Top 6 Kiến Thức Phụ Gia Điều Chỉnh Độ Nhớt Bê Tông VMA

Mar 14, 2024

TKT Company

? Cập nhật Bài Viết “Phụ gia điều chỉnh độ nhớt bê tông” lần cuối ngày 10 tháng 7 năm 2022 tại Địa Điểm công ty TKT Company

Phụ gia biến tính nhớt bê tông hay con có các tên gọi khác như phụ gia điều chỉnh độ nhớt bê tông, phụ gia thay đổi độ nhớt là gì? Chúng có thành phần cấu tạo ra sao? Tác dụng là gì? Và được ứng dụng như thế nào trong ngành công nghiệp bê tông.

Tiếp tục chuỗi bài viết về phụ gia bê tông, ở bài này TKT cùng bạn tìm hiểu một loại phụ gia hiếm gặp và ít được biết đến trong các nhóm phụ gia bê tông phổ biến đó chính là phụ gia điều chỉnh độ nhớt bê tông.

Nội dung (Contents)

1. Phụ gia thay đổi độ nhớt bê tông VMA là gì?

1.1. Định nghĩa phụ gia biến đổi độ nhớt bê tông

Phụ gia thay đổi độ nhớt (Viscosity Modifying Admixture – VMA) là loại phụ gia được sử dụng để thay đổi các đặc tính như độ nhớt, khả năng làm việc, độ kết dính, v.v. của bê tông tươi.

Chức năng chính của phụ gia biến đổi độ nhớt trong hỗn hợp bê tông là làm thay đổi các đặc tính lưu biến (rheological properties) của bê tông – đặc biệt là độ nhớt dẻo (plastic viscosity) của bê tông tươi.

Việc bổ sung VMA vào hỗn hợp bê tông làm tăng độ nhớt dẻo của bê tông và làm tăng một chút điểm chảy (yield point). Điểm chảy là một đặc tính lưu biến khác của bê tông cũng cần được tối ưu hóa cùng với độ nhớt dẻo để có được độ lưu biến bê tông hoàn hảo.

Nhưng VMA không ảnh hưởng đến điểm chảy của bê tông. Vì vậy, ngoài VMA, chất hóa dẻo (plasticizers) hoặc chất hóa siêu dẻo (super plasticizers) được thêm vào để thay đổi điểm chảy của hỗn hợp bê tông.

Phụ gia điều chỉnh độ nhớt bê tông (VMA) là các polyme hòa tan trong nước làm tăng độ nhớt của nước trộn và tăng cường khả năng giữ lại các thành phần của hồ xi măng ở dạng huyền phù. VMAs thường được sử dụng để tăng cường độ ổn định của bê tông tự lèn (SCC).

1.2. Công dụng của phụ gia biến đổi độ nhớt bê tông VMA

Với các đặc tính nêu trên, công dụng của VMA trong hệ vữa bê tông bao gồm:

Chất ổn định hệ vữa
- Giảm phân tầng vữa
- Giảm chảy nước bề mặt
- Tăng cường sự ổn định hệ
Không ảnh hưởng đến khả năng tính chảy của hệ
- Bảo toàn độ nhớt động của hệ
Hiện tượng tách nước bề mặt
- Quá nhiều nước xi măng dâng lên bề mặt. Hệ vữa bị quá dẻo.
- Hỗn hợp ban đầu rất lỏng và dễ làm việc (fluid & workable) nhưng nhanh chóng “cứng” và “lắng”. Đây là hiện tượng phân tầng và tự lèn xuống dưới đáy khuôn.
- Lớp bột trên bề mặt không có cát, cốt liệu và có khả năng bị nứt co ngót, nứt

2. Ứng dụng phụ gia điều chỉnh độ nhớt bê tông VMA

Các loại bê tông khác nhau phản ánh các hành vi khác nhau bằng cách bổ sung phụ gia điều chỉnh độ nhớt vào hỗn hợp thiết kế của chúng được liệt kê và thảo luận dưới đây:

Bê tông tự lèn
Bê tông bơm
Bê tông dưới nước
Bê tông trọng lượng nhẹ
Bê tông bán khô
Bê tông phun
Bê tông xốp
Bê tông có cấp phối kém
Sàn xi măng

Hình ảnh: So sánh bê tông tự lèn và bê tông thông thường

2.1. Bê tông tự lèn self compacting Concrete (SCC)

Khi hỗn hợp bê tông tự lèn với hàm lượng bột ít hơn sẽ không được bảo vệ chống lại sự thay đổi độ ẩm, có thể xảy ra hiện tượng phân tách.

Việc bổ sung phụ gia điều chỉnh độ nhớt vào bê tông tự lèn làm tăng khả năng chống phân tách và cũng cải thiện độ bền đối với các biến đổi độ ẩm.

