Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia rắn nhanh Triethanolamine và phụ gia hóa dẻo gốc lignosulfonate – Sikament R4 đến độ co và sự phát triển cường độ của bê tông

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

MỤC LỤC
Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt......................................................................................................2
Danh mục các bảng....................................................................................................................................3
Danh mục các hình vẽ, đồ thị.....................................................................................................................6
MỞ ĐẦU....................................................................................................................................................11
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CO NGÓT CỦA BÊ TÔNG...........................................................................14
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU...............................................................28
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT VẬT LIỆU SỬ DỤNG.....................................................................46
CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA RẮN NHANH TRIETHANOLAMINE VÀ PHỤ GIA
HÓA DẺO SIKAMENT R4 ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG..........................................................72
4.1. CÁC BƯỚC TRONG CÔNG TÁC VỚI HỖN HỢP BÊ TÔNG...............................................................72
VÀ BÊ TÔNG.........................................................................................................................................72

Lời cảm ơn !
Chúng tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến THS. Ngyễn Trọng Lâm – giáo viên
hướng dẫn, người đã tạo điều kiện giúp đỡ chúng tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Chúng tôi cũng xin bày tỏ sự biết ơn chân thành đến TS. Bùi Danh Đại trưởng phòng,
cùng với các thầy ở phòng thí nghiệm LAS XD 115 đã tạo điều kiện về máy móc và
thiết bị, tận tình chỉ bảo để chúng tôi có thể thực hiện đề tài một cách thuận lợi, hoàn
thiện chuyên đề tốt nghiệp của mình. Chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối
với các thầy giáo, cô giáo trong khoa Vật liệu Xây dựng và các thầy cô giáo trường
Đại học Xây dựng đã nhiệt tình giảng dạy, trang bị kiến thức cho chúng tôi trong suốt
những năm học tập tại trường.

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 6 tháng 1 năm 2015
LỜI CẢM ƠN
Chúng tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS. Nguyễn Như Quý – giáo viên
hướng dẫn, người đã tạo điều kiện giúp đỡ chúng tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

2

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

Chúng tôi cũng xin bày tỏ sự biết ơn chân thành đến TS. Vũ Hải Nam– Phó Giám Đốc
Trung tâm Xi măng và Bê tông và KS. Phạm Đức Tuấn Phó phòng thí nghiệm Trung
tâm Xi măng và Bê tông, Viện Vật Liệu Xây Dựng, Bộ Xây Dựng đã tạo điều kiện về
máy móc và thiết bị để chúng tôi có thể thực hiện đề tài một cách thuận lợi. Chúng tôi
cũng xin cảm ơn các cán bộ nhân viên phòng thí nghiệm LAS XD 1133, Trung tâm Bê
tông và Xi măng, Viện Vật liệu Xây Dựng đã tận tình chỉ bảo cũng như tạo điều để
chúng tôi hoàn thành nhiệm vụ của đề tài. Chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân
thành đối với các thầy giáo, cô giáo trong khoa Vật liệu Xây dựng và các thầy cô giáo
trường Đại học Xây dựng đã nhiệt tình giảng dạy, trang bị kiến thức cho chúng tôi
trong suốt những năm học tập tại trường.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn ba bạn Trần Đức, Vũ Văn Dũng và bạn Vũ Trọng

Nhân sinh viên lớp 55VL2 đã đồng hành cùng tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài
này.

Hà Nội, ngày 6 tháng 1 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Vũ Văn Linh
Nguyễn Văn Thành

Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt
STT

Nội dung

1

ACI

American Concrete Institute

2

ASTM

American Society of Testing Materials

GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

3

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

3

CP

Cấp phối

4

CKD

Chất kết dính

5

C

Cát

6

X

Xi măng

7

Đ

Đá

8

N

Nước

9

N/X

Tỉ lệ theo khối lượng giữa nước và xi măng

10

TEA

Phụ gia rắn nhanh Triethanolamine

11

HD

Phụ gia hóa dẻo Sikament R4

12

R3

Cường độ nén ở tuổi 3 ngày

13

R7

Cường độ nén ở tuổi 7 ngày

14

R28

Cường độ nén ở tuổi 28 ngày

15

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

16

γlt

Khối lượng thể tích lý thuyết của hỗn hợp bê tông

17

γ tt

Khối lượng thể tích thực tế của hỗn hợp bê tông

18

β

Hệ số dư vữa

19

HHBT

Hỗn hợp bê tông

20

BT

Bê tông

21

SN

Độ sụt của hỗn hợp bê tông

22

Dmax

Kích thước lớn nhất của cốt liệu.

23

SSD

Trạng thái bão hòa khô mặt của cát

STT

Bảng

Danh mục các bảng
Nội dung

1

Bảng 1.1

Độ co hóa học của các khoáng riêng biệt

18

2

Bảng 2.1

Vùng biến đổi của các biến

39

3

Bảng 2.2

Kế hoạch thực nghiệm bậc 2 với biến thực và biến
mã

40

4

Bảng 2.3

Giá trị tổng bình phương của cột thứ j ứng với hệ số

41

Trang

GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

4

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

bj
5

Bảng 2.4

Các số liệu sử dụng trong thiết kế thành phần bê
tông

42

6

Bảng 3.1

Thành phần hạt của đá dăm theo TCVN 7572:2006

49

7

Bảng 3.2

Kết quả xác định khối lượng riêng và độ hút nước
của đá dăm

50

8

Bảng 3.3

Kết quả xác định khối lượng thể tích xốp của đá dăm

52

9

Bảng 3.4

Kết quả xác định khối lượng thể tích chọc chặt của
đá dăm

54

10

Bảng 3.5

Kết quả xác định độ ẩm tự nhiên của đá dăm

54

11

Bảng 3.6

Kết quả xác định hàm lượng bụi, bùn, sét của đá
dăm

55

12

Bảng 3.7

Tổng hợp tính chất của đá dăm

56

13

Bảng 3.8

Thành phần hạt của cát xác định theo TCVN
7572:2006

57

14

Bảng 3.9

Kết quả xác định khối lượng riêng và độ hút nước
của cát

60

15

Bảng 3.10

Kết quả xác định khối lượng thể tích xốp của cát

62

16

Bảng 3.11

Kết quả xác định khối lượng thể tích chọc chặt của
cát

62

17

Bảng 3.12

Kết quả xác định độ ẩm tự nhiên của cát

63

18

Bảng 3.13

Kết quả xác định hàm lượng bụi, bùn, sét của cát

64

19

Bảng 3.14

Các tính chất của vát vàng Sông Lô

64

20

Bảng 3.15

Kết quả xác định khối lượng riêng của xi măng PC40
Bút Sơn

66

21

Bảng 3.16

Kết quả trung bình cường độ nén của các mẫu vữa xi
măng

68

22

Bảng 3.17

Kết quả xác định độ mịn của xi măng bằng phương
pháp sàng tay

69

23

Bảng 3.18

Các tính chất cơ lí của xi măng PC 40 Bút Sơn

73

24

Bảng 4.1

Thành phần cấp phối cho 1m3 bê tông không sử dụng
phụ gia

76

25

Bảng 4.2

Thành phần cấp phối cho 1m3 bê tông sử dụng phụ

76

GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

5

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

gia TEA
Bảng 4.3

Thành phần cấp phối cho 1m3 bê tông có sử dụng kết
hợp phụ gia TEA và phụ gia hóa dẻo Sikament R4

