Tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia polycacboxylat ete tới tính chất của vữa tự san phẳng chứa tro bay

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHÙNG THỊ NGÂN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA POLYCACBOXYLAT ETE TỚI TÍNH CHẤT CỦA VỮA TỰ SAN PHẲNG CHỨA TRO BAY KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ngành: Sư phạm Hóa học Phú Thọ, năm 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHÙNG THỊ NGÂN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA POLYCACBOXYLAT ETE TỚI TÍNH CHẤT CỦA VỮA TỰ SAN PHẲNG CHỨA TRO BAY KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ngành: Sư phạm hóa học Giảng viên hướng dẫn: 1. TS. Nguyễn Thành Đoàn Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì 2. ThS. Nguyễn Thị Thu Hương Trường Đại học Hùng Vương Phú Thọ, năm 2018 ii LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn cô giáo ThS. Nguyễn Thị Thu Hương, Giảng viên khoa Khoa học Tự nhiên đã hướng dẫn khoa học, tận tình ân cần chỉ bảo em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới TS. Nguyễn Thành Đoàn và toàn thể thầy, cô giáo Khoa Công nghệ hóa học; cán bộ công nhân viên Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì đã tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho em trong quá trình học tập, nghiên cứu tại trường. Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy, cô giáo, cán bộ trong bộ môn Hóa học, khoa Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Hùng Vương đã trang bị cho em hệ thống kiến thức khoa học, đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành khóa luận này. Em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, người thân đã tạo điều kiện quan tâm, giúp đỡ và động viên em trong suốt thời gian thực hiện khóa luận này. Phú Thọ, ngày 10 tháng 05 năm 2018 Sinh viên Phùng Thị Ngân iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của ThS. Nguyễn Thị Thu Hương và sự định hướng khoa học của TS. Nguyễn Thành Đoàn. Các số liệu, kết quả nêu trong khóa luận là trung thực và chưa từng có ai công bố trong các công trình nghiên cứu trước đây. Toàn bộ các thông tin trích dẫn trong khóa luận đã được chỉ rõ nguồn gốc xuất sứ. Sinh viên Phùng Thị Ngân iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................ iii MỤC LỤC ........................................................................................................ iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................. vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ................................................................... vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ĐỒ THỊ...................................................... viii MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 1. Lí do chọn đề tài ........................................................................................ 1 2. Mục tiêu đề tài ........................................................................................... 2 3. Nhiệm vụ của đề tài................................................................................... 2 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................. 3 4.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................ 3 4.2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................ 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................. 4 1.1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng Portland ............................. 