Luận văn thạc sĩ ảnh hưởng của tỷ lệ phụ gia đông kết nhanh đến cường độ chịu nén lâu dài của bê tông

..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN THẾ VƯƠNG

NH HƯ NG C A H GIA Đ NG KẾT NHANH
ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN LÂU DÀI C A BÊ T NG

Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Dân dụng và Công nghiệp
Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Ng

ih

ng d n h

h : TS NGU

Đà Nẵng - Năm 2019

N VĂN CH NH


LỜI CAM ĐOAN

Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Tác giả luận văn

Trần Thế V ơng


TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN
NH HƯ NG C A TỶ LỆ H GIA Đ NG KẾT NHANH ĐẾN CƯỜNG ĐỘ
CHỊU NÉN LÂU DÀI C A BÊ T NG
Học viên: Trần Thế Vương. Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình DD và CN
Mã số: 60.58.02.08 Khóa: K34.XDD.QNg, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN
Tóm tắt:
Bê tơng là loại vật liệu được sử dụng rộng rãi trong các cơng trình xây dựng. Các tính chất cơ lý
của bê tơng phụ thuộc chủ yếu vào thành phần cấp phối, loại vật liệu sử dụng, hàng lượng xi măng, tỉ lệ
nước/ xi măng, hàm lượng phụ gia, môi trường dưỡng hộ…Việc sử dụng phụ gia hóa học, cụ thể là phụ gia
đơng kết nhanh để rút ngắn thời gian thi công cho công tác bê tông ngày càng được sử dụng rộng rãi.
Luận văn nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia đông kết nhanh Sikament R4 đến cường độ chịu nén lâu
dài của bê tông khi được dưỡng hộ trong cả hai môi trường nước và khơng khí; với hai tỉ lệ chất lỏng/xi
măng là 0,5 và 0,42. Tỉ lệ phụ gia được sử dụng là 0,5%, 0,75% và 1% tổng khối lượng xi măng.
Kết quả cho thấy rằng khi sử dụng tỉ lệ phụ gia hợp lý và giảm lượng nước trộn sao cho độ sụt hỗn
hợp vẫn đảm bảo tính lưu động của bê tơng so với mẫu đối chứng thì cường độ bê tông ở 7 ngày tuổi phát
triển rất cao đạt bằng cường độ bê tông không sử dụng phụ gia tại thời điểm 28 ngày. Điều đó có thể thấy
hiệu quả chủ yếu của phụ gia là giảm nước nhưng vẫn đảm bảo độ lưu động bê tông ướt (thể hiện qua độ
sụt) và giúp tăng nhanh cường độ ở tuổi sớm (7 ngày). Ngồi ra, có thể thấy rằng cường độ chịu nén của
các mẫu bê tông có hay khơng có phụ gia khi được dưỡng hộ trong môi trường nước cũng cao hơn so với
bê tông dưỡng hộ trong mơi trường khơng khí. Đến 90 ngày, hầu như các mẫu bê tơng có phụ gia cả dưỡng
hộ trong nước và khơng khí gia tăng cường độ rất bé so với thời điểm 56 ngày, thậm chí mẫu bê tông sử
dụng 1% phụ gia khi được dưỡng hộ ngồi khơng khí thì cường độ chịu nén tại 90 ngày giảm hơn so với 56

ngày. Do đó, phụ gia đông kết nhanh giúp phát triển cường độ sớm và có cường độ cao hơn với mẫu khơng
dùng phụ gia trong giai đoạn đầu (đến 56 ngày tuổi) càng về sâu (đến 90 ngày tuổi) cường độ bê tông
không phát triển thêm nhiều mà thậm chí cịn giảm.
Từ hó : bê tông, cường độ chịu nén, phụ gia Sikament R4, mơi trường nước, mơi trường khơng khí

EFFECT OF FAST SETTING OF ADDITIVE RATIO ON LONG-TERM
COMPRESSIVE STRENGTH OF CONCRETE
Summary: Concrete is widely used in construction works. The mechanical and physical properties of
concrete depend mainly on the mix proportions, the type of materials used, cement content, the water and
cement ratio, the admixtures, curing environment,... The use of chemical admixtures, particularly rapid
setting admixtures for shortening the construction time is widely used. .
The thesis studies the effect of rapid setting admixture Sikament R4 on the long-term compressive
strength of concrete in both water curing and laboratory curing. The liquid and cement ratios were 0.5 and
0.42 in which liquid is denifed as the total of water and Sikament R4. The proportions of rapid setting
admixture were 0.5%, 0.75% and 1% by weight of cement..
The results show that when a reasonable proportion of admixture used and reducing the amount of
water so that the slump still ensures the worability of concrete, the compressive strength of concrete at 7
days are equal or higher than that of the control samples without admixture at 28 days. It can be seen that
the main effect of additives is to reduce water but still ensure workability of fresh concrete via slump and
increase early age (7 days) compressive strengths. In addition, it can be seen that the compressive strength
of concrete samples with or without admixture cured in water are also higher than that of concrete cured in
an air environment. At 90 days, the compressive strength of concrete samples cured in both envieonments
increase are higher than that of 56 days, but the increase is not significant for 0.5% and 0.75% samples,
even reduced for 1% of admixture samples cured in air environments. Therefore, rapid setting admixture
improves early age compressive strength (7 days) at higher strength than that of the control samples at 28
days, but the longterm compressive strength (90 days) was not developed or even reduced.

Keywords: concrete, compressive strength, rapid setting admixture Sikament, water curing, air curing

M CL C
TRANG BÌA
LỜI CAM ĐOAN
TRANG TĨM TẮT LUẬN VĂN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài đề tài ...........................................................................................1
2. Mục tiêu của đề tài ..................................................................................................2
3. Đối tượng nghiên cứu..............................................................................................2
4. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................................2
5. Bố cục của luận văn ................................................................................................2
CHƯƠNG 1. T NH CH T CƠ H C C A B T NG, T NG UAN VÀ PHẠM VI
ỨNG DỤNG C A PHỤ GIA TRONG LĨNH VỰC XÂY DỰNG................................3
1.1. T NH CH T CƠ H C C A B T NG .................................................................3
1.1.1. Khái niệm thành phần, cấu trúc và phân loại bê tơng .......................................3
1.1.2. Tính chất cơ học của Bê tơng. ...........................................................................4
1.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của bê tông ...........................................5
1.2. T NG UAN V PHỤ GIA TRONG B T NG ..................................................8
1.2.1. Khái niệm và phân loại phụ gia cho bê tông .....................................................8
1.2.2. Ảnh hưởng của phụ gia đến một số đặc tính của bê tơng ...............................18
1.3. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG PHỤ GIA TRONG VỮA VÀ B T NG Ở VIỆT NAM
.......................................................................................................................................18
1.4. VAI TRÒ, THÀNH PHẦN VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG C A PHỤ GIA Đ NG
KẾT NHANH TRONG B T NG. ..............................................................................20
1.4.1. Vai trị ..............................................................................................................20
1.4.2. Thành phần hóa học của phụ gia đông kết nhanh ...........................................21
1.4.3. Ứng dụng của phụ gia đông kết nhanh trong bê tông đối với các cơng trình
hiện nay: ....................................................................................................................22

1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG ..........................................................................................22
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ THIẾT BỊ TH NGHIỆM ..........................23
2.1.VẬT LIỆU SỬ DỤNG ............................................................................................23
2.1.1. Cát (Cốt liệu nhỏ) ............................................................................................23
2.1.2. Đá dăm (Cốt liệu lớn)......................................................................................24
2.1.3. Xi măng ...........................................................................................................25