76

27

Bảng 4.4

Kết quả nghiên cứu độ sụt của mẫu bê tông đối
chứng, có sử dụng TEA và có sử dụng kết hợp phụ
gia TEA và Sikament R4

77

28

Bảng 4.5

Kết quả nghiên cứu sự phát triển cường độ của bê
tông không sử dụng phụ gia ở tuổi 3, 7 và 28 ngày

81

29

Bảng 4.6

Kết quả nghiên cứu sự phát triển cường độ của bê
tông sử dụng TEA ở tuổi 3, 7 và 28 ngày

85

30

Bảng 4.7

Kết sự phát triển cường của độ bê tông sử dụng TEA
kết hợp Sikament R4 ở tuổi 3, 7 và 28 ngày.

89

31

Bảng 4.8

Kết quả nghiên cứu sự phát triển cường độ của bê
tông không sử dụng phụ gia ở tuổi 3, 7 và 28 ngày

93

32

Bảng 4.9

Kết quả nghiên cứu sự phát triển cường độ của bê
tông sử dụng TEA ở tuổi 3, 7 và 28 ngày

93

33

Bảng 4.10

Kết sự phát triển cường của độ bê tông sử dụng TEA

kết hợp Sikament R4 ở tuổi 3, 7 và 28 ngày

94

34

Bảng 4.11

Kết quả khảo sát độ co của mẫu bê tông không sử
dụng phụ gia, điểm 5 ÷ 13

96

35

Bảng 4.12

Kết quả khảo sát độ co của mẫu bê tông sử dụng phụ
gia TEA, điểm 5 ÷ 13

97

36

Bảng 4.13

Kết quả khảo sát độ co của mẫu bê tông có sử dụng
TEA kết hợp Sikament R4, điểm 5 ÷ 13

97

26

GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

6

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Tên Hình Vẽ

STT

Hình

Trang

1

Hình 1.1

Các vết nứt mặt do co mềm sau ít giờ

17

2

Hình 1.2

Phương pháp xác định co hóa học

18

3

Hình 1.3

Mối quan hệ giữa co hóa học và co nội sinh

19

4

Hình 1.4

Ảnh hưởng của loại xi măng tới co nội sinh của vữa
xi măng

20

5

Hình 1.5

Ảnh hưởng của tỉ lệ N/CKD tới co nội sinh của vữa
xi măng

20

6

Hình 1.6

Quá trình co ngót tương đối của bê tông theo thời
gian

22

7

Hình 1.7

Độ co khô của các mẫu bê tông bảo dưỡng ở các
tuổi từ 3 đến 28 ngày

23

8

Hình 2.1

Dụng cụ xác định độ sụt của hỗn hợp bê tông

32

GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

7

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

9

Hình 2.2

Các bước trong công tác thử độ sụt hỗn hợp bê tông

33

10

Hình 2.3

Máy nén bê tông và hình dạng mẫu lập phương bị
phá hoại

34

11

Hình 2.4

Khuôn và núm đo co ngót của bê tông

36

12

Hình 2.5

Thiết bị đo co ngót của bê tông

36

13

Hình 2.6

Tủ khí hậu

37

14

Hình 2.7

Sơ đồ kế hoạch thực nghiệm với hai yếu tố N/X và β

39

15

Hình 3.1

Mô tả dụng cụ xác định khối lượng thể tích xốp của
cốt liệu

51

16

Hình 3.2

Mô tả dụng cụ xác định hàm lượng bụi, bùn, sét có
trong cốt liệu

55

17

Hình 3.3

Hình dáng các khối cát

58

18

Hình 3.4

Bình Lechaterlier

65

19

Hình 3.5

Thiết bị bàn dằn vữa điển hình

66

20

Hình 3.6

Dụng cụ ViCat và các kim đo thời gian đông kết, độ
dẻo tiêu chuẩn

71

Hình 4.1

Bề mặt biểu hiện hàm mục tiêu độ sụt của hỗn hợp
bê tông không chứa phụ gia theo biến mã X 1 (hệ số

dư vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)

78

Hình 4.2

Đường đồng mức hàm mục tiêu độ sụt của hỗn hợp
bê tông không chứa phụ gia theo biến mã X 1 (hệ số
dư vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)

78

Hình 4.3

Bề mặt biểu hiện hàm mục tiêu độ sụt của hỗn hợp
bê tông có chứa TEA theo biến mã X1 (hệ số dư vữa
β) và X2 (tỷ lệ N/X)

79

Hình 4.4

Đường đồng mức hàm mục tiêu độ sụt của hỗn hợp
bê tông có chứa TEA theo biến mã X1 (hệ số dư vữa
β) và X2 (tỷ lệ N/X)

79

25

Hình 4.5

Bề mặt biểu hiện hàm mục tiêu độ sụt của hỗn hợp
bê tông có chứa TEA và Sikament R4 theo biến mã
X1 (hệ số dư vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)

80

26

Hình 4.6

21

22

23

24

Đường đồng mức hàm mục tiêu độ sụt của hỗn hợp
bê tông có chứa TEA và Sikament R4 theo biến mã

80

GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

8

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

X1 (hệ số dư vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)
27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

Hình 4.7

Bề mặt biểu hiện hàm mục tiêu cường độ bê tông
không phụ gia ở tuổi 3 ngày theo biến mã X 1 (hệ số
dư vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)

82

Hình 4.8

Đường đồng mức hàm mục tiêu cường độ bê tông
không phụ gia ở tuổi 3 ngày theo biến mã X1 (hệ số
dư vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)

