Bài giảng Vật liệu xây dựng - Phụ gia hóa học cho bê tông xi măng

Nội dung text: Bài giảng Vật liệu xây dựng - Phụ gia hóa học cho bê tông xi măng

1. gia h a h c cho bê-tơng xi-mng Vt Liu Xây Dng (Construction Materials ) B mơn V t li u Silicat Khoa Cơng Ngh Vt Li u i h c B ch Khoa Tp. H Minh -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-2 Vai tr NH NGH A VÀ PHÂN LO I
   Là nh ng ch t ưc ư a vào vi hàm lưng 5% hàm lưng
   y c ng quan tr ng tr nh th nh ph n xi mng nh m ci thi n s tính ch t ca va xi mng, bê tơng. khơng th thi u trong xi m ng, bê-tơng v cơng
   Phân lo i theo ng dng • Ph gia cu n khí ngh bê-tơng xi-mng. • Ph gia gi m n ưc, gia d o • Ph gia siêu d o (siêu gi m n ư c)
   p c i thi n t ch ch t chung • Ph à gi m th i gian ĩng r n (tng t c, m t c) • Ph u c nh quá trình hydrat hĩa
   p h n ch c im c i nh ư co, nt • Ph ư ng bám dính • Ph gia ch ng co, nt
   TUY NHIÊN : n n chung l tp r t t ti n. • Ph gia gi m ph n ng ASR c t li u • Ph gia t o màu -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-3 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-4 1
2. NH NGH A VÀ PHÂN LO I NH NGH A VÀ PHÂN LO I Lo i PG Cơng dng Tên ph gia Lo i PG Cơng d ng Tên ph gia PG t ng tc Tng th i gian ĩng rn và CaCl , Ca(NO ) , triethanol 2 3 2 PG màu To màu trang tr cho Carbon black (mu i than l ), t ĩng rn to cưng sm amine, sodium thio-cyanate bê-tơng, xi mng kim lo i st, crơm, cobalt. PG cu n khí Ci thi n kh nng ch ng -Mu i sulfonate lignin, alkyl- PG to bt To bt cho bê tơng nh Bt nhơm, nư c oxi già bng giá, n n sulfat, benzen PG ch m Làm tng th i gian ninh Lignin, borax, ưng gluco, mu i n ng ASR, tính cơng tác -Mu i hydrocabon sunfonate ng r n kt ca bê tơng ca axit tartaric Gi m ph n Gi m kh nng n ng Mu i Ba,LiNO 3, Li 2CO 3, LiOH, ng ASR alkali ct li u hp ch t hu cơ EVA, PVA PG m co Làm gi m co ca bê Poly alkyl, propylen glycol tơng khi khơ PG ch ng ra Tng kh nng dính kt bê -Xen-lu-lơ-zơ PG d o, -Tng kh nng ch y Sulfonate melamine formaldehyt, trơi mơi tr ư ng tơng trong mơi tr ưng nưc -Polime Acrylic siêu do ca BT, k nng b ơm Sulfonat napthalen formaldehyt, PG tng m Tng liên kt xi mng v i Polyvinyl clorid, polyvinyl -Gi m t l N/X Lignosulfonat dính ct li u acetat, acrylic, butadien – styren copolymer Polycacboxylate copolymer -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-5 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-6 gia gi m n c a vai t
   Theo ASTM, phân l i m c m n ư c
   Tng nng y, • Ph gia gi m nưc: gi m nưc ít nh t 5% bơm bê-tơng. • Ph gia gi m nưc k t h p ng r n nhanh : gi m nưc ít nh t 5% và làm ninh kt nhanh
   m t i ưu l N/X  • Ph gia gi m nưc kt h p ch m ng r n: gi m nưc ít nh t 5% tng c ư ng . và làm ch m ninh kt • Ph gia gi m nưc trung bình: mc gi m nưc t 6-12%
   m l ư ng xi-mng • Ph gia gi m nưc cao: cĩ gi m nưc bé nh t là 12% cn s ng. • Ph gia gi m nưc cao kt h p ch m ng r n: cĩ gi m nưc bé nh t 12% và o d i th i gian ng r n • Ph gia siêu do, siêu gi m n ư c: th ưng cĩ gi m nưc >15% -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-7 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-8 2
3. gia d o, siêu d o gia d o, siêu d o
   Phân lo i theo gc hĩa hc