4 1.1.1. Giới thiệu về xi măng Portland ....................................................... 4 1.1.2. Phân loại xi măng ............................................................................ 5 1.1.3. Thành phần khoáng hóa của xi măng Portland ............................... 5 1.1.4. Tóm tắt lý thuyết công nghệ sản xuất xi măng Portland theo phương pháp khô hiện đại ......................................................................... 6 1.2. Tổng quan vữa phủ sàn tự san phẳ ng ..................................................... 7 1.2.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng ở ngoài nước ........................... 7 1.2.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng vữa phủ sàn tự san ở Việt Nam ................................................................................................................. 10 1.3. Cơ sở khoa học của đề tài .................................................................... 11 1.3.1. Vữa phủ sàn tự san ........................................................................ 11 1.3.2. Vai trò của phụ gia polymer .......................................................... 13 1.3.3. Vai trò của phụ gia polymer phân tán trong vữa phủ sàn tự san .. 18 CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......... 26 2.1. Nguyên liệu ........................................................................................... 26 2.2. Đặc trưng của nguyên liệu và phụ gia.................................................. 26 2.2.1. Xi măng Portland .......................................................................... 26 2.2.2. Xi măng cao nhôm ........................................................................ 27 v 2.2.3. Thạch cao ...................................................................................... 28 2.2.4. Cát ................................................................................................. 28 2.2.5. Tro bay .......................................................................................... 28 2.2.6. Silica fume .................................................................................... 30 2.2.7. Phụ gia polycarboxylat ete ............................................................ 30 2.3. Phương pháp nghiên cứu...................................................................... 31 2.3.1. Các phương pháp tiêu chuẩn ......................................................... 31 2.3.2. Các phương pháp phi tiêu chuẩn ................................................... 34 2.4. Trình tự thí nghiệm .............................................................................. 38 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 39 3.1. Ảnh hưởng của PCE đế n độ chảy của vữa phủ sàn tự san................... 39 3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của silica fume đến tính chất của vữa ............ 40 3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay đến tính chất của vữa ................... 42 3.4. Lựa chọn phối liệu vữa tối ưu .............................................................. 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 46 1. Kế t luâ ̣n ................................................................................................... 46 2. Kiế n nghi ................................................................................................. 46 ̣ 3. Hướng phát triển của đề tài ..................................................................... 