MỞ ĐẦU

1. Sự cần thiết

Vài năm gần đây, cùng với vật liệu xây thông dụng như gạch đất sét nung,

gạch bê tông nặng thì các sản phẩm viên xây bê tông khí chưng áp đã và đang

được sản xuất, sử dụng trong nhiều công trình xây dựng ở nước ta. Đây là loại

vật liệu có nhiều ưu điểm như khối lượng thể tích nhỏ, khả năng cách nhiệt, cách

âm tốt,... vì vậy được ưa chuộng để dùng cho tường bao che và tường ngăn trong

các nhà cao tầng.

Tuy nhiên, đây là loại vật liệu mới được sử dụng ở nước ta nên kinh

nghiệm sử dụng còn hạn chế. Một trong số các vấn đề nổi lên cần được quan

tâm nghiên cứu là việc chế tạo và sử dụng vữa xây phù hợp cho loại tường này.

Bê tông khí chưng áp có thể được xây bằng vữa xây thông thường hoặc các loại

vữa xây chuyên dụng.

Nhờ vào kích thước khá chính xác của các viên xây bê tông khí chưng áp,

chiều dày mạch vữa có thể giảm đáng kể mà vẫn đảm bảo được độ ngang bằng

của các hàng xây. Như vậy, tường bê tông khí chưng áp có thể xây bằng vữa

mạch mỏng.

Để đạt được sự ổn định về chất lượng của vữa xây mạch mỏng và khối

xây sử dụng vữa mạch mỏng trong điều kiện Việt Nam, cần nghiên cứu lựa chọn

các yêu cầu kỹ thuật cho vữa mạch mỏng, nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu

tố đến tính chất của hỗn hợp vữa và vữa mạch mỏng, hợp lý hóa cấp phối vữa

phù hợp với điều kiện khí hậu và viên xây bê tông khí chưng áp sản xuất tại Việt

Nam.

Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần kiện toàn chất lượng vữa xây mạch

mỏng, chất lượng khối xây bê tông khí chưng áp ở Việt Nam

2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận án là vật liệu chế tạo, thành phần, tính chất

của vữa xây mạch mỏng và khối xây bê tông khí chưng áp.

Phạm vi nghiên cứu bao gồm:

- Lựa chọn các chỉ tiêu kỹ thuật của vữa xây mạch mỏng cho khối xây bê

tông khí chưng áp;

- Ảnh hưởng của vật liệu chế tạo, cấp phối và các yếu tố khác đến tính

chất của vữa và khối xây;

- Ứng dụng thực tế và hiệu quả kinh tế của vữa xây mạch mỏng cho khối

xây bê tông khí chưng áp trong điều kiện Việt Nam.

3. Ý nghĩa khoa học

Luận án đưa ra luận cứ khoa học về các vấn đề sau:

- Các chỉ tiêu kỹ thuật tối thiểu của vữa mạch mỏng bao gồm: thời gian

công tác; thời gian hiệu chỉnh; khả năng giữ nước; kích thước hạt cốt liệu lớn

nhất; cường độ chịu nén; cường độ bửa liên kết hoặc cường độ bám dính tổ hợp

khi có yêu cầu thiết kế;

2

- Ảnh hưởng của vật liệu đầu vào (phụ gia xenlulô, vôi, tro bay, xi măng)

tới các tính chất của hỗn hợp vữa và vữa mạch mỏng;

- Ảnh hưởng của các điều kiện thi công tới tính chất của vữa mạch mỏng

trong điều kiện Việt Nam;

- Khả năng chịu lực của tường bê tông khí chưng áp sử dụng vữa mạch

mỏng.

4. Ý nghĩa thực tiễn

- Chế tạo và ứng dụng thành công vào các công trình xây dựng các sản

phẩm vữa xây mạch mỏng cho khối xây bê tông khí chưng áp có mác M5 và

M7,5;

- Ổn định về chất lượng, giảm giá thành khối xây so với khi sử dụng vữa

xây thông thường.

5. Những đóng góp mới

Các đóng góp mới của luận án bao gồm:

- Đã đề xuất một số chỉ tiêu kỹ thuật góp phần hoàn thiện các yêu cầu kỹ

thuật của vữa xây mạch mỏng trong điều kiện Việt Nam

- Bổ sung số liệu nghiên cứu về ảnh hưởng của một số phụ gia xenlulô,

vôi, tro bay, cát tới tính chất của hỗn hợp vữa và vữa xây mạch mỏng cho khối

xây bê tông khí chưng áp trong điều kiện Việt Nam;

- Lựa chọn được một số thành phần vữa xây mạch mỏng trên cơ sở vật

liệu trong nước. Áp dụng thực tế các sản phẩm vữa này một cách hiệu quả.

- Đã làm rõ ảnh hưởng của một số điều kiện thi công đến tính chất của

vữa mạch mỏng và ảnh hưởng của vữa mạch mỏng đến cường độ khối xây trong

điều kiện Việt Nam.

6. Kết cấu của luận án

Luận án gồm phần Mở đầu, 5 chương, Kết luận và kiến nghị, các Phụ lục.

Trong đó có 36 bảng, 62 hình vẽ và đồ thị với 61 tài liệu tham khảo được trình

bày trên 136 trang giấy khổ A4.

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VIÊN XÂY VÀ SỬ DỤNG VỮA CHO

KHỐI XÂY BÊ TÔNG KHÍ CHƢNG ÁP

1.1 Các kết quả nghiên cứu trên thế giới

Viên xây bê tông khí chưng áp

Bê tông tổ ong nói chung và bê tông khí chưng áp nói riêng có lịch sử

phát triển khá lâu đời. Các dạng bọt khí được sử dụng để làm giảm khối lượng

thể tích của bê tông có từ thời La Mã cổ đại. Tuy nhiên, cho đến năm 1889 mới

ghi nhận được nỗ lực sản xuất bê tông khí, trong đó khí được tạo ra nhờ sự

tương tác của các sản phẩm thủy hóa với chất tạo khí do E. Hoffman thực hiện.

Các nghiên cứu tiếp theo về bê tông khí được Aylsworth và Dyer thực hiện vào

năm 1914 ở Hoa Kỳ và Grosahe thực hiện vào năm 1917 ở Đức. Tuy nhiên,

3

trong giai đoạn này bê tông khí chưa được sản xuất công nghiệp và chưa được

sử dụng rộng rãi.

