Bài giảng Vật liệu xây dựng: Chương 10 - ĐH Bách khoa TP.HCM

Phụ gia hóa học cho bê-tông xi-măng

Vật Liệu Xây Dựng
(Construction Materials)
Bộ môn Vật liệu Silicat
Khoa Công Nghệ Vật Liệu
Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh

VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

Vai trò vị trí

9-2

ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI
Là những chất được đưa vào với hàm lượng ≤ 5% hàm lượng
xi măng nhằm cải thiện số tính chất của vữa xi măng, bê tông.

Ngày càng quan trọng trở thành thành phần

Phân loại theo ứng dụng

không thể thiếu trong xi măng, bê-tông và công

•
•
•
•
•
•
•

•
•

nghệ bê-tông xi-măng.
Giúp cải thiện tích chất chung
Giúp hạn chế đặc điểm có hại như co, nứt…
TUY NHIÊN: nhìn chung là tp rất đắt tiền.
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-3

Phụ gia cuốn khí
Phụ gia giảm nước, phụ gia dẻo
Phụ gia siêu dẻo (siêu giảm nước)
Phụ gia tăng và giảm thời gian đóng rắn (tăng tốc, giảm tốc)
Phụ gia điều chỉnh quá trình hydrat hóa
Phụ gia tăng cường bám dính
Phụ gia chống co, nứt
Phụ gia giảm phản ứng ASR cốt liệu
Phụ gia tạo màu
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-4

1


ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI

ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI

Loại PG

Công dụng

Tên phụ gia

PG tăng tốc
đóng rắn

Tăng thời gian đóng rắn và
tạo cường độ sớm

CaCl2, Ca(NO3)2, triethanol
amine, sodium thio-cyanate…

PG cuốn khí

-Muối sulfonate lignin, alkylCải thiện khả năng chống
benzen
băng giá, ăn mòn sulfat,
phản ứng ASR, tính công tác -Muối hydrocabon sunfonate

Giảm phản
ứng ASR

Giảm khả năng phản ứng
alkali cốt liệu

Muối Ba,LiNO3, Li2CO3, LiOH,

hợp chất hữu cơ EVA, PVA

PG chống rửa Tăng khả năng dính kết bê
trôi môi trường tông trong môi trường nước

-Xen-lu-lô-zơ

PG tăng bám
dính

Polyvinyl clorid, polyvinyl
acetat, acrylic, butadien –
styren copolymer

Tăng độ liên kết xi măng với
cốt liệu

-Polime

9-5

Tạo màu trang trí cho
bê-tông, xi măng

Carbon black (muội than lò), oxít
kim loại sắt, crôm, cobalt.

PG tạo bọt

Tạo bọt cho bê tông nhẹ Bột nhôm, nước oxi già

PG chậm
đóng rắn

Làm tăng thời gian ninh
kết của bê tông

PG giảm co Làm giảm độ co của bê
tông khi khô

Lignin, borax, đường gluco, muối
của axit tartaric
Poly alkyl, propylen glycol

-Tăng

khả năng chảy
Sulfonate melamine formaldehyt,
của BT, khả năng bơm.. Sulfonat napthalen formaldehyt,
Lignosulfonat
-Giảm tỉ lệ N/X
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-6

Tăng khả năng chảy,
bơm bê-tông.

Phụ gia giảm nước: giảm nước ít nhất 5%
Phụ gia giảm nước kết hợp đóng rắn nhanh : giảm nước ít nhất

5% và làm ninh kết nhanh

Giảm tối ưu tỉ lệ N/X

Phụ gia giảm nước kết hợp chậm đóng rắn: giảm nước ít nhất 5%
và làm chậm ninh kết

•
•
•

PG màu

Ý nghĩa vai trò

Theo ASTM, phân loại mức độ giảm nước

•

Tên phụ gia

Polycacboxylate copolymer

Phụ gia giảm nước
•
•

Công dụng

PG dẻo,

siêu dẻo

Acrylic

VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

Loại PG

tăng cường độ.

Phụ gia giảm nước trung bình: mức độ giảm nước từ 6-12%

Giảm lượng xi-măng

Phụ gia giảm nước cao: có độ giảm nước bé nhất là 12%

cần sử dụng.