2.1.4. Nước ................................................................................................................27
2.1.5. Phụ gia đông kết nhanh ...................................................................................28
2.2. THIẾT BỊ SỬ DỤNG CHO TH NGHIỆM ..........................................................29
2.2.1.Ván khuôn ........................................................................................................29
2.2.2. Đầm bê tơng ....................................................................................................30
2.2.3. Máy nén ...........................................................................................................30
2.2.4. Phịng dưỡng hộ mẫu nén ................................................................................30
2.2.5. Máy trộn bê tông: sử dụng máy trộn dung tích 300l .......................................30
2.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG ..........................................................................................31
CHƯƠNG 3. TH NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG C A PHỤ GIA Đ NG
KẾT NHANH ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN LÂU DÀI C A B T NG ...............32
3.1. GIỚI THIỆU CHUNG ...........................................................................................32
3.2. VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG TH NGHIỆM ...................................................32
3.3. TH NGHİỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG C A PHỤ GİA Đ NG KẾT
NHANH ĐẾN CƯỜNG ĐỘ B T NG KHİ KH NG THAY Đ İ LƯỢNG NƯỚC
TRỘN (CL/X=0,5) ........................................................................................................32
3.3.1. Thành phần cấp phối .......................................................................................32
3.3.2. Xác định độ sụt của các thành phần cấp phối .................................................34
3.3.3. Đúc mẫu và dưỡng hộ mẫu .............................................................................35
3.3.4. Thí nghiệm nén mẫu........................................................................................36
3.3.5. Hình ảnh quá trình chuẩn bị và thực hiện thí nghiệm .....................................37
3.3.6. Các kết quả thí nghiệm và thảo luận ...............................................................39

3.4. TH NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG C A PHỤ GIA Đ NG KẾT
NHANH ĐẾN CƯỜNG ĐỘ B T NG KHI GIẢM LƯỢNG NƯỚC PHA TRỘN
(CL/X=0,42) ..................................................................................................................45
3.4.1. Thành phần cấp phối, xác định độ sụt, đúc mẫu và dưỡng hộ mẫu ................45
3.4.2. Kết quả thí nghiệm và thảo luận .....................................................................48
3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG ..........................................................................................54
KẾT LUẬN VÀ KİẾN NGHỊ .......................................................................................55
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................56
UYẾT ĐỊNH GIAO Đ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)
BẢN SAO KẾT LUẬN C A HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT C A CÁC
PHẢN BIỆN


DANH M C CÁC B NG
Bảng 2.1. Thành phần hạt của cát..................................................................................23
Bảng 2.2. Hàm lượng ion Cl- trong cát .........................................................................23
Bảng 2.3. Thành phần hạt của cốt liệu lớn ....................................................................24
Bảng 2.4. Mác của đá dăm từ đá thiên nhiên theo độ nén dập ......................................24
Bảng 2.5. Yêu cầu về độ nén dập đối với sỏi và sỏi dăm ..............................................25
Bảng 2.6. Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng ............................................25
Bảng 2.7. So sánh chỉ tiêu chất lượng của Xi măng Kinh Đỉnh PCB40 với TCVN .....26
Bảng 2.8. Hàm lượng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sun at, ion clorua và cặn
không tan trong nước trộn v a .................................................................27
Bảng 2.9. Hàm lượng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sun at, ion clorua và cặn
không tan trong nước dùng để rửa cốt liệu và bảo dưỡng bê tông ...........28
Bảng 2.10. Các yêu cầu về thời gian đông kết của xi măng và cường độ chịu nén của
v a ............................................................................................................28
Bảng 3.1. Thành phần cấp phối của hỗn hợp bê tông ...................................................33
Bảng 3.2. Thành phần cấp phối của 1 mẻ trộn ..............................................................33
Bảng 3.3. Kết quả đo độ sụt ..........................................................................................40

Bảng 3.4.1. Cường độ chịu nén của các mẫu thí nghiệm(CL/X=0,5) ...........................40
Bảng 3.4.2.Tổng hợp Cường độ chịu nén của các mẫu thí nghiệm(CL/X=0,5) ...........44
Bảng 3.5. Thành phần cấp phối của hỗn hợp bê tông khi giảm lượng nước trộn
(CL/X=0,42) .............................................................................................46
Bảng 3.6. Thành phần cấp phối của 1 mẻ trộn(CL/X=0,42) .........................................46
Bảng 3.7. Xác định độ sụt của các thành phần cấp phối (CL/X=0.42) .........................47
Bảng 3.8.1. Cường độ chịu nén của các mẫu thí nghiệm(CL/X=0,42) .........................48
Bảng 3.8.2. Tổng hợp Cường độ chịu nén của các mẫu thí nghiệm(CL/X=0,42) ........51


DANH M C CÁC HÌNH
Hình 1.1. Mẫu thí nghiệm nén .........................................................................................4
Hình 1.2. Sự phá hoại mẫu thử khối vng .....................................................................5
Hình 1.3. Biểu đồ sự phá hoại mẫu thử khối vuông ........................................................6
Hình 1.4. Sự phụ thuộc của cường độ bê tơng vào lượng nước nhào trộn .....................7
Hình 1.5. Cấu trúc lignosulfonate .................................................................................21
Hình 2.1. phụ gia sikament R4 ......................................................................................29
Hình 2.2. Máy nén bê tơng ............................................................................................30
Hình 2.3. Bảo dưỡng mẫu trong mơi trường nước và khơng khí ..................................30
Hình 3.1. Cơn đo độ sụt .................................................................................................34
Hình 3.2. Đo độ sụt cấp phối ........................................................................................35
Hình 3.3. Cân, đo các thành phần cấp phối và trộn bê tông ..........................................35
Hình 3.4. Dưỡng hộ mẫu nén trong bể nước và ngồi khơng khí .................................36
Hình 3.5. Mẫu nén sau gia tải
.......................................................................37
Hình 3.6. Kết quả mẫu nén(mẫu) ..................................................................................37
Hình 3.7. Ván khn đúc mẫu nén,lưu mẫu và đo độ sụt bê tơng ................................39
Hình 3.8. Sự phát triển cường độ chịu nén của mẫu nhóm dưỡng hộ khơng khí(A)(CL/X=0.5) .................................................................................................44
Hình 3.9. Sự phát triển cường độ chịu nén của mẫu nhóm dưỡng hộ nước(W)
(CL/X=0.5) .................................................................................................44

Hình 3.10. Sự phát triển cường độ chịu nén của mẫu nhóm dưỡng hộ khơng
khí(A)(CL/X=0,42) ....................................................................................52
Hình 3.11. Sự phát triển cường độ chịu nén đến 56 ngày tuổi của mẫu nhóm dưỡng hộ
nước(W) (CL/X=0,42) ...............................................................................52