Phát minh quan trọng nhất tạo ra sự khởi đầu của bê tông khí được ghi

nhận vào năm 1923 do Johan Alex Ericksson (Thụy Điển) thực hiện liên quan

đến quá trình chưng áp đá phiến phèn vôi với nước và bột nhôm. Công nghệ này

đã được J.A. Ericksson đăng ký bản quyền năm 1924. Vài năm sau đó, vào năm

1929, Y-tong nhà máy sản xuất bê tông khí chưng áp đầu tiên trên thế giới đã

được đưa vào hoạt động. Kể từ thời điểm này, bê tông khí chưng áp bắt đầu

được sản xuất và ứng dụng hàng loạt ở mức độ công nghiệp.Vào những năm

cuối thế kỷ XX, tổng sản lượng bê tông khí chưng áp hàng năm trên toàn thế

giới ước tính đạt 45 triệu m3 với khoảng trên 200 nhà máy đặt tại trên 45 quốc

gia. Phần lớn sản lượng bê tông khí chưng áp được sản xuất theo công nghệ của

các hãng lớn như Hebel, Ytong, Xella, Wehrhahn, Masa-Henke của Đức,

Siporex của Thụy Điển, Phần Lan, Aircrete của Anh, ... Công suất các nhà máy

sản xuất bê tông khí chưng áp phổ biến nhất là khoảng từ 160.000 m3/năm đến

200.000 m3/năm.

Bê tông khí chưng áp được chế tạo từ các nguyên liệu cơ bản gồm xi

măng, vôi, nguyên liệu chứa SiO2 nghiền mịn, nước và chất tạo khí… Hỗn hợp

nguyên liệu được trộn đều, tạo hình trong khuôn thép. Trong giai đoạn sau tạo

hình xảy ra phản ứng sinh khí hình thành các lỗ rỗng kín làm cho hỗn hợp bê

tông trương nở, nhờ đó khối lượng thể tích giảm xuống. Sau khi đóng rắn sơ bộ,

khối bê tông này được tháo khuôn, cắt thành từng viên blốc theo kích thước yêu

cầu và đưa vào thiết bị chưng áp. Tại đây, các viên xây được phát triển cường độ

trong môi trường hơi nước bão hòa có nhiệt độ và áp suất cao.

Bên cạnh chất lượng vật liệu đầu vào, công nghệ sản xuất là yếu tố quan

trọng quyết định chất lượng bê tông khí chưng áp. Các hãng tiên tiến trên thế

giới đã làm chủ được công nghệ sản xuất, viên xây có khối lượng thể tích 500

kg/m3 đạt cường độ 5,0MPa.

Tại các nước phát triển, từ hàng chục năm nay, việc sử dụng bê tông khí

chưng áp để xây tường, làm sàn, mái cách nhiệt, giảm tải trọng của cho công

trình… đã trở nên phổ biến, đặc biệt trong xây dựng nhà cao tầng. Tuy nhiên, do

cường độ thấp so với gạch đất sét nung và gạch bê tông thông thường, hơn nữa

cấu trúc lại rỗng xốp dễ hút nước, nên bê tông khí chưng áp ít được sử dụng cho

các kết cấu chịu lực cũng như các công trình thường xuyên tiếp xúc với nước.

Với kích thước chính xác nên khối xây từ bê tông khí chưng áp có độ phẳng tốt.

Nhưng do bê tông khí chưng áp có mô đun đàn hồi và độ cứng thấp, nên trong

khối xây thường phải dùng thêm một số móc, giằng, tắc ke… để gia cường liên

kết. Viên xây bê tông khí chưng áp dễ hút ẩm và hút nước nhưng nhả ẩm lại rất

chậm, bởi vậy tường hay kết cấu bao che từ bê tông khí chưng áp cần được trát

và chống thấm.

4

Vữa xây

Vữa xây là loại vật liệu đá nhân tạo được chế tạo bằng cách nhào trộn và

làm rắn chắc hỗn hợp pha theo tỷ lệ hợp lý chất kết dính, nước, cốt liệu nhỏ, phụ

gia. Chất kết dính thông dụng trong vữa thường là vôi, xi măng hoặc hỗn hợp

của chúng. Trong khối xây thực hiện đồng thời các chức năng chính là kết nối

và làm lớp đệm tạo phẳng hàng xây. Tùy theo tính chất viên xây và khối xây mà

mỗi chức năng thể hiện ở mức độ nhất định.

Vữa xây mạch mỏng là một trong những hướng phát triển quan trọng của

công nghệ vữa xây nói riêng và vữa khô trộn sẵn nói chung. Vữa xây mạch

mỏng được thiết kế dành cho các viên xây sản xuất công nghiệp có kích thước

chính xác. Các viên xây bê tông khí chưng áp được sản xuất trong nhà máy với

sai số kích thước khoảng 2mm. Do đó, vai trò làm lớp đệm của vữa thường khi

xây sản phẩm này là không cao. Mặt khác, bê tông khí chưng áp có độ hút nước

đáng kể, nên việc giảm chiều dày mạch vữa xây thông thường sẽ ảnh hưởng

mạnh đến chất lượng của vữa và liên kết vữa với viên xây. Để có thể giảm được

chiều dày mạch vữa nhằm tiết kiệm vật liệu cần thiết phải có giải pháp cải thiện

tính chất của vữa xây. Điều này có thể thực hiện được nhờ các biện pháp công

nghệ thông qua việc sử dụng các loại phụ gia. Khi đó tính năng của vữa được

nâng cao giúp đảm bảo sự độ ổn định chất lượng khi thi công khối xây bê tông

khí chưng áp tại hiện trường.

Điểm khác biệt lớn nhất giữa vữa mạch mỏng và vữa thường là ở khả

năng liên kết bám dính với viên xây. Khi sử dụng vữa xây mạch mỏng, khả năng

chịu lực của khối xây tăng lên nhờ sự làm việc đồng thời của các viên xây và

vữa gần như một vật liệu đồng nhất. Do đó, theo một số kết quả nghiên cứu

cường độ chịu nén tính toán của khối xây sử dụng vữa mạch mỏng ít phụ thuộc

vào cường độ vữa mà có thể được tính theo cường độ đặc trưng của viên xây.

