 3121-11:2003
M7,5
≥ 7,5
6 Cường độ bửa liên kết *)
MPa
≥ 0,35
ASTM C1660-10
7 Cường độ bám dính tổ hợp **)
MPa
≥ 0,42
Ghi chú: *) Phụ lục cho tính toán khối xây theo Phụ lục A của ACI 530
**) Tham khảo
TT

Chỉ tiêu

Đơn vị

8


3.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng của một số yếu tố đến tính chất hỗn hợp vữa và
vữa mạch mỏng
3.2.1 Lượng dùng nước và khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa
Trên cơ sở đánh giá sơ bộ về khả năng tương thích của các loại phụ gia
xenlulô trên thị trường, đề tài đã lựa chọn bốn loại phụ gia phù hợp với hệ vữaxi măng để triển khai nghiên cứu. Kết quả thí nghiệm xác định lượng dùng nước
để hỗn hợp vữa đạt độ xòe 170 mm cho thấy, các loại phụ gia xenlulô có ảnh
hưởng lớn tới lượng dùng nước của hỗn hợp vữa. Với lượng dùng phụ gia 0,3%
vữa khô theo khối lượng, lượng dùng nước tăng 14-16% khi sử dụng phụ gia

gốc HPMC và tới 9% khi sử dụng phụ gia gốc HEC

0.11

0.18

Hình 1 Ảnh hưởng của phụ gia xenlulô tới khả năng giữ nước
Khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa được nâng cao đáng kể khi sử dụng
bốn loại phụ gia xenlulô từ mức 75,4% khi không sử dụng phụ gia (hỗn hợp vữa
xi măng cát) lên đến trên 98%. Điều này cho thấy vai trò đặc biệt quan trọng của
xenlulô trong việc đảm bảo các tính năng cần thiết cho hỗn hợp vữa.
Có thể thấy rằng các phụ gia xenlulô sử dụng trong nghiên cứu đều có ảnh
hưởng tích cực đến khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa. Với lượng dùng phụ
gia từ 0,05% trở lên, hỗn hợp vữa đều có khả năng giữ nước trên 90%. Khả năng
giữ nước của các hỗn hợp vữa sử dụng phụ gia xenlulô có xu hướng tăng khi
tăng lượng dùng phụ gia. Tuy nhiên, mức độ gia tăng khả năng giữ nước không
lớn.
Điều này được giải thích là do các xenlulô có khả năng kết hợp với nước
hình thành dung dịch với độ nhớt cao hơn. Các xenlulô với phân tử lượng cao
làm giảm khả năng linh động của nước và do đó làm tăng khả năng giữ nước của
hỗn hợp vữa.

9


Kết quả thí nghiệm cho thấy, vôi và tro bay có ảnh hưởng nhất định đến
lượng dùng nước của hỗn hợp vữa với mức độ và xu hướng khác nhau. Khi tăng
tỷ lệ vôi từ 0% đến 8 %, lượng dùng nước tăng, còn khi tăng tỷ lệ tro bay từ 0%
đến 10% thì lượng dùng nước giảm. Mức độ tăng giảm lượng dùng nước tỷ lệ
gần như tuyến tính với lượng phụ gia sử dụng. Tuy nhiên, mức độ thay đổi

lượng dùng nước chỉ khoảng từ 1% đến 2%..
Ảnh hưởng của vôi và tro bay tới khả năng giữ nước phụ thuộc vào lượng
dùng xenlulô. Ở mức dùng xenlulô cao (0,3%) ảnh hưởng của vôi và tro bay là
không đáng kể. Trong khi đó với lượng dùng 0,1%, sử dụng vôi và tro bay cho
phép tăng khả năng giữ nước khoảng 2%. Tăng lượng dùng xi măng cũng góp
phần nâng cao khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa. Tuy nhiên, khi lượng dùng
xenlulô ở mức 0,3%, tăng lượng dùng xi măng từ 20% lên 30% chỉ làm thay đổi
không đáng kể khả năng giữ nước (tăng dưới 1%).

Hình 2 Ảnh hưởng của vôi và tro bay đến khả năng giữ nước
Nghiên cứu ảnh hưởng của loại cát sử dụng cho thấy lượng dùng nước
tăng khi giảm mô đun độ lớn của cát. Loại cát sử dụng cũng có ảnh hưởng tới
khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa. Sử dụng cát C3 thay thế C2 có thể làm tăng
khả năng giữ nước tới 4,6%. Điều này chứng tỏ việc lựa chọn loại cát phù hợp
cho vữa là rất cần thiết. Trong trường hợp nguồn cát trong khu vực bị hạn chế
thì cần xem xét phương án sơ chế cát trước khi đưa vào sử dụng trong vữa mạch
mỏng.
Nghiên cứu khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa thường và vữa mỏng
theo thời gian được tiến hành trên nền gạch đất sét nung và bê tông khí chưng
áp. Quá trình hút nước trong vữa thường của nền diễn ra khá mạnh và chỉ sau
khoảng 50 phút, hỗn hợp vữa đã bị nền hút khoảng 50% lượng nước trộn. Bê
10


tông khí chưng áp có mức độ hút nước cao hơn so với gạch đỏ. Bê tông khí
chưng áp có mức độ hút nước cao hơn so với gạch đỏ.Trong trường hợp sử dụng
vữa mạch mỏng, không những khả năng giữ nước của vữa được cải thiện đáng
kể mà mức độ ảnh hưởng của nền tới khả năng giữ nước cũng được hạn chế. Sau
120 phút, hỗn hợp vữa vẫn duy trì được trên 90% lượng nước trộn. Mức độ
chênh lệch lượng dùng nước duy trì trong hỗn hợp vữa trên các nền khác nhau