1

M
1. Lý d

ĐẦU

h n đề tài đề tài

Bê tông và bê tông cốt thép đã và đang được sử dụng rộng rãi trong xây dựng cơ
bản thuộc lĩnh vực dân dụng và cơng nghiệp, giao thơng, thủy lợi,... Trong đó bê tông
là một trong nh ng loại vật liệu xây dựng được sử dụng với khối lượng lớn nhất,
chiếm đến trên 80% khối lượng các cơng trình xây dựng. Theo thống kê của Hiệp hội
bê tơng thì hàng năm trên thế giới sử dụng khoảng 35 tỷ tấn bê tông các loại và sản
lượng bê tông tiếp tục tăng lên trong các năm tới.[1].
Trên thế giới, phụ gia cho bê tông được quan tâm ngay từ cuối thế ký 19. Ở nước
ta việc nghiên cứu sử dụng phụ gia trong bê tông bắt đầu vào nh ng năm 1970; tuy
nhiên mãi đến nh ng năm 1990 trở về sau này thì phụ gia trong bê tơng được dùng
rộng rãi ở nước ta với nhiều hãng cung cấp như: công ty SIKA Thụy sĩ , MBT Thụy sĩ,
GRAC Mĩ, osroc Anh, SKW Đức, Mapei ,...Theo một báo cáo khảo sát và đánh
giá của Grand View Research (Mỹ), các sản phẩm phụ gia - hóa chất xây dựng trên
tồn thế giới sẽ tăng trưởng dần đều hàng năm (từ 2013 - 2024) nhờ sự phát triển và
q trình đơ thị hóa mạnh mẽ ở các nước. Mặc dù chiếm tỷ lệ rất nhỏ (khoảng 2 - 3%)
trong tổng chi phí của mỗi cơng trình, nhưng phụ gia - hóa chất xây dựng lại góp một

phần khơng nhỏ vào chất lượng, tiến độ, thẩm mỹ,… của cơng trình. Trong đó, phụ gia
bê tơng (PGBT) là một trong nh ng dòng sản phẩm tham gia trực tiếp vào phần kết
cấu của cơng trình[2].
Ngày nay ở Việt Nam, để đáp ứng nhu cầu của kinh tế xã hội; rút ngắn thời gian
thi công, giảm giá thành xây dựng, tăng hiệu quả đầu tư nên trong cấp phối bê tơng
người ta dùng phụ gia hóa dẻo để làm tăng nhanh đông kết của bê tông làm cho bê
tông nhanh đạt cường độ thiết kế trong thời gian ngắn nhất 3 ngày, 7 ngày. Điều đó
làm giảm thời gian thi công, rút ngắn tiến độ; sớm đưa cơng trình vào sử dụng.
Tuy nhiên việc sử dụng phụ gia trong bê tông, cụ thể là phụ gia đông kết nhanh
ảnh hưởng lớn đến chất lượng bê tông. Việc rút ngắn thời gian phát triển cường độ bê
tông đạt mức thiết kế ảnh hưởng đến nhiều tính chất cơ lý của bê tông. Đánh giá ảnh
hưởng của phụ gia đông kết nhanh đến cường độ lâu dài của bê tơng là việc cần thiết
góp phần đánh giá khả năng chịu lực thực tế của cấu kiện bê tông cốt thép trong thời
gian tồn tại của cơng trình. Đây chính là lý do tác giả làm đề tài nghiên cứu:“ nh
h ởng ủ phụ gi đông ết nh nh đến

ng độ hịu nén lâu dài ủ bê tông”


2

2 Mụ tiêu ủ đề tài
Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia đông kết nhanh đến cường độ chịu nén lâu
dài của bê tông trong cả hai môi trường dưỡng hộ là dưỡng hộ trong nước và trong
khơng khí.
Đối t

ng nghiên

u

3.1. Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Ảnh hưởng của phụ gia đông kết
nhanh đến cường độ chịu nén lâu dài của bê tông.
3.2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của phụ
gia đông kết nhanh đến cường độ chịu nén của bê tông tại các thời điểm 1 ngày, 3
ngày, 7 ngày, 28 ngày, 56 ngày, 90 ngày. Tại thời điểm mỗi ngày nén 3 mẫu và lấy giá
trị trung bình. Thí nghiệm xem xét đến cả ảnh hưởng của hai môi trường dưỡng hộ
gồm dưỡng hộ trong nước và dưỡng hộ trong khơng khí.
4

hạm vi nghiên

u

- Thực hiện các thí nghiệm dựa trên tiêu chuẩn TCVN 3105 - 1993: Hỗn hợp bê
tông nặng và Bê tông nặng – Lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu; TCVN 3106 -1993;
Hỗn hợp bê tông nặng – Phương pháp thử độ sụt; TCVN 3118 – 1993: Bê tông nặng –
phương pháp xác định cường độ nén.
- Các mẫu bê tơng thí nghiệm có thành phần tỷ lệ phụ gia đông kết nhanh
(Sikament R4) dùng trong tỉ lệ chất lỏng là 0,5%, 0,75%, 1% .
- Phân tích và thảo luận các kết quả thí nghiệm.
- Đánh giá sự ảnh hưởng của tỷ lệ phụ gia đến cường độ chịu nén của bê tông.
5 Bố ụ

ủ luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về bê tông dùng phụ gia và phạm vi ứng dụng của các loại
phụ gia trong bê tông.
Chương 2: Tiêu chuẩn, vật liệu và thiết bị thí nghiệm.

Chương 3: Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của phụ gia đông kết nhanh đến
cường độ chịu nén lâu dài của bê tông.


3

CHƯƠNG 1
T NH CH T CƠ HỌC C A BÊ T NG T NG UAN VÀ HẠM VI
ỨNG D NG C A H GIA TRONG LĨNH VỰC XÂ DỰNG
1 1 T NH CH T CƠ HỌC C A BÊ T NG
1 1 1 Khái niệm thành phần ấu trú và phân l ại bê tông
Bê tông là một loại vật liệu nhân tạo được chế tạo từ các vật liệu rời (cát, đá,
sỏi) và chất kết dính (thường là xi măng), nước và có thể thêm phụ gia. Vật liệu rời
cịn gọi là cốt liệu, cốt liệu có 2 loại bé và lớn. Loại bé là cát có kích thước (1-5)mm,
loại lớn là sỏi hoặc đá dăm có kích thước (5-40)mm. Chất kết dính là xi măng trộn với
nước hoặc các chất dẻo khác[8].
Phụ gia nhằm cải thiện một số tính chất của bê tơng trong lúc thi cơng cũng như
trong q trình sử dụng. Có nhiều loại phụ gia như phụ gia nâng cao độ dẻo của hỗn
hợp bê tông, tăng nhanh hoặc kéo dài thời gian đông kết của bê tông, nâng cao cường
độ của bê tông trong thời gian đầu, chống thấm[12].
Nguyên lý tạo nên bê tông là dùng các cốt liệu lớn làm thành bộ khung, cốt liệu
nhỏ lấp đầy các khoảng trống và dùng xi măng làm chất kết dính liên kết chúng lại
thành một thể đặc chắc có khả năng chịu lực và chống lại các biến dạng. [4]
Bê tơng có cấu trúc khơng đồng nhất vì hình dạng kích thước cốt liệu khác
nhau, sự phân bố của cốt liệu và chất kết dính khơng thật đồng đều, trong bê tơng vẫn
cịn lại một số ít nước thừa và lỗ rỗng li ti (do nước thừa bốc hơi).
trình khơ cứng của bê tơng là q trình thủy hóa của xi măng, q trình
thay đổi lượng nước cân bằng, sự giảm keo nhớt, sự tăng mạng tinh thể của đá xi
măng. Các quá trình này làm cho bê tông trở thành vật liệu vừa có tính đàn hồi vừa có
tính dẻo.

* Bê tơng đ

phân l ại the

á

á h s u đây:

Theo cấu trúc: bê tơng đặc chắc, bê tơng có lỗ rỗng (dùng ít cát), bê tông
tổ ong, bê tông xốp.
Theo dung lượng: bê tơng nặng (γ = 2200 ÷ 2500 kG/m3 ); bê tơng nặng
cốt liệu bé (γ = 1800 ÷ 2200 kG/m3 ); bê tông nhẹ (γ < 1800 kG/m3 ); bê
tông đặc biệt nặng (γ> 2500 kG/m3 ).
Theo chất kết dính: bê tông xi măng, bê tông nhựa, bê tông chất dẻo, bê
tông thạch cao, bê tông xỉ, bê tông sillicat.


