Trong những năm gần đây việc áp dụng các vật liệu mới thay thế các vật
liệu thông dụng làm giảm bớt tình trạng ô nhiễm môi trường, rút ngắn
thời gian xây dựng và giảm giá thành công trình. Một trong những vật
liệu đó là bê tông siêu nhẹ (bê tông xốp), nó được tạo ra từ xi măng,
cát và chất phụ gia tạo bọt.
>> Ứng dụng vật liệu mới để nâng cao năng suất xây dựng
Bê tông xốp có khả năng cách âm, cách nhiệt rất tốt. Do nhẹ và bền nên bê tông xốp thích hợp để xây dựng công trình như xây tường ngăn, tường bao cho các chung cư cao tầng, thay thế cho các vùng đất không ổn định, giảm tải trọng cho các lớp lấp phía trên kết cấu ngầm, lấp các công trình ngầm không sử dụng, lớp điệm cho các bể và đường ống ngầm.
Việc sử dụng bê tông xốp sẽ góp phần giảm thời gian xây dựng, giảm giá thành phần kết cấu (móng, khung) từ 15 - 20%. Tuy nhiên, bê tông xốp có cường độ chịu lực kém hơn bê tông thường, do vậy không thể dùng làm khung chịu lực cho các toà nhà...
Trong khuôn khổ bài viết này tôi xin giới thiệu về một loại bê tông xốp đang được áp dụng trong xây dựng dân dụng và đang được kiến nghị áp dụng trong công trình giao thông đó là bê tông xốp bọt sử dụng chất tạo bọt Geofoam.
1. Giới thiệu chung về bê tông xốp
Bê tông xốp bọt Geofoam và Mearl crete:
Đây là loại bê tông nhẹ có xi măng Porlan là gốc và vô số các hạt kín nhỏ phân bố đều trong bê tông. Bằng cách điều chỉnh đơn giản và chính xác lượng bọt khí tạo ra từ một loại dung dịch đặc biệt do tác động cơ học ta có thể điều chỉnh được tỷ trọng bê tông từ 320 Kg/m3 đến 1920 Kg/m3.
Bê tông xốp cũng bao gồm các cốt liệu mịn và thô, trọng lượng bình thường hoặc nhẹ. Loại bê tông này khác với các bê tông có cốt liệu truyền thống bởi phương pháp sản xuất và sự đa dạng trong ứng dụng. Loại bê tông này cũng có thể đổ tại chỗ hoặc đúc sẵn như bê tông thông thường.
Trong bê tông xốp các bọt khí nhỏ li ti, phân bố đồng đều và không bị nối liền với nhau tạo ra một loại bê tông tươi rất dễ sử dụng và có thể dùng bơm bê tông để bơm được.
Loại bê tông này mang tính kinh tế bởi nó sử dụng bọt khí để thay thế các cốt liệu bê tông nhẹ khác (như xỉ, đá xốp, xơ dừa...).
Phân loại bê tông xốp bằng tỷ trọng:
Lượng bọt khí trộn vào hỗn hợp bê tông sẽ quyết định tỷ trọng, cường độ, độ dẫn nhiệt và giá thành của sản phẩm. Do đó có thể thay đổi lượng bọt đưa vào hỗn hợp để tạo ra sản phẩm yêu cầu.
Sự đa dạng về chủng loại xi măng, cũng như cát và các cốt liệu khác làm tăng khả năng thiết kế các loại bê tông xốp ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực.
Loại bê tông xốp dùng dung dịch bọt Mearl crete được sử dụng trong việc sản xuất sàn chống cháy và cách âm, tạo mặt phẳng và các sản phẩm bê tông đúc sẵn. Tỷ trọng bê tông trong các ứng dụng này khoảng từ 400 Kg/m3 - 1600 Kg/m3.
Bê tông xốp dùng dung dịch bọt Geocell được sử dụng trong địa kỹ thuật như lớp bảo vệ đường ống ngầm, lớp giảm tải cho đường dẫn lên cầu, thay thế cho các lớp đất không ổn định, lớp lấp cho các kết cấu ngầm giảm chấn động. Tỷ trọng thường từ 320 Kg/m3 - 960 Kg/m3.
Theo trọng lượng có thể phân ra 2 loại như sau:
- Bê tông xốp tỷ trọng thấp: tỷ trọng từ 256 Kg/m3 - 610 Kg/m3;
- Bê tông xốp chịu lực: tỷ trọng từ 1360 Kg/m3 - 1920 Kg/m3.
