Phụ gia giảm nước bê tông

📅 Cập nhật Bài Viết “Phụ gia giảm nước bê tông, phụ gia siêu dẻo cho bê tông” lần cuối ngày 2 tháng 7 năm 2022 tại Địa Điểm công ty TKT Company

Trong ngành công nghiệp bê tông hiện đại, việc sử dụng phụ gia bê tông là vô cùng cần thiết. Trong số 23 loại phụ gia bê tông phổ biến, bài viết này TKT Company cùng bạn tìm hiểu một cách chuyên sâu về phụ gia giảm nước bê tông (hay phụ gia siêu dẻo cho bê tông Plasticizers hay Superplasticizers).

Plasticizers hay Superplasticizers là gì? Phân biệt, phân loại chúng như thế nào? Cơ chế hoạt động của chúng ra sao? Hàm lượng và cách thức sử dụng? Các câu hỏi thường gặp là gì?

1. Khái niệm phụ gia giảm nước bê tông, phụ gia siêu dẻo cho bê tông là gì?

Phụ gia giảm nước bê tông, hay phụ gia siêu giảm nước bê tông – Plasticizer, Superplasticizers (SPs), water reducers (hay còn có các tên gọi khác là phụ gia giảm nước cho bê tông, phụ gia siêu dẻo bê tông, phụ gia siêu dẻo cho bê tông…) là gì? Tác dụng, bản chất, cơ chế hoạt động của phụ gia giảm nước bê tông là gì? Cùng TKT tìm hiểu vấn đề này.

Phụ gia siêu dẻo (Superplasticizers – SP), còn được gọi là chất giảm nước phạm vi cao, là chất phụ gia được sử dụng để sản xuất bê tông cường độ cao (high strength concrete). Chất hóa dẻo (Plasticizer) là các hợp chất hóa học cho phép sản xuất bê tông có hàm lượng nước ít hơn khoảng 15%. Chất siêu dẻo cho phép giảm hàm lượng nước từ 30% trở lên. Các chất phụ gia này được sử dụng ở mức một vài phần trăm trọng lượng. Chất hóa dẻo và chất siêu dẻo làm chậm quá trình đóng rắn của bê tông.

Nói chung, phụ gia siêu dẻo có thể được phân loại thành các loại như: lignosulfonat tinh khiết, polyme tổng hợp cacboxylat, polyme tổng hợp sulfo hóa và polyme tổng hợp có hỗ trợ chức năng khi kết hợp với vật liệu kết dính xi măng.

SP được sử dụng ở những nơi yêu cầu huyền phù hạt phân tán tốt để cải thiện đặc tính dòng chảy (lưu biến rheology) của huyền phù như trong các ứng dụng bê tông. Việc bổ sung chúng vào bê tông hoặc vữa cho phép giảm tỷ lệ nước trên xi măng mà không ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng làm việc (workability) của hỗn hợp và cho phép sản xuất bê tông tự cố kết SCC (self-consolidating concrete) và bê tông hiệu suất cao (high performance concrete). Chúng cải thiện đáng kể hiệu suất của đông cứng của bê tông tươi (hardening fresh paste). Cường độ của bê tông tăng lên khi tỷ lệ nước trên xi măng giảm.

Việc bổ sung SP trong xe tải trong quá trình vận chuyển là một sự phát triển khá hiện đại trong ngành. Các phụ gia được bổ sung trong quá trình vận chuyển thông qua các hệ thống quản lý độ sụt tự động, chẳng hạn nhcho phép các nhà sản xuất bê tông duy trì độ sụt cho đến khi xuất xưởng mà không làm giảm chất lượng bê tông.

2. Cơ chế hoạt động của phụ gia giảm nước

Phụ gia giảm nước truyền thống là lignosulphonat thường là muối natri của chúng. Phụ gia siêu giảm nước hay Chất siêu dẻo là các polyme tổng hợp. Các hợp chất được sử dụng làm chất siêu dẻo bao gồm chất ngưng tụ naphtalen fomanđehit sulfonat hóa, chất ngưng tụ melamine formaldehyde được sulfo hóa, chất ngưng tụ axeton formaldehyde và ete polycarboxylat.