1.2 Các kết quả nghiên cứu và ứng dụng tại Việt Nam

Viên xây bê tông khí chưng áp

Các sản phẩm bê tông tổ ong bao gồm bê tông khí đóng rắn tự nhiên và

bê tông bọt đã được nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam từ nhiều năm trước

đây. Tuy nhiên cho đến nay các nghiên cứu và kinh nghiệm sử dụng bê tông khí

chưng áp còn rất ít. Chỉ từ sau khi Thủ tướng Chính phủ ra quyết định số

567/2010/QĐ-TTg ngày 28/4/2010 của Thủ tướng Chính phủ về "Chương trình

phát triển vật liệu xây dựng không nung đến năm 2020", bê tông khí chưng áp

mới bắt đầu được quan tâm và phát triển mạnh mẽ.

Đến nay tại Việt Nam, đã có 7 nhà máy bê tông khí chưng áp đi vào sản

xuất với công suất 1,05 triệu m3/năm. Các nhà máy này chủ yếu sử dụng thiết bị

công nghệ của Trung Quốc. Những sản phẩm này đã được sử dụng cho nhiều

công trình ở Tp.Hồ Chí Minh, Hà Nội, Đà Nẵng, Nha Trang, An Giang, Nghệ

An, Đồng Nai, Quảng Ninh… Trong năm 2011, có 10 nhà máy với tổng công

suất 1,9 triệu m3 đang được tiếp tục đầu tư xây dựng. Đến năm 2012 Việt Nam

5

sẽ có tổng công suất hơn 3 triệu m3 bê tông nhẹ. Ngoài ra, hiện có 12 doanh

nghiệp đang lập dự án hoặc đã có kế hoạch đầu tư sản xuất bê tông khí chưng áp

với tổng công suất 1,6 triệu m3/năm.

Bê tông khí chưng áp ở Việt Nam hiện đang được sản xuất với khối lượng

thể tích dao động từ trên 600 kg/m3 đến trên 800 kg/m

3 với cường độ chịu nén

trung bình dao động từ 3,5 MPa đến 6,3 MPa, cường độ chịu nén tối thiểu dao

động từ 3,1 MPa đến 5,7 MPa. Cường độ nhổ giật dao động trong khoảng từ

0,42 MPa đến 0,82 MPa, cường độ chịu kéo khi bửa từ 0,21 MPa đến 0,38 MPa.

Mối tương quan giữa cường độ chịu kéo khi bửa và cường độ chịu nén

của bê tông khí sản xuất trong nước hiện nay chưa hoàn toàn trùng hợp với các

tương quan nói trên. Khi cường độ bê tông được tính bằng MPa (theo hệ SI) thì

hệ số ở công thức thể hiện mối tương quan trên có giá trị 0,2. Các kết quả

nghiên cứu về tính chất một số loại viên xây bê tông khí chưng áp trong nước

cho thấy ở thời điểm hiện nay, hệ số này của bê tông khí chưng áp sản xuất ở

Việt nam có giá trị dao động trong khoảng từ 0,09 đến 0,18.

Với đà phát triển của bê tông khí chưng áp ở Việt Nam hiện nay, nhu cầu

vữa xây cho tường bê tông khí chưng áp là khá lớn. Viên xây bê tông khí chưng

áp có thể được xây bằng vữa thường hoặc vữa đặc chủng. Thực tế các công trình

ở nước ta cho thấy một số hạn chế đáng kể khi sử dụng vữa xây thường cho khối

xây bê tông khí chưng áp thể hiện ở việc vữa bị khô nhanh, mất khả năng công

tác và liên kết kém với viên xây. Việc nghiên cứu chế tạo và ứng dụng vữa xây

trên cơ sở vật liệu tại chỗ phù hợp với viên xây bê tông khí chưng áp và điều

kiện khí hậu Việt Nam có tính cấp thiết.

Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa với nhiệt độ và độ ẩm không khí

cao, mức độ bức xạ mặt trời cao. Trong khi đó, bê tông khí chưng áp có cấu trúc

rỗng, xốp với mức độ thấm nước cao. Vì vậy các điều kiện trên sẽ ảnh hưởng

đến độ ẩm cân bằng cũng như quá trình hút và nhả ẩm (nước) của viên xây, nhất

là viên xây bao che.

Vữa xây

Mới đây, vào cuối tháng 11 năm 2011, Bộ Khoa học Công nghệ đã ban

hành TCVN 9028:2011 "Vữa cho bê tông nhẹ", trong đó quy định một số chỉ

tiêu kỹ thuật đối với vữa xây mạch mỏng và là cơ sở cho việc thi công và

nghiệm thu vữa và khối xây tại Việt Nam. Tuy nhiên, thực tế thi công cho thấy

một số vấn đề khi áp dụng các chỉ tiêu này. Để xác định khả năng giữ độ lưu

động của hỗn hợp vữa theo TCVN 3121-8:2003 cần sử dụng thiết bị hút chân

không, do đó khó thực hiện được tại công trường. Ngoài ra, cường độ bám dính

thí nghiệm theo TCVN 3121-12:2003 chưa đánh giá được khả năng bám dính

của hệ thống bao gồm viên xây bên dưới, vữa và viên xây bên trên.

Mặt khác, các tài liệu và tiêu chuẩn trên thế giới cho thấy, nếu vữa xây

mạch mỏng đảm bảo được khả năng liên kết bám dính đánh giá bằng các chỉ tiêu

như cường độ bửa liên kết hay cường độ chịu cắt thì có thể áp dụng các tiêu

6

chuẩn riêng (ACI 530) để tính toán khối xây bê tông khí chưng áp giúp tận dụng

tốt hơn khả năng chịu lực của khối xây.

Qua đây có thể thấy rằng, việc nghiên cứu đề xuất các chỉ tiêu kỹ thuật

cho hỗn hợp vữa và vữa mạch mỏng dùng cho các viên xây bê tông khí chưng

áp trong điều kiện Việt Nam phù hợp và tiếp cận được với trình độ thế giới là rất

cần thiết.

