1. Đặt vấn đề
Tổ hợp gồm naphtalen Phócmanđêhýt sunphônát NSF, polivinlalcol biến tính PVAm và natri citrát NC với tỷ lệ giữa chúng là 0,30 kg NSF, 0,05 kg PV Am và 0,06 kg NC trong 01 lít phụ gia đã được nghiên cứu sử dụng làm phụ gia siêu dẻo chậm đông kết cho bê tông trộn sẵn [1,2]. Nghiên cứu ảnh hưởng của các cấu tử trong hệ phụ gia này đến tốc độ hấp phụ NFS cũng như sự thay đổi cường độ ion trong pha lỏng của hệ xi măng - nước theo thời gian đã được khảo sát và công bố [3,4].
Để hiểu được tác dụng của hệ phụ gia nghiên cứu đến tính chất lưu biến của hỗn hợp bê tông và sự phát triển cường độ bê tông ở tuổi sớm, cần có các số liệu thí nghiệm về ảnh hưởng của các cấu tử trong phụ gia cũng như sự kết hợp giữa chúng đến thời gian đông kết xi măng và tốc độ hydrat hoá xi măng thông qua tốc độ toả nhiệt của xi măng trong 24 giờ hydrat hoá dầu.
2. Phương pháp thí nghiệm
2.1. Nguyên vật liệu:
- Xi măng poóclăng: có độ mịn 8% trên sàng 008, có thành phần hoá và khoáng được trình bày trong bảng 1.
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.2721.300' /> |
| |
- NSF: dung dịch 42,2% trong nước
- PV Am: polivinylalcol xơ dừa biến tính bằng NaOH, dung dịch 10% trong nước.
- NC: dung dịch 40% trong nước
2.2. Quá trình thí nghiệm:
2.2.1. Xác định thời gian đông kết xi măng:
Thời gian đông kết của các mẫu xi măng với các cấu tử phụ gia khác nhau được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 6017-95.
2.2.2. Xác định tốc độ toả nhiệt của xi măng:
Tốc độ toả nhiệt của các mẫu xi măng có các cấu tử phụ gia khác nhau trong 24 giờ hydrat hoá đầu tiên được xác định bằng thiết bị calorimet.
Cân 30 g xi măng, đưa vào ốc và cho 12 ml nước có cả phụ gia nếu có. Đậy nắp cốc và lắc mạnh trong vòng 3 phút; cốc không có xi măng được đưa vào vị trí trong thùng cách nhiệt. Đậy nắp cách nhiệt cho cả 2 cốc. Tín hiệu về nhiệt độ của 2 cốc được các nhiệt điện trở truyền sang bộ xử lý tín hiệu. Sự chênh lệch nhiệt dộ giữa các 2 cốc được truyền sang máy vi tính và ghi thành biểu đồ tốc độ toả nhiệt theo thời gian.
3. Kết luận và biện luận:
3.1. Thời gian đông kết xi măng:
Tỷ lệ các cấu tử phụ gia sử dụng trong các mẫu thí nghiệm xác định thời gian đông kết xi măng.
Với từng cấu tử đơn lẻ có thể thấy tác dụng làm chậm đông kết xi măng tăng dần theo thứ tự: 0,3% NSSF – 0,05% PVAm -0,06% NC. Khi kết hợp NSF với PVAm hoặc NC thành hệ 2 cấu tử thì thời gian đông kết của cấu tử làm chậm mạnh hơn là PVAm hoặc NC, còn thời gian kết thúc đông kết thì dài hơn so với hệ đơn cấu tử. Trong khi đó khi kết hợp cả 3 cấu tử thì có hiện tượng cộng hưởng hiệu ứng làm chậm: cả thời gian bắt đầu và kết thúc đông kết xi măng đều được kéo dài hơn nhiều so với các hệ một và 2 cấu tử.
3.2. Tốc độ toả nhiệt hydrat hoá xi măng:
Tỷ lệ các cấu tử phụ gia sử dụng trong các mẫu thí nghiệm xác định tốc độ toả nhiệt xi măng tỷ lệ nước/xi măng = 0,40.