chỉ dao động khoảng 3%.
Các nghiên cứu cho phép kết luận rằng, yếu tố quan trọng nhất trong việc
đảm bảo khả năng giữ nước là tăng độ nhớt dung dịch trong hỗn hợp vữa nhờ
phụ gia xenlulô. Việc bổ sung phụ gia khoáng và sử dụng loại cát phù hợp cũng
cần được cân nhắc ở góc độ tối ưu hóa các thành phần vữa trên cơ sở các chỉ
tiêu kinh tế kỹ thuật.
3.2.2 Thời gian công tác và thời gian hiệu chỉnh
Thời gian công tác của hỗn hợp vữa được cải thiện rõ rệt khi sử dụng các
loại phụ gia xenlulô. Mức độ gia tăng thời gian công tác phụ thuộc vào chủng
loại phụ gia sử dụng. Hỗn hợp vữa với lượng dùng xenlulô 0,05 % cho thời gian
công tác trên 120 phút và với lượng dùng 0,3% thời gian công tác có thể vượt
trên 250 phút và có thể đạt tới trên 400 phút. Các kết quả thí nghiệm cho thấy,
phụ gia xenlulô P2 cho giá trị thời gian công tác cao nhất.

Hình 3 Ảnh hưởng của phụ gia xenlulô đến thời gian công tác
Thời gian hiệu chỉnh của hỗn hợp vữa cũng được cải thiện đáng kể khi sử
dụng phụ gia xenlulô (hình 4). Thời gian hiệu chỉnh phụ thuộc khá nhiều vào
chủng loại phụ gia sử dụng. Khi sử dụng phụ gia P2 với lượng dùng trên 0,07%
thì thời gian hiệu chỉnh đạt trên 5 phút và 0,17% thì thời gian hiệu chỉnh đạt trên
10 phút. Lượng dùng cần thiết để đạt các giá trị trên đối với phụ gia P4 là 0,09%

11


và 0,25%. Trong khi đó sử dụng phụ gia P1 và P3 ở lượng dùng trên 0,3%, hỗn
hợp vữa vẫn chưa đạt được thời gian hiệu chỉnh 10 phút.

0.07

0.17

Hình 4 Ảnh hưởng của phụ gia xenlulô đến thời gian hiệu chỉnh
Thời gian công tác và thời gian hiệu chỉnh của phụ gia xenlulô chịu ảnh
hưởng khá lớn của bản chất hóa học của phụ gia. Mặc dù có cùng bản chất hóa
là hydroxy propyl metyl xenlulô và có độ nhớt tăng dần từ phụ gia P1 tới P2 và
P3. Tuy nhiên, cấu trúc phụ gia P2 đã được biến tính. Nhờ đó, ảnh hưởng tích
cực của phụ gia P2 tới tính công tác và thời gian công tác của hỗn hợp vữa được
cải thiện đáng kể. Phụ gia P2 được lựa chọn để sử dụng trong các nghiên cứu
tiếp theo với hệ vữa mạch mỏng. Để đảm bảo thời gian hiệu chỉnh của hỗn hợp
vữa, nên sử dụng phụ gia P2 ở mức trên 0,15%.
Vôi và tro bay có vai trò đáng kể trong việc kéo dài thời gian công tác và
thời gian hiệu chỉnh của hỗn hợp vữa. Sử dụng vôi đến 8% giúp kéo dài thời
gian hiệu chỉnh của hỗn hợp vữa thêm gần 3 phút khi sử dụng 30% xi măng và
gần 2 phút khi lượng dùng xi măng là 20%. Sử dụng đến 10% tro bay kết hợp
với phụ gia xenlulô giúp kéo dài thời gian công tác thêm đến trên 90 phút và kéo
dài thời gian hiệu chỉnh thêm 5 phút
Ảnh hưởng của mỗi loại phụ gia trong hệ vữa cũng chịu tác động của các
phụ gia còn lại. Trong đó, ảnh hưởng của phụ gia xenlulô tới hiệu quả sử dụng
của vôi và tro bay là đáng kể và được trình bày trên hình 5 và hình 6.
Sử dụng kết hợp vôi và tro bay cho thấy khi giảm lượng tro bay thì ảnh
hưởng của vôi tới việc kéo dài thời gian công tác thể hiện rõ rệt hơn. Khi lượng
dùng tro bay ở mức 10%, tăng lượng dùng vôi cho phép kéo dài thời gian công
tác thêm 10 phút. Trong khi đó, với lượng tro bay 5%, tăng lượng vôi cho phép
12


kéo dài thời gian công tác thêm 30 phút. Ảnh hưởng của vôi cũng tăng khi tăng
lượng dùng phụ gia xenlulô

Hình 5. Ảnh hưởng tương hỗ của phụ gia tới thời gian công tác

Hình 6 Ảnh hưởng tương hỗ của phụ gia tới thời gian hiệu chỉnh
Trong khi vôi và tro bay chỉ có thể làm thay đổi thời gian hiệu chỉnh trong
khoảng 5 phút thì sử dụng phụ gia xenlulô cho phép kéo dài thời gian hiệu chỉnh
tới trên 20 phút. Để đảm bảo thời gian hiệu chỉnh đạt mức trên 5 phút và trên 10
phút nhất thiết phải sử dụng phụ gia xenlulô ở mức trên 0,15%-0,2%. Tăng
lượng dùng phụ gia xenlulô khiến hiệu quả kéo dài thời gian hiệu chỉnh của vôi
và tro bay tăng lên. Do đó, nên lựa chọn lượng vôi và tro bay ở mức cao để có
thể giảm lượng dùng phụ gia xenlulô nhằm đáp ứng hiệu quả kinh tế.
3.2.3 Ảnh hưởng của của một số yếu tố đến cường độ chịu nén của vữa
Cường độ chịu nén của bản thân vữa tuân theo các quy luật chung của bê
tông xi măng, tức là phụ thuộc vào hoạt tính của xi măng và tỷ lệ xi măng trên
13


nước. Ngoài ra, các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng tỷ lệ cát trên xi măng cũng ảnh
hưởng lớn tới cường độ chịu nén của vữa.