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 47 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Giải nghĩa STT Chữ viết tắt 1 SF 2 PCB Xi măng Portland hỗn hợp 3 PGK Phụ gia khoáng 4 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 5 ASTM Tiêu chuẩn Hoa Kỳ 6 C-S-H Khoáng xCaO.ySiO2.zH2O 7 P/XM polymer/xi măng 8 XRD Nhiễu xạ tia X 9 XRF Huỳnh quang tia X 10 SEM Kính hiển vi điện tử quét 11 IR Phổ hồng ngoại 12 FA Tro bay 13 PCE Polycacboxylat ete 14 PSTS Phủ sàn tự san Silica fume vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Các chỉ tiêu chất lượng của vữa cần đạt được .................................. 2 Bảng 2.1. Nguyên liệu sử dụng và nguồn gốc ................................................ 26 Bảng 2.2. Tính chất cơ lý của một số loại xi măng PCB 40 ........................... 27 Bảng 2.3. Tính chất của CA 50 ....................................................................... 27 Bảng 2.4. Các chỉ tiêu của cát vàng Sông Lô ................................................. 28 Bảng 2.5. Thành phần hóa học của FA Phả Lại.............................................. 29 Bảng 3.1. Phối liệu vữa phủ sàn tự san để nghiên cứu độ chảy...................... 39 Bảng 3.2. Phối liệu vữa phủ sàn tự san chứa silica fume ............................... 40 Bảng 3.3. Phối liệu vữa phủ sàn tự san chứa tro bay ...................................... 42 Bảng 3.4. Phối liệu vữa phủ sàn tự san ........................................................... 44 Bảng 3.5. Tính chất của vữa phủ sàn tự san ................................................... 45 viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ĐỒ THỊ Hình 1.1. Thế năng tương tác của các hạt theo thuyết DLVO........................ 20 Hình 1.2. Mô hình trao đổi ion trên lớp điện kép ........................................... 21 Hình 1.3. Công thức và cấu trúc của phụ gia PCE ......................................... 23 Hình 1.4. Minh họa cơ chế phân tán của phụ gia PCE ................................... 23 Hình 1.5. Mô hình cơ chế phân tán kép của phụ gia PCE .............................. 24 Hình 1.6. Mô hình phân tán của PCE đối với hệ chứa SiO2 ........................... 24 Hình 2.1. Phổ XRD của FA Phả Lại ............................................................... 29 Hình 2.2. Phân bố thành phần hạt của FA Phả Lại ......................................... 29 Hình 2.3. Phân bố hạt của SF 94U .................................................................. 30 Hình 2.4. Phổ IR của PCE............................................................................... 31 Hình 2.5. Mô hình nhiễu xạ tia X ................................................................... 35 Hình 3.1. Độ chảy của vữa phủ sàn tự san ...................................................... 39 Hình 3.2. Độ chảy mẫu vữa có silica fume ..................................................... 41 Hình 3.3. Thời gian đông kết mẫu vữa có silica fume .................................... 41 Hình 3.4. Cường độ nén mẫu vữa có silica fume............................................ 42 Hình 3.5. Độ chảy mẫu vữa có tro bay ........................................................... 43 Hình 3.6. Thời gian đông kết mẫu vữa có tro bay .......................................... 43 Hình 3.7. Cường độ nén mẫu vữa có FA ........................................................ 43 Hình 3.8. Ảnh SEM của vữa phủ sàn tự san ................................................... 