   Gc Lignosulfonate (LSF) • Ph gia gc Lignosulfonate (LSF). • Ngu n g c: là sn ph m c a quá trình s n xu t b t • Ph gia gc Sulfonates Napthalene Formaldehyte gi y t g vàơa th c v t. (SNF). • Tác d ng: Ph gia gc Sulfonates Melamine Formaldehyte • + Gi m n c th p: m c gi m n ưc t i a là 10% (SMF). + Cĩ tác d ng cu n khí, làm t ng th i gian ĩng r n. • Ph gia gc Vinylcopolymer. • Ph gia gc Polycacboxylate. -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-9 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-10 PG gi m n c th p Lignosulfonate (LSF) XM N c c h t XM xu h ng phân t n + = PG gi m n c Khơng ph gia n c c c h t XM c SP y h a y h a Lp SP Lp PG y h a 0,5% Pg LSF -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-11 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-12 3
4. Lignosulfonate (LSF) gia d o, siêu d o OH -CH -CH
   Gc Sulfonate Napthalene Formaldehyte (SNF) SO (-) Ca++ 3 n • Ngu n g c: Thu ưc khi ch ưng c t than á khơ ho c cĩ th OCH 3 SO 3 Al+++ HO Al+++ tng h p t các ch t h u c ơ SO (-) SO (-) SO (-) 3 3 SO 3(-) Ca++ Ca++ • Tác d ng: HO SO Al+++ OH OH HO SO 3 + Gi m n ưc t i a là 25%  PG siêu d o Hydrophilic – i n ư c + Kéo dài th i gian hydrate hĩa, làm gi m c ưng u Hydrophobic – nư c
   Gc Sulfonate Melamine Formaldehyte (SMF) • Ngu n g c : t o thành t gc t ng h p melamin và formaldehyte Cơ ch hĩa d o do (-) (-) • Tác d ng: ch ng k t d ính v à (-) XM (-) XM + Gi m n ưc t i a là 25%  PG siêu d o ch ng keo t (-) (-) + T o c ưng sm lc y t nh in (-) (-) + Kh ì tính cơng tác t t. -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-13 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-14 PG siêu d o Sulfonate Napthalene Sulfonate Napthalene Formaldehyte CH 2 OH Sulfonate Napthalene Formaldehyte Formaldehyte (SNF) (SNF) N c XM n c h t XM xu SO (-) 3 HO h ng phân t n Ca++ + SO (-) SO (-) SO (-) SO 3 Al+++ 3 3 3 OH = Al+++ ch d i SO 3(-) Ca++ PG siêu d o Ca++ SO Al+++ n c c h t 3 XM c SP hydrat h a Cơ ch hĩa d o do (-) (-) (-) XM ch a hydrat a ch ng k t d ính v à XM (-) XM (-) ch ng keo t (-) (-) Lp sp t y h a lc y t nh in (-) - gia -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-15 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-16 4
5. Cơ ch c d ng 1 giai n SP th y h a bao quanh h t, m g m v tri t tiêu l c t nh in  t t c d ng -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-17 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-18 PG siêu d o Polycacboxylate Polyoxyde gia d o, siêu d o Ethylene
   Gc Vinylcopolymer - - - - -CH-CH 2- CH-CH 2- CH-CH 2- CH-CH 2- CH-CH 2 • Ngu n g c : Là sn ph m c a quá trình t ng h p d u thơ C=O C=O C=O C=O C=O • Tác d ng: + Gi m n ưc t i a là 30%  PG siêu d o O OH O OH OH + Kéo dài th i gian thi cơng CH 2 CH 2 + T o ra kh ươ ích cao v i các lo i XM. CH 2 CH 2
   Gc Polycacboxylate O O • Ngu n g c : ưc t ng h p t các polymer cao phân t dùng n n ch t kh i mào là peroxy R R • Tác d ng: + Gi m n ưc t i a n 40%  PG siêu d o (-) (-) (-) + Duy trì tính cơng tác cao (-) + T o c ưng sm -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-19 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-20 5
6. PG siêu d o Polycacboxylate Polyoxyde Ethylene Cơ ch c d ng 2 giai n Ca++ CO 2 Al+++ td1 Cơ ch hĩa d o do Al+++ CO 2(-) Ca++ ch ng k t d ính v à Ca++ CO Al+++ ch ng keo t 2 kt h p l c y td2 nh in + l c y khơng gian (-) (-) (-) XM (-) ( ) XM (-) (-) (-) (-) -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-21 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-22 Cơ ch c d ng PG siêu d o th h mi Mơ h nh phân t n PG trong bê-tơng
   Hĩa do do gi m sc cng b mt • Ph gia tan vào nưc • Hp ph vào các ht pha rn (XM, ct li u và gel xim ng) làm gi m sc cng b mt phân chia pha rn–lng. • Các ht rn tr ưt lên nhau d dàng hơn.