Hình 7 Ảnh hưởng của chất kết dính đến cường độ chịu nén
Với cùng lượng dùng xi măng, thêm vôi và tro bay có tác dụng làm tăng
lượng chất kết dính trong vữa. Mặc dù cường độ thực tế của chất kết dính (xi
măng, vôi, tro bay) do việc pha loãng xi măng bi suy giảm đôi chút nhưng về
tổng thể, cường độ vữa vẫn được cải thiện. Điều này cho phép thay thế một
lượng xi măng nhất định bằng vôi và tro bay nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế
của vữa.
Trong khi tăng lượng tro bay giúp giảm lượng nước trộn thì tăng lượng
vôi lại làm tăng lượng nước trộn. Tuy nhiên kết quả thí nghiệm cho thấy sử dụng
phối hợp 5% tro bay và 4% vôi cũng như 10% tro bay và 8% vôi đều giúp cải
thiện cường độ của vữa với mọi tỷ lệ sử dụng phụ gia xenlulô.
Cường độ chịu nén của vữa tăng tỷ lệ với lượng dùng xi măng trong vữa.

Bổ sung tro bay và vôi nhìn chung có ảnh hưởng tích cực đến cường độ vữa. Kết
quả thí nghiệm cho thấy, để chế tạo vữa mác M5 và M7,5 thì lượng dùng xi
măng không nên vượt quá 30%. Lượng dùng tối ưu nằm trong khoảng 25% và
phụ thuộc vào tỷ lệ vôi và tro bay.
Ảnh hưởng của bốn loại xenlulô tới cường độ và sự phát triển cường độ
của bê tông được trình bày trên Hình 8. Ở lượng dùng 0,15% các loại phụ gia
xenlulô có ảnh hưởng khác nhau đến cường độ chịu nén của vữa. Bên cạnh đó,
sự phát triển cường độ của vữa cũng bị ảnh hưởng đáng kể. Trong đó, phụ gia
P3 ít ảnh hưởng đến sự phát triển cường độ và cho giá trị cường độ chịu nén cao
nhất, còn phụ gia P1 làm suy giảm cường độ nhiều nhất.
Tăng lượng dùng xenlulô đến 0,3% làm cho cường độ chịu nén của vữa bị
giảm mạnh. Sử dụng phụ gia tro bay và vôi làm tăng lượng hạt mịn, giúp cải
14


thiện cấu trúc vữa làm gia tăng cường độ bê tông. Kết quả này cũng cho thấy,
mặc dù phụ gia xenlulô có ảnh hưởng tốt đến các tính chất của hỗn hợp vữa,
nhưng không nên sử dụng với liều lượng cao trên 0,3%. Phụ gia xenlulô có giá
cao nhất trong các vật liệu thành phần của vữa nên việc giảm lượng dùng phụ
gia trong phạm vi cho phép có ý nghĩa quan trọng đảm bảo hiệu quả kinh tế kỹ
thuật của vữa.
Loại cát sử dụng có ảnh hưởng đáng kể đến cường độ chịu nén của vữa.
Trong số các loại cát sử dụng thì cát C2 với mô đun độ lớn lớn nhất và độ hổng
nhỏ nhất cho cường độ chịu nén của vữa cao nhất. Điều này là hoàn toàn phù
hợp với các quy luật của hệ vật liệu trên nền xi măng. Do có kích thước hạt lớn
hơn và độ hổng nhỏ hơn nên hỗn hợp vữa có lượng dùng nước nhỏ hơn, cường
độ đá xi măng cao hơn và hệ số dư hồ nhỏ hơn. Do đó cường độ được cải thiện
đáng kể. Chênh lệch cường độ chịu nén khi thay thế các loại cát khác nhau có
thể đạt đến 10-15%.
Tuy nhiên, cường độ chịu nén không phải là chỉ tiêu quyết định đối với

vữa mạch mỏng. Mặt khác, như một số nghiên cứu đã cho thấy, cường độ vữa
sử dụng trong khối xây không nên vượt quá cường độ của bản thân viên xây.
Với các sản phẩm bê tông khí chưng áp có cường độ chịu nén nằm trong khoảng
từ 3 MPa đến 7 MPa thì mác vữa theo cường độ chịu nén nên duy trì ở mức
M7,5 và M5.

Hình 8 Ảnh hưởng của phụ gia xenlulô tới phát triển cường độ chịu nén
(XM=30%, Tr=10%, V=8%, PG=0,15%)
3.2.4 Ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng bám dính của vữa
Kết quả thí nghiệm cho thấy, chủng loại phụ gia xenlulô ảnh hưởng khá
lớn đến cường độ bửa liên kết và cường độ bám dính tổ hợp. Với cùng cấp phối
vữa và lượng dùng phụ gia, thay đổi chủng loại phụ gia có thể giúp tăng gấp đôi
cường độ bửa liên kết và tăng 25% cường độ bám dính tổ hợp.