Phụ gia giảm nước cao kết hợp chậm đóng rắn: có độ giảm nước
bé nhất 12% và kéo dài thời gian đóng rắn

•

Phụ gia siêu dẻo, siêu giảm nước: thường có độ giảm nước >15%
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-7

VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-8

2


Phụ gia dẻo, siêu dẻo

Phụ gia dẻo, siêu dẻo

Phân loại theo gốc hóa học

Gốc Lignosulfonate (LSF)

• Phụ gia gốc Lignosulfonate (LSF).
• Phụ gia gốc Sulfonates Napthalene Formaldehyte

• Nguồn gốc: là sản phẩm của quá trình sản xuất bột
giấy từ gỗ và xơ của thực vật.

(SNF).

• Tác dụng:

• Phụ gia gốc Sulfonates Melamine Formaldehyte

+ Giảm nước thấp: mức độ giảm nước tối đa là 10%

(SMF).
+ Có tác dụng cuốn khí, làm tăng thời gian đóng rắn.

• Phụ gia gốc Vinylcopolymer.
• Phụ gia gốc Polycacboxylate.
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-9

9-10

PG giảm nước thấp Lignosulfonate (LSF)
XM

Nước

Các hạt XM xu
hướng phân tán

+
=

Không phụ
phụ gia

PG giảm nước

Vón cục
các hạt XM
Các SP
thủy hóa

XM chưa
thủy hóa
Lớp SP
thủy hóa

Lớp PG

VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

0,5% Pg LSF
9-11

VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-12

3


Phụ gia dẻo, siêu dẻo

Lignosulfonate (LSF)
OH
-CHCH-CH
SO3(-)

n

OCH3

SO3(-)

HO

SO3(-)

OH

SO3

SO3(-)

OH

HO

Gốc Sulfonate Napthalene Formaldehyte (SNF)

Ca++
Al+++

SO3

Al+++
Ca++ Ca++
Al+++

Hydrophilic – ái
c

ái nướ
nước
Hydrophobic – kị nước
ước

•

Nguồn gốc: Thu được khi chưng cất than đá khô hoặc có thể
tổng hợp từ các chất hữu cơ

•

Tác dụng:
+ Giảm nước tối đa là 25%

+ Kéo dài thời gian hydrate hóa, làm giảm cường độ ban đầu

Gốc Sulfonate Melamine Formaldehyte (SMF)

Cơ chế
chế hóa dẻ
dẻo do
chố
chống kế
kết dí
dính và
và
chố
chống keo tụ
tụ nhờ

nhờ
lực đẩ
đẩy tĩ
tĩnh điệ
điện

(-)

XM

(-)
(-)

(-)
(-)
(-)

(-)
(-)

•
•

Nguồn gốc : tạo thành từ gốc tổng hợp melamin và formaldehyte
Tác dụng:

XM

VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

+ Giảm nước tối đa là 25%

XM

+ Tạo cường độ sớm
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-13

=

(SNF)
n

SO3(-)
SO3(-)

HO

SO3(-) SO3(-)

SO3

OH
SO3(-)

Mạch
Mạch dà
dài

PG siêu dẻo

SO3

Vón cục hạt
XM
Các SP
hydrat hóa

Cơ chế
chế hóa dẻ
dẻo do
chố
chống kế
kết dí
dính và
và
chố
chống keo tụ
tụ nhờ
nhờ
lực đẩ
đẩy tĩ
tĩnh điệ
điện

XM chưa hydrat hóa

Phụ gia

9-14

OH Sulfonate Napthalene Formaldehyte

CH2

Các hạt XM xu
hướng phân tán

+

PG siêu dẻo

+ Khả năng duy trì tính công tác tốt.