![]()
2. Phụ gia tạo dung dịch bọt Geofoam
Dung dịch bọt Geofoam là một dung dịch như nước cô đọng các chất Polypetide - Alkylene có tác dụng ở bề mặt, đặc biệt công thức tạo ra vô số bọt khí cực nhỏ bền vững.
Việc đưa khí vào hỗn hợp chất rắn ở thể vẩn có thể thực hiện bằng cách trộn bọt đã tạo hình sẵn với hồ xi măng hoặc bằng cách cho một lượng nhỏ dung dịch bọt Geofoam trực tiếp vào hồ xi măng và sau đó tạo bọt khí bằng cách dùng máy trộn tốc độ cao và máy nén khí.
Sự ổn định của cấu trúc xốp trong hồ xi măng là kết quả của sự hoá cứng, sự đặc lại do phản ứng hyđrát hoá của phần chất rắn với nước, sự polyme hoá của các chất thêm vào và bởi một số phản ứng khác, những phản ứng này làm cho hồ xi măng đã có bọt sẵn trở nên đông cứng.
Dung dịch bọt Geofoam đậm đặc tan hoàn toàn trong nước, thích ứng với cả nước cứng và nước mềm; độ pH từ 6 đến 7,5.
Dung dịch bọt Geofoam thích hợp với nhiều loại xi măng được sử dụng phổ thông.
Công nghệ trộn tạo ra bê tông xốp
Quá trình tạo bọt
Trong quá trình trộn tạo ra bê tông xốp, máy tạo bọt được xử dụng để tạo ra một lượng bọt đã được xác định. Bọt này sẽ được bơm vào trong máy trộn để trộn với hỗn hợp xi măng và nước. Bọt định hình này trông như bọt cạo râu.
Hiện có hai phương pháp tạo bọt:
• Hệ thống trộn theo mẻ: Bao gồm một bình chứa trong đó chứa dung dịch phụ gia và nước trộn với nhau. Sau đó dung dịch này được xả ra do áp suất của bình hoặc bằng bơm cơ khí qua một đầu và tạo bọt, tại đó hỗn hợp này được trộn với khí nén theo một tỷ lệ cố định.
• Hệ thống trộn liên tục (được xem như một hệ thống tạo bọt tự động): Hệ thống này liên tục lấy dung dịch đậm đặc trực tiếp từ thùng chứa, tự động trộn với nước và khí nén theo một tỷ lệ cố định, tạo ra các bọt khí nhỏ bền vững.
Cả hai hệ thống đều sử dụng một cột xả hoặc đầu xả tinh chế để quyết định chất lượng bọt và công suất bơm ra.
Quá trình trộn
• Khi sử dụng máy trộn theo mẻ: Nước, xi măng và cốt liệu ( nếu có ) được trộn trước thành hồ xi măng. Sau đó một lượng bọt được xác định trước sẽ được bơm vào máy trộn và được trộn đều với hồ xi măng. Sản phẩm tạo ra là bê tông xốp và chu kỳ vận hành lại được lặp lại.
Do tỷ lệ của bọt, nước, xi măng và cốt liệu có thể nhân đôi với độ chính xác để được mẻ trộn cùng chất lượng. Việc kiểm tra chất lượng sản phẩm có thể được đảm bảo.
• Khi sử dụng máy trộn liên tục: Vữa xi măng và bọt tạo hình sẵn được làm ra đồng thời và được trộn cùng nhau một cách tự động tới một tỷ lệ nhất định tỷ lệ này có thể thay đổi) để tạo ra sản phẩm bê tông với tỷ trọng theo yêu cầu.
4. Tỷ lệ trộn (cấp phối trộn)
Các tỷ lệ trộn và các dữ liệu liên quan được áp dụng tuỳ từng nơi và yêu cầu thiết kế với liên quan đến cường độ của kết cấu, loại tỷ trọng của bê tông.
5. Phạm vi áp dụng
• Trong xây dựng dân dụng: Thay thế gạch đất nung, bê tông thông thường để làm tường bao che, vách ngăn, sàn nhà.