15


Hình 9 Ảnh hưởng của phụ gia xenlulô đến cường độ bửa liên kết
(XM=30%, Tr=10%, V=8%, PG=0,15%)

Hình 10 Ảnh hưởng của phụ gia xenlulô đến cường độ bám dính tổ hợp
(XM=30%, Tr=10%, V=8%, PG=0,15%)
Trong số bốn loại xenlulô thì phụ gia P2 cho giá trị cường độ bửa liên kết
và cường độ bám dính tổ hợp cao nhất. Phụ gia P2 cũng là loại phụ gia cho phép
tăng cường tốt nhất khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa. Điều này cho thấy mối
liên hệ giữa khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa và khả năng liên kết của vữa.
Giữa cường độ chịu nén và cường độ bửa liên kết cũng như cường độ bám
dính tổ hợp cũng tồn tại một mối tương quan nhất định. Tương quan này phụ
thuộc nhiều vào bản chất của phụ gia. Phụ gia xenlulô P2 mặc dù làm suy giảm
cường độ chịu nén của vữa nhiều hơn so với phụ gia P3 nhưng lại ảnh hưởng

tích cực hơn đến cường độ bửa liên kết và cường độ bám dính tổ hợp. Nguyên
nhân có thể là do cấu trúc của phụ gia P2 đã được biến tính nhằm nâng cao khả
năng giữ nước và liên kết.
16


Ảnh hưởng của phụ gia xenlulô, vôi, tro bay tới cường độ bửa liên kết và
cường độ bám dính tổ hợp được trình bày theo hình 11 và hình 12

Hình 11 Ảnh hưởng của phụ gia đến cường độ bửa liên kết (XM=30%)

Hình 12 Ảnh hưởng của phụ gia đến cường độ bám dính tổ hợp
(XM=30%)
Vôi và tro bay đều có ảnh hưởng tích cực, làm tăng cường độ bửa liên kết
và cường độ bám dính tổ hợp. Mức độ ảnh hưởng của vôi và tro bay khi lượng
dùng phụ gia xenlulô trong khoảng 0,1% đến 0,3% là đáng kể. Việc tăng cường
các hạt mịn trong thành phần vữa nhờ bổ sung tro bay và vôi giúp một mặt giúp
cải thiện khả năng giữ nước của hỗn hợp, mặt khác giúp cho hỗn hợp vữa dễ
dàng lấp đầy các vị trí mấp mô trên bề mặt nền, lằm tăng diện tích tiếp xúc bề
mặt , cải thiện được khả năng bám dính. Đặc điểm ảnh hưởng của tro bay và vôi
tới cường độ bửa liên kết và cường độ bám dính tổ hợp có nhiều nét tương đồng
mặc dù cơ chế phá hoại trong hai trường hợp có đôi chút khác biệt.
Với lượng phụ gia xenlulô ở mức 0,1%, ảnh hưởng của các yếu tố như
lượng xi măng và lượng vôi và tro bay đến cường độ bửa liên kết và cường độ
17


bám dính có đôi chỗ khác biệt. Sự khác biệt này ở các cấp phối vữa với lượng
dùng phụ gia xenlulô ở mức 0,3% là không lớn lắm. Điều này chứng tỏ ảnh
hưởng lớn của xenlulô tới hệ vữa mạch mỏng. Với lượng dùng phụ gia xenlulô

nhỏ, đặc điểm tính chất vữa nằm ở vùng chuyển tiếp giữa vữa thường sang vữa
mạch mỏng. Với lượng dùng phụ gia xenlulô đủ cao để duy trì khả năng giữ
nước của hỗn hợp vữa, loại trừ ảnh hưởng của nền, các đặc tính của vữa sẽ ổn
định và thể hiện một cách có quy luật hơn.
Lựa chọn loại cát phù hợp có thể giúp gia tăng cường độ bửa liên kết và
cường độ bám dính tổ hợp tới trên 25%. Một điều đáng chú ý là trong khi cát C2
cho giá trị cường độ chịu nén cao nhất thì cường độ bửa liên kết và cường độ
bám dính tổ hợp lại thua kém so với cát C1.
Cát C1 có tác dụng tích cực hơn cát C2, một mặt có thể do đặc điểm
nguồn gốc của cát mặt khác có thể do cát C1 cải thiện tốt hơn khả năng giữ nước
của vữa. Trong trường hợp cát C3, mặc dù có khả năng giữ nước cao hơn nhưng
khả năng bám dính lại thấp nhất trong số 3 loại cát sử dụng trong nghiên cứu.
Xem xét đặc tính vùng phá hoại cho thấy các mẫu sử dụng cát C3 bị phá hoại tại
bản thân vữa chứng tỏ nguyên nhân ở đây là do suy giảm cường độ cố kết của
vữa khi dùng loại cát này. Để cải thiện khả năng bám dính của vữa sử dụng cát
C3 cần điều chỉnh thành phần xi măng và các phụ gia.
Các nghiên cứu trong phần này cho thấy rằng các tính chất bám dính của
vữa ít phụ thuộc vào cường độ chịu nén. Trong nhiều trường hợp vữa với cường
độ chịu nén thấp lại có giá trị bám dính cao với gạch. Vấn đề mấu chốt ở đây là
khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa. Tương quan giữa cường độ chịu nén và các
tính chất bám dính cần nghiên cứu trong cùng điều kiện về khả năng giữ nước.
Ảnh hưởng của vật liệu đầu vào tới cường độ bửa liên kết và cường độ
bám dính tổ hợp có nhiều nét tương đồng và mang tính quy luật. Cả hai chỉ tiêu
trên đều được thí nghiệm với tổ hợp viên xây và vữa, trong đó tính đến cả ảnh
hưởng của viên xây thứ nhất và viên xây thứ hai tới hệ. So sánh hai chỉ tiêu này
với cường độ chịu kéo khi bửa và cường độ nhổ giật của bản thân viên xây sẽ
cho thấy mức độ khối xây tương đồng với vật liệu đồng nhất. Cả hai chỉ tiêu này
đều có thể sử dụng để đánh giá chất lượng vữa mạch mỏng.
Các thí nghiệm trên đây đã cho thấy, sử dụng phụ gia xenlulô kết hợp với
vôi và tro bay cho phép biến tính hệ vữa xây trong một khoảng rộng, đảm bảo