82

Hình 4.9

Bề mặt biểu hiện hàm mục tiêu cường độ bê tông
không phụ gia ở tuổi 7 ngày theo biến mã X1 (hệ số
dư vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)

83

Hình 4.10

Đường đồng mức hàm mục tiêu cường độ bê tông
không phụ gia ở tuổi 7 ngày theo biến mã X1 (hệ số
dư vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)

83

Hình 4.11

Bề mặt biểu hiện hàm mục tiêu cường độ bê tông
không phụ gia ở tuổi 28 ngày theo biến mã X1 (hệ số
dư vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)

84

Hình 4.12

Đường đồng mức hàm mục tiêu cường độ bê tông
không phụ gia ở tuổi 28 ngày theo biến mã X1 (hệ số
dư vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)

84

Hình 4.13

Bề mặt biểu hiện hàm mục tiêu cường độ bê tông có
phụ gia TEA ở tuổi 3 ngày theo biến mã X1 (hệ số dư
vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)

86

Hình 4.14

Đường đồng mức hàm mục tiêu cường độ bê tông có

phụ gia TEA ở tuổi 3 ngày theo biến mã X1 (hệ số dư
vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)

86

Hình 4.15

Bề mặt biểu hiện hàm mục tiêu cường độ bê tông có
phụ gia TEA ở tuổi 7 ngày theo biến mã X1 (hệ số dư
vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)

87

Hình 4.16

Đường đồng mức hàm mục tiêu cường độ bê tông có
phụ gia TEA ở tuổi 7 ngày theo biến mã X1 (hệ số dư
vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)

87

Hình 4.17

Bề mặt biểu hiện hàm mục tiêu cường độ bê tông có
phụ gia TEA ở tuổi 28 ngày theo biến mã X1 (hệ số
dư vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)

87

GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55

TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

9

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

Hình 4.18

Đường đồng mức hàm mục tiêu cường độ bê tông có
phụ gia TEA ở tuổi 28 ngày theo biến mã X1 (hệ số
dư vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)

87

Hình 4.19

Bề mặt biểu hiện hàm mục tiêu cường độ bê tông có
phụ gia TEA kết hợp Sikament R4 ở tuổi 3 ngày theo
biến mã X1 (hệ số dư vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)

90

Hình 4.20

Bề mặt biểu hiện hàm mục tiêu cường độ bê tông có
phụ gia TEA kết hợp Sikament R4 ở tuổi 3 ngày theo
biến mã X1 (hệ số dư vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)

90

Hình 4.21

Bề mặt biểu hiện hàm mục tiêu cường độ bê tông có
phụ gia TEA kết hợp Sikament R4 ở tuổi 7 ngày theo
biến mã X1 (hệ số dư vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)

91

Hình 4.22

Bề mặt biểu hiện hàm mục tiêu cường độ bê tông có
phụ gia TEA kết hợp Sikament R4 ở tuổi 7 ngày theo
biến mã X1 (hệ số dư vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)

91

Hình 4.23

Bề mặt biểu hiện hàm mục tiêu cường độ bê tông có
phụ gia TEA kết hợp Sikament R4 ở tuổi 28 ngày
theo biến mã X1 (hệ số dư vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)

92

44

Hình 4.24

Bề mặt biểu hiện hàm mục tiêu cường độ bê tông có
phụ gia TEA kết hợp Sikament R4 ở tuổi 28 ngày
theo biến mã X1 (hệ số dư vữa β) và X2 (tỷ lệ N/X)