• Trong xây dựng các công trình khác: Bọc cáp điện trong các đường hầm; Thay thế cho các vùng đất không ổn định; Giảm tải trọng cho các lớp lấp phía trên kết cấu ngầm; Lấp các công trình ngầm không sử dụng; Lớp điện cho các bể và đường ống ngầm; Lớp lót đường lên cầu và khắc phục hố đất bị trượt; Giảm va đập.
Bê tông xốp có khả năng cách âm, cách nhiệt rất tốt. Do nhẹ và bền nên bê tông xốp thích hợp để xây dựng công trình như xây tường ngăn, tường bao cho các chung cư cao tầng, thay thế cho các vùng đất không ổn định, giảm tải trọng cho các lớp lấp phía trên kết cấu ngầm, lấp các công trình ngầm không sử dụng, lớp điệm cho các bể và đường ống ngầm.
Việc sử dụng bê tông xốp sẽ góp phần giảm thời gian xây dựng, giảm giá thành phần kết cấu (móng, khung) từ 15 - 20%. Tuy nhiên, bê tông xốp có cường độ chịu lực kém hơn bê tông thường, do vậy không thể dùng làm khung chịu lực cho các toà nhà...
Trong khuôn khổ bài viết này tôi xin giới thiệu về một loại bê tông xốp đang được áp dụng trong xây dựng dân dụng và đang được kiến nghị áp dụng trong công trình giao thông đó là bê tông xốp bọt sử dụng chất tạo bọt Geofoam.
1. Giới thiệu chung về bê tông xốp
Bê tông xốp bọt Geofoam và Mearl crete:
Đây là loại bê tông nhẹ có xi măng Porlan là gốc và vô số các hạt kín nhỏ phân bố đều trong bê tông. Bằng cách điều chỉnh đơn giản và chính xác lượng bọt khí tạo ra từ một loại dung dịch đặc biệt do tác động cơ học ta có thể điều chỉnh được tỷ trọng bê tông từ 320 Kg/m3 đến 1920 Kg/m3.
Bê tông xốp cũng bao gồm các cốt liệu mịn và thô, trọng lượng bình thường hoặc nhẹ. Loại bê tông này khác với các bê tông có cốt liệu truyền thống bởi phương pháp sản xuất và sự đa dạng trong ứng dụng. Loại bê tông này cũng có thể đổ tại chỗ hoặc đúc sẵn như bê tông thông thường.
Trong bê tông xốp các bọt khí nhỏ li ti, phân bố đồng đều và không bị nối liền với nhau tạo ra một loại bê tông tươi rất dễ sử dụng và có thể dùng bơm bê tông để bơm được.
Loại bê tông này mang tính kinh tế bởi nó sử dụng bọt khí để thay thế các cốt liệu bê tông nhẹ khác (như xỉ, đá xốp, xơ dừa...).
Phân loại bê tông xốp bằng tỷ trọng:
Lượng bọt khí trộn vào hỗn hợp bê tông sẽ quyết định tỷ trọng, cường độ, độ dẫn nhiệt và giá thành của sản phẩm. Do đó có thể thay đổi lượng bọt đưa vào hỗn hợp để tạo ra sản phẩm yêu cầu.
Sự đa dạng về chủng loại xi măng, cũng như cát và các cốt liệu khác làm tăng khả năng thiết kế các loại bê tông xốp ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực.
Loại bê tông xốp dùng dung dịch bọt Mearl crete được sử dụng trong việc sản xuất sàn chống cháy và cách âm, tạo mặt phẳng và các sản phẩm bê tông đúc sẵn. Tỷ trọng bê tông trong các ứng dụng này khoảng từ 400 Kg/m3 - 1600 Kg/m3.
Bê tông xốp dùng dung dịch bọt Geocell được sử dụng trong địa kỹ thuật như lớp bảo vệ đường ống ngầm, lớp giảm tải cho đường dẫn lên cầu, thay thế cho các lớp đất không ổn định, lớp lấp cho các kết cấu ngầm giảm chấn động. Tỷ trọng thường từ 320 Kg/m3 - 960 Kg/m3.
Theo trọng lượng có thể phân ra 2 loại như sau:
- Bê tông xốp tỷ trọng thấp: tỷ trọng từ 256 Kg/m3 - 610 Kg/m3;
- Bê tông xốp chịu lực: tỷ trọng từ 1360 Kg/m3 - 1920 Kg/m3.