VMAs làm tăng độ ổn định của hỗn hợp bê tông tự lèn.

VMAs cũng làm giảm thoát nước bề mặt từ hỗn hợp bê tông.

Hình ảnh: Hiện tượng bê tông bị phân tầng (hay bê tông bị tách nước)

2.2. Bê tông bơm pumped concrete

Sự tắc nghẽn của cốt liệu bê tông tại các khúc cua trong ống là vấn đề phổ biến nhất phát sinh trong trường hợp bê tông bơm.

Khi phụ gia điều chỉnh độ nhớt được thêm vào, bê tông bơm trở nên kết dính hơn và ngăn chặn sự phân tách trong khi bơm.

Ma sát giữa thành bơm và hỗn hợp bê tông trong khi bơm giảm do tác dụng bôi trơn do VMA gây ra.

Bê tông bơm - pumped concrete — Hình ảnh: Bê tông bơm – pumped concrete

2.3. Bê tông dưới nước under water concrete

Đối với bê tông dưới nước, bê tông phải có độ kết dính cao để tránh bị rửa trôi khi thi công và đóng rắn ở các công trình dưới nước.

Để tránh rửa trôi, phụ gia điều chỉnh độ nhớt được thêm vào bê tông dưới nước để tăng độ kết dính của hỗn hợp. Vì vậy, nó cũng có thể được gọi là phụ gia chống rửa trôi.

Nó cũng làm tăng độ bền của kết cấu bê tông dưới nước.

Nói chung, trong khi đổ bê tông dưới nước, nước sẽ bị đục do tạo ra bụi xi măng từ bê tông. Nhưng khi sử dụng VMAs, bụi sẽ không tạo ra và giữ cho nước trong suốt, điều này sẽ tạo điều kiện cho việc đổ bê tông dễ dàng hơn.

2.4. Bê tông trọng lượng nhẹ light weight concrete

Bê tông nhẹ chứa cốt liệu nhẹ thường có tính thấm cao. Những cốt liệu này có thể hấp thụ nước từ hỗn hợp và làm giảm khả năng thi công.

Phụ gia điều chỉnh độ nhớt làm giảm độ hút nước của cốt liệu nhưng cốt liệu ít nhất phải bão hòa một phần trước khi cho vào trộn.

Một vấn đề khác là cốt liệu có thể nổi trên hỗn hợp bê tông có khả năng thi công cao do trọng lượng nhẹ của nó. Vấn đề này có thể được ngăn chặn bằng cách tăng độ nhớt của hỗn hợp, bằng cách thêm VMA.

Hình ảnh: Bê tông trọng lượng nhẹ Light Weight Concrete

2.5. Bê tông bán khô semi dry concrete

Bê tông bán khô cần hàm lượng nước lớn để đạt được cường độ cuối cùng. Nhưng việc bổ sung nhiều nước hơn sẽ ảnh hưởng đến tính chất của nó.

Khi phụ gia điều chỉnh độ nhớt được thêm vào hỗn hợp bê tông bán khô, nó sẽ mở rộng phạm vi hàm lượng nước tối ưu và có thể đạt được cường độ cuối cùng một cách dễ dàng.

VMA cho bê tông bán khô cũng mang lại bề mặt nhẵn mịn.

Hình ảnh: Bê tông bán khô Semi Dry Concrete

2.6. Bê tông phun – spray concrete

Sử dụng phụ gia điều chỉnh độ nhớt giúp giảm thiểu sự bật lại của cốt liệu từ bê tông phun bằng cách cải thiện độ kết dính của hỗn hợp bê tông.

Bê tông phun - Spay Concrete — Hình ảnh: Bê tông phun – Spay Concrete

2.7. Bê tông xốp porous concrete or Pervious Concrete

Phụ gia điều chỉnh độ nhớt bê tông ngăn ngừa sự rửa trôi hồ xi măng khỏi hỗn hợp bê tông xốp.

VMA cải thiện liên kết giữa hồ xi măng và cốt liệu do đó làm tăng cường độ của bê tông.

2.8. Bê tông có cấp phối kém

Việc sử dụng cốt liệu có cấp phối kém hoặc cốt liệu sản xuất được sử dụng trong hỗn hợp bê tông sẽ dẫn đến sự phân tách có thể giảm bằng cách thêm phụ gia điều chỉnh độ nhớt.

Các vấn đề hoàn thiện xảy ra với loại hỗn hợp bê tông này có thể được ngăn chặn bằng cách thêm VMA.

3. Thành phần của phụ gia điều chỉnh độ nhớt bê tông

Việc sử dụng phụ gia điều chỉnh độ nhớt (VMA) đã tỏ ra rất hiệu quả trong việc ổn định các đặc tính lưu biến và độ đặc của bê tông tự lèn (SCC). SCC được biết đến với khả năng biến dạng tuyệt vời, khả năng chống phân tách và sử dụng cao, không gây rung động, trong các kết cấu bê tông cốt thép tắc nghẽn được đặc trưng bởi điều kiện đúc khó khăn.