4

Theo phạm vi sử dụng: bê tông làm kết cấu chịu lực, bê tơng chịu nóng,
bê tơng cách nhiệt, bê tông chống xâm thực v.v…
Theo thành phần hạt: bê tông thông thường, bê tông cốt liệu bé, bê tông
chèn đá hộc…
1.1.2. Tính hất ơ h

ủ Bê tơng.

Cường độ của bê tông là chỉ tiêu quan trọng thể hiện khả năng chịu lực của vật
liệu. Cường độ của bê tông phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc của nó. Với bê tông
cần xác định cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo.

1.1.2.1. Cường độ chịu nén
Cường độ chịu nén của bê tông là khả năng chịu ứng suất nén của mẫu bê tơng.
Mẫu có thể chế tạo bằng các cách khác nhau: lấy hỗn hợp bê tông đã được nhào trộn
để đúc mẫu hoặc dùng thiết bị chuyên dùng khoan lấy mẫu từ kết cấu có sẵn. Mẫu để
đo cường độ có thể dạng khối vng cạnh a = 10; 15; 20 cm; khối lăng trụ đáy vuông;
khối trụ tròn, được thực hiện theo điều kiện chuẩn trong thời gian 28 ngày.

A

h

a A

A

a
a
D
Hình 1.1. Mẫu thí nghiệm nén
Bê tơng thơng thường có R= 5÷30 Mpa. Bê tơng có R> 40Mpa là loại cường độ
cao. Hiện nay, người ta đã chế tạo được các loại bê tơng đặc biệt có R≥ 80Mpa.
Khi bị nén, ngoài biến dạng co ngắn theo phương tác dụng lực, bê tơng cịn bị
nở ngang. Thơng thường chính sự nở ngang quá mức làm cho bê tông bị nứt và bị phá
vỡ. Nếu hạn chế được mức độ nở ngang của bê tơng có thể làm tăng khả năng chịu nén
của nó. Trong thí nghiệm nếu không bôi trơn mặt tiếp xúc gi a mẫu thử và bàn nén thì
tại đó sẽ xuất hiện lực ma sát có tác dụng cản trở sự nở ngang, kết quả mẫu bị phá hoại
theo hình tháp đối đỉnh như hình 1.1. Nếu bơi trơn mặt tiếp xúc để bê tơng tự do nở
ngang thì khi biến dạng ngang q mức trong mẫu sẽ xuất hiện các vết nứt dọc và sự

5

phá hoại xảy ra như trên hình 1.1c. Cường độ của mẫu được bôi trơn thấp hơn cường
độ của mẫu khối vng có ma sát.

a)

b)

c)

Hình 1.2. Sự phá hoại mẫu thử khối vuông
1 – mẫu;

3 – ma sát; 5 – hình tháp phá hoại

2 – bàn máy nén; 4 – bê tông bị ép vụn;
6 – vết nứt dọc trong mẫu
Vì ma sát làm cản trở biến dạng ngang mà với mẫu khối khi tăng cạnh a thì R
giảm và cường độ của mẫu hình trụ thấp hơn cường độ của mẫu khối vng.
Vì vậy, khối vng có kích thước bé có cường độ cao hơn so với mẫu có kích
thước lớn, và mẫu lăng trụ (có chiều cao gấp 4 lần cạnh đáy) có cường độ chỉ bằng 0,8
lần cường độ mẫu khối vng có cùng cạnh đáy. Nếu thí nghiệm với mặt tiếp xúc
được bơi trơn để bê tơng được tự do nở ngang sẽ khơng có sự khác biệt như vừa nêu.
1.1.2.2. Cường độ chịu kéo
Cường độ chịu kéo của bê tông là một chỉ tiêu quan trọng của bê tơng. Nó được
xác định trên cơ sở uốn dầm bê tông. Thông thường cường độ chịu kéo bằng khoảng
10-20% cường độ chịu nén của bê tông, tùy thuộc vào kích thước, hình dạng của các
loại cốt liệu. Tuy nhiên việc xác định mối quan hệ gi a cường độ chịu kéo và cường
độ chịu nén của bê tơng một cách chính xác nhất là thơng qua việc thực hiện thí

nghiệm mẫu.
11

Cá nhân tố ảnh h ởng đến

ng độ ủ bê tông

1.1.3.1. Thành phần và công nghệ chế tạo
Cường độ của BT lớn hay bé là do thành phần và công nghệ chế tạo quyết định.
Một số yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến cường độ BT:
Chất lượng và số lượng xi măng.


6

Độ cứng, độ sạch và cấp phối cốt liệu.
Tỷ lệ gi a nước và xi măng.
Chất lượng của việc nhào trộn, đổ, đầm và điều kiện bảo dưỡng BT.
Nói chung các nhân tố trên ảnh hưởng quyết định đến cường độ chịu nén (R),
và cường độ chịu kéo (Rt) nhưng mức độ có khác nhau. Ví dụ tỷ lệ nước trên ximăng
(N/X) có ảnh hưởng rất lớn đến R và có phần ít hơn đối với Rt; độ sạch cốt liệu ảnh
hưởng lớn đến R và rất lớn đối với Rt cũng như khả năng chịu cắt của bê tông.
1.1.3.2. Tuổi của bê tơng
Tuổi là thời gian t (ngày) tính từ lúc chế tạo BT đến khi nó chịu lực. Cường độ
của bê tông tăng theo thời gian. Thời gian đầu cường độ tăng nhanh, sau chậm dần.
Với BT dùng xi măng pooclăng chế tạo và bảo dưỡng trong điều kiện bình
thường, cường độ tăng nhanh trong 28 ngày đầu.
Để biểu diễn sự tăng của R theo t có thể dùng một số công thức thực nghiệm.
Công thức của B.G. XKramtaep (1935) theo qui luật logarit, với t = 7÷300 ngày:

R
R28
Rt
0

28

t

Hình 1.3. Biểu đồ sự phá hoại mẫu thử khối vuông
Trong môi trường thuận lợi (nhiệt độ dương, độ ẩm cao) sự tăng cường độ có
thể kéo dài trong nhiều năm. Cịn trong điều kiện khơ hanh hoặc nhiệt độ thấp sự tăng
cường độ trong thời gian sau này là khơng đáng kể.
Dùng hơi nước nóng để bảo dưỡng BT làm cho cường độ tăng rất nhanh trong
vài ngày đầu, nhưng sẽ làm cho BT trở nên dòn hơn và có cường độ cuối cùng thấp
hơn so với BT được bảo dưỡng theo điều kiện tiêu chuẩn.