45 1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Trong những thập niên 70, 80 của thế kỷ trước, tại các nước phát triển, nhu cầu về vật liệu xây dựng và công nghệ mới trong ngành xây dựng tăng nhanh do nhu cầu đa dạng hóa chủng loại vật liệu xây dựng phù hợp với các ứng dụng đặc thù, nhằm đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lượng xây dựng đồng thời giảm thiểu ô nhiểm môi trường, bên cạnh đó ngành xây dựng luôn luôn đòi hỏi phải rút ngắn thời gian thi công và hạ giá thành. Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, tại các nước này việc nghiên cứu và ứng dụng các loại vữa khô trộn sẵn nói chung và vữa phủ sàn tự san phẳng nói riêng đã được quan tâm đặc biệt và phát triển một cách mạnh mẽ. Đặc biệt trong những thập niên vừa qua nhờ có những tiến bộ vượt bậc trong công nghệ sản xuất các phụ gia dạng bột trên cơ sở các hợp chất polymer nên các sản phẩm vữa khô trộn sẵn ngày càng phong phú về chủng loại, tính năng sử dụng và chất lượng sản phẩm cũng không ngừng được nâng cao. Vào những năm gần đây, ở Việt Nam đã có một số đơn vị nghiên cứu sản xuất và ứng dụng các loại vữa khô trộn sẵn như: vữa xây trát, vữa tự chảy không co để đổ móng máy, vữa chống thấm, sữa chữa các cấu kiện trong bê tông, bột bả tường, vữa dán gạch….Tuy nhiên, số đơn vị nghiên cứu, sản xuất sản phẩm vữa phủ sàn tự san phẳng trên cơ sở chất kết dính xi măng còn rất ít. Viện khoa học công nghệ bê tông đã chế tạo vữa phủ sàn tự san phẳng không co ngót trên cơ sở sử dụng phụ gia polymer naptalen fornandehit. Đề tài nghiên cứu cấp Bộ của Viện Vật liệu xây dựng (2009) chế tạo vữa phủ sàn tự san phẳng sử dụng phụ gia polymer tổ hợp VAE (vinyl acrylat ester). Đã có một số các công trình xây dựng có sử dụng sản phẩm vữa PSTS nhưng đều là sản phẩm nhập khẩu. Một số công trình khác yêu cầu bề mặt sàn bê tông có độ cứng cao và chịu mài mòn thì sử dụng sản phẩm phụ gia tăng cứng cho bê tông của hãng SIKA, MBT… Các phụ gia này chỉ có tác dụng cải thiện 2 độ cứng bề mặt và độ bền mài mòn cho sàn bê tông, không thể thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật khác như đối với vữa phủ sàn tự san phẳng. Trước nhu cầu về đa dạng hóa các sản phẩm vật liệu xây dựng và nhằm đáp ứng các ứng dụng đặc thù, góp phần nâng cao chất lượng và rút ngắn tiến độ thi công đồng thời giảm thiểu ô nhiểm môi trường và tăng khả năng quản lý chất lượng công trình, tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia polycacboxylat ete tới tính chất của vữa tự san phẳng chứa tro bay” sử dụng phụ gia polymer thế hệ mới nhất polycarboxylat ete. 2. Mục tiêu đề tài - Chế tạo ra vữa tự san phẳng chứa tro bay. - Đưa ra công thức phối liệu của vữa phủ sàn tự san phẳng trên cơ sở xi măng Portland – polycarboxylat ete đạt được yêu cầu kỹ thuật. - Tham khảo một số tính chất loại vữa PSTS trên thị trường, đề tài đặt ra sản phẩm cần đạt được các chỉ tiêu chất lượng nêu trong Bảng 1.1. Bảng 1.1. Các chỉ tiêu chất lượng của vữa cần đạt được STT Tính chất Đơn vị đo Cần đạt Ban đầu (Côn tiêu chuẩn) 220-250 Sau 10 phút Mm 200-230 Độ chảy 1 Cường độ chịu nén 2 1 ngày 3 ngày Mpa 7 ngày ≥ 20 ≥ 25 ≥ 30 3. Nhiệm vụ của đề tài Để thực hiện đề tài này tôi thực hiện các nhiệm vụ sau : - Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia siêu dẻo PCE tới các tính chất: thời gian đông kết, cường độ nén, cấu trúc của vữa rót. - Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia tro bay tới các tính chất của vữa rót. 3 - Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia silica fume tới các tính chất của vữa rót. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4.1. Đối tượng nghiên cứu - Phụ gia polycarboxylat ete - Xi măng Portland - Tro bay 4.2. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia polycarboxylat ete tới một số tính chất của vữa như độ chảy, thời gian đông kết, cường độ chịu nén. 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng Portland 1.1.1. Giới thiệu về xi măng Portland Xi măng Portland có thành phần gần giống một loại đất ở vùng Portland thuộc Iceland. Tên "xi măng Portland " bắt nguồn từ đó. Nó được sản xuất từ những năm 1824 - 1925 ở nước Anh và Nga [8]. Xi măng Portland là chất kết dính chịu nước quan trọng. Tùy điều kiện môi trường sử dụng mà người ta sử dụng nhiều loại xi măng Portland khác nhau, nguyên liệu để sản xuất xi măng chủ yếu từ đá vôi và đất sét.Tính chất và thành phần của xi măng phụ thuộc chủ yếu vào tính chất và thành phần của clinker. Xi măng Portland thường (PC), là loại vật liệu được sử dụng phổ biến nhất trên toàn thế giới, nó là thành phần cơ bản của bê tông, vữa, hồ. PC là chất kết dính vô cơ bền nước, là sản phẩm nghiền mịn của clinker XMP với (3 - 5%) thạch cao và 1% của một số phụ gia công nghệ khác (nếu cần) như: Chất trợ nghiền, chất độn làm tăng hàm lượng sản phẩm. Chất lượng của xi măng Portland (XMP) phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng clinker. Clinker XMP là sản phẩm sau khi nung đến kết khối của hỗn hợp phối liệu đã được nghiền mịn và đồng nhất chủ yếu là đá vôi và đất sét, ngoài ra còn có một số nguyên liệu khác như quặng sắt, bôxit... Sao cho tạo các khoáng: C3S, C3A, C2S, C4AF đạt yêu cầu về chất lượng cũng như hàm lượng. Ngoài ra, khi thêm các chất phụ khác vào thành phần của xi măng Portland (xỉ lò cao, tro than, ..., nhưng hàm lượng phụ gia kể cả thạch cao không quá 40% và trong đó phụ gia đầy không quá 20%), thì những loại xi măng Portland này được gọi là xi măng Portland hỗn hợp [6]. Xi măng Portland hỗn hợp (PCB) là chất kết dính vô cơ bền nước, là sản phẩm nghiền mịn của clinker xi măng Portland với (3 ÷ 5%) thạch cao và phụ gia hỗn hợp (< 40%, trong đó phụ gia lười < 20%). 5 Như vậy, PCB khác với PC về hàm lượng phụ gia có trong xi măng. Sở dĩ xi măng có tính chất kết dính là bởi vì nó có chứa một số các khoáng như C3S, C3A, C2S, C4AF. Các khoáng này khi phản ứng với nước tạo thành các sản phẩm có tính chất kết dính. 1.1.2. Phân loại xi măng + Phân loại theo tốc độ đóng rắn: * Loại đóng rắn thường và chậm: độ bền chuẩn theo 28 ngày đêm. * Loại đóng rắn nhanh: độ bền đạt được sau 3 ngày đêm. + Phân loại theo thời gian đông kết: * Đông kết chậm: Thời gian bắt đầu đông kết > 2 giờ. * Đông kết bình thường: Thời gian bắt đầu đông kết 45 phút đến 2 giờ. * Đông kết nhanh: Thời gian bắt đầu đông kết < 45 phút. + Phân loại theo Mác xi măng: * Xi măng mác cao > 50: PC50, PC60. * Xi măng mác thường: PC30, PC40, PC50. * Xi măng mác thấp: < PC30. * Xi măng Portland hỗn hợp: PCB30, PCB40. 1.1.3. Thành phần khoáng hóa của xi măng Portland a) Thành phần hóa học clinker Thành phần hóa học clinker xi măng Portland thông thường nằm trong giới hạn sau: CaO = 63 - 66%; SiO2 = 21 - 24%: Al2O3 = 4 - 9%; Fe2O3 = 2 - 4%. Các oxit tạp chất trong giới hạn: MgO  5%; TiO2  0,3%; MnO2 < 1,5%. Những oxit trong clinker đều sẽ ảnh hưởng đến thành phần khoáng clinker và ảnh hưởng đến tính chất sử dụng của xi măng Portland [8]. b) Thành phần khoáng clinker xi măng Nếu kí hiệu CaO = C, SiO2= S, Al2O3 = A, và , Fe2O3 = F thì khi