3.1. Chất thay đổi độ nhớt bê tông vô cơ và hữu cơ

Hầu hết các VMA thương mại hiện có trên thị trường đều có giá thành cao và làm tăng giá của loại bê tông như vậy. Việc xác định hoặc sản xuất VMA mới chi phí thấp là điều cần thiết.

VMAS có thể được chia thành hai loại theo thành phần hóa học của chúng, một là hóa chất vô cơ và một là hóa chất hữu cơ.

VAM vô cơ như sau: zeolit tự nhiên, silica fume.
VMA hữu cơ:
- Các polysaccharide vi sinh vật (microbial polysaccharides): chẳng hạn như kẹo cao su diutan, kẹo cao su hàn (diutan gum, welan gum)
- Các dẫn xuất xenlulo (metyl xenlulo, ete xenlulo và các sợi xenlulo)
- Thành tế bào vi khuẩn (BCW – bacterial cell walls) và tro trấu (RHA rice husk ash)…
Tổng hợp: Ngoài ra phụ gia điều chỉnh độ nhớt có thể công thức dựa trên dựa trên Acrylamide và axit 2-Acrylamide-2- methylpropanesulfonic.

3.2. Phân tích ưu nhược điểm của VMA hữu cơ và vô cơ

VMA vô cơ có những ưu điểm sau:

VMA vô cơ làm tăng tốc độ hydrat hóa và cường độ nén cao hơn ở tuổi 1 ngày
VMA vô cơ gây ra sự thay đổi nhỏ nhất trong các giá trị của các thông số lỗ rỗng không khí. Tuy nhiên, liều lượng VAM vô cơ luôn vượt quá 15% trọng lượng xi măng, dẫn đến hiệu quả chi phí thấp

VMA hữu cơ có những ưu điểm sau:

Liều lượng ít hơn nhiều so với trước đây, không quá 0,05% xi măng;
VMA được phát hiện là rất hiệu quả trong việc giảm cả diện tích vết nứt và chiều rộng vết nứt, và việc giảm vết nứt tương quan với sức căng bề mặt, thoát nước bề mặt và thay đổi trọng lượng.

3.3. Cơ chế hoạt động chất điều chỉnh độ nhớt bê tông

Cơ chế hoạt động trong mỗi trường hợp là khác nhau và liên quan đến cấu trúc phân tử của nó. Cơ chế hoạt động trong mỗi trường hợp là khác nhau.

Trong trường hợp của kẹo cao su và xenlulo, các phân tử polyme chuỗi dài bám vào ngoại vi của các phân tử nước, do đó hấp thụ và cố định một phần của nước trộn.

Một số VMA khác hấp phụ trên các hạt xi măng và tăng độ nhớt bằng cách thúc đẩy lực hút giữa các hạt

Hiện nay, VMA hữu cơ đã được các học giả nghiên cứu rộng rãi và sâu sắc. Đối với một lượng VMA nhất định, gum diutan cho thấy độ nhớt biểu kiến cao hơn so với welan gum. Đối với bất kỳ liều lượng nhất định nào của phụ gia hóa dẻo bê tông (hay phụ gia giảm nước bê tông), gum diutan chứng tỏ giá trị năng suất cao hơn và độ nhớt rõ ràng và dẻo hơn welan gum.

Sự hấp phụ ete xenlulo dường như làm chậm quá trình tạo mầm canxi silicat trên bề mặt của hạt xi măng trong vài chục phút sau khi trộn, và kết nối các hạt xi măng bằng phân tử ete bị hấp phụ.

Ete xenlulozơ có khả năng giữ nước cao nhất. Việc tăng thêm các ete xenlulo sẽ làm giảm khả năng chống trượt.

Theo tài liệu, các nhược điểm của VMA hữu cơ cũng được tìm thấy:

VMA hữu cơ hầu như không ảnh hưởng đến xi măng sơ khai và sự phát triển cường độ nén.
Thời gian đông kết ban đầu được chứng minh là bị chậm lại do sự kết hợp của chất khử nước phạm vi cao và VMA với phụ gia thứ hai có ảnh hưởng lớn hơn đến sự chậm đông kết.
VMA hữu cơ gây ra hiện tượng xảy ra trong nội dung của các lỗ rỗng không khí điều này gây bất lợi cho các loại sàn bê tông đánh bóng.