7

1.1.3.3. Ảnh hưởng của tốc độ gia tải và thời gian tác dụng của tải trọng
Tốc độ gia tải khi thí nghiệm cũng ảnh hưởng đến cường độ của mẫu. Tốc độ
gia tải qui định bằng 2kg/cm2/giây và cường độ đạt được là R. Khi gia tải rất chậm,
cường độ BT chỉ đạt khoảng (0,85-0.90)R. Khi gia tải nhanh, cường độ BT có thể đạt
(1,15-1,20)R.
Thí nghiệm nén mẫu bê tơng đến ứng suất 0,90 đến 0,95R, rồi gi nguyên lực
nén trong thời gian dài thì một lúc nào đó mẫu cũng bị phá hoại. Đó là hiện tượng bê
tơng bị giảm cường độ khi tải trọng tác dụng dài hạn.
1.1.3.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ N/X đến cường độ chịu nén, chịu uốn của bê
tông

Đá xi măng (mác xi măng và tỷ lệ X/N ) có ảnh hưởng lớn đến cường độ của
bê tông. Sự phụ thuộc của cường độ bê tông vào tỷ lệ X/N thực chất là phụ thuộc vào
thể tích rỗng tạo ra do lượng nước dư thừa. Hình 1.6 biểu thị mối quan hệ gi a cường
độ bê tông và lượng nước nhào trộn.
Độ rỗng tạo ra do lượng nước thừa có thể xác định bằng cơng thức:
r=

.100(%)

Trong đó:
- N, X : Lượng nước và lượng xi măng trong 1m3 bê tông (kg).
-

: Lượng nước liên kết hóa học tính bằng % khối lượng xi măng. Ở tuổi

28 ngày lượng nước liên kết hóa học khoảng 15 - 20%.

a-Vùng hỗn hợp bê tông cứng không đầm chặt được; b-Vùng hỗn hợp bê tơng
có cường độ và độ đặc cao; c-Vùng hỗn hợp bê tông dẻo; d-Vùng hỗn hợp bê
tơng chảy

Hình 1.4. Sự phụ thuộc của cường độ bê tông vào lượng nước nhào trộn


8

Mối quan hệ gi a cường độ bê tông với mác xi măng, tỷ lệ X/N được biểu thị
qua công thức Bolomey-Skramtaev sau:
Đối với bê tơng có X/N = 1,4

2,5 thì: Rb = A. Rx (

Đối với bê tơng có X/N > 2,5 thì:

– 0,5) .

Rb = A1. Rx ( + 0,5) .

Trong đó:
- Rb: Cường độ nén của bê tông ở tuổi 28 ngày(kG/cm2).
- Rx: Mác của xi măng (cường độ) (kG/cm2).
- A, A1 là hệ số được xác định theo chất lượng vật liệu và phương pháp xác
định mác xi măng (bảng 1-1).
- X/N là Tỉ lệ Xi măng/nước.
Bảng 1.1. Hệ số chất lượng vật liệu A và A1
Chất
lượng
vật
liệu
Tốt

Trung
bình

Kém

Hệ số A và A1 ứng với phương
pháp thử mác xi măng.
TCVN 6016:95 TCVN 4032:85
A

A1
A
A1

Chỉ tiêu đánh giá

- Xi măng hoạt tính cao khơng trộnphụ
gia thuỷ.
- Cốt liệu: Đá sạch, cường độ cao, cấp
phối hạt tốt. Cát sạch, Mdl = 2.4 2.7
- Xi măng hoạt tính trung bình,xi
măng pc lăng hỗn hợp chứa 10
15% phụ gia thuỷ.
- Cốt liệu: Đá có chất lượng phù hợp
TCVN1771:1987.Cát phù hợp TCVN
1770:1986, có Mdl = 2 2.4
- Xi măng hoạt tính thấp, xi măngpc
lăng hỗn hợp chứa trên 15% phụ gia thuỷ.
- Cốt liệu: Đá có 1chỉ tiêu chưa phù hợp
TCVN 1771:1987. Cát nhỏ Mdl<2.

1 2 T NG

0.54

0.34

0.6

0.38

0.5

0.32

0.55

0.35

0.45

0.29

0.5

0.32

UAN VỀ H GIA TRONG BÊ TÔNG

1.2.1. Khái niệm và phân l ại phụ gi

h bê tông

Phụ gia là nh ng chất được đưa vào với hàm lượng nhất định để làm thay đổi
một số tính chất của xi măng, bê tơng trước và sau đóng rắn.
Theo sự phân loại của Viện Bê tơng Mỹ (ACI), có khoảng 14 loại phụ gia cho
bê tông khác nhau.


9

Tuy vậy, có thể phân các loại phụ gia bê tơng thành 2 nhóm chính đó là: Phụ
gia khống và phụ gia hố học. Trong đó phụ gia hố học lại phân thành:
- Phụ gia cuốn khí.
- Phụ gia giảm nước.
- Phụ gia điều chỉnh đơng kết.
Vì đối tượng nghiên cứu là phụ gia cho bê tông do vậy các loại phụ gia đều
được cho vào bê tông trong quá trình chế tạo hỗn hợp bê tơng.
Ở Việt Nam đã có một số cơ quan soạn thảo các TCVN về phụ gia nhưng do
việc sử dụng phụ gia ở Việt Nam còn tương đối mới mẻ và việc chế tạo sản xuất phụ
gia bê tơng cịn hết sức manh mún, chưa thật sự trở thành ngành hoá phẩm xây dựng.
Do đó ở quy mơ quốc gia chưa có các bộ tiêu chuẩn liên quan. Thị trường hoá phẩm
xây dựng hiện nay chủ yếu do các hãng nước ngoài nắm nên việc áp dụng các bộ tiêu
chuẩn của nước ngoài nhất là ASTM trở nên khá phổ biến, các tiêu chuẩn đó là:
Tiêu chuẩn ASTM C 618 "Tiêu chuẩn về tro bay, puzơlan thiên nhiên nung và
không nung làm phụ gia khống cho bê tơng xi măng pooclăng".
Tiêu chuẩn ASTM C 494 "Tiêu chuẩn về phụ gia hoá học cho bê tơng".
Theo tiêu chuẩn này, phụ gia hố học chia thành 7 loại:
1- Loại A: phụ gia giảm nước.
2- Loại B: phụ gia chậm rắn.
3- Loại C: phụ gia rắn nhanh.
4- Loại D: phụ gia giảm nước - chậm rắn.
5- Loại : phụ gia giảm nước - rắn nhanh.
6- Loại : phụ gia giảm nước tầm cao.
7- Loại G: phụ gia giảm nước tầm cao - chậm rắn.
Tiêu chuẩn Anh (UK) có:
BS-3892:
1:1982
BS-5075:
1:1982

BS-5075:
2:1982
BS-5075:
3:1982

Part "Tiêu chuẩn tro nhiên liệu dùng cho thành phẩm chất kết dính
trong bê tơng cơng trình"
Part "Tiêu chuẩn PG rắn nhanh, PG chậm rắn và PG giảm nước"
Part "Tiêu chuẩn phụ gia cuốn khí"
Part "Tiêu chuẩn phụ gia siêu dẻo".


10

Theo Tiêu chuẩn TVCN 8826 – 2011 áp dụng cho 7 loại phụ gia hóa học dùng
cho bê tơng xi măng poóc lăng gồm:
- Phụ gia hóa dẻo giảm nước, ký hiệu loại A;
- Phụ gia chậm đông kết, ký hiệu loại B;
- Phụ gia đóng rắn nhanh, ký hiệu loại C;
- Phụ gia hóa dẻo - chậm đơng kết, ký hiệu loại D;
- Phụ gia hóa dẻo - đóng rắn nhanh, ký hiệu loại ;
- Phụ gia siêu dẻo (giảm nước mức cao), ký hiệu loại ;
- Phụ gia siêu dẻo - chậm đông kết, ký hiệu loại G.
Phụ gia hóa học (Chemical admixtures): Chất được đưa vào mẻ trộn trước hoặc trong
quá trình trộn với một liều lượng nhất định (không lớn hơn 5 % khối lượng xi măng),
nhằm mục đích thay đổi một số tính chất của hỗn hợp bê tơng và bê tơng.
* Phụ gia hóa dẻo giảm nước (Water-reducing admixtures)
Chất phụ gia làm tăng độ sụt của hỗn hợp bê tông khi gi nguyên tỉ lệ Nước/Xi măng,
hoặc làm giảm lượng nước trộn mà vẫn gi nguyên độ sụt của hỗn hợp bê tông, bê
tông có cường độ cơ học cao hơn.