nhìn qua kính hiển vi phân cực, ta thấy clinker chứa các khoáng chất chủ yếu là alit( C3S) và bêlit (C2S). Phần còn lại là chất đệm gồm các canxi aluminat, 6 xelit (thường là C4AF) và khoáng không kết tinh, khi làm lạnh tạo thành pha thủy tinh. Ngoài ra còn một lượng CaO tự do, SiO2 tự do. Khi nung hỗn hợp phối liệu có chứa các oxit: CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 ở nhiệt độ 11000C - 15000C thì CaO kết hợp với các oxit khác như SiO2, Al2O3, Fe2O3 để tạo thành 4 khoáng chính phân thành 2 nhóm: C3S = 40 - 60%; C2S = 15 - 45%. C3A = 5 - 15%; C4AF = 10 - 18%. Tổng lượng khoáng chính: 95 - 97%, trong đó C3S, C2S = 75 - 82%; C3A, C4AF = 15 - 25%, ngoài ra còn 1 lượng nhỏ các tạp khoáng [6]. 1.1.4. Tóm tắt lý thuyết công nghệ sản xuất xi măng Portland theo phương pháp khô hiện đại Hiện nay trên thế giới người ta chủ yếu sản xuất xi măng theo 2 phương pháp: phương pháp khô và phương pháp ướt, các phương pháp sản xuất được dựa trên cơ sơ của phương pháp gia công chế biến phối liệu. + Phương pháp gia công chế biến phối liệu khô gọi là phương pháp khô có độ ẩm: 1 - 2% (phương pháp này hiện nay phổ biến nhất). + Phương pháp gia công phối liệu ướt gọi là phương pháp ướt, có độ ẩm 36 - 42%. Dù chọn phương pháp nào đi nữa cũng phải dựa vào các điều kiện sau: * Độ ẩm của nguyên liệu ban đầu. * Tính chất cơ lý, hóa lý của nguyên liệu ban đầu. * Điều kiện điện năng, nhiệt năng. * Khả năng cung cấp trang thiết bị. * Diện tích xây dựng và sản xuất. * Vệ sinh môi trường. Tuy nhiên việc lựa chọn sản xuất còn tùy thuộc vào từng điều kiện từng nơi khác nhau nhưng nhất thiết phải đạt mục tiêu sau: - Rút ngắn quá trình sản xuất, nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị. - Nâng cao sản lượng, chất lượng và hạ giá thành sản phẩm. 7 - Nâng cao trình độ cơ khí hóa, tự động hóa để giảm bớt sức lao động nặng nhọc cho người lao động. - Đảm bảo vệ sinh môi trường và an toàn lao động cho người lao động. Trước đây người ta chủ yếu sản xuất theo phương pháp ướt vì nó phù hợp với trình độ khoa học kỹ thuật, vốn đầu tư, trang thiết bị ban đầu thấp, điều kiện vệ sinh môi trường tốt, chất lượng clinker đảm bảo. Ngày nay do việc phát triển của nền khoa học kỹ thuật, việc đồng nhất phối liệu được thực hiện qua nhiều khâu: đồng nhất sơ bộ, đồng nhất tinh trong silo đồng nhất, đồng nhất trong quá trình vận chuyển bằng khí nén. Vì thế nên chất lượng clinker sản xuất theo phương pháp khô cũng đảm bảo được chất lượng như sản xuất theo phương pháp ướt. Phương pháp khô bột liệu được vận chuyển bằng máng khí động, vít tải, gầu nâng, băng tải cao su… Tại các vị trí chuyển tiếp đều được trang bị các hệ thống lọc bụi như lọc bụi tay áo, lọc bụi tĩnh điện, cyclon lắng… Do đó, khí thải ra môi trường sạch với nồng độ thải ra môi trường < 50 mg/Nm3 và đảm bảo được vệ sinh công nghiệp. Phương pháp khô có hệ thống cyclon trao đổi nhiệt kèm calxiner trước lò, do vậy phối liệu sau khi qua hệ thống cyclon và calxiner thì lượng cacbonat đã được phân hủy 90 ÷ 95% do đó lò được rút ngắn đi rất nhiều. Từ đó giảm được tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh, tiết kiệm nhiên liệu, do vậy phối liệu từ calxiner xuống lò và thời gian liệu trong lò sẽ được rút ngắn từ đó ta có thể tăng tốc độ quay của lò, làm tăng năng suất của lò lên. Hơn nữa phương pháp khô có nhiệt tiêu tốn riêng cho 1 kg clinker nhỏ hơn so với phương pháp ướt, định lượng các cấu tử nguyên liệu cũng dễ hơn . 1.2. Tổng quan vữa phủ sàn tự san phẳ ng 1.2.