Các melamine- hoặc naphthalene-sulfonat liên kết chéo, được gọi là PMS (polymelamine sulfonate) và PNS (polynaphthalene sulfonate), là minh họa. Chúng được điều chế bằng cách liên kết chéo các monome đã sulfo hóa sử dụng fomanđehit hoặc bằng cách sulfo hóa polyme liên kết ngang tương ứng.

Cấu trúc lý tưởng của polyme naphthalenesulfonate / formaldehyde được sử dụng làm chất siêu dẻo.

Polycarboxylate displacement on a multi-phase suspension.

Chuyển vị polycarboxylate trên huyền phù nhiều pha.

Các polyme đóng vai trò là chất hóa dẻo thể hiện các đặc tính của chất hoạt động bề mặt. Chúng thường là chất điện ly. Chúng hoạt động như chất phân tán để giảm thiểu sự phân tách hạt (sỏi, cát thô và mịn). Xương sống polyme tích điện âm hấp phụ các hạt keo tích điện dương.

Tuy nhiên, các kỹ sư không hiểu hết cơ chế hoạt động của chúng, dẫn đến trong một số trường hợp, xi măng-phụ gia siêu dẻo không tương thích với nhau.

Một cách lý giải được nhiều chấp nhận đó là

• Các phụ gia siêu giảm nước bê tông trung hòa các điện tích hấp dẫn, nhờ đó giải phóng các phân tử nước bị chúng bắt giữ.
• Các phụ gia siêu giảm làm cho các phân tử đẩy lẫn nhau.
• Điều này tạo ra một bức tường ngăn cách tĩnh điện giữa các phân tử

• Xi măng vón cục trong nước do hiện tượng tích điện trái dấu
• Các cục xi măng vón sẽ giữ nước bên trong
• Xi măng vón cục to, thô làm tăng độ nhớt của vữa.

Các phụ gia giảm nước bê tông sẽ tách các xi măng ra khỏi nhau tạo thành hỗn đồng đều và các phần tử trong hỗn hợp vữa không vón lại với nhau.

3. Phân loại phụ gia giảm nước bê tông

3.1. Sulphonated Melamine – Formaldehyde Condensates (SME):

Các chất ngưng tụ melamine formaldehyde được sunfonat hóa thường là chất siêu dẻo được ưa chuộng trong ngành công nghiệp đúc sẵn vì chúng không gây khó đoán thời gian và quá trình đông kết của xi măng.

3.2. Sulphonated Naphthalene Formaldehyde Condensates (SNF):

Sulphonated Naphthalene Formaldehyde là một chất khử nước tầm cao.

3.3. Lignosulphonat biến đổi (MLS):

Lignosulfonat hoặc lignin đã sulfonat hóa là các polyme polyelectrolyte anion hòa tan trong nước, chúng là sản phẩm phụ của bột gỗ sử dụng sulfit nghiền.

3.4. Phụ gia siêu dẻo polycarboxylate- Carboxylated Acrylic-Ester Co-polyme (CAEC):

Chất siêu dẻo polycarboxylate, còn được gọi là chất giảm nước cao cấp, chúng là hóa chất được sử dụng ở những nơi yêu cầu huyền phù hạt phân tán tốt.

Các polyme này được sử dụng làm chất phân tán để tránh kết tụ hạt để cải thiện đặc tính dòng chảy hoặc tính lưu biến của các ứng dụng rắn như huyền phù.

Chất siêu dẻo chủ yếu được sử dụng trong bê tông bơm, đúc các thành phần cốt thép nặng và các phần tử bê tông đúc sẵn.

4. Tác dụng và ưu điểm phụ gia giảm nước bê tông

4.1. Cải thiện khả năng làm việc của bê tông

Bạn sử dụng chất hóa dẻo khi cần cải thiện khả năng làm việc của bê tông. Chúng ta có thể giảm tỷ lệ nước / xi măng mà không ảnh hưởng đến khả năng thi công.

Khả năng làm việc của bê tông được cải thiện khi bạn bổ sung lượng nước ngày càng tăng. Tăng lượng nước trong hỗn hợp vượt quá mức tối ưu dẫn đến bê tông yếu hơn.