2. Phụ gia tạo dung dịch bọt Geofoam
Dung dịch bọt Geofoam là một dung dịch như nước cô đọng các chất Polypetide - Alkylene có tác dụng ở bề mặt, đặc biệt công thức tạo ra vô số bọt khí cực nhỏ bền vững.
Việc đưa khí vào hỗn hợp chất rắn ở thể vẩn có thể thực hiện bằng cách trộn bọt đã tạo hình sẵn với hồ xi măng hoặc bằng cách cho một lượng nhỏ dung dịch bọt Geofoam trực tiếp vào hồ xi măng và sau đó tạo bọt khí bằng cách dùng máy trộn tốc độ cao và máy nén khí.
Sự ổn định của cấu trúc xốp trong hồ xi măng là kết quả của sự hoá cứng, sự đặc lại do phản ứng hyđrát hoá của phần chất rắn với nước, sự polyme hoá của các chất thêm vào và bởi một số phản ứng khác, những phản ứng này làm cho hồ xi măng đã có bọt sẵn trở nên đông cứng.
Dung dịch bọt Geofoam đậm đặc tan hoàn toàn trong nước, thích ứng với cả nước cứng và nước mềm; độ pH từ 6 đến 7,5.
Dung dịch bọt Geofoam thích hợp với nhiều loại xi măng được sử dụng phổ thông.
Công nghệ trộn tạo ra bê tông xốp
Quá trình tạo bọt
Trong quá trình trộn tạo ra bê tông xốp, máy tạo bọt được xử dụng để tạo ra một lượng bọt đã được xác định. Bọt này sẽ được bơm vào trong máy trộn để trộn với hỗn hợp xi măng và nước. Bọt định hình này trông như bọt cạo râu.
Hiện có hai phương pháp tạo bọt:
• Hệ thống trộn theo mẻ: Bao gồm một bình chứa trong đó chứa dung dịch phụ gia và nước trộn với nhau. Sau đó dung dịch này được xả ra do áp suất của bình hoặc bằng bơm cơ khí qua một đầu và tạo bọt, tại đó hỗn hợp này được trộn với khí nén theo một tỷ lệ cố định.
• Hệ thống trộn liên tục (được xem như một hệ thống tạo bọt tự động): Hệ thống này liên tục lấy dung dịch đậm đặc trực tiếp từ thùng chứa, tự động trộn với nước và khí nén theo một tỷ lệ cố định, tạo ra các bọt khí nhỏ bền vững.
Cả hai hệ thống đều sử dụng một cột xả hoặc đầu xả tinh chế để quyết định chất lượng bọt và công suất bơm ra.
Quá trình trộn
• Khi sử dụng máy trộn theo mẻ: Nước, xi măng và cốt liệu ( nếu có ) được trộn trước thành hồ xi măng. Sau đó một lượng bọt được xác định trước sẽ được bơm vào máy trộn và được trộn đều với hồ xi măng. Sản phẩm tạo ra là bê tông xốp và chu kỳ vận hành lại được lặp lại.
Do tỷ lệ của bọt, nước, xi măng và cốt liệu có thể nhân đôi với độ chính xác để được mẻ trộn cùng chất lượng. Việc kiểm tra chất lượng sản phẩm có thể được đảm bảo.
• Khi sử dụng máy trộn liên tục: Vữa xi măng và bọt tạo hình sẵn được làm ra đồng thời và được trộn cùng nhau một cách tự động tới một tỷ lệ nhất định tỷ lệ này có thể thay đổi) để tạo ra sản phẩm bê tông với tỷ trọng theo yêu cầu.
4. Tỷ lệ trộn (cấp phối trộn)
Các tỷ lệ trộn và các dữ liệu liên quan được áp dụng tuỳ từng nơi và yêu cầu thiết kế với liên quan đến cường độ của kết cấu, loại tỷ trọng của bê tông.
5. Phạm vi áp dụng
• Trong xây dựng dân dụng: Thay thế gạch đất nung, bê tông thông thường để làm tường bao che, vách ngăn, sàn nhà.
• Trong xây dựng các công trình khác: Bọc cáp điện trong các đường hầm; Thay thế cho các vùng đất không ổn định; Giảm tải trọng cho các lớp lấp phía trên kết cấu ngầm; Lấp các công trình ngầm không sử dụng; Lớp điện cho các bể và đường ống ngầm; Lớp lót đường lên cầu và khắc phục hố đất bị trượt; Giảm va đập.
VLXD.org (TH)