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng ở ngoài nước Vữa phủ sàn tự san phẳng (PSTS) là một loại vữa khô trộn sẵn chuyên dụng được sử dụng để thi công sàn nhằm để đạt được một hoặc một số mục đích nêu ra dưới đây: 8 + Đạt được độ phẳng cho sàn + Tiến hành hoàn thiện bề mặt sàn + Nâng cao độ bền mài mòn. Vữa khô trộn sẵn thường được chia làm 2 loại: Vữa khô trộn sẵn thông dụng và vữa khô trộn sẵn chuyên dụng. - Vữa khô trộn sẵn thông dụng bao gồm: + Vữa xây, trát + Bê tông khô + Vữa hoàn thiện… Trên thế giới vữa khô trộn sẵn thông dụng thường chiếm 70% tổng khối lượng vữa khô trộn sẵn. - Vữa khô trộn sẵn chuyên dụng, bao gồm các sản phẩm sau: + Vữa dán gạch + Bột bả tường + Vữa dán tấm cách nhiệt và các loại vật liệu xây dựng khác + Vữa hoàn thiện bề mặt + Sơn bột + Vữa sửa chữa, trám vá + Vữa tự san phẳng + Vữa chống thấm + Vữa đàn hồi + Các loại đặc biệt khác… - Một số ưu điểm của vữa khô trộn sẵn: + Cho phép lựa chọn nguyên liệu tốt nhất và tỷ lệ cấp phối tối ưu nhờ điều kiện về máy móc thiết bị và con người của nhà máy. + Nguyên liệu được trộn đều. + Sản phẩm được đảm bảo theo tiêu chuẩn. + Tiết kiệm nguyên liệu do lượng sử dụng ít hơn. + Thi công nhanh. 9 + Năng suất lao động cao nhờ cơ giới hóa: năng suất lao động có thể tăng 500 – 600% so với thi công thông thường. + Hạn chế gây ô nhiểm môi trường trong quá trình vận chuyển và thi công. - Nhược điểm: Giá thành cao Vữa khô trộn sẵn được phát triển đầu tiên ở nước Đức và đã đạt được những thành tựu nổi bật trong giai đoại tái thiết đất nước sau chiến tranh vào những năm 50 của thế kỷ trước. Những phát minh về bột polymer phân tán vào những năm 1960 đã đem lại cho công nghệ vữa khô một bước phát triển đột phá. Thập kỷ 70, 80 của thế kỷ XX đánh dấu phát triển mạnh mẽ việc ứng dụng vữa khô trộn sẵn làm vữa xây, trát. Đồng thời trong thời gian đó một số loai vữa khô trộn sẵn khác đã đạt được sự phát triển bền vững ở một số khu vực, như keo dán gạch ở Ý, vữa phủ sàn ở các nước Scandinavia, vữa trát ở Pháp đã dẫn tới sự phổ cập công nghệ vữa trộn sẵn tại châu Âu. Vào những năm 1980 công nghệ vữa khô trộn sẵn đã có mặt tại tất cả các Châu lục. Sự thay đổi chế độ chính trị tại các nước thuộc khối Vacsava đã đem đến nhu cầu khổng lồ cho hầu hết các loại vữa khô trộn sẵn vào những năm 1990. Những năm 2000 đánh dấu sự bùng nổ nhu cầu tại các nước Châu Á, đặc biệt là Trung Đông và Trung Quốc [11]. Theo thống kê hiện nay trên Thế giới có khoảng 600 nhà máy sản xuất vữa khô trộn sẵn (trong đó có sản phẩm vữa phủ sàn tự san phẳng) chủ yếu đă ̣t tại các nước phát triển như: Tây Âu, Mỹ, Nhật Bản. Chỉ riêng nước Đức đã có hàng trăm nhà máy với công suất hàng trục triệu tấn/năm, tại Mỹ có 62 nhà máy sản xuất vữa phủ sàn tự san phẳng với công suất hàng trục triệu tấn/năm. Xu hướng phát triển dạng sản phẩm này rất mạnh, đặc biệt ở các nền kinh tế có tốc độ tăng trưởng nhanh như: Trung Quốc, Ấn Độ, các nước Đông Nam Á [12]. 10 1.2.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng vữa phủ sàn tự san ở Việt Nam Vữa phủ sàn tự san phẳng là một loại vữa khô trộn sẵn, được sử dụng để hoàn thiện bề mặt sàn nhà dân dụng cũng như công nghiệp, có thể là lớp hoàn thiện cuối cùng cũng có thể là lớp lót trước khi ứng dụng các loại vật liệu khác như: trải thảm, lát sàn gỗ,...