Chất kết dính có nhu cầu nước thấp
Ưu điểm và ưu thế của chất kết dính có nhu cầu nước thấp viết tắt CKDNCNT thể hiện ở độ phân tán cao và đạt cường độ rất cao đến 100 MPa. Những tính chất này có được nhờ sử dụng một lượng lớn phụ gia siêu dẻo C-3.
Xét theo thành phần vật liệu, chất kết dính được chia ra: Chất kết dính chỉ sử dụng clinke BHB-100 và chất kết dính thành phần phức tạp được thêm các phụ gia khoáng như xỉ lò cao tạo hình dạng hạt, tro bay, kể cả phụ gia trơ cốt liệu dưới dạng cát xây dựng, chất thải của các nhà máy làm giàu quặng. Những phụ gia trên mang lại cho chất kết dính những tính chất xây dựng - kỹ thuật được đánh giá cao.
Một trong những điều kiện quan trọng giúp sản xuất CKDNCNT với chất lượng cho trước là các nguyên liệu ban đầu phải có độ ẩm cần thiết với tổng giá trị ẩm không cao hơn 3% tổng khối lượng các nguyên liệu.
Các máy nghiền được sử dụng trong sản xuất CKDNCNT gồm: Nghiền bi, nghiền ống và nghiền rung. Máy nghiền bi lắp bộ phận phân ly được xem là thiết bị thích hợp nhất. Thiết bị này bảo đảm kích thước hạt đạt giá trị cho trước. Phụ gia biến tính hữu cơ SPS-3 được cho thêm vào trong quá trình nghiền đã tác động tích cực lên động học của clinke được nghiền. Với cùng một độ phân tán ban đầu 2.500 cm2/g thời gian nghiền clinke khi được cho thêm một lượng hợp lý thạch cao ngậm 2 phân tử nước và chất biến tính hữu cơ cho đến khi đạt giá trị bề mặt riêng bằng 4.400 cm2/g giảm 2 lần so với thời gian nghiền clinke không cho thêm phụ gia biến tính. Phụ gia biến tính không chỉ tăng cường cho quá trình nghiền mà còn ngăn chặn sự kết hợp của các hạt chất kết dính trong quá trình đạt đến độ nghiền mịn cao hơn.
Đối với xi măng sản xuất trên nhà máy, tuỳ theo loại và số lượng của phụ gia khoáng được sử dụng, độ phân tán thay đổi trong khoảng 2.500 - 3.500 cm2/g với độ sệt trung bình bằng 24% - 28%, đôi khi cao hơn. Độ sệt trung bình của CKDNCNT có bề mặt riêng bằng 4.500 - 5.000 cm2/g thường trong khoảng từ 16% đến 20%, ngay cả khi cho thêm phụ gia khoáng ẩm với khối lượng đến 70%, cũng không vượt quá mức 24% - 26%.
Kết quả nghiên cứu cho thấy hoạt tính của CKDNCNT cao hơn nhiều so với xi măng pooclăng mác 500. Có thể thay thế đến 60% clinke bằng các loại phụ gia khoáng khác.
Đặc điểm của các loại chất kết dính nói trên là sự giảm mức thuỷ hoá alit so với xi măng pooclăng ngay trên giai đoạn đóng rắn ban đầu cũng như trong quá trình đóng rắn lâu dài do các cấu trúc thuỷ hoá mới hình thành chứa ít nước hơn. Ví dụ, mức thuỷ hoá của CKDNCNT đơn khoáng vào ngày thứ 7 và 28 của quá trình đóng rắn thông thường, bằng 28,5% và 34%, thấp hơn nhiều so với xi măng đơn khoáng nghiền mịn không cho thêm phụ gia biến tính mà tương ứng bằng 57,7% và 58,6%.
Mặc dù mức thuỷ hoá giảm, tuy nhiên CKDNCNT vẫn có những ưu điểm vượt trội so với xi măng pooclăng xét về tốc độ đóng rắn cũng như giá trị tuyệt đối của cường độ. Cường độ của đá xi măng tạo thành từ CKDNCNT 82,4 MPa sau 1 ngày đêm đóng rắn trong điều kiện bình thường cao gấp 2,6 lần cường độ của mẫu thử và sau nhiều ngày sau cao gấp 2,1 - 2,3 lần. Giá trị tuyệt đối của cường độ đá xi măng tạo thành từ CKDNCNT vào ngày thứ 28 và 180 của qúa trình đóng rắn tương ứng bằng 184 và 205 MPa, trong khi đối với các mẫu đối chứng, tương ứng bằng 81,7 và 98,5 MPa.