92

45

Hình 4.25

Sự phát triển cường độ của bê tông không sử dụng
phụ gia

94

46

Hình 4.26

Sự phát triển cường độ của bê tông có sử dụng phụ
gia TEA

95

47

Hình 4.27

Sự phát triển cường độ của bê tông có sử dụng phụ
gia TEA kết hợp Sikament R4

95

48

Hình 4.28

Sự phát triển độ co của các mẫu bê tông không sử
dụng phụ gia

98

49

Hình 4.29

Sự phát triển độ co của các mẫu bê tông có sử dụng
phụ gia TEA

99

50

Hình 4.30

Sự phát triển độ co của các mẫu bê tông có sử dụng

phụ gia TEA ketesn hợp Sikament R4

99

51

Hình 4.31

So sánh ảnh hưởng của TEA tới độ co của mẫu bê

100

38

39

40

41

42

43

GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

tông 5,6 và 9
52

Hình 4.32

So sánh ảnh hưởng của TEA tới độ co của mẫu bê
tông 7, 8 và 9

101

53

Hình 4.33

So sánh ảnh hưởng của TEA và Sikament R4 tới độ
co của mẫu BT 5, 6 và 9

101

54

Hình 4.34

So sánh ảnh hưởng của TEA và Sikament R4 tới độ
co của mẫu BT 7, 8 và 9

102

55

Hình 4.35

So sánh ảnh hưởng của TEA+SR4 với TEA tới độ co
của mẫu BT 5, 6 và 9

103

56

Hình 4.36

So sánh ảnh hưởng của TEA+SR4 với TEA tới độ co
của mẫu BT 7, 8 và 9

103

GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

11 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2015

MỞ ĐẦU
Bê tông là loại vật liệu chủ yếu chiếm khối lượng lớn trong các công trình xây dựng.
Theo ước tính hàng năm thế giới tiêu thụ khoảng 2 tỉ m 3 bê tông các loại, bê tông là
một trong những loại vật liệu xây dựng cơ bản nhất, chúng quyết định phần nào mức
độ phát triển của văn minh nhân loại. So với các loại vật liệu xây dựng khác, bê tông
có nhiều ưu thế hơn hẳn như chế tạo đơn giản, dễ tạo hình, giá thành thấp do sử dụng
được nguồn nguyên liệu địa phương, có cường độ nén cao, bê tông bền nước và ổn
định với các tác động của môi trường, có môđun đàn hồi phù hợp với kết cấu bê tông
cốt thép và bê tông cốt thép dự ứng lực, v.v...Từ những thập kỉ cuối thế kỉ 20 người ta
đã bắt đầu sử dụng phụ gia để cải tiến các tính chất của bê tông làm phong phú hơn
tính năng và đáp ứng được hầu hết các yêu cầu trong xây dựng, chỉ cần lượng dùng
nhỏ các loại phụ gia khác nhau đem lại những hiệu quả nhất định tới tính chất của bê
tông, viêc ứng dụng phụ gia để cải thiện tính chất của bê tông đang là hướng nghiên
cứu được nhiều nhà khoa học quan tâm.
1. Lí do chọn đề tài
Bê tông là một loại vật liệu có nhiều tính ưu việt song cũng có một số nhược điểm,
hạn chế. Trong số đó phải kể đến tính ổn định thể tích kém, dễ tổn thương và bị phá
hoại khi phơi lộ trực tiếp dưới các tác nhân xâm thực.
Trong bê tông luôn xảy ra sự thay đổi thể tích ngay từ khi chế tạo xong và trong thời
gian bảo dưỡng, sử dụng. Sự thay đổi thể tích gồm co ngót và trương nở. Sự co ngót
chủ yếu do bay hơi nước tự do, do phản ứng hydrat hóa của xi măng hoặc do phản
ứng cacbonnat hóa. Sự trương nở xảy ra khi bê tông phơi lộ trong môi trường nước,
trong môi trường nhiệt độ cao hoặc nhiệt do hydrat hóa chất kết dính trong khối đổ có
thể tích lớn. Co ngót của bê tông là tính chất quan trọng bởi ảnh hưởng nhiều tới tính
ổn định của kết cấu nhất là với những công trình khối lớn. Các loại co ngót không
diễn ra độc lập mà diễn ra đồng thời, đáng kể nhất là co ngót do mất nước hay còn gọi
là co khô làm giảm thể tích của bê tông, tạo thành ứng suất kéo gây nứt trong bê tông,
ảnh hưởng tới độ bền và tuổi thọ công trình. Khi lượng nước trong bê tông càng cao

thì hiện tượng co ngót diễn ra càng mạnh. Các loại bê tông khác nhau hiện tượng co
ngót xảy ra khác nhau. Triethanolamine là một loại phụ gia thường được sử dụng như
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

12 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

chất trợ nghiền trong quá trình nghiền xi măng, ở lượng dùng hợp lí có tác dụng thúc
đẩy thủy hóa của các khoáng trong xi măng ở thời kì đầu giúp tăng cường độ ở tuổi
sớm ngày [2,17] và độ chống thấm do giảm kích thước lỗ rỗng vi mô trong bê tông.
Phụ gia hóa dẻo Sikament R4 là một chất siêu hóa dẻo hiệu quả cao, có tác dụng kéo
dài thời gian đông kết để sản xuất bê tông có độ dẻo cao trong điều kiện khí hậu nóng
là tác nhân giảm nước đáng kể, làm tăng cường độ ban đầu và cường độ cuối cùng
trong bê tông. Cùng với đề tài thực hiện trước đó đã cho thấy Triethanolamine và
Sikament R4 còn có tác dụng giảm co ngót trong bê tông ở các tuổi sớm và dài ngày.
Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia rắn nhanh Triethanolamine và phụ gia
hóa dẻo gốc lignosulfonate – Sikament R4 đến độ co và sự phát triển cường độ của bê
tông” dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Như Quý và TS Vũ Hải Nam là một
trong những nghiên cứu thăm dò nhằm làm rõ ảnh hưởng của Triethanolamine và
Sikamnet R4 tới co ngót của bê tông từ đó đưa ra cơ sở ứng dụng các loại phụ gia hỗn
hợp giảm co ngót chứa TEA và Sikament R4 trong thực tế, nâng cao chất lượng và
tuổi thọ cho các công trình xây dựng.
2. Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt Triethanolamine và phụ gia hóa dẻo

gốc lignosulfonate – Sikament R4 tới độ co ngót của bê tông có độ sụt thay đổi
trong khoảng SN = 5 – 20 cm.
Nghiên cứu ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt và phụ gia hóa dẻo gốc
lignosulfonate – Sikament R4 tới sự phát triển cường độ của bê tông ở các tuổi 3,
7, 28 ngày.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là bê tông nặng cốt liệu đặc chắc có mác M300 – M500, sử
dụng vật liệu như xi măng PC40, đá dăm cacbonnat, cát vàng cỡ hạt trung bình, phụ
gia hóa học Triethanolamine (TEA), phụ gia hóa dẻo gốc lignosulfonate – Sikament
R4.
Phạm vi nghiên cứu là nghiên cứu độ co ngót khi mất nước, sự phát triển cường độ
của bê tông trong điều kiện phòng thí nghiệm.
4. Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu của đề tài
Cách tiếp cận của đề tài là kết hợp lý thuyết với thực tiễn nhằm mục đích nghiên cứu
ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt Triethanolamine và phụ gia hóa dẻo Sikament
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

13 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

R4 đến độ co của bê tông phù hợp với trình độ khoa học công nghệ cũng như điều
kiện sẵn có của Việt Nam.
Phương pháp nghiên cứu của đề tài: Trong quá trình nghiên cứu đã sử dụng các
phương pháp tiêu chuẩn hóa của Việt Nam và Mỹ, v.v…hiện hành để nghiên cứu các

tính chất vật liệu, nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia hóa học Triethanolamin và phụ
gia hóa dẻo Sikament R4 đến sự co ngót do mất nước và một số tính chất khác của bê
tông kết hợp sử dụng các phương pháp phi tiêu chuẩn như phương pháp toán quy
hoạch thực nghiệm đa nhân tố, phương pháp thiết kế thành phần bê tông, v.v… làm
tăng tính khoa học và độ tin cậy của kết quả nghiên cứu.
5. Nội dung nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu tổng quan về co ngót của bê tông, tác dụng của phụ gia rắn nhanh TEA và
phụ gia giảm nước tầm cao gốc Lignosulfonate.
Nghiên cứu các tính chất vật liệu sử dụng.
Các phương pháp sử dụng trong nghiên cứu.
Nghiên cứu sự phát triển cường độ và độ co cuả bê tông thường có cường độ từ 30 –
50 Mpa và tính công tác SN = 5 – 20cm.
Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia rắn nhanh Triethanolamine đến sự phát triển
cường độ và độ co của bê tông thường có cường độ trong khoảng 30 – 50 Mpa và
tính công tác SN = 5 – 20cm.
Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia rắn nhanh Triethanolamine kết hợp với phụ gia
hóa dẻo gốc Lignosulfonate - Sikament R4 đến sự phát triển cường độ và độ co
của bê tông thường có cường độ trong khoảng 30 – 50 Mpa và tính công tác SN =
5 – 20cm.
Các kết luận và kiến nghị.

GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

1.1.