PG siêu dẻo Sulfonate Napthalene
Formaldehyte (SNF)
Nước

PG siêu dẻo

Lớp sp thủy hóa

VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-15

(-)

XM

(-)
(-)
(-)

VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

Ca++
Al+++
Al+++
Ca++ Ca++
Al+++

(-)
(-)
(-)
(-)

XM

9-16

4


Cơ chế tác dụng 1 giai đoạn

SP thủ
m và
thủy hó

hóa bao quanh hạ
hạt, làm
làm giả
giảm
và
triệ
PG hế
triệt tiêu lự
lực tĩ
tĩnh điệ
điện
hết tá
tác dụ
dụng
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

Gốc Vinylcopolymer

- - - - -CH-CH2- CH-CH2- CH-CH2- CH-CH2- CH-CH2- - - - -

Nguồn gốc : Là sản phẩm của quá trình tổng hợp dầu thô
Tác dụng:
+ Giảm nước tối đa là 30% PG siêu dẻo
+ Kéo dài thời gian thi công
+ Tạo ra khả năng tương thích cao với các loại XM.

Gốc Polycacboxylate

•
•

Nguồn gốc : được tổng hợp từ các polymer cao phân tử dùng
chất khởi mào là peroxy
Tác dụng:
+ Giảm nước tối đa đến 40% PG siêu dẻo
+ Duy trì tính công tác cao
+ Tạo cường độ sớm
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-18

PG siêu dẻo Polycacboxylate Polyoxyde
Ethylene

Phụ gia dẻo, siêu dẻo
•
•

VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-17

9-19

C=O

C=O

C=O

C=O

C=O

O

OH

O

OH

OH

CH2

CH2

CH2

CH2

O
R

O
n

R

n

(-)
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

(-)

(-)
9-20

5


PG siêu dẻo Polycacboxylate Polyoxyde
Ethylene
CO2

Cơ chế
chế hóa dẻ
dẻo do
chố
chống kế
kết dí
dính và
và
chố
chống keo tụ
tụ nhờ
nhờ
kết hợ

hợp lự
lực đẩ
đẩy
tĩnh
tĩnh điệ
điện + lự
lực đẩ
đẩy
không gian

CO2(-)
CO2

Cơ chế tác dụng 2 giai đoạn

Ca++
Al+++

td1

Al+++
Ca++ Ca++
Al+++
td2

(-)

XM

(-)

(-)
(-)

(-)
(-)
(-)
(-)

XM

VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-21

Cơ chế tác dụng PG siêu dẻo thế hệ mới

VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-22

Mô hình phân tán PG trong bê-tông

Hóa dẻo do giảm sức căng bề mặt

•
•

Phụ gia tan vào nước

•

Các hạt rắn trượt lên nhau dễ dàng hơn.

Hấp phụ vào các hạt pha rắn (XM, cốt liệu và gel ximăng)
làm giảm sức căng bề mặt phân chia pha rắn–lỏng.

Hóa dẻo cuốn khí

•

Khi làm giảm sức căng bề mặt PGSD đồng thời có tác dụng
cuốn khí

•

Các bọt khí trong bê-tông có tác dụng như tấm đệm làm cho
pha rắn trượt lên nhau dễ dàng hơn
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-23

VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-24

6


nh hng ca PG siờu do

Mng polymer PG trong sp úng rn

n tớnh lu bin h va




Sau 30ph,
30ph, dựng
dựng PG 4%



PGSD lm gim nht ca h xi mng nc
Tựy thuc vo t l C3A/ C4AF, C3S/ C2S m s nh
hng ca PGSD lờn h l khỏc nhau.
Tựy thuc vo gc v hm lng ph gia

Sau 30ph,
30ph, khụng dự
dựng PG

A: Hn hp nc + xi mng
B: Nc + xi mng + siờu do

VLXD-Thit k cp phi bờ-tụng

nh hng ca PG siờu do

9-26

nh hng ca PG siờu do

n th Zeta



nh hng ca sulfonate napthalen
formaldehyde n nht ca h

VLXD-Thit k cp phi bờ-tụng

9-25

n kh nng hp ph

Th Zeta l s chờnh lch in th ca ton b h phõn
tỏn v lp b mt h phõn tỏn vi mụi trng phõn tỏn
Th Zeta cng õm thỡ nht ca h cng nh
Ph gia gc SNF v SMF l ph gia cú th Zeta cú giỏ tr
mV
õm nht



Kh nng hp ph ca
ph gia lờn b mt ht

xi mng ph thuc vo
mn, t l C3S/C2S,
C3A/C4AF. T l ny
cng cao thỡ kh nng
hp ph cng ln



nh hng ca SMF n kh nng hp ph

PG lờn C3A l tt nht.