* Phụ gia chậm đông kết (Retarding admixtures)
Phụ gia làm giảm tốc độ phản ứng gi a xi măng và nước, do đó kéo dài thời gian đơng
kết của bê tơng.
* Phụ gia đóng rắn nhanh (Accelerating admixtures)
Phụ gia làm tăng nhanh tốc độ phản ứng ban đầu gi a xi măng và nước, do đó rút ngắn
thời gian đơng kết của bê tơng và làm tăng cường độ của bê tông ở tuổi ngắn ngày.
* Phụ gia hóa dẻo - chậm đơng kết (Water-reducing and retarding admixtures)
Phụ gia kết hợp được các chức năng của phụ gia hóa dẻo và phụ gia chậm đơng kết.
* Phụ gia hóa dẻo - đóng rắn nhanh (Water-reducing and accelerating admixutres)
Phụ gia kết hợp được các chức năng của phụ gia hóa dẻo và phụ gia đóng rắn nhanh.
* Phụ gia siêu dẻo (giảm nước mức cao) (Water-reducing, high range admixtures)
Phụ gia cho phép giảm một lượng lớn nước trộn không nhỏ hơn 12 % mà vẫn gi
nguyên được độ sụt của hỗn hợp v a bê tơng, thu được bê tơng có cường độ cao hơn.
* Phụ gia siêu dẻo - chậm đông kết (Water-reducing, high range, and retarding
admixtures).
Phụ gia kết hợp được chức năng của phụ gia siêu dẻo và phụ gia chậm đông kết.
1.2.1.1. Phụ gia khống dùng trong bê tơng
Phụ gia khống dùng trong bê tơng có thể có các loại sau:
- Phụ gia lấp đầy: tác dụng chủ yếu của loại phụ gia này là cải thiện thành
phần hạt của bê tông, tiết kiệm xi măng, tăng độ đặc vi cấu trúc... (phụ gia trơ).


11

- Phụ gia hoạt tính puzơlan: thay thế xi măng, tăng dẻo, tăng độ đặc vi cấu trúc,
tăng độ bền lâu của bê tơng trong các mơi trường có tác nhân xâm thực... (phụ gia
khống hoạt tính). Puzơlan là các vật liệu nguồn gốc thiên nhiên hay nhân tạo có hay
khơng có đặc tính xi măng hóa, nhưng ở dạng nghiền mịn và trong mơi trường ẩm nó
có thể phản ứng hóa học với Ca(OH)2 ở nhiệt độ thường tạo nên các thành phần xi
măng hoá. Thực tế tên gọi Puzơlan đầu tiên dùng cho các vật liệu Pyroclastic tạo nên

do các hoạt động của núi lửa nhưng đến nay nó được sử dụng như thuật ng chung để
miêu tả các vật liệu có khả năng xi măng hố hoặc phản ứng với việc khi có mặt của
nước hình thành các thành phần rắn và tạo nên cường độ.
Thuật ng “Phụ gia khoáng” thường được sử dụng cho tất cả các vật liệu xi
măng hố và Puzơlaníc khơng phân biệt nguồn gốc của chúng. Khả năng hoạt tính của
các phụ gia khống có thể đánh giá bởi chỉ số hoạt tính với vơi hoặc xi măng Pooclăng
hay thơng qua độ hút vơi.
Một trong các sản phẩm hình thành trong q trình hyđrat hố của xi măng
Pclăng là Ca(OH)2 và hàm lượng của nó phụ thuộc vào thành phần của xi măng và
thời gian đóng rắn. Trong v a và bê tông, Ca(OH)2 biểu hiện liên kết yếu nhất trong
vùng liên kết gi a hồ và cốt liệu, vì vậy nó ảnh hưởng xấu tới cường độ của v a và bê
tơng. Hơn n a, sự có mặt của Ca(OH)2 có thể làm giảm độ bền của v a và bê tơng
trong mơi trường ăn mịn. Do đó độ bền bê tông không thể đảm bảo khi sử dụng xi
măng Pooclăng. Vì thế, các phụ gia khống pha vào xi măng Pooclăng khơng chỉ làm
giảm hàm lượng Ca(OH)2 mà cịn làm tăng cấu trúc của v a và bê tông, do đó góp
phần cải thiện một số tính chất của v a và bê tơng.
Phụ gia khống có thể phân ra làm 2 loại dựa vào nguồn gốc của chúng là: phụ
gia khoáng thiên nhiên và phụ gia khoáng nhân tạo. Các phụ gia khống nhân tạo có
thể là các thải phẩm của công nghiệp như: tro, xỉ hay các dạng đất sét nung, Silica um,
mêtacaolanh, tro trấu. Các phụ gia này thường có hiệu quả cao nhưng giá thành lớn,
đặc biệt là Silica um, mêtacaolanh. Thực tế sử dụng chỉ ra rằng phụ gia khống thiên
nhiên có hiệu quả thấp hơn, nhưng do giá thành thấp và sẵn có nên thường được sử
dụng rộng rãi ở các nước đang phát triển. Tùy theo mục đích và yêu cầu kỹ thuật cụ
thể mà lựa chọn loại phụ gia cho hợp lý. Nhưng thực tế cho thấy, khi chế tạo các loại
sản phẩm yêu cầu tính năng kỹ thuật cao như bê tơng chất lượng cao, bê tơng bền
sun at thì nên sử dụng các loại phụ gia nhân tạo có hoạt tính cao.


12

* Phụ gia khoáng thiên nhiên:
Là loại phụ gia đã được sử dụng từ lâu trong công nghiệp xi măng và bê tơng.
Phụ gia khống thiên nhiên bao gồm đá bazan, tro núi lửa, trass, điatomít, đá silic.
Thành phần chủ yếu của các phụ gia khoáng thiên nhiên là SiO2, ngồi ra cịn có Al2O3
và Fe2O3. Độ hoạt tính của phụ gia phụ thuộc chủ yếu vào thành phần của chúng, điều
này có nghĩa là phụ thuộc vào nguồn gốc và điều kiện hình thành của phụ gia. Điển
hình là đá núi lửa và zeolite. Đá núi lửa theo nghiên cứu là loại đá có khả năng hoạt
tính puzzơlanic. Mặc dù hoạt tính thấp ,nhưng do giá thành rẻ nên được sử dụng rộng
rãi làm phụ gia cho xi măng và bê tông. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra một số loại đá có
khả năng hoạt tính puzơlaníc. ở nhiều nước người ta đã sử dụng trass, đá bọt,... thay
thế đến 20% trọng lượng xi măng trong v a và bê tơng. Zeolít cũng được sử dụng tại
nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là Trung uốc. Ảnh hưởng của nó trong đặc tính của
xi măng và bê tơng phụ thuộc và mức độ trộn lẫn. Bê tông sử dụng xi măng trộn lẫn
30% zeolít có lượng nước u cầu tương tự như xi măng Pooclăng với cùng độ sụt.,
nhưng sự phân tầng giảm đi. Yêu cầu nước tăng lên khi mức độ thay thế vượt quá
30%, sự thêm zeolít vào bê tơng dẫn đến sự tăng cường độ nén và giảm hàm lượng lỗ
rỗng trong hồ trộn lẫn. Đặc biệt mức tăng 10