14 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CO NGÓT CỦA BÊ TÔNG
Khái niệm và phân loại co ngót trong bê tông

Trong quá trình chế tạo, cứng rắn, sử dụng bê tông thường xảy ra sự thay đổi thể tích,
xuất hiện sự biến dạng. Trị số của chúng phụ thuộc vào cấu trúc của bê tông, tính chất
các vật liệu và thành phần của nó, đặc điểm của công nghệ và những yếu tố khác. Các
tính chất biến dạng của bê tông được tính đến trong khi thiết kế kết cấu, chúng ảnh
hưởng rất lớn đến chất lượng và độ vĩnh cửu của các công trình bê tông cốt thép.
Biến dạng của bê tông có thể phân chia thành các dạng sau:
Biến dạng riêng của hỗn hợp bê tông và bê tông (hiện tượng co ngót và giãn nở của bê
tông) chúng xuất hiện dưới tác động của các quá trình hóa lí xảy ra trong bê tông.
Biến dạng dưới tác động của tải trọng cơ học: biến dạng do tác động tức thời của tải
trọng và tác động của tải trọng lâu dài – từ biến của bê tông.
Biến dạng nhiệt của bê tông.
Kể từ khi đổ khuôn, lèn chặt, bảo dưỡng và sử dụng trong bê tông luôn xảy ra quá
trình tự biến dạng thể tích. Quá trình này kèm theo nhiều tác hại trong bê tông nhất là
hiện tượng co ngót do mất nước vì bê tông chịu kéo kém hơn nhiều so với chịu nén
dẫn đến nứt trong bê tông ảnh hưởng tới tính ổn định và tuổi thọ công trình. Các vết
nứt hình thành do co ngót tạo ra các khe hở trong bê tông gây ăn mòn cốt thép, ăn
mòn vi sinh vật, v.v… do vậy cần tìm hiểu rõ cơ chế của các loại co ngót. Theo các
nhà khoa học trên thế giới phân chia co ngót trong bê tông thành 5 loại đó là:
Co mềm (plastic shrinkage)
Co hóa học (chemical shrinkage)
Co nội sinh (autogeneous shrinkage)
Co do phản ứng cacbonat hóa (carbonation shrinkage)
Co khô (drying shrinkage)

Các loại co ngót khác nhau thường diễn ra đồng thời tại mọi tuổi của bê tông trong đó
đáng kể nhất là co khô do mất nước.

GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

15 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

Co mềm
Hiện tượng thay đổi thể tích của bê tông khi chưa có cường độ hoặc cường độ còn rất
thấp quá trình này diễn ra trong khoảng 8-10h đầu sau khi tạo hình do sự mất nước từ
bề mặt hở của bê tông.
Diễn biến của co mềm trong bê tông phụ thuộc điều kiện thời tiết và bản thân bê tông,
trong đó đáng kể là tác động của quá trình mất nước tự do và phản ứng “tự co”của
chất kết dính trong bê tông.
Co mềm có thể được hạn chế bằng giải pháp sau:
Giảm bay hơi nước mặt của bê tông (bằng cách giảm nhiệt độ bê tông, phủ nilon lên
sản phẩm sau khi đổ , không để mẫu phơi lộ trực tiếp dưới ánh nắng hay nơi có gió
thổi, nhiệt độ cao, v.v…);
Giảm lượng dùng xi măng (bằng cách tối ưu lượng hồ xi măng và vật liệu thành
phần);
Sử dụng phụ gia giảm co;
Nếu co mềm xảy ra trước khi bê tông kết thúc đông kết có thể tái hoàn thiện bề mặt;
Sử dụng cốt sợi phi kim loại.

Hình 1.1: Các vết nứt mặt do co mềm sau ít giờ
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

16 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

Co hóa học
Hiện tượng thể tích tuyệt đối của sản phẩm thủy hóa nhỏ hơn tổng thể tích tuyệt đối
của xi măng và nước trước thủy hóa.
Bảng 1.1:Độ co hóa học của các khoáng riêng biệt trong xi măng [26]
Co hóa học (cm3/g)
C3S
0,0532
C2S
0,0400
C4AF
0,1113
C3A
0,1785
Từ đây có thể xác định độ co hóa học tổng (VCS-TOTAL) theo công thức sau:

[1.1]

Hình 1.2: Phương pháp xác định co hóa học [29]
Co nội sinh
Co ngót xảy ra do ảnh hưởng của co hóa học và co ngót của bê tông do tự mất nước
cục bộ, có thể xác định co nội sinh theo ASTM C1698 - 09

GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

Hình 1.3:Mối quan hệ giữa co hóa học và co nội sinh [27]
Co do tự khô (self – desiccation) là kết quả của phản ứng hydrat hóa các khoáng trong
xi măng lấy đi nước trong các lỗ rỗng mao quản trong bê tông. Kết quả sự co ngót xảy
ra khi bị mất nước ngay chính trong khối bê tông chứ không phải do bay hơi ra môi
trường. Quá trình thủy hóa chất kết dính diễn ra trong suốt quá trình bê tông rắn chắc
nên co nội sinh cũng diễn ra song song làm tăng mức độ co ngót của bê tông, trên
thực tế, đối với bê tông thường có tỉ lệ N/X = 0,43 – 0,63 lượng co này rất nhỏ và
không đáng kể so với co do mất nước.
Co nội sinh ảnh hưởng bởi các yếu tố chủ yếu sau:
Tốc độ thủy hóa của chất kết dính: phản ứng thủy hóa càng nhanh tốc độ co ngót nội
sinh càng nhiều hay nói cách khác phụ thuộc loại xi măng, xi măng chứa nhiều
C3A và C4AF thì co nội sinh tăng [26];
Tỉ lệ N/CKD : tỉ lệ này càng nhỏ, co nội sinh càng nhiều;
Lượng dùng chất kết dính: lượng dùng xi măng càng nhiều thì co nội sinh càng lớn;

Độ mịn của xi măng, nhiệt độ môi trường cao sẽ tăng độ co nội sinh.
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

Hình 1.4: Ảnh hưởng của loại xi măng tới co nội sinh của vữa ximăng [27].