   Hĩa do cu n khí • Khi làm gi m sc cng b mt PGSD ng th i cĩ tác dng cu n khí • Các bt khí trong bê-tơng cĩ tác dng nh ư tm m làm cho pha rn tr ưt lên nhau d dàng hơn -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-23 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-24 6
7. ng polymer PG trong sp ng r n nh h ng c a PG siêu d o
   n tính lưu bi n h va • PGSD làm gi m nh t ca h xi mng – nưc • Tùy thu c vào t l C3A/ C4AF, C3S/ C2S mà s nh Sau 30p h, ng PG 4% hưng ca PGSD lên h là khác nhau. • Tùy thu c vào gc và hàm lưng ph gia Sau 30p h, khơng d ng PG A: Hn hp nc + xi mng nh hng ca sulfonate napthalen B: Nc + xi mng + siêu do formaldehyde n nh t ca h -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-25 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-26 nh h ng c a PG siêu d o nh h ng c a PG siêu d o
   n th Zeta
   n kh nng hp ph • Th Zeta là s chênh lch in th ca tồn b h phân tán và lp b mt h phân tán vi mơi tr ưng phân tán • Kh nng hp ph ca • Th Zeta càng âm thì nh t ca h càng nh ph gia lên b mt ht • Ph gia gc SNF và SMF là ph gia cĩ th Zeta cĩ giá tr xi mng ph thu c vào mV âm nh t mn, t l C3S/C2S, C3A/C4AF. T l này càng cao thì kh nng hp ph càng ln • Kh nng hp ph ca nh hng ca SMF n kh nng hp ph Hàm lượng phụ gia, % PG lên C3A là tt nh t. Mi quan h gi a th Zeta và hàm lng PG gc LS và SNF -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-27 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-28 7
8. nh h ng c a PG siêu d o nh h ng c a PG siêu d o Cal/g/phút Cal/g/phút
   n quá trình hydrat hĩa • LSF: Làm ch m quá trình ng r n Tng cưng tu i dài ngày • SNF và SMF Thời gian, giờ Thời gian, phút nh hng ca SMF n nhi t th y hĩa C SNF và SMF u làm ch m quá trình th y hĩa ca C3A và C3S nh hng ca SMF n nhi t th y hĩa ca C3S ca C3A Khi cĩ mt SMF, tinh th CSH to thành cĩ cu trúc sít c và ít l rng hơn khi khơng cĩ ph gia. • Polycacboxylate : Ch ưa cĩ nhi u nghiên cu v nh hưng ca PC n ng hc ca quá tr nh hydrate hĩa nh hng ca SMF lên h C3A – CaSO 4. 2H 2O -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-29 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-30 nh h ng c a PG siêu d o
   Gi m lưng nưc nhào tr n mà vn duy tr ưc st yêu cu.
   Gi m t l N/X
   Tng tính cơng tác, nng b ơm
   Gi m s tách nưc, phân tng.
   Cĩ tác dng làm tng hay gi m th i gian ng r n. -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-31 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-32 8
9. nh h ng c a PG siêu d o nh h ng c a PG siêu d o
   Tng cưng ban u và cưng cu i c ng c a bê tơng.
   Gi m nhi t th y hĩa trong quá trình ĩng rn.
   Tng kh nng ch ng th m cho bê tơng
   Hn ch kh nng thay i th tích do ASR
   Gi m kh nng n mịn hĩa hc. -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-33 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-34 Mt s tiêu c a PG siêu d o
   pH, pH thay i theo th i gian