15% Rn có thể đạt được khi trộn lẫn

10% zeolít trong bê tơng sử dụng phụ gia siêu dẻo (SP) cho các tỷ lệ N/X = 0.31
0.35. Zeolít cịn làm giảm mức độ kết tinh của Ca(OH)2 trong vùng chuyển tiếp bề mặt
gi a lỗ và cột tiêu, do đó làm tăng cấu trúc và đặc tính của vùng này. Thêm vào đó, sự
có mặt của zeolít trong bê tơng cịn chống lại sự giãn nở của phản ứng alkali của cốt
liệu do sự giảm nồng độ của alkali trong nước lỗ rỗng.
Ở nước ta, nguồn gốc phụ gia khoáng thiên nhiên rất phong phú và đa dạng. Từ
lâu chúng đã được sử dụng trong công nghiệp sản xuất xi măng và chế tạo bê tông.
Ngay từ nh ng năm 1980 nước ta đã có tiêu chuẩn quy định chất lượng và phương
pháp kiểm tra đối với phụ gia hoạt tính Puzơlan (TCVN 735 - 82), xỉ lò cao (TCVN
4315 - 1986) và gần đây là tiêu chuẩn đối với đá bazan (TCXD 208 - 1998) sử dụng

làm phụ gia cho xi măng và bê tông.
Trước đây các nhà máy thường sản xuất xi măng Pooclăng PC30, PC40 theo
TCVN 2682 - 78, trong đó cho phép pha khơng q 15% phụ gia khống (xỉ lị cao,
puzơlan nhân tạo, tro bay,...). Hiện nay, sau khi Nhà nước ban hành TCVN 6260 -


13

1997 xi măng Pooclăng hỗn hợp - yêu cầu kỹ thuật, cho phép pha các phụ gia khoáng
tối đa đến 40% khối lượng xi măng, thì nhu cầu sử dụng các loại phụ gia khoáng ngày
càng tăng. Việc tăng tỷ lệ phụ gia trong xi măng đã làm tăng đáng kể sản lượng xi
măng sản xuất và đem lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật rất lớn cho nền kinh tế quốc dân.
* Phụ gia khoáng nhân tạo
Ngày nay phụ gia khoáng thiên nhiên ngày càng cạn kiệt, bởi vậy phụ gia
khống nhân tạo càng được sử dung rơng rãi. Với sự tiến bộ của khoa học công nghệ,
một số phụ gia khống nhân tạo có hoạt tính puzơlaníc cao đang được sử dụng ngày
càng rộng rãi, tuy nhiên một số phụ gia khoáng nhân tạo giá thành cao.
Phụ gia khoáng nhân tạo dược sử dụng rộng rãi tại nhiều nước trên thế giới là xỉ
lò cao (BFS), hay tro bay (FA), đất sét nung, silica um, tro trấu (RHA), mêtacaolanh
(MK). Các phụ gia khoáng nhân tạo là các phế thải công nghiệp như B S, A được sử
dụng rộng rãi nhất khơng chỉ do giá thành thấp mà cịn do đóng góp bảo vệ mơi
trường. Sự khác nhau về nguồn gốc và điều kiện hình thành của các phụ gia khoáng
nhân tạo dẫn đến sự khác nhau về hoạt tính puzơlaníc, bởi vậy hiệu quả sử dụng chúng
trong xi măng và bê tông sẽ khác nhau.
Xỉ được sử dụng làm phụ gia trong xi măng và bêtông chủ yếu là xỉ lò cao tạo
hạt (B S). Thành phần cơ bản của một số ơxyt trong xỉ lị cao nằm trong giới hạn sau
SiO2=27-40%, Al2O3= 30-50%, CaO=5-23%, MgO=1-21%.
Cũng giống như xỉ, tro bay là phế liệu của công nghiệp được sử dụng rộng rãi
làm phụ gia trong xi măng và bê tơng. Thành phần hố học của tro bay phụ thuộc
thành phần của than. Tro bay chứa hàm lượng pha thuỷ tinh cao được sử dụng để pha

trộn vào xi măng Pc lăng. Thành phần hố học chủ yếu của các loại tro bay như
SiO2 ,Al2O3, CaO, MgO, Fe2O3là khác nhau
Silica um là phụ gia khống hoạt tính gồm các hạt SiO2 rất mịn chủ yếu ở trạng
thái vô định hình. Thực tế thành phần hóa học chủ yếu của nó là SiO2 thường lớn hơn
80% phụ thuộc vào phương pháp sản xuất. Kích thước hạt silica um nhỏ hơn .
Tro trấu (RHA) là sản phẩm sản xuất bằng cách đốt tro trấu tại nhiệt độ khoảng
7500c. thành phần chính của RHA là SiO2 nằm trong khoảng 80-95% phụ thuộc vào
hàm lượng các bon không nung. Tuy nhiên độ hoạt tính của RHA khơng bị giảm bởi
sự có mặt của cácbon mà chỉ làm giảm hàm lượng SiO2 vô định hình có mặt trong
tro trấu.


14

Mêtacaolanh(MK) là alumơsilicát hoạt tính hình thành do nung caolanh tinh
khiết hoặc đất sét caolinhít trong khoảng nhiệt độ hợp lý và nghiền đến độ mịn cao.
Mêtacaolanh có thể kết hợp với Ca(OH)2để hình thành các sản phẩm hyđrát, vì thế nó
góp phần làm tăng các đặc tính của v a bê tông. Khả năng phản ứng của MK
phụ thuộc chủ yếu vào thành phần khoáng, nguồn gốc nguyên vật liệu và điều kiến
sản xuất.
Một số phụ gia hoạt tính cao như silica um, tro trấu, đất sét nung, mêtacaolanh
đã được sử dụng rộng rãi trong bê tông và xi măng. Nhiều kết quả nghiên cứu tại nhiều
nược trên thế giới chỉ ra rằng :mặc dù lượng nước yêu cầu tăng lên nhanh cùng với
việc tăng mức độ thay thế, nhưng sự trộn lẫn của các phụ gia này trong xi măng và bê
tơng có thể :
- Tăng cường độ của v a bê tơngvới hàm lượng thay thế thích hợp.
- Giảm nhiệt toả của xi măng và bê tông.
- Giảm lỗ rỗng trong đá xi măng và trong vùng chuyển tiếp bề mặt gi a hồ và
cốt liệu.
- Giảm tính thấm của v a và bê tơng.

- Tăng độ bền trong mơi trường ăn mịn.
- Giảm phản ứng alkali của cốt liệu, do đó q trìnhăn mịn cốt thép của bê tông
giảm đi.
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ và yêu cầu xây dựng,
các sản phẩm bê tông cường độ cao và chất lượng cao ngày càng được sử dụng nhiều.
Việc sử dụng phụ gia khống hoạt tính cao góp phần đảm bảo các u cầu này của bê
tơng chất lượng cao. Vì vậy yêu cầu về các phụ gia hoạt tính cao là khơng thể thiếu
trong bê tơng.
Nói chung phụ gia khống khi sử dụng cho phép tạo ra các hiệu quả sau:
(1) Tăng dẻo (giảm nước) nhờ hiệu ứng ổ bi (Ball - bearing e ect) các phụ gia
như tro bay nhiệt điện, silica ume có hình dạng trịn khi cho vào bê tơng có tác dụng
làm giảm ma sát khơ.
(2) Cải thiện thành phần hạt làm tăng độ đặc (increase packing desity), giảm
tách nước (trừ phụ gia xỉ lò cao tạo hạt nghiền mịn).
(3) Tăng cường độ, tăng độ bền lâu và giảm toả nhiệt cho bê tơng khối lớn nhờ
có hoạt tính puzơlanic.