được các yêu cầu đối với vữa xây mạch mỏng. Các tính chất của hỗn hợp vữa và
vữa mạch mỏng được nâng cao đáng kể so với vữa xây thông thường.
Có thể thấy rằng, việc khống chế được quá trình dịch chuyển nước từ hỗn
hợp vữa vào nền bằng phụ gia xenlulô, vôi và tro bay đã làm thay đổi đáng kể
18


cấu trúc vùng liên kết giữa vữa và gạch. Hình thành cấu trúc đồng đều, mịn với
các hạt xi măng được thủy hóa đầy đủ góp phần quan trọng trong việc nâng cao
tính năng của vữa, đặc biệt là khả năng bám dính.
Trên cơ sở các nghiên cứu đã tiến hành có thể xác định khoảng sử dụng
tối ưu các vật liệu khô tính theo phần trăm vữa khô như sau: xi măng từ 22%
đến 28%, vôi từ 4% đến 8%, tro bay từ 5% đến 10%, xenlulô từ 0,15% đến
0,2%, cát từ 54% đến 69%.
CHƢƠNG 4. NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA VỮA MẠCH
MỎNG
4.1 Nghiên cứu một số tính chất của vữa mạch mỏng
4.1.1 Phát triển tính chất theo thời gian
Cường độ chịu nén, cường độ bửa liên kết và cường độ bám dính tổ hợp
của một số cấp phối vữa với tỷ lệ xi măng từ 21% đến 30%, tỷ lệ vôi từ 4% đến
8%, tỷ lệ tro bay từ 5% đến 10% và tỷ lệ phụ gia xenlulô từ 0,15% đến 0,3%
được theo dõi từ tuổi 3 ngày đến tuổi 90 ngày.
Kết quả thí nghiệm cho thấy cường độ chịu nén của vữa phát triển theo
thời gian cho tới 90 ngày. Tốc độ phát triển cường độ phụ thuộc vào cấp phối
vữa. Cường độ chịu nén ở 3 ngày tuổi đạt khoảng từ 30% đến 50% cường độ
chịu nén tuổi 28 ngày. Cường độ chịu nén tuổi 90 ngày đạt khoảng từ 105% đến
130% cường độ chịu nén tuổi 3 ngày.
Cường độ bửa liên kết và cường độ bám dính tổ hợp vẫn phát triển ở tuổi
dài ngày. Tuy nhiên phát triển cường độ bửa liên kết và bám dính tổ hợp ở tuổi
dài ngày bị hạn chế bởi cường độ cố kết nội tại của bê tông khí chưng áp.

Ở tuổi ngắn ngày khi cường độ liên kết của vữa còn thấp, bề mặt phá hoại
chủ yếu nằm tại vữa và tại khu vực tiếp giáp giữa vữa và bê tông. Cường độ xác
định được chính là giá trị bám dính của vữa và chịu ảnh hưởng của thành phần
cấp phối cũng như các quy luật của hệ vữa xi măng. Ở tuổi dài ngày khi cường
độ cố kết và bám dính của vữa đạt giá trị cao hơn cường độ cố kết của bản thân
bê tông khí chưng áp thì vùng phá hoại chủ yếu nằm trong bê tông khí chưng áp.
Cường độ bửa liên kết và cường dộ bám dính của vữa khi đó có giá trị lớn hơn
giá trị xác định được. Cũng cần chú ý rằng, do bê tông khí có cấu trúc xốp, khả
năng hút nước cao. Cường độ của bê tông khí chưng áp phụ thuộc nhiều vào độ
ẩm mẫu khi thí nghiệm. Do đó, khả năng liên kết khi vùng phá hoại nằm trong
bê tông khí chưng áp ảnh hưởng nhiều đến kết quả đo được và gây ra sai số
đáng kể. Điều này giải thích sự chênh lệch kết quả thí nghiệm ở tuổi dài ngày.

19


4.1.2 Ảnh hưởng của điều kiện thi công
Hình thành và phát triển các tính chất của vữa mạch mỏng như cường độ
bửa liên kết và cường độ bám dính tổ hợp chịu ảnh hưởng không những của vữa
mà còn của điều kiện thi công, trong đó độ ẩm và chất lượng bề mặt viên xây
đóng vai trò quan trọng. Ảnh hưởng của độ ẩm của bê tông khí chưng áp được
nghiên cứu với bốn mức 10%, 20% 30% và bão hòa nước và với hai phương án
bao gồm vữa xây thường và vữa xây mạch mỏng.

TT
1
2
3
4
5

6
7
8

Bảng 2 Ảnh hưởng của độ ẩm viên xây
Cường độ bửa Cường độ bám
Loại vữa
Điều kiện
liên kết,
dính tổ hợp,
MPa
MPa
10%
0,11
20%
0,15
0,18
Vữa thường
30%
0,16
0,24
bão hòa
0,12
0,15
10%
0,37
0,48
20%
0,39
0,50

