CHƯƠNG 1 I. Tổng quan về phụ gia trong xây dựng: 1. Khái quát lịch sử nghiên cứu và sử dụng các loại phụ gia trên thế giới. - Việc đưa vào bê tông các sản phẩm khác nhau (phụ gia) nhằm cải thiện một vài tính chất cuả chúng, được thực hiện ngay từ thời kỳ đầu của việc sản xuất bê tông bằng ximăng pooclăng.
Các sản phẩm đưa vào đầu tiên chắc chắn là thạch cao, canxi clorua, các loại bột mịn. - Trước hết, người ta tìm cách tác động lên thời gian ninh kết, cường độ cơ học, tính chống thấm nước của bê tông. - Cnadlt đã nghiên cứu từ năm 1891 tác dụng của các chất làm chậm đông kết nhanh và làm chậm sự đông kết. Việc sử dụng chất đường làm một chất làm chậm đông kết đã được biết tới vào năm 1909.
- Những nhà sản xuất đầu tiên bán các sản phẩm thích hợp đối với bê tông để cải thiện một vài tính chất của chúng xuất hiện vào năm 1910. - Các sản phẩm sản xuất vào những năm 1920 - 1930 là các chất kỵ nước có gốc là các sản phẩm mịn, như các muối stearat, keo xương, san hô biển, các chất cứng nhanh có gốc là Clorua canxi, các chất kỵ nước cứng nhanh. - Năm 1932 lần đầu tiên Mỹ công bố việc sử dụng nước thải sunphít của các nhà máy giấy làm phụ gia hóa dẻo cho bê tông. - Các chất cuốn khí chỉ đựơc thực tế sử dụng từ những năm 1948.
- Một bước tiến quan trọng trong nghiên cứu và sử dụng phụ gia hóa học cho bê tông là sự ra đời của phụ gia siêu dẻo - là phụ gia hóa dẻo thế hệ hai, đến nay có hai loại phụ gia siêu dẻo (theo ASTM C494 type F & G) được sử dụng phổ biến trên cơ sở Naphtalen sunphonat foocmandehit (NSF) do Nhật Bản tổng hợp đầu tiên năm 1964 và Melamin foocmanđehit sunfonat (MSF) BIÊN SOẠN: THS.HÀ HẢI SƠN 21 GIÁO TRÌNH PHỤ GIA TRONG XÂY DỰNG do Cộng Hòa Liên Bang Đức chế tạo năm 1972, hơn bốn mươi năm nay nhờ việc sử dụng phụ gia siêu dẻo kết hợp với xi măng mác cao và cốt liệu chọn lọc đã chế tạo được bê tông chất lượng cao (High perfommance concrete - HPC) có cường độ và độ bền cao (độ thấm nhỏ)… - Trong những năm gần đây thế giới đang tập trung nghiên cứu chế tạo, sử dụng phụ gia siêu dẻo thế hệ mới có tên gọi chung là nhóm POLYCACBOXYLAT có khả năng giảm nước nhiều hơn, đóng vai trò rất quan trọng đối với tương lai bê tông chất lượng cao và công nghệ bê tông tự đầm cũng như phát triển các loại phụ gia polyme để biến tính xi măng, nâng cao chất lượng vữa làm vật liệu chống thấm bảo vệ và hoàn thiện công trình đạt chất lượng và hiệu quả cao trong xây dựng. - Các nước phát triển đi đầu trong việc nghiên cứu, chế tạo và sử dụng phụ gia hoá học (PGHH). Ở Mỹ sử dụng phụ gia hóa dẻo để sản xuất bê tông: 1967 - 46 triệu m3; 1978 - 68 triệu m3; 1982 - 85 triệu m3. - Ở Canađa từ năm 1987-1988 dùng phụ gia siêu dẻo chế tạo bê tông đạt cường độ 80 MPa để xây dựng tòa nhà chọc trời ở Toronto, đến nay 100% sản lượng bê tông của nước này có sử dụng PGHH.