4. Một vài nghiên cứu gần đây về phụ gia điều chỉnh độ nhớt bê tông

Hiệu suất của bốn loại được VMA nghiên cứu so với VMA thương mại

Sự ảnh hưởng các liều lượng và loại VMA khác nhau ngoài các liều lượng của phụ gia siêu dẻo bê tông SuperPlatisizer về tính lưu động, độ nhớt, ứng suất năng suất và khả năng chống rửa trôi của bột nhão xi măng được làm bằng tỷ lệ nước xi măng W/C của 0,45 đã được nghiên cứu. Dựa trên kết quả được trình bày trong bài báo này, các kết luận sau đây có thể được rút ra:

Độ sụt nhỏ nhất tăng lên khi tăng liều lượng của VMA từ 0,025% đến 0,075% đối với liều lượng cố định của SP.
Độ nhớt biểu kiến của hồ xi măng được tăng lên với việc tăng liều lượng VMA từ 0,025% lên 0,075%.
Độ nhớt của hồ xi măng cũng tăng lên cùng với sự gia tăng thời gian trộn
Khả năng chống rửa trôi được tăng cường nhờ sự gia tăng Liều lượng VMA và giảm hàm lượng SP. Tuy nhiên, với sử dụng kết hợp VMA-SP thích hợp, có khả năng tạo dòng chảy cao nhưng hỗn hợp chống rửa trôi có thể được bảo đảm.

5. Phân tích một vài loại phụ gia điều chỉnh độ nhớt bê tông thương mại

VMA Commercial phụ gia điều chỉnh độ nhớt (VMA) hữu cơ, sẵn sàng sử dụng, được phát triển để sản xuất bê tông có độ nhớt nâng cao và các đặc tính lưu biến được kiểm soát. Bê tông với phụ gia VMA Commercial thể hiện tính ổn định vượt trội, do đó tăng khả năng chống phân tách và tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công.

Phụ gia VMA Commercial đáp ứng các yêu cầu của ASTM C 494 / C 494M cho Loại S, Hiệu suất cụ thể, phụ gia.

Đề xuất sử dụng:

Bê tông chứa cốt liệu “cấp phối khe hở”
Hỗn hợp bê tông nạc
Bê tông chứa cát sản xuất
Bê tông làm chất trợ bơm
Bê tông làm chất trợ hoàn thiện
Hỗn hợp bê tông yêu cầu “nhiều phần thân hơn”
Bê tông tự cố kết (SCC)
Chương trình cát lỏng
Bê tông thấm
Vữa tự đông kết

Các tính năng độc đáo của VMA Commercial là gì?

Điều chỉnh độ nhớt của bê tông
Kiểm soát chảy nước bề mặt
Giảm sự phân tách, ngay cả với hỗn hợp bê tông có độ lỏng cao
Tăng cường bơm và hoàn thiện
Giảm hiện tượng chảy xệ, giúp bê tông dẻo duy trì hình dạng trên các mái dốc và vòm
Tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất hỗn hợp bê tông lỏng cao như Bê tông tự cố kết (SCC)
Tạo điều kiện thuận lợi cho việc bố trí hỗn hợp bê tông thẩm thấu
Đặc tính bê tông tại chỗ vượt trội và có thể dự đoán được
Tăng cường sự xuất hiện của bề mặt
Tính linh hoạt trong tỷ lệ hỗn hợp
Mang lại sự ổn định cho bê tông trong quá trình vận chuyển và xếp đặt

6. Kết luận

Hầu hết VMA chứa các polymer phân tử cao, làm tăng độ dính bám của nước, tạo nên cấu trúc 3D tinh thể lỏng. Theo cách này, VMA làm biến đổi các đặc tính lưu biến học của vữa xi măng trong hỗn hợp trộn GRC, thường thì với hàm lượng từ 0.1-1.5% so với khối lượng xi măng.

Sự lưu biến của lớp vữa xi măng phụ thuộc vào hai yếu tố: điểm chảy loãng và độ dẻo nhớt. Tương ứng với nó sẽ có thí nghiệm kiểm tra độ sụt cho điểm chảy và phễu hình chữ V sẽ đo độ dẻo nhớt (Hai thí nghiệm này cho đến hiện tại vẫn không được đề xuất trong sản xuất GRC).

Phụ gia hóa dẻo làm tăng độ chảy loãng, nhưng VMA lại làm tăng độ dẻo nhớt trong khi vẫn giữ nguyên điểm chảy. Điều này giúp giữ các liên kết thành phần của hỗn hợp và giảm phân tụ vữa bê tông. Ngoài ra,VMA còn làm hạn chế ma sát khi bơm và giảm dềnh nước xi măng trên mặt bê tông.

Với bài viết trên đây bạn đã cùng TKT Company tìm hiểu về phụ gia điều chỉnh độ nhớt bê tông. Ở bài viết tiếp theo chúng tôi tiếp tục cùng bạn khám phá về các biện pháp hay phụ gia điều chỉnh khả năng làm việc của bê tông (workability). Các bạn đón đọc nhé.