15

1.2.1.2. Phụ gia hố học trong bê tơng
Theo phân loại của ASTM C 494 có ít nhất 7 loại phụ gia hố học cho bê
tơng.Trong đó chủ yếu là các loại phụ gia giảm nước, đây là loại phụ gia được sử dụng
phổ biến hiện nay ở Việt Nam cũng như các nước khác trên thế giới.
* Các loại phụ gia giảm nước tầm cao thế hệ mới
(1) Naphtalene Formandehyde Sunfonated - NFS

(2) Melamine Formandehyde Sunfonated - MFS

(3) PolyCarboxylate (Arcrylate 1)

(4) PolyCarboxylate Ether (Arcrylate 2)

(5) Cross-linked polymer (Arcrylate 3) Polime liên kết chéo


16

(6) Amino-sunfonate polymer

1.2.1.3 Cơ chế hoá dẻo của phụ gia giảm nước tầm cao thế hệ 2
a. Thuyết phân tán (Dispersion Theory)
Để tăng khả năng giảm nước của bê tông cần tăng cường khả năng phân tán của
các hạt xi măng. Khả năng này cần được duy trì theo thời gian và khả năng này có
được nhờ lực đẩy tĩnh điện và khả năng chống vón tụ của các chất hấp phụ lên bề mặt
hạt xi măng.
Cơ chế tạo tính ổn định của hạt vô cơ cũng như của các hạt xi măng cơ bản
giống nhau. Tuy vậy, đối với xi măng, trạng thái bề mặt của chúng thay đổi theo thời
gian do tiến trình thuỷ hố xi măng.
b. Thuyết DLVO
Để giải thích tính ổn định của trạng thái phân tán dưới góc độ lực đẩy tĩnh điện,
thuyết DLVO (do Derjaguin, Landau, Verwey và Overbeck đề xuất). Theo đó tính ổn
định của trạng thái này cũng được quyết định bởi độ cong của đường thế năng, V , tạo
thành từ lực đẩy tĩnh điện, VR, thu được khi có 2 phần tử tiến lại gần nhau và lực hấp
dẫn Van der Waal, VA. Khi khoảng cách gi a 2 phần tử ứng với điểm trên đường cong
tại đó V đạt maximum, Vmax, thì 2 phần tử này sẽ đẩy nhau. Khi Vmax tăng lên thì độ
phân tán cũng tăng lên và tỷ lệ với Zeta Potential.


17

c. Thuyết hiệu ứng chống vón tụ (Steric e ect Theory)
Tính ổn định phân tán nhờ hiệu ứng chống vón tụ có thể được giải thích bằng
thuyết hiệu ứng ntropi do Mackor đề xuất. Tổng thế năng V gi a 2 phần tử được xác
định như sau:
V = VA + V R S
Trong đó:

VA- lực hấp dẫn Van der Waal.
VRS- Năng lượng đẩy chống vón tụ bằng

ntropi

của cấu tạo và hình dạng của chất hấp phụ lên bề mặt các phần tử.
Tính ổn định phân tán được duy trì bởi lực đẩy chống vón tụ này.
Hiệu quả giảm nước của v a và bê tông đạt được là nhờ độ phân tán của các hạt
xi măng tăng. Theo cơ chế tác dụng có thể phân phụ gia giảm nước thành 2 loại:
1- Giảm nước do tăng Zeta-potential của bề mặt hạt xi măng và tăng lực đẩy
tĩnh điện.
2- Giảm nước do tăng lực đẩy do lớp hấp phụ phân bố trên bề mặt hạt xi măng
có khả năng bành trướng.
Phụ gia N S và M S hấp phụ lên bề mặt các hạt xi măng dưới dạng chuỗi hình
que theo nhiều lớp. Các hạt xi măng bị phân tán nhờ lực đẩy gi a các ion âm của
nhóm sunphuric gây ra (SO3-). Cường độ lực đẩy có thể được đánh giá bằng cách đo
thế Zeta của bề mặt các hạt xi măng. Tính phân tán và khả năng giảm nước có thể
được đánh giá gián tiếp bằng nhiều phương pháp khác nhau. Trong phụ gia giảm nước
PolyCarboxylate, hiệu quả giảm nước đạt được do phân tán các hạt xi măng do các tác
nhân sau: 1- Lực đẩy tĩnh điện gi a các ion tích điện âm của các nhóm Carboxylic có
trong cấu trúc hố học của phụ gia; 2- Hiệu ứng chống vón tụ của mạch chính và mạch
phụ (gra t chain). Do đó phụ gia giảm nước từ PolyCarboxylate cho hiệu quả giảm

nước tương đương như N S và M S với lượng dùng tương đối nhỏ vì phụ gia N S và
M S chỉ có tác dụng phân tán các hạt xi măng nhờ lực đẩy tĩnh điện.


18

122

nh h ởng ủ phụ gi đến một số đặ tính ủ bê tơng
nh h ởng đến s

ăng bề mặt ủ bê tơng:

+ Hóa dẻo giảm sức căng bề mặt. Chế độ hoạt động bề mặt gồm 2 phần:
Phần phân cực và không phân cực. Phần không phân cực hấp thụ vào cát hạt
pha rắn làm giảm sức căng bề mặt làm phân chia pha rắn – lỏng; phần phân
cực tan vào trong nước.[13]
+ Hóa dẻo cuốn khí: Khi làm giảm sức căng bề mặt phụ gia siêu dẻo đồng
thời có tác dụng cuốn khí. Các bọt khí trong bê tơng có tác dụng như tấm
đệm làm cho pha rắn trượt lên nhau dễ dàng hơn.
nh h

ng đến tính l u biến: Phụ gia siêu dẻo làm giảm đột nhớt của hồ

xi măng – nước.
Phụ gia siêu dẻo đông kết nhanh giảm lượng nước nhào trộn mà vẫn gi
được độ sụt theo yêu cầu; tăng khả năng duy trì độ sụt, tăng tính cơng tác;
làm giảm sự tách nước và phân tầng; làm tăng nhanh thời gian ninh kết.
Tăng cường độ ban đầu và cường độ bê tông; giảm nhiệt thủy hóa trong q
trình đóng rắn; tăng khả năng chống thấm cho bê tơng; giảm khả năng sự ăn

mịn hóa học [13].
1.3. TÌNH HÌNH SỬ D NG H

GIA TRONG VỮA VÀ BÊ T NG

VIỆT

NAM
Trong nh ng năm gần đây việc sử dụng phụ gia trong bê tông đã trở thành phổ
biến ở Việt Nam. Hầu hết bê tông sản xuất ở các trạm bê tông trộn sẵn và ở các nhà
máy bê tơng đúc sẵn đều có sử dụng các loại phụ gia hoá học khác nhau. Một trong
nh ng loại phụ gia được sử dụng với khối lượng lớn nhất là phụ gia tăng dẻo và siêu
dẻo. Nguồn cung cấp chủ yếu các loại phụ gia này là từ các đại lý của các cơng ty hố
phẩm xây dựng nước ngoài như SIKA, MBT, GRAC . Các đại lý này có mặt hàng rất
đa dạng và có thể cung cấp tấp cả các loại phụ gia sử dụng trong bê tơng từ phụ gia
cuốn khí, phụ gia dãn nở cho đến phụ gia cho bê tông bơm, bê tông phun bắn, v.v. Các
loại phụ gia này có chất lượng tốt và ổn định, nhưng giá thành cao.
Ở Việt Nam Cũng trong đầu nh ng năm 80, do nhu cầu chế tạo bê tơng lỏng tại
cơng trình xây dựng nhà máy thủy điện sông Đà, Viện KHCN Vật liệu xây dựng đã
nghiên cứu và chế tạo thành công phụ gia siêu dẻo SD-83 trên cơ sở naphtalen
sunphônát ormalđêhýt, mở ra khả năng phát triển dòng phụ gia cao cấp cho bê tông