Cần lưu ý là không đủ nước cũng làm cho bê tông yếu hơn, vì nó khó nén chặt hơn để loại bỏ các lỗ rỗng không khí.

Đối với một tấm sàn thông thường, tôi sẽ không cần đến chất hóa dẻo để bê tông có thể thi công được.

4.2. Làm bê tông chắc chắn hơn

Chất siêu dẻo giúp giữ cho bê tông chắc chắn

Tăng mật độ. Cải thiện độ bền của liên kết. ổn định khối lượng lớn hơn và giảm nứt do co ngót. tăng khả năng chống mài mòn

4.3. Tăng thời gian đông kết

Nó làm tăng thời gian đông kết. Nó cho phép máy trộn quá cảnh vận chuyển bê tông quãng đường quá xa.

Dễ dàng vận chuyển và bơm bê tông được.

4.4. Giảm các vết nứt do co ngót

Chất hóa dẻo được sử dụng để tăng khả năng làm việc của bê tông. Do chất hóa dẻo, chúng ta có thể giảm tỷ lệ nước-xi măng đến một giới hạn nhất định.

Về cơ bản, tỷ lệ nước-xi măng được sử dụng để tính khả năng làm việc và thủy hóa của xi măng.

Nếu tỷ lệ nước-xi măng càng cao thì khả năng xuất hiện vết nứt do co ngót càng tăng và cũng có khả năng hình thành bê tông xốp do nước tự do trong bê tông.

Nếu tỷ lệ nước-xi măng nhỏ hơn 0,4 thì nước không đủ để hoàn thành quá trình thủy hóa xi măng, vì vậy chúng tôi yêu cầu tỷ lệ nước-xi măng tối thiểu là 0,4. Tuy nhiên ở tỷ lệ nước – xi măng này nếu không có chất phụ gia giảm nước đôi khi việc trộn không khả thi và tốn rất nhiều thời gian.

Để tránh các vết nứt và co ngót trong bê tông, người ta sử dụng chất hóa dẻo và chất siêu hóa dẻo.

Tuy nhiên điều này cũng còn phụ thuộc vào loại xi măng và chất lượng cốt liệu.

4.5. Tiết kiệm xi măng

Xi măng đang tăng giá chóng mặt cùng với sự tăng giá của năng lượng, vận chuyển do chiến sự Nga-Ukraina. Việc tiết kiệm được xi măng là vô cùng cần thiết.

Do có thể có được cường độ cao hơn do tỷ lệ xi măng nước ít hơn và tính thi công cao hơn điều này giúp giảm hàm lượng xi măng trong cấp phối bê tông.

4.6. Bê tông đạt cường độ ban đầu sớm

Nó phát triển sức mạnh ban đầu của bê tông trong thời gian ngắn giúp các công việc như mài sàn bê tông, đánh bóng sàn bê tông được thuận lợi và nhanh chóng hơn.

4.7. Giảm tính thấm của bê tông

Do các hạt được sắp xếp tốt, đồng đều nên bê tông đặc chắc và giảm tính thấm.

4.8. Kết luận

Phụ gia siêu dẻo hiệu suất cao có thể được điều chế bằng cách sử dụng chitosan polyme sinh học làm nguyên liệu thô bằng hiệu suất hóa học.

Điều này giúp cải thiện đáng kể cường độ của bê tông cường độ cao với sự hiện diện của silica fume.

5. Nhược điểm phụ gia giảm nước bê tông

• Tổn thất độ sụt lớn hơn bê tông thông thường.
• Chi phí bổ sung cho phụ gia.
• Chúng làm tăng khả năng hút không khí trong bê tông
• Ảnh hưởng đến sự phân tầng bê tông do đó đá bị lắng xuống và bề mặt thiết đá.

6. Hướng dẫn cách sử dụng và hàm lượng phụ gia siêu dẻo cho bê tông

Việc sử dụng polycarboxylate ete (PCE) làm phụ gia siêu dẻo (SP) trong sản xuất bê tông cường độ cao ngày càng phổ biến. Mỗi nhãn hiệu SP hiện có trên thị trường có các thành phần khác nhau, gây ra sự khác biệt về yêu cầu liều lượng và các đặc tính kết quả.