Đặc điểm nổi trội của hệ xi măng sản xuất trên cơ sở chất kết dính nói trên là sự chậm đi đáng kể của quá trình hình thành cấu tạo vào 4 đến 8 giờ đầu tiên sau khi nhào trộn kèm theo một quá trình kết tinh và đóng rắn rất nhanh. Giai đoạn cảm ứng của mẫu xi măng trên cơ sở CKDNCNT được rút ngắn cùng với sự tăng hàm lượng clinke trong vữa.
Một trong những ưu điểm của CKDNCNT là hoạt tính và sự tăng cường độ của đá xi măng và bê tông sử dụng chất kết dính này được duy trì trong thời gian dài vào tất cả các giai đoạn đóng rắn khác nhau kể cả trên giai đoạn đầu đóng rắn.
Việc bảo quản đến 180 ngày đêm loại chất kết dính có hàm lượng clinke bằng 30 - 100 BHB-30 đến BHB-100 trong bao giấy và bảo quản trong điều kiện phòng không làm thay đổi các chỉ tiêu: độ phân tán, nhu cầu nước và độ bền của vữa tiêu chuẩn độ bền tính toán, độ bền của giai đoạn đầu, độ bền sau 1 - 3 ngày đêm.
Độ bền của vữa xi măng pooclăng mác 500 sau 30 ngày đêm để trong điều kiện tương tự giảm 17% - 20%, sau 6 tháng chỉ còn 35% - 37% so với ban đầu. Bề mặt riêng của xi măng giảm từ 3.200 còn 2.600 cm2/g. Điều này cho thấy có hiện tượng cố kết các hạt clinke.
Thử nghiệm vữa bê tông sử dụng CKDNCNT trong điều kiện sản xuất cho thấy độ sụt đặc trưng cho loại vữa sử dụng xi măng chỉ gồm clinke BHB-100 bị giảm. Đối với vữa sử dụng chất kết dính được cho thêm phụ gia khoáng sự bảo toàn tính chất tăng lên theo thứ tự sau: BHB-100, BHB-50, BHB-30.
Tính chất tạo hình của vữa bê tông được thể hiện thông qua sự tăng độ nhớt trong trạng thái tĩnh và sự pha loãng xúc biến dưới tác động cơ học, mức đầm chặt cao và tiêu thụ ít năng lượng trong quá trình tạo hình.
Động học đóng rắn bê tông sử dụng CKDNCNT khác nhiều so với sự tăng cường độ bê tông sản xuất từ vữa có độ dẻo không đổi được cho thêm phụ gia siêu dẻo C-3 và được trộn bằng công nghệ thông thường. Loại bê tông này đặc trưng bởi sự tăng nhanh cường độ chỉ sau có vài giờ. Sau 16 giờ đóng rắn trong điều kiện thông thường, cường độ khối của bê tông sử dụng CKDNCNT đã đạt 25 MPa. Điều này tạo ra khả năng hiện thực sản xuất bê tông thoả mãn được những yêu cầu về sản xuất cấu kiện bê tông cốt thép lắp ghép như cường độ khi tháo ván khuôn, cường độ trung gian đối với kết cấu ứng lực trước và cường độ vận chuyển trong vòng 16 - 24 giờ đóng rắn thông thường hoặc trong điều kiện thời gian xử lý nhiệt ẩm giảm mạnh.
Bê tông sản xuất từ CKDNCNT và vữa bê tông có độ sụt cao có khả năng chịu băng giá và chống nứt cao.
Khả năng hút nước của loại bê tông này giảm 2,5 lần so với bê tông không cho thêm phụ gia hoặc cho phụ gia C-3. Biến dạng lún và từ biến giảm khoảng 10% - 20% so với mẫu kiểm tra.
Đá bê tông và bê tông sử dụng CKDNCNT được đặc trưng bởi độ xốp thấp hơn và không có các lỗ rỗng mao dẫn kích thước lớn.