Một trong những đặc tính quan trọng của viên xây ảnh hưởng lớn tới vữa

và chất lượng thi công khối xây là khả năng hút nước của chúng. Với độ rỗng

trên 70% thì bê tông khí chưng áp được dự đoán là có khả năng hút nước và độ

ẩm cân bằng khá cao. Một số các nghiên cứu sơ bộ về quá trình hút nước và hút

ẩm của viên xây bê tông khí chưng áp của Việt Nam đã khẳng định điều này.

Tuy nhiên, các nghiên cứu này chỉ tiến hành với bê tông khí chưng áp ngâm

trong nước.

1.3 Cơ sở lý luận và giả thuyết khoa học của nghiên cứu

Trong các kết cấu khối xây, vữa xây không làm việc một cách độc lập mà

làm việc đồng thời với viên xây. Các tài liệu nghiên cứu đã cho thấy, đối với các

khối xây sử dụng viên xây có hình dạng cố định, cường độ của khối xây chủ yếu

phụ thuộc vào cường độ viên xây.

Khả năng bám dính của vữa với viên xây chịu tác động của nhiều yếu tố

khác nhau từ vật liệu đầu vào, quá trình thi công đến đặc điểm của viên xây.

Nghiên cứu vữa vôi dùng xây gạch đất sét nung cho thấy các yếu tố ảnh hưởng

lớn tới cường độ bám dính của vữa theo thứ tự giảm dần là khả năng giữ nước,

lượng dùng nước và cường độ. Trong đó nhấn mạnh rằng cường độ bám dính ít

bị chi phối bởi cường độ của chất kết dính mà chủ yếu phụ thuộc vào khả năng

giữ nước của hỗn hợp vữa.

Độ hút nước của viên xây cũng đóng vai trò quan trọng trong việc hình

thành khả năng bám dính của gạch với vữa. Thí nghiệm với vữa xi măng- cát và

vữa xi măng- vôi- cát cho thấy, với các viên xây có độ hút nước thấp, khả năng

bám dính của vữa tăng khi cường độ chịu nén của vữa tăng lên. Tuy nhiên, với

các viên xây có độ hút nước cao, độ bám dính của vữa xi măng- vôi- cát với

cường độ thấp lại lớn hơn độ bám dính của vữa xi măng- cát có cường độ cao.

Các phân tích trên cho thấy, có thể đặt ra giả thuyết rằng, để nâng cao chất

lượng bám dính của vữa với viên xây cần phải điều tiết quá trình chuyển dịch

nước của hỗn hợp vữa vào viên xây. Quá trình này cần đảm bảo, một mặt, cho

phép một lượng nước nhất định thấm vào nền để tạo sự liên tục trong miền

chuyển tiếp, tăng cường bám dính, mặt khác cần đảm bảo duy trì lượng nước

cần thiết trong hỗn hợp vữa nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thủy hóa

xi măng. Quá trình chuyển dịch trên cần gắn liền với điều kiện cụ thể - viên xây

bê tông khí chưng áp và trong môi trường khí hậu cụ thể - điều kiện khí hậu Việt

Nam.

7

Trong điều kiện môi trường và viên xây cố định, lượng nước chuyển dịch

từ hỗn hợp vữa vào viên xây tỷ lệ nghịch với lượng nước còn lại trong hỗn hợp

vữa. Vì vậy, có thể sử dụng chỉ tiêu khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa trên nền

hút nước để đánh giá mức độ chuyển dịch nước từ hỗn hợp vữa vào nền.

Trong điều kiện Việt Nam còn ít công trình nghiên cứu sâu về vữa xây

cho khối xây bê tông khí chưng áp, đề tài chọn hướng nghiên cứu chính là vữa

xây mạch mỏng, mục tiêu chính là đảm bảo bám dính giữa vữa với viên xây, nội

dung khoa học chính là điều tiết quá trình chuyển dịch nước từ hỗn hợp vữa vào

viên xây, giải pháp chính là sử dụng tối ưu tổ hợp phụ gia có khả năng giữ nước.

1.4 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục đích nghiên cứu của luận án là chế tạo và sử dụng vữa xây mạch

mỏng cho khối xây bê tông khí chưng áp. Các nghiên cứu trong luận án gắn liền

với điều kiện đặc thù về khí hậu, vật liệu xây và công nghệ thi công của Việt

Nam.

Căn cứ vào mục tiêu nghiên cứu, dựa trên cơ sở lý luận và giả thuyết khoa

học đã phân tích và thiết lập ở trên, luận án đề ra các nhiệm vụ nghiên cứu chế

tạo và sử dụng vữa mạch mỏng cho khối xây bê tông khí chưng áp bao gồm các

vấn đề sau:

- Nghiên cứu hoàn thiện các chỉ tiêu kỹ thuật của vữa xây mạch mỏng cho

khối xây bê tông khí chưng áp trong điều kiện Việt Nam nhằm áp dụng khối xây

bê tông khí chưng áp theo một số tiêu chuẩn thiết kế khác nhau;

- Nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu đầu vào tới tính chất của hỗn hợp

vữa và vữa xây mạch mỏng cho khối xây bê tông khí chưng áp. Điều tiết lượng

nước thâm nhập vào viên xây thông qua việc điều chỉnh khả năng giữ nước của

hỗn hợp vữa.

- Nghiên cứu một số tính chất của vữa xây mạch mỏng cho khối xây bê

tông khí chưng áp.

- Nghiên cứu khả năng chịu lực của khối xây bê tông khí chưng áp sử

dụng vữa mạch mỏng;

- Sử dụng thực tế và tính toán hiệu quả kinh tế so với khối xây sử dụng

vữa xây thông thường.

CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu là các sản phẩm có sẵn trên thị trường

hiện nay bao gồm xi măng pooc lăng hỗn hợp PCB40 sản xuất tại Nhà máy Xi

măng Nghi Sơn. Cốt liệu nhỏ bao gồm cát trắng Quảng Bình (C1), cát vàng

Sông Lô (C2) và cát đen Sông Hồng (C3), vôi bột đã tôi, tro bay đã qua tuyển

của nhà Nhà máy nhiệt điện Phả Lại và bốn loại phụ gia xenlulô có gốc

hydroxyl propyl metyl xenlulô (HPMC) và hydorxyethyl xenlulô (HEC) có tính

chất khác nhau. Cát C1 được lựa chọn sử dụng mặc định trong các nghiên cứu

chính. Cát C2 và C3 được sử dụng trong các thí nghiệm đối chứng.