Hình 1.5: Ảnh hưởng của tỉ lệ N/CKD tới co nội sinh của vữa xi măng [27].
Co khô
Xảy ra do sự bay hơi nước trên bề mặt và trong các mao quản của bê tông đã rắn chắc,
bản chất của co khô cũng giống co mềm nhưng xảy ra khi bê tông đã rắn chắc.
Mức độ co khô của bê tông phụ thuộc vào:
Cấu trúc và các kích thước mao quản ;
Điều kiện môi trường xung quanh như nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió…
Lượng nước tự do trong bê tông ;
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

19 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

Tính chất và lượng dùng cốt liệu;
Tỉ lệ N/CKD và tỉ lệ CL/CKD;
Loại và lượng dùng phụ gia khoáng, phụ gia hóa;
Độ mịn xi măng và tốc độ hydrat hóa ;
Kích thước mẫu ;
Hình dạng và kích thước và vị trí của cấu kiện bê tông trong công trình ;
Mức độ ảnh hưởng của lượng dùng cốt liệu đến co khô của bê tông được biểu thị qua
công thức sau [28];
Sc = (1 – Va )k

[1.2]

Trong đó:
Sc : co ngót của bê tông
Va : thể tích của cốt liệu trong bê tông
k : hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào modun đàn hồi E của cốt liệu, k = 1,2 ÷ 1,7
Co do cacbonat hóa
Hiện tượng co do phản ứng cabonnat hóa của CO 2 và Ca(OH)2 tạo ra CaCO3 có thể
tích nhỏ hơn Ca(OH)2 gây nên co ngót trong bê tông.
CO 2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H 2O
Phản ứng chỉ xảy ra khi có sự thâm nhâp của CO 2 vào trong các lỗ rỗng chứa
Ca(OH)2, tỷ lệ thâm nhập của khí CO2 cũng phụ thuộc vào độ ẩm của bê tông và độ
ẩm tương đối của môi trường xungquanh, lượng CO2 càng tăng sẽ gia tăng trọng
lượng rắn và co ngót của bê tông.
Trên thực tế phản ứng trên làm tăng thể tích bê tông, cơ chế chính xác của hiện tượng
co ngót này cũng chưa được thiết lập. Một vài giả thuyết cho rằng Ca(OH) 2 là thành
phần của bê tông dưới dạng tinh thể có tác dụng ngăn chặn sự phá vỡ cấu trúc gel

CSH. Tuy nhiên, khi phản ứng cacbonat hóa xảy ra CH bị hòa tan dẫn tới phá vỡ cấu
trúc CSH gây nên co ngót.
Cacbonat hóa làm tăng mức độ co khô khi ở độ ẩm tương đối 50%, ở nơi có độ ẩm
cao > 80% quá trình hấp thu CO 2 trở nên khó khăn ở các lỗ rỗng đã bão hòa, ở nơi có
độ ẩm rất thấp ~30% hòa tan CH không xảy ra, từ đó cũng không có co ngót do
cacbonat hóa.
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

20 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

Cacbonat hóa làm tăng cường độ và chống thấm trong bê tông, tuy nhiên do tính kiềm
của bê tông giảm khiến bê tông dễ bị ăn mòn.[28]

Hình 1.6 : Quá trình co ngót tương đối của bê tông theo thời gian[28].
Một số biện pháp giảm co do mất nước cho bê tông
Trong thực tế có thể áp dụng nhiều biện pháp giảm thiểu co do mất nước của bê tông.
Cho đến nay việc kiểm soát nứt do co ngót (chủ yếu là co khô) có thể được thực hiện
trong giai đoạn thiết kế, khi thi công và trong quá trình sử dụng kết cấu bê tông. Đó
là:
Giảm nước tự do trong HHBT bằng cách sử dụng phụ gia hóa dẻo và siêu dẻo;
Sử dụng cốt sợi phân tán tăng khả năng kháng nứt cho lớp mặt bê tông;
Tăng độ đặc vi cấu trúc bằng cách sử dụng phụ gia khoáng;
Tăng lượng cốt liệu sử dụng trong bê tông;

Sử dụng phụ gia nở trung hòa co ngót bê tông trong giai đầu của quá trình rắn chắc;
Tạo khe co ngót nhân tạo trong khối bê tông ;
Tăng thời gian bảo dưỡng bê tông trước khi sử dụng;
Bảo đảm chế độ bảo dưỡng ẩm, tránh mất nước do bay hơi và lựa chọn biện pháp bảo
dưỡng phù hợp cho từng điều kiện môi trường khí hậu, v.v…
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG
1.2.

21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

Tình hình nghiên cứu co ngót trong bê tông trên thế giới

Điểm qua kết quả nghiên cứu và các kết luận của một số nhà khoa học ngoài nước cho
thấy tro bay có nhiều ưu việt so với khi sử dụng 100% xi măng như cải thiện tính
công tác, tính bơm, giảm nhiệt thủy hóa, giảm co nội sinh và co khô (giảm co khô khi
được bảo dưỡng tốt) tăng cường độ tuổi dài ngày, giảm tính thấm, hạn chế xâm nhập
clo, tăng tính bền sunphat natri, giảm khả năng phản ứng kiềm cốt liệu. Tuy nhiên sự
có mặt của tro bay cũng có thể làm chậm tốc độ rắn chắc, giảm cường độ tuổi sớm, độ
bền chống cácbônát hóa và độ bền chống ăn mòn sunphat manhê [15].
Các nhà khoa học Mỹ cho rằng vết nứt trong bê tông có thể hình thành do nhiều
nguyên nhân nhưng chủ yếu vẫn là do co khô bị kiềm chế vì vậy các yếu tố ảnh hưởng
đến co khô đã và đang được nghiên cứu suốt hơn 80 năm qua. Liên quan đến việc sử
dụng tro bay trong bê tông kết quả nghiên cứu [16] cho rằng sự có mặt của tro bay

làm tăng co ngót so với mấu đối chứng sử dụng 100% xi măng dù bảo dưỡng theo chế
độ 7 ngày hay 14 ngày.
Đối với chế độ bảo dưỡng bê tông, trong cùng điều kiện bảo dưỡng ở nhiệt độ 23 ± 2
0
C và độ ẩm tương đối 50 ± 4% cho thấy khi bảo dưỡng ở tuổi ít ngày, cụ thể là 3
ngày và 7 ngày độ co khô trong bê tông là lớn nhất trong khi đó bảo dưỡng ở các tuổi
14 và 28 ngày cho độ co khô trong bê tông là thấp nhất [16].