Vữa mạch mỏng
30%
0,38
0,47
bão hòa

0,31

0,39

Các kết quả thí nghiệm cho thấy ảnh hưởng khá lớn của độ ẩm viên xây
đến cường độ bửa liên kết và cường độ bám dính của vữa xây thông thường.
Thay đổi độ ẩm viên xây có thể làm suy giảm đến 25% cường độ bửa liên kết và
tới trên 40% cường độ bám dính tổ hợp. Bê tông khí chưng áp có độ ẩm trong
khoảng 30% cho giá trị bám dính cao nhất. Bê tông khí bão hòa nước, hay có độ
ẩm nhỏ hơn đều làm suy giảm khả năng bám dính.
Kết quả thí nghiệm với vữa mạch mỏng cho thấy cường độ bám dính tổ
hợp và cường độ bửa liên kết chịu ảnh hưởng của độ ẩm viên xây ít hơn so với
vữa xây thường. Cường độ bám dính tổ hợp và cường độ bửa liên kết của vữa
mạch mỏng hầu như không thay đổi khi độ ẩm của bê tông khí chưng áp dao
động trong khoảng từ 10% đến 30% và đều vượt mức yêu cầu kỹ thuật đề ra.
Các kết quả nghiên cứu tại Bảng 3 cho thấy ảnh hưởng của bề mặt viên
xây và độ kín mạch vữa tới khả năng liên kết của vữa và viên xây.
Kết quả cho thấy khi sử dụng vữa mạch mỏng: Dù chất lượng và độ bằng
phẳng cũng như độ hút nước của bề mặt có thay đổi đáng kể nhưng cường độ
bửa liên kết và cường độ bám dính tổ hợp hầu như không thay đổi.

20

Bảng 3 Ảnh hưởng của viên xây
Cường độ bửa Cường độ bám
TT
Đối tượng
Điều kiện
liên kết,
dính tổ hợp,
MPa
MPa
1
nhà máy
0,37
0,48
Bề mặt
2
cắt
0,35
0,47
3
100%
0,37
0,48
Độ kín vữa mạch
4
70%
0,31
0,39
xây
5
50%

0,29
0,33
Thi công theo phương pháp trên, diện tích tiếp xúc giữa viên xây bên
dưới và vữa mạch mỏng luôn đạt 100%. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của quá trình
thi công, viên xây bên trên không phải lúc nào cũng tiếp xúc được với vữa trên
toàn bộ diện tích bề mặt. Điều này dẫn đến việc suy giảm cường độ bám dính
của vữa với viên xây. Các kết quả thí nghiệm trình bày tại Bảng 3 cho thấy
không đảm bảo diện tích tiếp xúc bề mặt có thể làm suy giảm đến khoảng 20%
cường độ bửa liên kết và đến khoảng 30% cường độ bám dính tổ hợp của vữa.
Do đó, việc tuân thủ quy trình thi công để đảm bảo diện tích tiếp xúc giữa vữa
và viên xây là rất cần thiết.
4.1.3 Khả năng bảo vệ cốt thép
Để đảm bảo sự liên kết của tường bê tông khí chưng áp cần bố trí các
thanh thép liên kết với các kết cấu cột, dầm, sàn liền kề. Ngoài ra, thép cũng
được bố trí trong các hàng xây để tránh nứt và chống đẩy ngang. Theo chỉ dẫn
thi công, các thanh thép được đặt trong mạch vữa khi xây bằng vữa thường và
được đặt trong rãnh khoét sẵn trên mặt viên xây khi xây bằng vữa mạch mỏng.
Đây là một vấn đề phức tạp, đòi hỏi khối lượng lớn thí nghiệm và nghiên cứu
chuyên sâu. Mục tiêu nghiên cứu về ăn mòn cốt thép trong phạm vi luận án chỉ
nhằm so sánh, đánh giá sơ bộ khả năng ăn mòn cốt thép trong khối xây sử dụng
vữa thường và vữa mạch mỏng.
Mẫu thí nghiệm được chế tạo từ bê tông khí chưng áp và vữa
nghiên cứu. Viên xây sử dụng để tạo mẫu có kích thước 50x100x300 mm được
cắt từ các blốc bê tông khí chưng áp. Độ ẩm viên xây khi tạo mẫu được duy trì
trong khoảng từ 5% đến 15%. Cốt thép sử dụng trong nghiên cứu là thép vằn
AIII đường kính 10 mm. Mẫu thí nghiệm được chế tạo với vữa xây thường và
vữa mạch mỏng. Mẫu được bảo dưỡng trong điều kiện phòng thí nghiệm trong
vòng 7 ngày. Sau đó mẫu vẫn được giữ trong điều kiện phòng thí nghiệm nhưng
được tưới nước mỗi ngày một lần. Định kỳ tiến hành xác định thế ăn mòn của
cốt thép theo tiêu chuẩn TCXD 294:2003.

Kết quả thí nghiệm cho thấy sau 3 tháng lưu giữ cả mẫu thí nghiệm sử
dụng vữa thường và sử dụng vữa mạch mỏng đều lớn hơn -200 mV chứng tỏ
90% khả năng cốt thép chưa bị ăn mòn. Các kết quả còn cho thấy trong vòng 3
21