Các thí nghiệm được thực hiện với viên xây bê tông khí chưng áp sản xuất

trong nước có khối lượng thể tích là 690kg/m3, cường độ chịu nén trung bình

8

4,3MPa, cường độ chịu nén tối thiểu 3,5MPa, cường độ kéo khi bửa 0,35MPa,

cường độ nhổ giật 0,61MPa.

Các phương pháp thí nghiệm sử dụng trong nghiên cứu là các phương

pháp tiêu chuẩn được quy định trong các tiêu chuẩn Việt Nam, Châu Âu, Hoa

Kỳ và Liên Bang Nga. Thí nghiệm gia tải tấm tường bê tông khí chưng áp được

chuẩn bị và tiến hành theo các quy định riêng.

CHƢƠNG 3. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VỮA MẠCH MỎNG

3.1 Nghiên cứu lựa chọn các chỉ tiêu kỹ thuật cho vữa mạch mỏng

Vữa mạch mỏng là sản phẩm mới xuất hiện ở nước ta và hiện nay tiêu

chuẩn Việt Nam TCVN 9028:2011 cho loại sản phẩm này vẫn chưa đồng bộ với

các tiêu chuẩn nước ngoài. Trên thế giới, sản phẩm này thường được tham chiếu

tới hai tiêu chuẩn tương ứng của Châu Âu và Hoa Kỳ là EN 998-2

"Specification for mortar for masonry - Part 2: Masonry mortar", ASTM 1660

"Standard specification for thin-bed mortar for autoclaved aerated concrete

(AAC) masonry". Ngoài ra, tiêu chuẩn LB Nga ГОСТ 31357-2007 "Cмеси

сухие строительные на цементном вяжущем - Общие технические

условия" (GOST 31357-2007 Vữa xi măng trộn sẵn trong xây dựng - Yêu cầu

kỹ thuật chung) cũng quy định một số chỉ tiêu đối với vữa mạch mỏng.

Yêu cầu kỹ thuật đối với vữa mạch mỏng trong các tiêu chuẩn trên có sự

khác biệt nhất định, cả về số lượng các chỉ tiêu và giá trị cần đạt. Điều này có

thể là do điều kiện đặc thù của từng quốc gia khác nhau. Trong điều kiện Việt

Nam hiện nay, cần xây dựng các tiêu chí cho vữa mạch mỏng trên cơ sở tham

khảo các tiêu chuẩn nước ngoài. Bên cạnh đó cần tính đến điều kiện đặc thù về

khí hậu, tính chất vật liệu, trình độ công nghệ và quy định quản lý. Đối chiếu với

thực tế thi công và các kết quả thí nghiệm, luận án đã đề xuất các chỉ tiêu kỹ

thuật và giá trị cần đạt được như trong bảng 1. Theo đó vữa mạch mỏng bao

gồm hai mác về cường độ chịu nén và hai mức về thời gian hiệu chỉnh. Cường

độ bửa liên kết và cường độ bám dính tổ hợp là hai chỉ tiêu khuyến khích áp

dụng khi khối xây bê tông khí chưng áp được tính toán theo các tiêu chuẩn

ACI530 và tương đương.

Bảng 1 Yêu cầu kỹ thuật đối với vữa mạch mỏng

TT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị

cần đạt Phương pháp thí nghiệm

1 Kích thước lớn nhất của hạt cốt liệu Mm 0,63 TCVN 3121-1:2003

2 Khả năng giữ nước % ≥ 95 ГОСТ 5802-86

3 Thời gian hiệu chỉnh Mức I

Mức II Phút

≥ 5

≥ 10 EN 1015-9:2006

4 Thời gian công tác Phút ≥ 180 EN 1015-9:2006

5 Cường độ chịu nén M5

M7,5 MPa

≥ 5,0

≥ 7,5 TCVN 3121-11:2003

6 Cường độ bửa liên kết *) MPa ≥ 0,35 ASTM C1660-10

7 Cường độ bám dính tổ hợp **) MPa ≥ 0,42 -

Ghi chú: *) Phụ lục cho tính toán khối xây theo Phụ lục A của ACI 530

**) Tham khảo

9

3.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng của một số yếu tố đến tính chất hỗn hợp vữa và

vữa mạch mỏng

3.2.1 Lượng dùng nước và khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa

Trên cơ sở đánh giá sơ bộ về khả năng tương thích của các loại phụ gia

xenlulô trên thị trường, đề tài đã lựa chọn bốn loại phụ gia phù hợp với hệ vữa-

xi măng để triển khai nghiên cứu. Kết quả thí nghiệm xác định lượng dùng nước

để hỗn hợp vữa đạt độ xòe 170 mm cho thấy, các loại phụ gia xenlulô có ảnh

hưởng lớn tới lượng dùng nước của hỗn hợp vữa. Với lượng dùng phụ gia 0,3%

vữa khô theo khối lượng, lượng dùng nước tăng 14-16% khi sử dụng phụ gia

gốc HPMC và tới 9% khi sử dụng phụ gia gốc HEC

Hình 1 Ảnh hưởng của phụ gia xenlulô tới khả năng giữ nước

Khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa được nâng cao đáng kể khi sử dụng

bốn loại phụ gia xenlulô từ mức 75,4% khi không sử dụng phụ gia (hỗn hợp vữa

xi măng cát) lên đến trên 98%. Điều này cho thấy vai trò đặc biệt quan trọng của

xenlulô trong việc đảm bảo các tính năng cần thiết cho hỗn hợp vữa.

Có thể thấy rằng các phụ gia xenlulô sử dụng trong nghiên cứu đều có ảnh

hưởng tích cực đến khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa. Với lượng dùng phụ

gia từ 0,05% trở lên, hỗn hợp vữa đều có khả năng giữ nước trên 90%. Khả năng

giữ nước của các hỗn hợp vữa sử dụng phụ gia xenlulô có xu hướng tăng khi

tăng lượng dùng phụ gia. Tuy nhiên, mức độ gia tăng khả năng giữ nước không

lớn.

Điều này được giải thích là do các xenlulô có khả năng kết hợp với nước

hình thành dung dịch với độ nhớt cao hơn. Các xenlulô với phân tử lượng cao

làm giảm khả năng linh động của nước và do đó làm tăng khả năng giữ nước của

hỗn hợp vữa.