- Ở Anh, Pháp hợp tác xây dựng đường hầm xuyên biển Măng-sơ dùng phụ gia siêu dẻo DURCIPLAST và HR401 của Sika chế tạo hàng triệu m3 bê tông mác lớn hơn 60Mpa. - Ở Pháp triển khai dự án nhà nước về bê tông chất lượng cao (1986-1990) và đã hình thành một mạng lưới gồm 15 trung tâm chế tạo bê tông chất lượng cao trộn sẵn có sử dụng phụ gia siêu sẻo với cường độ từ 60 - 100Mpa. - Tại Nhật bản 100% bê tông có sử dụng PGHH, lượng dùng ước tính đến 1triệu tấn/năm phụ gia các loại. Tại Trung Quốc từ 1980 đã chế tạo bê tông cường độ 50-70MPa đi từ xi măng Pooclăng thông dụng, phụ gia hóa dẻo và Silicafume để thi công các kết cấu chịu lực (cột, dầm) nhà cao tầng từ 60- 216m ở Bắc Kinh, Thẩm Quyến, Thượng Hải.
Lịch sử nghiên cứu và sử dụng phụ gia ở Việt Nam. - Ở nước ta việc nghiên cứu và sử dụng phụ gia hóa học cho bê tông xây dựng mới được thực hiện từ những năm 60 của thế kỷ này, đánh dấu bằng việc nghiên cứu sử dụng phụ gia CCB cho công trình thủy điện Thác Bà với sự giúp đỡ của Liên Xô cũ. BIÊN SOẠN: THS.HÀ HẢI SƠN 22 GIÁO TRÌNH PHỤ GIA TRONG XÂY DỰNG - Năm 1971, tại hội nghị bê tông toàn miền Bắc đã có báo cáo kết quả nghiên cứu sản xuất PGHH cho bê tông từ nguyên liệu trong nước, tiếp đó nhiều cơ quan khoa học đã tiến hành nghiên cứu xong kết quả dừng lại trong phạm vi PTN. - Năm 1977 Viện KHKT Xây dựng nghiên cứu chế tạo phụ gia hóa dẻo từ dịch kiềm đen của nhà máy giấy, sản phẩm ở dạng bột, dẻo, lỏng với tên thương phẩm là LHD (K,D,L).
Tiếp đó nghiên cứu phụ gia hóa dẻo LK-1 trên cơ sở biến tính dịch kiềm đen và phụ gia siêu dẻo COSU nhằm nâng cao cường độ và khả năng chống thấm của bê tông. Các loại phụ gia trên được sử dụng rộng rãi vào các công trình xây dựng. - Tiếp đó nhiều đơn vị thuộc nhiều ngành khác nhau đã tiến hành nghiên cứu và cho ra đời nhiều sản phẩm PGHH sử dụng rộng rãi cho các công trình xây dựng: - - Sản phẩm phụ gia lignhin kiềm PBG-K01 và lignhin nitro hóa PBG-K02, phụ gia BENIT trên cơ sở bentonit của Viện khoa học thủy lợi có tác dụng giảm nước nâng cao mác bê tông, chống thấm. - - Sản phẩm phụ gia ZECAGI của Viện KHKT Giao thông có tác dụng dẻo hóa cao, đông cứng nhanh chống thấm và chống ăn mòn cốt thép.
- - Sản phẩm hóa dẻo PA và phụ gia Puzzolith từ Puzzolan và rỉ mật cuả Công ty thí nghiệm Vật liệu giao thông I. - - Sản phẩm KĐT-2 của Viện Vật liệu xây dựng nghiên cứu chuyển giao cho nhà máy giấy Hòa Bình năm 1984, xây dựng dây chuyền sản xuất với quy mô 300 tấn/năm góp phần phục vụ hơn 1 triệu m3 để xây dựng công trình thủy điện Hòa Bình. Từ phụ gia KĐT-2 Viện còn tiếp tục nghiên cứu biến tính chế tạo phụ gia đa chức năng (chống thấm và phát triển cường độ nhanh), cũng như cho ra đời sản phẩm phụ gia siêu dẻo SD-83 bằng cách sunfonat hóa naphthalen, sau đó thực hiện phản ứng đa ngưng tụ với foocmalin. - Tháng 4/1996 Công ty trách nhiệm hữu hạn MBT Việt Nam (Master Builder Technologies) xin được phép đầu tư xây dựng nhà máy sản xuất phụ gia bê tông và hóa chất xây dựng tại khu Công nghiệp Thuận An, tỉnh Bình Dương với 100% vốn nước ngoài (Thụy Sĩ).