Hình 1.7: Độ co khô của các mẫu bê tông bảo dưỡng ở các tuổi từ 3 đến 28 ngày.
Đối với phụ gia dẻo hóa, theo nhận định chung của các nhà khoa học có thể sử dụng
cho nhiều mục đích cùng lúc như tăng dẻo khi giữ không đổi lượng dùng nước, tăng
cường độ khi giữ nguyên tính công tác, hay giảm lượng dùng chất kết dính khi giữ
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

22 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

không đổi cường độ và tính công tác. Trên thực tế có thể cùng lúc đạt được 2 hay 3
mục tiêu cùng lúc phụ thuộc vào từng trường hợp cụ thể.
Đối với phụ gia rắn nhanh, phần lớn có tác dụng thức đẩy sự thủy hóa và rắn chắc xi
măng trong thời kỳ đầu, chủ yếu tăng độ hòa tan của các khoáng xi măng cũng như
tăng khối lượng các sản phẩm thủy hóa tạo thành trong giai đoạn đầu, làm tăng bão
hòa một số ion trong môi trường lỏng do đó thúc đẩy quá trình kết tinh sản phẩm thủy
hóa xi măng. Một số phụ gia rắn nhanh như TEA thường được sử dụng như một thành

phần của phụ gia hóa dẻo nhằm trung hòa tác dụng chậm rắn của chúng, ví dụ trong
phụ gia giảm nước có nguồn gốc lignosunphonat [2,17].
1.3.

Tình hình nghiên cứu co ngót trong bê tông ở Việt Nam

Cho đến thời điểm hiện tại ở Việt Nam đã có nhiều công trình khoa học nghiên cứu về
tính công tác và sự phát triển cường độ của bê tông khi có mặt phụ gia khoáng và phụ
gia hóa học đặc biệt là ở các loại bê tông cường độ cao.Một số tác giả đã nghiên cứu
ảnh hưởng của tro tuyển Phả Lại đến tính chất của xi măng và bê tông như: PGS.TS
Nguyễn Như Quý, TS Vũ Hải Nam và cộng sự, TS Lương Đức Long và cộng sự…
trong nghiên cứu đã sử dụng tro tuyển Phả Lại, phụ gia rắn nhanh để chế tạo bê tông,
các chỉ tiêu nghiên cứu gồm có tính công tác, cường độ nén, phản ứng kiềm si-líc,
phản ứng bền sunphat.
Tuy nhiên chưa có nhiều công trình khoa học nghiên cứu sâu về co do mất nước của
bê tông được công bố. Việc thiếu các thiết bị dùng cho công tác nghiên cứu cũng như
các chuyên gia hàng đầu trong lĩnh việc này cản trở công tác triển khai các công trình
nghiên cứu khoa học ngang tầm với các nước trong khu vực. Tuy nhiên sau sự cố nứt
bê tông đầm lăn Công trình Thủy điện Sơn La, mà co do mất nước của bê tông được
cho là nguyên nhân chủ yếu thì vấn đề này đã thu hút được sự chú ý của các nhà
nghiên cứu. Tác giả [10] đã nghiên cứu co do mất nước của bê tông có cấp phối hạt
cốt liệu gián đoạn và kết luận: Với bê tông có D max = 40 mm có thành phần hạt gián
đoạn, không chứa cấp hạt 10 – 20 mm, bê tông có độ co khô thấp hơn nhiều so với bê
tông có thành phần hạt liên tục. Lý do với thành phần cấp phối hạt gián đoạn, khi có
cùng tính công tác, độ đặc của bộ khung gồm các hạt cốt liệu lớn đạt giá trị cao nhất.
Tác giả [11,12] đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia khoáng tro tuyển Phả
Lại và puzơlan Gia Quy đến co khô của bê tông khối lớn (D max = 75 mm), kết quả
nghiên cứu cho thấy trong điều kiện bảo dưỡng tự nhiên có nhiệt độ môi trường và độ
ẩm không khí.Sự có mặt của phụ gia khoáng làm tăng co khô của bê tông không sử

GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

23 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

dụng phụ gia khoáng. Sự có mặt của Tro tuyển Phả Lại co khô nhiều hơn so với phụ
gia puzơlan thiên nhiên Gia Quy.
Tác giả [13] cũng đi tới kết luận, việc sử dụng kết hợp phụ gia rắn nhanh không ăn
mòn cốt thép Triethanolamine (TEA) với phụ gia hóa dẻo gốc lignosulfonate –
Sikament R4 cho thấy, độ co của bê tông thấp hơn 13% so với mẫu bê tông đối chứng.
Kết quả trên càng củng cố rằng, phụ gia rắn nhanh TEA và phụ gia hóa dẻo gốc
lignosulfonate – Sikament R4 có tác dụng giảm co ngót trong bê tông, cơ chế và mức
độ ảnh hưởng của hai loại phụ gia này ra sao cần làm sáng tỏ thêm.
1.4.

Vai trò của Phụ gia hóa học Triethanolamine trong bê tông

Phụ gia rắn nhanh Triethanolamine (TEA) là một chất hoạt động bề mặt, khi tan trong
nước làm giảm sức căng bề mặt của nước và đặc biệt là loại phụ gia không ăn mòn cốt
thép cho bê tông. Triethanolamine được sản xuất từ ôxýt êtylen và amôniac, có công
thức hóa học(CH2–CH2–OH)3–N, là một chất lỏng nhớt đông đặc ở nhiệt độ 21,2 oC.
Tỷ trọng ρ=1,124 g/cm3. Phân tử lượng M=149,2,Triethanolamine hòa tan vô hạn
trong nước.
Cơ chế ảnh hưởng của phụ gia rắn nhanh Triethanolamine đến quá trình

thủy hóa rắn chắc của xi măng và cấu trúc đá xi măng.
Từ những năm 1958 người ta đã phát hiện ra rằng Fe 3+ kết tủa trong quá trình thủy hóa
xi măng bao bọc pha silicat và pha aluminat dưới dạng màng relatin khó thấm từ ôxýt
sắt ngậm nước Fe(OH)3 do đó làm chậm thủy hóa của các khoáng này. Hiện tượng này
xảy ra là do khi nghiền ckanke với thạch cao các pha phân bố xen giữa pha silicat có
độ cứng thấp hơn pha silicat do vậy sự phá hoại xảy ra dễ dàng hơn. Kết quả là hàm
lượng pha này trên bề mặt hạt xi măng cao hơn so với bên trong. Trong khi đó một
phần pha trung gian này lại chủ yếu chứa C 4AF. Khi C4AF bắt đầu thủy hóa, sắt trong
hợp chất phản ứng chậm do có độ hòa tan kém tức là sự khuyếch tán ion sắt từ bề mặt
xảy ra chậm và ion sắt bị kết tủa trên bề mặt các hạt xi măng dưới dạng màng ôxýt sắt
ngậm nước Fe(OH)3 khó thấm.
Để thúc đẩy thủy hóa pha silicat và pha aluminat trong trường hợp này cần phải đẩy
nhanh mức độ hòa tan của ion sắt.
TEA là chất có khả năng làm tăng tính hòa tan của một số ion kim loại trong môi
trường kiềm mạnh (PH>12) trong đó có Fe 3+ thông qua phản ứng tạo phức theo
Chaberek và Martell được mô phỏng theo sơ đồ sau:

GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55
−

2OH
Fe3+ + (CH 2 − CH 2 − OH)3 
→


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG
O

24 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

CH2

CH2-CH2 CH2
O
Fe
HO

N
O

CH2
CH2

OH

Do đó sự có mặt của TEA làm tăng tính tan của ion sắt Fe 3+ đã trực tiếp làm tăng hoạt
tính của khoáng C4AF làm khoáng này thủy hóa tương tự khoáng C3A đồng thời làm
giảm mức độ tạo thành Fe(OH) 3 bao bọc bề mặt hạt xi măng do vậy trực tiếp làm tăng
mức độ thủy hóa của pha silicat và pha aluminat làm cho cường độ đá xi măng phát
triển nhanh.
Ngoài ra TEA cũng thúc đẩy sự hòa tan của ion Al 3+ do tính hấp phụ hóa học có chọn
lọc của TEA bởi các ion nhôm bề mặt có tính axít mạnh. Đồng thời phụ gia TEA cũng
có khả năng bị hấp phụ hóa học bởi các ion canxi bề mặt chứa một nhóm –OH là một
bazơ mạnh. Cơ chế này có thể biểu diễn bằng sơ đồ sau:

Al3+ : N(CH 2 − CH 2 − OH)3

Ca 2+ − OH + NH + − (CH 2 − CH 2 − OH)3 → Ca 2+ : N − (CH 2 − CH 2 − OH) 3 + H 2O
Mặt khác Triethanolamine làm giảm sức căng bề mặt của nước làm cho quá trình
thấm ướt hạt xi măng và quá trình hòa tan các thành phần hoạt tính cao trở nên dễ
dàng hơn. Nước với sức căng bề mặt giảm dễ dàng thâm nhập đến bề mặt hạt xi măng
có bao bọc màng sản phẩm thủy hóa ban đầu, góp phần thúc đẩy thủy hóa hầu như tất
cả các khoáng clanke.
Ảnh hưởng của phụ gia rắn nhanh Triethanolamine đến quá trình thủy hóa
và rắn chắc của xi măng.
Quá trình thủy hóa và rắn chắc của các khoáng clanke riêng biệt và của xi măng
pooclăng với sự có mặt của Triethanolamine đã được công bố trong các công trình
nghiên cứu của Ramachandran V.S. Sự có mặt của Triethanolamine làm thay đổi đáng
kể thủy hóa của các khoáng clanke và của xi măng, cụ thể là:
Quá trình thủy hóa khoáng C3A khi có mặt Triethnolamine
Triethanolamine thúc đẩy quá trình thủy hóa của C3A tạo thành sản phẩm hydro
aluminat canxi khối sáu mặt (C4AH13) đồng thời thúc đẩy sự chuyển hóa chất này
thành hydro aluminat canxi dạng lập phương (C 3AH6). Tốc độ thủy hóa C3A tăng tỷ lệ

GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55
TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55


TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA VẬT LIỆU XÂY DỰNG

25 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2015

thuận với nồng độ Triethanolamine, ngoài ra sự có mặt của Triethanolamine có tác
dụng thúc đẩy sự hình thành ettingite trong hệ C3A – thạch cao.

Quá trình thủy hóa khoáng C3S và khoáng C2S khi có mặt Triethnolamine
Khi có mặt Triethanolamine các đặc trưng thủy hóa của khoáng C 3S, khoáng C2S thay
đổi một cách đáng kể. Lượng Ca(OH)2 tạo ra ở các tuổi 1, 3, 7 và 28 ngày tỷ lệ thuận
với hàm lượng phụ gia TEA. Sự có mặt của TEA đồng thời thúc đẩy sự hình thành
CSH với tỷ lệ C/S cao và tăng cường việc tạo ra Ca(OH)2 dạng đông kết tinh.
Quá trình thủy hóa xi măng Pooclăng khi có mặt Triethnolamine
Các mẫu chứa TEA nồng độ hợp lí đều hình thành ettringite và mức độ chuyển hóa
của khoáng này sang dạng đơn sunphát tăng tỷ lệ với hàm lượng TEA.
Ảnh hưởng của phụ gia rắn nhanh Triethanolamine đến tính chất cơ lý của bê
tông
Ảnh hưởng của Triethanolamine đến sự phát triển cường độ của bê tông
Khi sử dụng phụ gia rắn nhanh TEA với nồng độ hợp lý cho phép tăng cường độ của
mẫu bê tông so với mẫu không sử dụng phụ gia TEA, đặc biệt tỷ lệ tăng cường độ đạt
cao nhất ở các tuổi 3, 7, 14 ngày và phụ gia TEA không gây ảnh hưởng bất lợi đến sự
phát triển cường độ bê tông trong thời gian dài.Bên cạnh đó phụ gia TEA không có tác
dụng hóa dẻo đối với hỗn hợp bê tông.
Ảnh hưởng của Triethanolamine đến tính chất rỗng của bê tông
Phụ gia TEA có tác dụng giảm độ rỗng mao quản của bê tông trong khi đó lại làm
tăng độ rỗng co ngót và độ rỗng gel. Hay nói cách khác sự có mặt của phụ gia TEA
làm giảm độ rỗng vĩ mô và làm tăng độ rỗng vi mô.
Ảnh hưởng của Triethanolamine đến khả năng chống thấm của của bê tông
Do sự có mặt của TEA làm tăng độ đặc chắc của bê tông, giảm đáng kể thể tích các lỗ
rỗng mao quản vĩ mô, mặc dù chúng làm tăng độ rỗng vi mô của đá xi măng nhưng
trên thực tế các lỗ rỗng này không cho nước thấm qua. Vì vậy sự có mặt của phụ gia
TEA giúp tăng khả năng chống thấm của bê tông, đồng thời có ý nghĩa thực tế quan
trọng giúp tăng tuổi thọ của các kết cấu bê tông cốt thép chịu tác động của khí hậu
vùng ven biển.
1.5. Vai trò của phụ gia hóa dẻo trong bê tông

GVHD: PGS.TS NGUYỄN NHƯ QUÝ SVTH: NGUYỄN VĂN THÀNH – 4326.55

TS VŨ HẢI NAM
VŨ VĂN LINH – 4315.55