Haứm lửụùng phuù gia, %

Mi quan h gia th Zeta v hm lng PG gc LS v SNF

VLXD-Thit k cp phi bờ-tụng

Kh nng hp ph ca

9-27

VLXD-Thit k cp phi bờ-tụng

9-28

7


Ảnh hưởng của PG siêu dẻo

Ảnh hưởng của PG siêu dẻo

•

Cal/g/phuùt

Cal/g/phuùt

Đến quá trình hydrat hóa
LSF:

Làm chậm quá trình đóng rắn
Tăng cường độ ở tuổi dài ngày

•

SNF và SMF

Thôøi gian, giôø

Cả SNF và SMF đều làm chậm quá trình thủy hóa của C3A và C3S

Ảnh hưởng của SMF đến nhiệt thủy hóa của C3S

Thôøi gian, phuùt

Ảnh hưởng của SMF đến nhiệt thủy hóa
của C3A

Khi có mặt SMF, tinh thể CSH tạo thành có cấu trúc sít đặc và ít lỗ
rỗng hơn khi không có phụ gia.

•

Polycacboxylate:

Chưa có nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của PC đến động học
của quá trỉnh hydrate hóa
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

Ảnh hưởng của SMF lên hệ C3A – CaSO4. 2H2O
9-29

VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-30

9-31

VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-32

Ảnh hưởng của PG siêu dẻo
Giảm lượng nước nhào trộn mà vẫn duy trì được độ
sụt yêu cầu.
Giảm tỉ lệ N/X
Tăng tính công tác, khả năng bơm
Giảm sự tách nước, phân tầng.

Có tác dụng làm tăng hay giảm thời gian đóng rắn.

VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

8


Ảnh hưởng của PG siêu dẻo

Ảnh hưởng của PG siêu dẻo
Tăng cường độ ban đầu và cường độ cuối cùng của
bê tông.
Giảm nhiệt thủy hóa trong quá trình đóng rắn.
Tăng khả năng chống thấm cho bê tông
Hạn chế khả năng thay đổi thể tích do ASR
Giảm khả năng bị ăn mòn hóa học.

VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-33

9-34

Một số chỉ tiêu của PG siêu dẻo
Độ pH, pH thay đổi theo thời gian
Tỷ trọng của phụ gia
Hàm lượng chất khô
Hàm lượng ion Clorua

Hàm lượng tro
Khả năng giảm nước của phụ gia
Thời gian đông kết của bê tông và khả năng duy trì
độ sụt
Phổ hồng ngoại IR đánh giá thành phần
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-35

VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-36

9


DENOMINATION
Tên
thương
COMMERCIALE
mại
mại

Tiêu
chuẩ
chuẩn

Tiêu
MARQUAGE

%
OSAGE
%DHL
L sử
H
sử
RE
giảm
m PRECONISE
giả
%
dụng
ng
dụ%
nước
ước

BASE
Chủng
ng
Chủ
CHMIQUE
loại
loại

CARACTERISTIQUES
PHYSICO
Một số
ặc tí
số đ

tính-CHIMIQUES

Độ
nhớ
V
nhớt
ISCOSITE
(cps)
cps

DENSITE
Tỉ
trọng
trọng
(à 20 ° C)