Các mẫu có cấu tử phụ gia thì ở các điểm cực tiểu và cực đại bị đẩy về phía thời gian dài hơn so với mẫu đối chứng C0. Như vậy có thể nói khi có mặt của bất kỳ cấu tử phụ gia nghiên cứu nào thì tốc độ hydrat chậm lại và thời gian đông kết của hồ xi măng kể cả bắt đầu và kết thúc cũng bị chậm lại. Quy luật này phù hợp với kết quả thí nghiệm thời gian đông kết xi măng đã trình bày ở trên. Tuy nhiên, khi xét giữa các mẫu có các cấu tử phụ gia khác nhau thì không thấy có sự khác biệt rõ rệt về sự chuyển dịch các điểm cực tiểu và cực đại này, trong khi đó thời gian đông kết xi măng với các cấu tử phụ gia này có sự khác biệt, điển hình là mẫu chỉ có NSF mẫu C1 và các mẫu có sự kết hợp giữa NSF với PVAm và NC các mấu C2 và C3.
Có thể giải thích vấn đề này là do tỷ lệ nước/xi măng đối với tất cả các mẫu thí nghiệm xác định tốc độ toả nhiệt được giữ nguyên là 0,40; trong khi đó thí nghiệm xác định thời gian đông kết xi măng lại dựa theo tiêu chuẩn của các mẫu nên tỷ lệ nước/xi măng ở các mẫu rất khác nhau. Mặt khác ở tỷ lệ nước/xi măng cao hơn thì tốc độ hydrat hoá xi măng chậm hơn; trong khi đó nồng độ của các cấu tử phụ gia trong pha lỏng cũng thấp hơn nhiều so với tỷ lệ nước/xi măng thấp. Những điều này tạo ra sự khác biệt giữa các số liệu thu được về thời gian đông kết xi măng và tốc độ hydrat hoá.
Xét từng trường hợp cụ thể có thể thấy đường tốc độ toả nhiệt của tổ hợp NSF + NC mẫu C2 luôn thấp hơn tất cả các mẫu khác trong khoảng 10-11 giờ hydrat hoá dầu. Như vậy ở đây NC thể hiện sự ức chế hydrat hoá xi măng một cách rõ rệt. Trong khi đó tổ hợp NSF + PVAm ban đầu làm chậm tốc độ hydrat hoá so với mẫu đối chứng C0 nhưng sau đó lại làm tăng tốc độ hydrat hoá xi măng mẫu C3. Điểm cực đại tương ứng với tốc độ hydrat hoá các khoáng silicat thậm chí còn cao hơn cả mẫu đối chứng không có phụ gia. Tổ hợp NSF + PVAm + NC mẫu C4 cho tốc độ toả nhiệt ban đầu tương đối thấp và sau 5-6 giờ thì tốc độ hydrat hoá lại tăng lên.
Một quy luật rất đáng được quan tâm có thể nhận thấy là trong khoảng 8-10 giờ đầu , các mẫu có các cấu tử phụ gia đều cho đường tốc độ toả nhiệt ở phía dưới so với mẫu đối chứng C0, tuy nhiên sau đó các đường tốc độ toả nhiệt của chúng lại ở phía trên mẫu đối chứng. Như vậy có thể nói hệ phụ gia nghiên cứu có tác dụng ức chế hydrat hoá ở những giờ đầu nhưng lại thúc đẩy nhanh hydrat hoá xi măng ở những thời gian tiếp theo. Kết quả này góp phần giải thích hệ phụ gia nghiên cứu có tác dụng làm chậm đông kết nhưng không ảnh hưởng xấu đến phát triển cường độ của bê tông ở tuổi sớm.
4. Kết luận:
Các cấu tử NSF, PVAm và NC đều có tác dụng kéo dài thời gian đông kết xi măng. Hiệu ứng làm chậm đông kết có tính cộng hưởng khi kết hợp các cấu tử. Tuy nhiên các kết quả tốc độ toả nhiệt hydrat hoá xi măng cho thấy sau thời gian ức chế hydrat hoá ban đầu, các cấu tử phụ gia lại có tác dụng thúc đẩy nhanh tốc độ hydrat hoá. Điều này góp phần lý giải phụ gia nghiên cứu không ảnh hưởng xấu đến phát triển cường độ tuổi sớm của bê tông.
Nguồn tin: Thông tin KHCN Vật liệu Xây dựng, 1/2006