Bên cạnh loại SP, loại và thành phần xi măng cũng ảnh hưởng đến tính chất bê tông tươi và cứng.

Trong nghiên cứu này, liều lượng tối ưu của một số nhãn hiệu phụ gia siêu dẻo PCE trong chế tạo vữa đã được khảo sát. Hai loại xi măng khác nhau đã được sử dụng. Ảnh hưởng của SP đến khả năng chảy, thời gian đông kết và cường độ nén kết quả đã được đánh giá.

Kết quả cho thấy với việc tăng liều lượng SP trong hỗn hợp vữa, độ chảy của vữa tăng lên. Tuy nhiên, có một giá trị tối ưu cho mỗi nhãn hiệu và cho mỗi tỷ lệ xi măng nước.

Sự gia tăng khả năng chảy đi kèm với sự gia tăng cường độ nén cho đến khi nó đạt đến mức tối ưu. Tuy nhiên, sử dụng quá nhiều SP có thể dẫn đến thoát nước bề mặt và tách lớp, đồng thời làm giảm cường độ nén.

Người ta thấy rằng xi măng Pooclăng thông thường (OPC) yêu cầu liều lượng SP cao hơn xi măng pooclăng Pozzolan (PPC) để có cùng độ chảy. Thời gian đông kết lâu hơn được quan sát đối với tất cả các hỗn hợp sử dụng SP, ở các mức độ kéo dài khác nhau. Nó tương quan với thời gian duy trì độ sụt.

Với tỷ lệ nước/xi măng (w/c) từ 0.25 – 0.35 thì tỷ lệ phụ gia siêu hóa dẻo nên sử dụng để đạt được độ tối ưu về cường độ nén thường từ 0.3-0.4% khối lượng xi măng (điều này cũng còn phụ thuộc và nhãn hiệu và nhà sản xuất). Vượt qua hàm lượng này, hỗn hợp bê tông thường bị tách và thoát nước bề mặt nặng làm giảm cường độ của bê tông.

7. Câu hỏi thường gặp về phụ gia giảm nước bê tông

7.1. Phụ gia giảm nước và hiện tượng phân tách bê tông

Câu hỏi: Lợi ích của việc làm cho hỗn hợp lỏng hơn bằng cách thêm phụ gia siêu dẻo là gì? Tôi nhận thấy rằng chất siêu dẻo không gây hại cho cường độ bằng cách tăng tỷ lệ nước-xi măng, nhưng tăng khả năng phân tách thì sao? Tôi nghĩ về một hỗn hợp chảy nhưng bị phân tách và tôi rất miễn cưỡng sử dụng nó.

Trả lời: Người ta báo cáo rằng sự gia tăng lớn về tính lưu động đạt được với chất siêu dẻo mà không có những thay đổi đáng kể về sự phân tách.

7.2. Hàm lượng phụ gia giảm nước cho bê tông có phụ thuộc vào loại xi măng?

Các loại xi măng khác nhau sẽ có hàm lượng sử dụng phụ gia siêu dẻo khác nhau. Ngay cả việc cấp liệu cũng ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng này. Do đó phải thực nghiệm đối với mỗi công thức cấp liệu và xi măng.

Tới đây bạn đã có kiến thức về loại phụ gia phổ biến siêu giảm nước cho bê tông (hay còn gọi phụ gia hóa dẻo cho bê tông).

Ở bài viết tiếp theo TKT Company sẽ cùng bạn tìm hiểu về phụ gia điều chỉnh độ nhớt cho bê tông (VMA) bạn hãy đón đọc nhé.

8. Kiến thức có thể bạn quan tâm

• Tiêu chuẩn cát trộn bê tông
• Phụ gia phá bọt bê tông là gì? Vai trò
• Chất lượng bề mặt bê tông đúc sẵn
• Bê tông bù co ngót là gì? Lợi ích?
• Sàn bê tông cốt thép là gì
• Sàn bê tông bị rỗ bọt khí nguyên nhân và cách khắc phục
• Bê tông bị bọt khí nguyên nhân và cách khắc phục

Nguồn: công ty TKT Company