tháng đầu tiên chưa có sự khác biệt về thế ăn mòn giữa các mẫu sử dụng vữa
thường và sử dụng vữa mạch mỏng.
Thí nghiệm khả năng ăn mòn cốt thép vẫn được tiếp tục duy trì nhằm thu
thập các số liệu ở các tuổi dài ngày hơn.
4.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng của vữa mạch mỏng tới cƣờng độ khối xây
4.2.1 Thí nghiệm cường độ chịu nén của khối xây
Để góp phần làm rõ cơ chế phá hoại và khả năng chịu lực của vữa mạch
mỏng so với vữa thường khi xây tường bê tông khí chưng áp, cũng như so với
phương án tường gạch truyền thống, đã tiến hành thí nghiệm xác định cường độ
chịu nén của khối xây sử dụng các phương án vật liệu khác nhau.
Trong khuôn khổ nghiên cứu, tiến hành chuẩn bị và thí nghiệm ba tổ mẫu
khối xây sử dụng các phương án vật liệu như sau: mẫu AAC1 dùng 04 viên
xây bê tông khí chưng áp xây bằng vữa xây thường với chiều dày mạch vữa 1012 mm; mẫu AAC2 dùng 04 viên xây bê tông khí chưng áp xây bằng vữa mạch
mỏng với chiều dày mạch vữa 2-5 mm; mẫu Brick dùng 05 viên gạch rỗng đất
sét nung xây bằng vữa xây thường với chiều dày mạch vữa 10-12 mm;
Gạch rỗng đất sét nung sử dụng trong nghiên cứu được thí nghiệm theo
TCVN 6355:2009, có cường độ chịu nén thực tế 13,8 MPa, cường độ chịu uốn
5,6 MPa và độ hút nước 9,7%. Vữa xây thường mác M75 sử dụng xi măng
Nghi sơn PCB40, cát vàng sông Lô có cường độ chịu nén thực tế ở 28 ngày tuổi
8,1 MPa.
Kết quả thí nghiệm cho thấy cường độ khối xây bê tông khí chưng áp với
vữa thường đạt 2,86MPa, khối xây bê tông khí chưng áp với vữa mạch mỏng đạt
3,90MPa và khối xây gạch rỗng đất sét nung với vữa thường đạt 5,55MPa. Kết
quả này cũng cho thấy, cường độ chịu nén thực tế của khối xây gạch đất sét

nung sử dụng vữa thường và khối xây bê tông khí chưng áp sử dụng vữa thường
khá phù hợp với tính toán theo tiêu chuẩn TCVN 5573:1991, có thể sử dụng tiêu
chuẩn trong tính toán khối xây bê tông khí chưng áp xây với vữa thường.
Sử dụng vữa mạch mỏng làm tăng tới 36% cường độ chịu nén của khối
xây bê tông khí chưng áp. Tính toán cường độ khối xây bê tông khí chưng áp sử
dụng vữa mạch mỏng theo tiêu chuẩn TCVN 5573:1991 sẽ thiên về an toàn. Kết
quả thí nghiệm cường độ thực tế của khối xây này phù hợp với chỉ dẫn của ACI
530-08 tức là bằng cường độ đặc trưng (cường độ chịu nén tối thiểu của tổ mẫu).
Sử dụng vữa mạch mỏng làm thay đổi dạng phá hoại của khối xây bê tông
khí chưng áp. Phá hoại của khối xây có dạng côn và vết nứt dọc đi qua cả phần
bê tông của viên xây và vữa. Trong khi đó, phá hoại của khối xây bê tông khí
chưng áp xây bằng vữa thường hay xảy ra tại phần tiếp giáp giữa viên xây và
vữa.
4.2.2 Thí nghiệm gia tải tấm tường
Thí nghiệm gia tải tường bê tông khí chưng áp được tiến hành nhằm kiểm
tra lại tính toán cường độ khối xây bê tông khí chưng áp với vữa thường và vữa
22


mạch mỏng. Đồng thời đánh giá các đặc trưng phá hoại của tường trong mỗi
trường hợp.
Trong nghiên cứu này, tiến hành gia tải hai mẫu tường bê tông khí chưng
áp xây bằng vữa xây thường (tường T1) và bằng vữa xây mạch mỏng (tường
T2). Các viên xây sử dụng trong thí nghiệm có kích thước 100x100x300 mm.
Tường bê tông khí chưng áp xây với vữa thường bao gồm 7 hàng xây có kích
thước 1820x780x99 mm, tường xây với vữa mạch mỏng gồm 8 hàng xây có
kích thước 1800x810x98 mm. Tường được xây và bảo dưỡng trong phòng thí
nghiệm.

Hình 13 Thí nghiệm gia tải tường bê tông khí chưng áp

Kết quả thí nghiệm cho thấy, tấm tường T1 bị phá hoại ở tải trọng 358kN,
còn tấm tường T2 bị phá hoại ở tải trọng 480kN.
Các vết nứt bắt đầu xuất hiện trên tấm tường T1 khi gia tải tới cấp 3 tức là
60% tải trọng phá hoại dự kiến. Các vết nứt bắt đầu xuất hiện ở góc trong phạm
vi viên xây. Đồng thời, ở một số mạch xây đứng cũng xuất hiện vết nứt. Trong
quá trình gia tải tiếp theo, các vết nứt phát triển về chiều dài và tăng độ mở. Một
số vết nứt có xu hướng chạy xiên và khi đi qua mạch vữa, tạo thêm các vết nứt
theo mạch ngang. Khi gia tải tới 100% tải trọng, các vết nứt có xu hướng nối dài
và đạt độ mở tối đa. Chuyển vị xảy ra tại vùng tiếp xúc giữa vữa và viên xây.
Các vết nứt và chuyển vị xảy ra chủ yếu ở nửa phía trên của tấm tường.
Đối với tấm tường T2, các vết nứt cũng bắt đầu xuất hiện khi gia tải ở cấp
3 tức là tới 60% tải trọng phá hoại dự kiến. Khi tiếp tục gia tải, các vết nứt ban
đầu phát triển theo chiều dọc, tăng độ mở và xuất hiện thêm các vết nứt ở hai
bên tấm tường. Các vết nứt dọc phát triển qua mạch vữa mà không lệch hướng.
Gia tải ở cấp 5 (tới 100% tải trọng phá hoại dự kiến) các vết nứt mở rộng và kéo
dài xuống nửa bên dưới của tấm tường. Không phát hiện được các vết nứt tại
mạch vữa ngang. Ở giai đoạn cuối, lớp bề mặt một số viên xây tại các hàng giữa
bị bong bật ra với chiều dày trên 1cm (có thể do hiệu ứng nở hông).
Kết quả trên cho thấy rằng quá trình phá hoại của tường T2 khác quá trình
phá hoại tường T1 và có nhiều điểm tương đồng quá trình phá hoại tấm panel bê
tông. Điều này chứng tỏ, nhờ sự gắn kết tốt của vữa mạch mỏng, khối xây bê
23


tông khí chưng áp đạt được độ đồng nhất cao, khắc phục được ảnh hưởng của
mạch vữa. Nhờ đó gia tăng được khả năng chịu lực của tường tới trên 30%.
CHƢƠNG 5. ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM VÀ HIỆU QUẢ KINH TẾ
5.1 Ứng dụng thử nghiệm
Trên cơ sở kết quả nghiên cứu của đề tài, đã tiến hành biên soạn tiêu
chuẩn cơ sở cho sản phẩm vữa xây mạch mỏng với tên thương hiệu "Blockmortar" (Hình 14). Sản phẩm được đăng ký và sản xuất tại Viện Chuyên ngành