   T tr ng ca ph gia
   Hàm lưng ch t khơ
   Hàm lưng ion Clorua
   Hàm lưng tro
   Kh nng gi m nưc ca ph gia
   Th i gian ơng kt ca bê tơng và kh nng duy trì st
   Ph hng ngo i IR nh gi nh ph n -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-35 -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-36 9
10. VISCOSITEnh t CARACTERISTIQUESMt s PHYSICOc t nh -CHIMIQUES VISCOSITE % DOSAGE (cps)cps nh t TênDENOMINATION th ơ ng Tiêu BASE RE % H L s % CARACTERISTIQUESMt s PHYSICOc t nh -CHIMIQUES (cps) MARQUAGE ng m PRECONISE NA DOSAGE COMMERCIALE CHMIQUE % 2 - DTênENOMINATION th ơ ng Tiêu BASE HRE % H L s cps i chu n ng DENSITE l % C%L MARQUAGE ng m PRECONISE i n c % ng E.S. % pH O éq 5°C 20°C NA2 - (à 20 ° C) N/X pH % COMMERCIALE i chu n CHMIQUE i % ng DENSITE l % C%L N/X Na2O% Cl - n c % E.S. % pHpH O éq 5°C 20°C (à 20 °ng C) %Cl - N/X Na2O% PLASTIMENT 22 S LS ≥≥≥ 6 0,3 à 1,0 1,14 ±±± 0,015 32 à 35 4,5 ±±± 1 ≤≤≤ 0,3 < 0,1 35 20 PNS SIKAMENT 305 ≥≥≥ 12 0,3 à 2,0 1,17 ±±± 0,02 33 à 35 4,5 ±±± 1 ≤≤≤ 0,8 < 0,1 51 22 modifié ≥≥≥ ±±± ±±± ±±± ≤≤≤ PLASTIMENT BV 40 LS 6 0,3 à 1,0 1,185 0,015 38,5 1,9 4,5 1 2,0 < 0,1 62 32 ≥ ± ± ± ≤ SIKAFLUID PNS ≥≥ 12 0,5 à 1,5 1,20 ±± 0,02 40 ±± 1,5 7,5 ±± 1,5 ≤≤ 1 < 0,1 89 14 ≥≥≥ ±±± ±±± ±±± ≤≤≤ PLASTIMENT HP LS modifié 6 0,25 à 0,6 1,185 0,01 41,5 1,5 8 1 2,5 < 0,1 50 22 SIKA ≥ ± ± ± ≤ PC + PMS ≥≥ 15 0,5 à 2 1,11 ±± 0,01 33,5 ±± 1,5 8 ±± 1 ≤≤ 7 < 0,1 173 90 ≥≥≥ ±±± ±±± ≤≤≤ VISCOCRETE 2 SIKAMENT FF 86 PMS 7 0,4 à 2,0 1,23 0,02 40 1,5 7 à 11 6 < 0,1 85 43 SIKA VISCOCRETE ≥ ± ± ± ≤ PCP ≥≥ 15 0,3 à 1,5 1,07 ±± 0,01 25 ±± 1 6,5 ±± 1 ≤≤ 2,5 < 0,1 60 35 ≥≥≥ ±±± ±±± ±±± ≤≤≤ 3020 SIKAMENT 90 MF PMS modifiée 8 0,3 à 0,6 1,21 0,03 40,5 1 8 1,5 6 < 0,1 80 30 SIKA VISCOCRETE PCP-PV ≥≥≥ 15 0,4 à 1,5 1,085 ±±± 0,01 30 ±±± 1 6 ±±± 1 ≤≤≤ 2,3 < 0,1 105 55 ≥≥≥ ±±± ±±± ±±± ≤≤≤ 5.400 F SIKAFLUID 200 R PMS modifiée 8 0,5 à 1,5 1,150 0,010 29,5 1,5 5,5 1 4 < 0,1 14 7 SIKA VISCOCRETE 1,105 à PCP ≥≥≥ 15 0,5 à 1,5 35 ±±± 1 5,5 ±±± 1 ≤≤≤ 5 < 0,1 75 40 ≥ ± ± ± ≤ 3030 1,125 PLASTIMENT 97 PC modifié ≥≥ 7 0,3 à 1,0 1,15 ±± 0,01 30 ±± 1,5 8 ±± 1 ≤≤ 6 < 0,1 21 9 SIKA VISCOCRETE SIKA VISCOCRETE PCP ≥≥≥ 15 0,4 à 1 1,085 ±±± 0,01 40 ±±± 1 4,5 ±±± 1 ≤≤≤ 1 < 0,1 400 145 PC modifié ≥≥≥ 12 0,5 à 1,0 1,13 ±±± 0,01 26 ±±± 1 8 ±±± 1 ≤≤≤ 4 < 0,1 16 20 20HE 3075* SIKA VISCOCRETE / PCP ≥≥≥ 15 0,5 à 1,3 1,06 ±±± 0,01 30 ±±± 1 4,5 ±±± 1 ≤≤≤ 1 < 0,1 110 62 SIKA ≥≥≥ ±±± ±±± ±±± ≤≤≤ $ PCP modifié 10 0,2 à 0,8 1,15 0,01 31,5 1,5 8 1 4 < 0,1 50 25 2030HE* PLASTOCRETE 3.2 SIKA VISCOCRETE PCP ≥≥≥ 12 0,2 à 2,5 1,11 ±±± 0,02 36 ±±± 1 5 ±±± 1 ≤≤≤ 2,5 < 0,1 150 65 3045* -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-37 -Thi t k cp ph i bê -tơng 9-38 Lu s ng ph gia k t h p N/X=0,58 PG siêu d o + m t c N/X=0,47 Cng t c d ng hay nh h ng PG siêu d o PG siêu d o ln nhau theo h ng c i -Thi t k cp ph i bê-tơng 9-39 10