- Tháng 6/1996 Công ty TNHH Sika Việt Nam được phép đầu tư nhà máy sản xuất phụ gia bê tông và hóa chất xây dựng tại khu Công nghiệp Nhơn Trạch, BIÊN SOẠN: THS.HÀ HẢI SƠN 23 GIÁO TRÌNH PHỤ GIA TRONG XÂY DỰNG Đồng Nai với 100% vốn nước ngoài là 4,7 triệu USD có công suất 15. - Tiếp đó nhiều công ty khác như GRAGE (Mĩ), Fosroc (Anh), SKW (Đức) và Mapei (Ý) … đã ào ạt đưa vào thị trường trong nước hàng loạt sản phẩm phụ gia bê tông dưới nhiều tên thương phẩm khác nhau, tạo nên bộ mặt thị trường hoá phẩm sôi động. - Nhiều cơ sở trong nước đã mạnh dạn đầu tư nghiên cứu và đưa ra thị trường nhiều sản phẩm phụ gia bê tông khác nhau như: PLACC- 02A, Selfill (liên hiệp quang hoá điện tử) ; BENIT- 1, BENIT- 2, BENIT- 3 (Viện KHKT thuỷ lợi) từ khoáng sét tự nhiên; PUZÔLIT, PA (CIENCO 1); LK1, ICT Super (viện KHCNXD) từ dịch kiềm đen v.v… các sản phẩm này đã góp phần làm phong phú thị trường phụ gia bê tông, giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, đồng thời khẳng định khả năng nghiên cứu sản xuất và đáp ứng thị trường về mặt hàng này của các cơ sở trong nước. năm 2004 công ty cổ phần BIFI được thành lập theo giấy phép kinh doanh số.
của UBND thành phố Hà Nội, Đăng ký nhãn hiệu hàng hoá số. và được cấp bằng độc quyền sáng chế số 5888 theo quyết định số: 9514/QĐ-SHTT ngày 19.2006 của Cục sở hữu trí tuệ – Bộ KH&CN. BIFI đã xây dựng hàng loạt nhà máy sản xuất phụ gia cho bê tông chất lượng cao trên cở sở nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước với công xuất thiết kế giai đoạn 1 (2006 - 2008) là: 10.000 tấn/năm; giai đoạn hai là: 30.000 tấn/năm có khả năng đáp ứng nhu cầu sử dụng phụ gia cho bê tông ngày càng tăng ở Việt Nam. Khái niệm và công dụng của phụ gia trong xây dựng: 1.
Khái niệm về phụ gia trong xây dựng. * Phụ gia trong xây dựng là tên gọi chung của một số hợp chất hay hỗn hợp các chất vô cơ, hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp (ở dạng bột rắn nghiền mịn – thường gọi là PHỤ GIA KHOÁNG hay ở dạng lỏng – thường gọi là PHỤ GIA HOÁ HỌC) được cho thêm vào HỖN HỢP BÊ TÔNG, HỖN HỢP VỮA hay HỖN HỢP CÁC THÀNH PHẦN NGHIỀN MỊN TRONG SẢN XUẤT CÁC CHỦNG LOẠI XI MĂNG PORTLAND, BỘT TRÉT TƯỜNG… nhằm mục đích cải thiện một số tính chất quan trọng của hỗn hợp bê tông (hay của bê tông đã hoá rắn), của hỗn hợp vữa (hay của vữa đã hoá rắn), hay cải thiện một số tính chất kỹ thuật quan trọng của các chủng loại xi măng chuyên dụng,… Như: BIÊN SOẠN: THS.HÀ HẢI SƠN 24 GIÁO TRÌNH PHỤ GIA TRONG XÂY DỰNG - Tính công nghệ (tính công tác, tính trang trí…); Tính chất cơ học (cường độ, độ mài mòn…); Tính chất vật lý (tính chống thấm nước, tính dẫn nhiệt, độ ổn định thể tích, nhiệt thuỷ hoá, tính ninh kết…); Tính chất hoá học (tính chống ăn mòn…) Sao cho đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật và yêu cầu kinh tế của công trình xây dựng. * Tuy nhiên, cũng cần lưu ý rằng: khi sử dụng các loại phụ gia kể trên (bao gồm PHỤ GIA KHOÁNG – ở dạng bột rắn nghiền mịn và PHỤ GIA HOÁ HỌC – ở dạng lỏng) thì phải cẩn thận trong việc lựa chọn LOẠI – CÁCH SỬ DỤNG – VÀ LIỀU LƯỢNG của chúng, đồng thời phải dự đoán được các tác động của các loại phụ gia này lên các sản phẩm vật liệu xây dựng trong suốt quá trình chế tạo cũng như khi sử dụng các sản phẩm này trong công trình xây dựng, đặc biệt là XI MĂNG VÀ BÊ TÔNG.