0.11 0.18

10

Kết quả thí nghiệm cho thấy, vôi và tro bay có ảnh hưởng nhất định đến

lượng dùng nước của hỗn hợp vữa với mức độ và xu hướng khác nhau. Khi tăng

tỷ lệ vôi từ 0% đến 8 %, lượng dùng nước tăng, còn khi tăng tỷ lệ tro bay từ 0%

đến 10% thì lượng dùng nước giảm. Mức độ tăng giảm lượng dùng nước tỷ lệ

gần như tuyến tính với lượng phụ gia sử dụng. Tuy nhiên, mức độ thay đổi

lượng dùng nước chỉ khoảng từ 1% đến 2%..

Ảnh hưởng của vôi và tro bay tới khả năng giữ nước phụ thuộc vào lượng

dùng xenlulô. Ở mức dùng xenlulô cao (0,3%) ảnh hưởng của vôi và tro bay là

không đáng kể. Trong khi đó với lượng dùng 0,1%, sử dụng vôi và tro bay cho

phép tăng khả năng giữ nước khoảng 2%. Tăng lượng dùng xi măng cũng góp

phần nâng cao khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa. Tuy nhiên, khi lượng dùng

xenlulô ở mức 0,3%, tăng lượng dùng xi măng từ 20% lên 30% chỉ làm thay đổi

không đáng kể khả năng giữ nước (tăng dưới 1%).

Nghiên cứu ảnh hưởng của loại cát sử dụng cho thấy lượng dùng nước

tăng khi giảm mô đun độ lớn của cát. Loại cát sử dụng cũng có ảnh hưởng tới

khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa. Sử dụng cát C3 thay thế C2 có thể làm tăng

khả năng giữ nước tới 4,6%. Điều này chứng tỏ việc lựa chọn loại cát phù hợp

cho vữa là rất cần thiết. Trong trường hợp nguồn cát trong khu vực bị hạn chế

thì cần xem xét phương án sơ chế cát trước khi đưa vào sử dụng trong vữa mạch

mỏng.

Nghiên cứu khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa thường và vữa mỏng

theo thời gian được tiến hành trên nền gạch đất sét nung và bê tông khí chưng

áp. Quá trình hút nước trong vữa thường của nền diễn ra khá mạnh và chỉ sau

khoảng 50 phút, hỗn hợp vữa đã bị nền hút khoảng 50% lượng nước trộn. Bê

Hình 2 Ảnh hưởng của vôi và tro bay đến khả năng giữ nước

11

tông khí chưng áp có mức độ hút nước cao hơn so với gạch đỏ. Bê tông khí

chưng áp có mức độ hút nước cao hơn so với gạch đỏ.Trong trường hợp sử dụng

vữa mạch mỏng, không những khả năng giữ nước của vữa được cải thiện đáng

kể mà mức độ ảnh hưởng của nền tới khả năng giữ nước cũng được hạn chế. Sau

120 phút, hỗn hợp vữa vẫn duy trì được trên 90% lượng nước trộn. Mức độ

chênh lệch lượng dùng nước duy trì trong hỗn hợp vữa trên các nền khác nhau

chỉ dao động khoảng 3%.

Các nghiên cứu cho phép kết luận rằng, yếu tố quan trọng nhất trong việc

đảm bảo khả năng giữ nước là tăng độ nhớt dung dịch trong hỗn hợp vữa nhờ

phụ gia xenlulô. Việc bổ sung phụ gia khoáng và sử dụng loại cát phù hợp cũng

cần được cân nhắc ở góc độ tối ưu hóa các thành phần vữa trên cơ sở các chỉ

tiêu kinh tế kỹ thuật.

3.2.2 Thời gian công tác và thời gian hiệu chỉnh

Thời gian công tác của hỗn hợp vữa được cải thiện rõ rệt khi sử dụng các

loại phụ gia xenlulô. Mức độ gia tăng thời gian công tác phụ thuộc vào chủng

loại phụ gia sử dụng. Hỗn hợp vữa với lượng dùng xenlulô 0,05 % cho thời gian

công tác trên 120 phút và với lượng dùng 0,3% thời gian công tác có thể vượt

trên 250 phút và có thể đạt tới trên 400 phút. Các kết quả thí nghiệm cho thấy,

phụ gia xenlulô P2 cho giá trị thời gian công tác cao nhất.

Hình 3 Ảnh hưởng của phụ gia xenlulô đến thời gian công tác

Thời gian hiệu chỉnh của hỗn hợp vữa cũng được cải thiện đáng kể khi sử

dụng phụ gia xenlulô (hình 4). Thời gian hiệu chỉnh phụ thuộc khá nhiều vào

chủng loại phụ gia sử dụng. Khi sử dụng phụ gia P2 với lượng dùng trên 0,07%

thì thời gian hiệu chỉnh đạt trên 5 phút và 0,17% thì thời gian hiệu chỉnh đạt trên

10 phút. Lượng dùng cần thiết để đạt các giá trị trên đối với phụ gia P4 là 0,09%

12

và 0,25%. Trong khi đó sử dụng phụ gia P1 và P3 ở lượng dùng trên 0,3%, hỗn

hợp vữa vẫn chưa đạt được thời gian hiệu chỉnh 10 phút.

Hình 4 Ảnh hưởng của phụ gia xenlulô đến thời gian hiệu chỉnh

Thời gian công tác và thời gian hiệu chỉnh của phụ gia xenlulô chịu ảnh

hưởng khá lớn của bản chất hóa học của phụ gia. Mặc dù có cùng bản chất hóa

là hydroxy propyl metyl xenlulô và có độ nhớt tăng dần từ phụ gia P1 tới P2 và

P3. Tuy nhiên, cấu trúc phụ gia P2 đã được biến tính. Nhờ đó, ảnh hưởng tích

cực của phụ gia P2 tới tính công tác và thời gian công tác của hỗn hợp vữa được

cải thiện đáng kể. Phụ gia P2 được lựa chọn để sử dụng trong các nghiên cứu

tiếp theo với hệ vữa mạch mỏng. Để đảm bảo thời gian hiệu chỉnh của hỗn hợp

vữa, nên sử dụng phụ gia P2 ở mức trên 0,15%.