Có thể thay thế xi măng pooclăng mác 600 bằng CKDNCNT loại BHB-50 sản xuất trên cơ sở xi măng pooclăng mác 400. Kết quả thử nghiệm vữa bê tông và bê tông sử dụng CKDNCNT với hàm lượng xi măng pooclăng được sử dụng bằng 25% - 50% cho thấy khả năng hiện thực của việc giảm mạnh mức tiêu thụ xi măng pooclăng.
Sử dụng CKDNCNT loại BHB-100 có thể sản xuất được bê tông nhẹ và nặng có cường độ đặc biệt cao, tuy nhiên lúc đó vai trò quan trọng thuộc về tính chất, độ bền và hình dáng hình học của cốt liệu thô được sử dụng. Nếu sử dụng sỏi keramzit nghiền nhỏ thì cường độ lớn nhất đạt được đối với bê tông vào ngày thứ 28 của quá trình đóng rắn thông thường với lượng CKDNCNT sử dụng là 480 kg/m3, sẽ bằng 60 MPa trong điều kiện khối lượng thể tích bằng 1750 kg/m3, còn việc sử dụng cốt liệu đá gabbro có độ bền cao và đặc chắc chủ yếu dưới dạng lập phương sẽ cho phép nhận được bê tông có cường độ đạt trên 150 MPa từ vữa có độ sụt bằng 4 - 6cm. Sự tăng cường độ bê tông trong giai đoạn tiếp theo phụ thuộc vào độ bền của cốt liệu thô.
Việc sử dụng CKDNCNT trong sản xuất bê tông góp phần mở rộng lĩnh vực ứng dụng của công nghệ đổ bê tông về mùa đông không cần tăng nhiệt.
Khi cho thêm phụ gia siêu dẻo, nhu cầu nước của vữa vẫn không thay đổi cùng với sự tăng bề mặt riêng của xi măng. Trong khi đó tổng giá trị độ xốp của đá xi măng đóng rắn trong điều kiện thông thường và được chế tạo từ vữa có độ sệt trung bình bằng 23%, vào ngày đóng rắn thứ 28 sẽ đạt 0,1010 cm3/g.
Trong đá xi măng sử dụng CKDNCNT bán kính hiệu quả của các lỗ rỗng 80% chuyển dịch về phía hình thành các lỗ rỗng có bán kính nhỏ hơn và bằng 0,01 MKM và trong các lỗ rỗng này nước đóng băng trên nhiệt độ -20oC cho đến -40oC, điều đó giúp bê tông có thể đóng rắn trong băng giá.
Vữa bê tông sử dụng CKDNCNT có độ đồng nhất cao, không phân lớp, có khả năng giữ nước trong quá trình vận chuyển, đổ và đầm. Cường độ bê tông tăng nhanh.
Việc sử dụng CKDNCNT loại BHB-100 có nhiều triển vọng trong việc sản xuất bê tông cường độ cao B45 và các mác cao hơn trong đó có thể tiết kiệm đến 35% - 50% lượng clinke trong xi măng. CKDNCNT này rất thích hợp cho công nghệ bê tông cốt thép không chưng hấp. CKDNCNT loại BHB-50 thích hợp cho bê tông mác B30 đến B45 và còn có thể sử dụng cho bê tông mác B25 trong đó giảm đáng kể lượng clinke trong xi măng đến 50% hoặc hơn, giảm đáng kể thời gian và nhiệt độ trong xử lý nhiệt, trong nhiều trường hợp có thể bỏ quá trình xử lý này đối với bê tông.
Sử dụng CKDNCNT về mùa đông cho phép thực hiện công tác bê tông trên nhiệt độ đến -10oC mà không cần cho thêm phụ gia chống đóng băng. Trong điều kiện nhiệt độ thấp hơn nữa có thể thực hiện công tác bê tông có sử dụng phụ gia chống đóng băng nhưng với khối lượng ít hơn từ 2 đến 3 lần. Điều đó được xem là phù hợp, hiệu quả và có thể tiếp cận đối với ngành xây dựng.
H. Phước
Nguồn tin: Dịch từ Báo Xây dựng Nga, số 11/2005