E.S. %

Tỉ lệ
N/X

pH
pH

NA2
%
O éq
Na2O
%

C
%L%ClCl

5°C

20°C

32 à 35

4,5 ± 1

≤ 0,3

< 0,1

35

20

4,5 ± 1

≤ 2,0

< 0,1

62

32

8±1

≤ 2,5

< 0,1

50

22

PLASTIMENT 22 S

LS

≥6

0,3 à 1,0

1,14 ± 0,015

PLASTIMENT BV 40

LS

≥6

0,3 à 1,0

1,185 ± 0,015 38,5 ± 1,9

LS modifié

≥6

0,25 à 0,6

1,185 ± 0,01

thương
DTên
ENOMINATION
COMMERCIALE
mại
mại

Tiêu
chuẩ
chuẩn

MARQUAGE

SIKAMENT 305
SIKAFLUID
PLASTIMENT HP
SIKAMENT FF 86

PMS

≥7

0,4 à 2,0

SIKAMENT 90 MF

PMS modifiée

≥8

0,3 à 0,6

SIKAFLUID 200 R

PMS modifiée

≥8

0,5 à 1,5

PLASTIMENT 97
SIKA VISCOCRETE
3075*
SIKA
PLASTOCRETE 3.2
SIKA VISCOCRETE
3045*

1,23 ± 0,02
1,21 ± 0,03

41,5 ± 1,5
40 ± 1,5

40,5 ± 1

1,150 ± 0,010 29,5 ± 1,5

7 à 11

≤6

< 0,1

85

43

8 ± 1,5

≤6

< 0,1

80

30

5,5 ± 1

≤4

< 0,1

14

7

PC modifié

≥7

0,3 à 1,0

1,15 ± 0,01

30 ± 1,5

8±1

≤6

< 0,1

21

9

PC modifié

≥ 12

0,5 à 1,0

1,13 ± 0,01

26 ± 1

8±1

≤4

< 0,1

16

20

PCP modifié

≥ 10

0,2 à 0,8

1,15 ± 0,01

31,5 ± 1,5

8±1

≤4

< 0,1

50

25

PCP

≥ 12

0,2 à 2,5

1,11 ± 0,02

36 ± 1

5±1

≤ 2,5

< 0,1

150

65

VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-37

SIKA
VISCOCRETE 2

SIKA VISCOCRETE
3020
SIKA VISCOCRETE
5.400 F
SIKA VISCOCRETE
3030
SIKA VISCOCRETE
20HE
SIKA VISCOCRETE
2030HE*$

/

BASE
Chủng
ng
Chủ
CHMIQUE
loại
loại

%
OSAGE
%DHL
HL sử
sử
HRE
giảm
m PRECONISE
giả

dụng
dụng
%
nước
%
ước

Một số
ặc tí
số đ
tính-CHIMIQUES
CARACTERISTIQUES
PHYSICO
DENSITE

Tỉ lệ
N/X

NA2
C%
%
L
O éq
%
ClClNa2O
%

Tỉ
trọng
trọ°ng

(à 20
C)

E.S. %

pH
pH

33 à 35

4,5 ± 1

≤ 0,8

< 0,1

VISCOSITE
Độ
nhớ
nhớt
(cps)
cps
5°C

20°C

51

22

PNS
modifié

≥ 12

0,3 à 2,0

1,17 ± 0,02

PNS

≥ 12

0,5 à 1,5

1,20 ± 0,02

40 ± 1,5

7,5 ± 1,5

≤1

< 0,1

89

14

PC + PMS

≥ 15

0,5 à 2

1,11 ± 0,01

33,5 ± 1,5

8±1

≤7

< 0,1

173

90

PCP

≥ 15

0,3 à 1,5

1,07 ± 0,01

25 ± 1

6,5 ± 1

≤ 2,5

< 0,1

60

35

PCP-PV

≥ 15

0,4 à 1,5

1,085 ± 0,01

30 ± 1

6±1

≤ 2,3

< 0,1

105

55

PCP

≥ 15

0,5 à 1,5

1,105 à
1,125

35 ± 1

5,5 ± 1

≤5

< 0,1

75

40

PCP

≥ 15

0,4 à 1

1,085 ± 0,01

40 ± 1

4,5 ± 1

≤1

< 0,1

400

145

PCP

≥ 15

0,5 à 1,3

1,06 ± 0,01

30 ± 1

4,5 ± 1

≤1

< 0,1

110

62

VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-38

Lưu ý sử dụng phụ gia kết hợp

N/X=0,58

PG siêu dẻ
dẻo +
giảm
m
tố
ố
c
giả t

N/X=0,47
PG siêu dẻ
dẻo

Cộng tá
ng
tác dụ
dụng hay ảnh hưở
hưởng
lẫn nhau theo hướ
ng có
hướng
có hại

hại
VLXD-Thiết kế cấp phối bê-tông

9-39

10