Đây là một sản phẩm mới xuất hiện trên thế giới khoảng 20 năm. Nó đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng về vật liệu sàn chất lượng cao. Hiện nay, ở Việt Nam việc ứng dụng sản phẩm này còn chưa phổ biến. Tuy nhiên, trong những năm tới, cùng với sự phát triển của nền kinh tế, nhu cầu về loại vật liệu này sẽ tăng nhanh [7]. Ở Việt Nam, các công trình nghiên cứu chế tạo vữa PSTS trên cơ sở chất kết dính xi măng còn hạn chế và thành phần phối liệu của nó vẫn là một bí quyết. Tuy nhiên, nhu cầu nâng cao chất lượng sàn nhà công nghiệp và dân dụng ngày càng cao. Đối với các công trình này, hiện nay các nhà thầu và các chủ đầu tư thường lựa chọn 2 phương án: một là sử dụng các chất tăng cứng bề mặt trong quá trình hoàn thiện sàn (đối với nhà xưởng thông thường, gara ô tô,….) hai là sử dụng vật liệu gốc nhựa epoxy (đối với nhà xưởng dược phẩm, thực phẩm,…). Gần đây đã có một số hãng nước ngoài (Bostik ,…) đã bắt đầu giới thiệu sản phẩm vữa phủ sàn tự san phẳng gốc xi măng vào thị trường Việt Nam. Về các cơ sở sản xuất vữa khô trộn sẵn, chưa có số liệu thống kê cụ thể, nhưng ước tính ở nước ta hiện nay có khoảng 200 cơ sở sản xuất, chủ yếu là sản xuất bột bả tường với công nghệ và thiết bị tự nghiên cứu, chế tạo ở quy mô vừa và nhỏ. Ngoài ra, đã có một số cơ sở sản xuất vữa xây, trát (trộn sẵn) như Công ty Cổ phầ n xi măng Hà Tiên, Công ty Cổ phầ n đầ u tư và bê tông Thịnh Liệt,… Những năm gần đây, đã có một số đơn vị nghiên cứu sản xuất và ứng dụng các loại vữa khô trộn sẵn như: vữa xây trát, vữa tự chảy không co để đổ móng máy, vữa chống thấm, sửa chữa các cấu kiện bê tông cũ, bột bả tường, vữa dán gạch… Tuy nhiên, chưa có đơn vị nào nghiên cứu sản xuất sản phẩm vữa phủ sàn tự san phẳng trên cơ sở chất kết dính xi măng. Các công trình xây 11 dựng có sử dụng sản phẩm này nhưng đều là các sản phẩm nhập khẩu. Một số công trình khác yêu cầu bề mặt sàn bê tông có độ cứng cao và chịu mài mòn thì sử dụng sản phẩm phụ gia tăng cứng bề mặt cho bê tông của các hãng SIKA, MBT … Các phụ gia này chỉ có tác dụng cải thiện độ cứng bề mặt và độ mài mòn cho sàn bê tông, không thể thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật mỹ thuật khác đối với vữa phủ sàn tự san phẳng [4]. Theo đánh giá của nhiều chuyên gia trong nước và Quốc tế, trong tương lai gần, việc sản xuất và ứng dụng vữa khô trộn sẵn ở nước ta sẽ được phát triển mạnh nhờ hiệu quả kinh tế - kỹ thuật mà loại vữa này mang lại * Sự cần thiết của vấn đề nghiên cứu Mỗi năm đã có hàng triệu m2 sàn xây dựng mới hoặc sửa chữa, nâng cấp. Nếu giả thiết trong một vài năm tới 5% diện tích này sử dụng vữa phủ sàn tự san phẳng thì nhu cầu loại vữa này là hàng trăm ngàn tấn/năm, nhu cầu hàng năm tăng mạnh. Nếu phải mua sản phẩm của các công ty nước ngoài sẽ phải chi phí khoản ngoại tệ hàng chục triê ̣u USD mỗi năm, trong khi hầu hết nguyên liệu để sản xuất vữa phủ sàn tự san phẳng lại có sẵn trong nước. Mặt khác, hiện trong nước đã có nhiều cơ sở sản xuất sản phẩm vữa khô trộn sẵn (vữa dán gạch, bột bả tường,…) các cơ sở này hoàn toàn có thể sản xuất sản phẩm vữa phủ sàn tự san phẳng trên dây chuyền thiết bị hiện có với sự cải tiến, bổ xung thích hợp. Như vậy, việc nghiên cứu sản xuất sản phẩm này không những góp phần hiện đại hóa ngành vật liệu xây dựng mà còn giúp các cơ sở sản xuất đa dạng hóa sản phẩm, tận dụng tối đa cơ sở vật chất đã đầu tư, tạo thêm công ăn việc làm cho người lao động [9]. Tóm lại, việc nghiên cứu chế tạo vữa phủ sàn tự san phẳng là rất cần thiết. 1.3. Cơ sở khoa học của đề tài 1.3.1. Vữa phủ sàn tự san Người ta thường phân chia vữa phủ sàn tự san thành 2 loại: loại sử dụng làm lớp lót (self-leveling underlayments - SLU) và lớp phủ mặt (selfleveling overlayments - SLO).