Vôi và tro bay có vai trò đáng kể trong việc kéo dài thời gian công tác và

thời gian hiệu chỉnh của hỗn hợp vữa. Sử dụng vôi đến 8% giúp kéo dài thời

gian hiệu chỉnh của hỗn hợp vữa thêm gần 3 phút khi sử dụng 30% xi măng và

gần 2 phút khi lượng dùng xi măng là 20%. Sử dụng đến 10% tro bay kết hợp

với phụ gia xenlulô giúp kéo dài thời gian công tác thêm đến trên 90 phút và kéo

dài thời gian hiệu chỉnh thêm 5 phút

Ảnh hưởng của mỗi loại phụ gia trong hệ vữa cũng chịu tác động của các

phụ gia còn lại. Trong đó, ảnh hưởng của phụ gia xenlulô tới hiệu quả sử dụng

của vôi và tro bay là đáng kể và được trình bày trên hình 5 và hình 6.

Sử dụng kết hợp vôi và tro bay cho thấy khi giảm lượng tro bay thì ảnh

hưởng của vôi tới việc kéo dài thời gian công tác thể hiện rõ rệt hơn. Khi lượng

dùng tro bay ở mức 10%, tăng lượng dùng vôi cho phép kéo dài thời gian công

tác thêm 10 phút. Trong khi đó, với lượng tro bay 5%, tăng lượng vôi cho phép

0.07 0.17

13

kéo dài thời gian công tác thêm 30 phút. Ảnh hưởng của vôi cũng tăng khi tăng

lượng dùng phụ gia xenlulô

Hình 5. Ảnh hưởng tương hỗ của phụ gia tới thời gian công tác

Trong khi vôi và tro bay chỉ có thể làm thay đổi thời gian hiệu chỉnh trong

khoảng 5 phút thì sử dụng phụ gia xenlulô cho phép kéo dài thời gian hiệu chỉnh

tới trên 20 phút. Để đảm bảo thời gian hiệu chỉnh đạt mức trên 5 phút và trên 10

phút nhất thiết phải sử dụng phụ gia xenlulô ở mức trên 0,15%-0,2%. Tăng

lượng dùng phụ gia xenlulô khiến hiệu quả kéo dài thời gian hiệu chỉnh của vôi

và tro bay tăng lên. Do đó, nên lựa chọn lượng vôi và tro bay ở mức cao để có

thể giảm lượng dùng phụ gia xenlulô nhằm đáp ứng hiệu quả kinh tế.

3.2.3 Ảnh hưởng của của một số yếu tố đến cường độ chịu nén của vữa

Cường độ chịu nén của bản thân vữa tuân theo các quy luật chung của bê

tông xi măng, tức là phụ thuộc vào hoạt tính của xi măng và tỷ lệ xi măng trên

Hình 6 Ảnh hưởng tương hỗ của phụ gia tới thời gian hiệu chỉnh

14

nước. Ngoài ra, các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng tỷ lệ cát trên xi măng cũng ảnh

hưởng lớn tới cường độ chịu nén của vữa.

Hình 7 Ảnh hưởng của chất kết dính đến cường độ chịu nén

Với cùng lượng dùng xi măng, thêm vôi và tro bay có tác dụng làm tăng

lượng chất kết dính trong vữa. Mặc dù cường độ thực tế của chất kết dính (xi

măng, vôi, tro bay) do việc pha loãng xi măng bi suy giảm đôi chút nhưng về

tổng thể, cường độ vữa vẫn được cải thiện. Điều này cho phép thay thế một

lượng xi măng nhất định bằng vôi và tro bay nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế

của vữa.

Trong khi tăng lượng tro bay giúp giảm lượng nước trộn thì tăng lượng

vôi lại làm tăng lượng nước trộn. Tuy nhiên kết quả thí nghiệm cho thấy sử dụng

phối hợp 5% tro bay và 4% vôi cũng như 10% tro bay và 8% vôi đều giúp cải

thiện cường độ của vữa với mọi tỷ lệ sử dụng phụ gia xenlulô.

Cường độ chịu nén của vữa tăng tỷ lệ với lượng dùng xi măng trong vữa.

Bổ sung tro bay và vôi nhìn chung có ảnh hưởng tích cực đến cường độ vữa. Kết

quả thí nghiệm cho thấy, để chế tạo vữa mác M5 và M7,5 thì lượng dùng xi

măng không nên vượt quá 30%. Lượng dùng tối ưu nằm trong khoảng 25% và

phụ thuộc vào tỷ lệ vôi và tro bay.

Ảnh hưởng của bốn loại xenlulô tới cường độ và sự phát triển cường độ

của bê tông được trình bày trên Hình 8. Ở lượng dùng 0,15% các loại phụ gia

xenlulô có ảnh hưởng khác nhau đến cường độ chịu nén của vữa. Bên cạnh đó,

sự phát triển cường độ của vữa cũng bị ảnh hưởng đáng kể. Trong đó, phụ gia

P3 ít ảnh hưởng đến sự phát triển cường độ và cho giá trị cường độ chịu nén cao

nhất, còn phụ gia P1 làm suy giảm cường độ nhiều nhất.

Tăng lượng dùng xenlulô đến 0,3% làm cho cường độ chịu nén của vữa bị

giảm mạnh. Sử dụng phụ gia tro bay và vôi làm tăng lượng hạt mịn, giúp cải

15

thiện cấu trúc vữa làm gia tăng cường độ bê tông. Kết quả này cũng cho thấy,

mặc dù phụ gia xenlulô có ảnh hưởng tốt đến các tính chất của hỗn hợp vữa,

nhưng không nên sử dụng với liều lượng cao trên 0,3%. Phụ gia xenlulô có giá

cao nhất trong các vật liệu thành phần của vữa nên việc giảm lượng dùng phụ

gia trong phạm vi cho phép có ý nghĩa quan trọng đảm bảo hiệu quả kinh tế kỹ

thuật của vữa.

Loại cát sử dụng có ảnh hưởng đáng kể đến cường độ chịu nén của vữa.