Bê tông - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng. Vữa xây mạch mỏng "Blockmortar" bao gồm hai mác M5 và M7,5 khác nhau ở cường độ chịu nén. Mỗi mác
sản phẩm có hai cấp độ I và II.

Hình 14 Ứng dụng thử nghiệm vữa mạch mỏng Block-mortar
Sản phẩm vữa xây mạch mỏng Block-mortar đã được giới thiệu và sử
dụng trong thi công khối xây bê tông khí chưng áp của gần 20 công trình nhà
cao tầng, nhà công nghiệp trên địa bàn Hà Nội và các tỉnh với khối lượng đã sử
dụng trên 100 tấn. Một số công trình tiêu biểu đã giới thiệu và áp dụng bao gồm:
Tòa nhà đa năng dịch vụ thương mại và nhà ở số 7 Trần Phú - Hà Đông, FLC
Landmark Tower, Nhà máy Pepsi Bắc Ninh, Nhà ở kết hợp văn phòng số 45,47
Lê Ngọc Hân, Dolphin Plaza, Royal City, Hòa Bình Green City, Indochina
Plaza, Times City Khu đô thị mới Đặng Xá, Khu đô thị Xuân Khương và nhiều
công trình khác.
Đánh giá hiệu quả kinh tế của sản phẩm vữa mạch mỏng bao gồm tính
toán giá thành sản phẩm vữa xây mạch mỏng, tính toán giá thành thi công tường
bê tông khí chưng áp với vữa xây mạch mỏng và so sánh giá thành này với các
phương án hiện đang sử dụng trong thực tế.
Giá thành sản phẩm được tính cho 1kg vữa mạch mỏng M75 loại I và loại
II với các chỉ tiêu kỹ thuật như trong Bảng 4. Tính toán giá thành được thực hiện
cho dây chuyền sản xuất thử nghiệm công suất 40 tấn/ngày với chế độ làm việc
250 ngày/năm. Thời gian khấu hao thiết bị của dây chuyền sản xuất là 3 năm.

24


Bảng 4 Tính chất kỹ thuật của vữa mạch mỏng "Block-mortar"
TT
1
2
3

4
5
6
7

Chỉ tiêu
Kích thước lớn nhất của cốt liệu
Khả năng giữ nước
Thời gian công tác
Thời gian hiệu chỉnh
Cường độ chịu nén M5
M7,5
Cường độ bửa liên kết
Cường độ bám dính tổ hợp

Đơn vị
Mm
%
Phút
Phút
MPa
MPa
MPa

Giá trị quy định
I
II
0,63
0,63
95

98
180
180
10
15
> 5,0
> 5,0
> 7,5
> 7,5
> 0,35 > 0,35
> 0,42 > 0,42

Phương pháp thí
nghiệm
TCVN 3121:2003
ГОСТ 5802-86
EN 1015-9:2006
EN 1015-9:2006
TCVN 3121:2003
ASTM C1660-10
-

Các tính toán cho thấy, giá thành của sản phẩm M7,5(I) là 2230 VND/kg,
M7,5(II) là 2328 VND/kg. Giá thành sản phẩm của luận án với chất lượng cao
hơn hiện tương đương với giá thành một sản phẩm đang lưu hành trên thị
trường.
Hiệu quả kinh tế của vữa cũng có thể được xem xét trong tổng thể giá
thành của khối xây. Các phương án được xem xét bao gồm:
- khối xây gạch rỗng đất sét nung sử dụng vữa xi măng cát, tường dày 220
mm sử dụng gạch kích thước 220x105x65 mm, vữa xi măng cát mác M7,5;

- khối xây bê tông khí chưng áp sử dụng vữa xi măng cát, tường dày 200
mm sử dụng viên xây bê tông khí chưng áp kích thước 600x200x200 mm, vữa
xi măng cát M7,5;
- khối xây bê tông khí chưng áp sử dụng vữa mạch mỏng, tường dày 200
mm, viên xây bê tông khí chưng áp kích thước 600x200x200 mm, vữa mạch
mỏng M7,5II.
Bảng 5 Tính toán giá thành khối xây
TT
1
2
3

Khối xây

Chi phí, VND
viên xây

Gạch rỗng đất sét nung + vữa
990.000
xi măng cát
Viên xây bê tông khí chưng
1.080.000
áp + vữa xi măng cát
Viên xây bê tông khí chưng
1.200.000
áp + vữa mạch mỏng

vữa xây

nh/công

Th/tiền,
VND

187.775

830.000 2.007.775

77.700

746.000 1.903.700

79.920

612.000 1.891.920

Các số liệu tính toán cho thấy, chi phí cho vữa xây và nhân công khi sử
dụng vữa mạch mỏng với viên xây bê tông khí chưng áp được tiết kiệm đáng kể
so với khi dùng vữa xây thường với gạch rỗng đất sét nung. Nhờ đó, mặc dù chi
25