Trong số các loại cát sử dụng thì cát C2 với mô đun độ lớn lớn nhất và độ hổng

nhỏ nhất cho cường độ chịu nén của vữa cao nhất. Điều này là hoàn toàn phù

hợp với các quy luật của hệ vật liệu trên nền xi măng. Do có kích thước hạt lớn

hơn và độ hổng nhỏ hơn nên hỗn hợp vữa có lượng dùng nước nhỏ hơn, cường

độ đá xi măng cao hơn và hệ số dư hồ nhỏ hơn. Do đó cường độ được cải thiện

đáng kể. Chênh lệch cường độ chịu nén khi thay thế các loại cát khác nhau có

thể đạt đến 10-15%.

Tuy nhiên, cường độ chịu nén không phải là chỉ tiêu quyết định đối với

vữa mạch mỏng. Mặt khác, như một số nghiên cứu đã cho thấy, cường độ vữa

sử dụng trong khối xây không nên vượt quá cường độ của bản thân viên xây.

Với các sản phẩm bê tông khí chưng áp có cường độ chịu nén nằm trong khoảng

từ 3 MPa đến 7 MPa thì mác vữa theo cường độ chịu nén nên duy trì ở mức

M7,5 và M5.

Hình 8 Ảnh hưởng của phụ gia xenlulô tới phát triển cường độ chịu nén

(XM=30%, Tr=10%, V=8%, PG=0,15%)

3.2.4 Ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng bám dính của vữa

Kết quả thí nghiệm cho thấy, chủng loại phụ gia xenlulô ảnh hưởng khá

lớn đến cường độ bửa liên kết và cường độ bám dính tổ hợp. Với cùng cấp phối

vữa và lượng dùng phụ gia, thay đổi chủng loại phụ gia có thể giúp tăng gấp đôi

cường độ bửa liên kết và tăng 25% cường độ bám dính tổ hợp.

16

Hình 9 Ảnh hưởng của phụ gia xenlulô đến cường độ bửa liên kết

(XM=30%, Tr=10%, V=8%, PG=0,15%)

Trong số bốn loại xenlulô thì phụ gia P2 cho giá trị cường độ bửa liên kết

và cường độ bám dính tổ hợp cao nhất. Phụ gia P2 cũng là loại phụ gia cho phép

tăng cường tốt nhất khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa. Điều này cho thấy mối

liên hệ giữa khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa và khả năng liên kết của vữa.

Giữa cường độ chịu nén và cường độ bửa liên kết cũng như cường độ bám

dính tổ hợp cũng tồn tại một mối tương quan nhất định. Tương quan này phụ

thuộc nhiều vào bản chất của phụ gia. Phụ gia xenlulô P2 mặc dù làm suy giảm

cường độ chịu nén của vữa nhiều hơn so với phụ gia P3 nhưng lại ảnh hưởng

tích cực hơn đến cường độ bửa liên kết và cường độ bám dính tổ hợp. Nguyên

nhân có thể là do cấu trúc của phụ gia P2 đã được biến tính nhằm nâng cao khả

năng giữ nước và liên kết.

Hình 10 Ảnh hưởng của phụ gia xenlulô đến cường độ bám dính tổ hợp

(XM=30%, Tr=10%, V=8%, PG=0,15%)

17

Ảnh hưởng của phụ gia xenlulô, vôi, tro bay tới cường độ bửa liên kết và

cường độ bám dính tổ hợp được trình bày theo hình 11 và hình 12

Vôi và tro bay đều có ảnh hưởng tích cực, làm tăng cường độ bửa liên kết

và cường độ bám dính tổ hợp. Mức độ ảnh hưởng của vôi và tro bay khi lượng

dùng phụ gia xenlulô trong khoảng 0,1% đến 0,3% là đáng kể. Việc tăng cường

các hạt mịn trong thành phần vữa nhờ bổ sung tro bay và vôi giúp một mặt giúp

cải thiện khả năng giữ nước của hỗn hợp, mặt khác giúp cho hỗn hợp vữa dễ

dàng lấp đầy các vị trí mấp mô trên bề mặt nền, lằm tăng diện tích tiếp xúc bề

mặt , cải thiện được khả năng bám dính. Đặc điểm ảnh hưởng của tro bay và vôi

tới cường độ bửa liên kết và cường độ bám dính tổ hợp có nhiều nét tương đồng

mặc dù cơ chế phá hoại trong hai trường hợp có đôi chút khác biệt.

Với lượng phụ gia xenlulô ở mức 0,1%, ảnh hưởng của các yếu tố như

lượng xi măng và lượng vôi và tro bay đến cường độ bửa liên kết và cường độ

Hình 11 Ảnh hưởng của phụ gia đến cường độ bửa liên kết (XM=30%)

Hình 12 Ảnh hưởng của phụ gia đến cường độ bám dính tổ hợp

(XM=30%)

18

bám dính có đôi chỗ khác biệt. Sự khác biệt này ở các cấp phối vữa với lượng

dùng phụ gia xenlulô ở mức 0,3% là không lớn lắm. Điều này chứng tỏ ảnh

hưởng lớn của xenlulô tới hệ vữa mạch mỏng. Với lượng dùng phụ gia xenlulô

nhỏ, đặc điểm tính chất vữa nằm ở vùng chuyển tiếp giữa vữa thường sang vữa

mạch mỏng. Với lượng dùng phụ gia xenlulô đủ cao để duy trì khả năng giữ

nước của hỗn hợp vữa, loại trừ ảnh hưởng của nền, các đặc tính của vữa sẽ ổn

định và thể hiện một cách có quy luật hơn.

Lựa chọn loại cát phù hợp có thể giúp gia tăng cường độ bửa liên kết và

cường độ bám dính tổ hợp tới trên 25%. Một điều đáng chú ý là trong khi cát C2

cho giá trị cường độ chịu nén cao nhất thì cường độ bửa liên kết và cường độ

bám dính tổ hợp lại thua kém so với cát C1.

Cát C1 có tác dụng tích cực hơn cát C2, một mặt có thể do đặc điểm

nguồn gốc của cát mặt khác có thể do cát C1 cải thiện tốt hơn khả năng giữ nước

của vữa. Trong trường hợp cát C3, mặc dù có khả năng giữ nước cao hơn nhưng

khả năng bám dính lại thấp nhất trong số 3 loại cát sử dụng trong nghiên cứu.

Xem xét đặc tính vùng phá hoại cho thấy các mẫu sử dụng cát C3 bị phá hoại tại

bản thân vữa chứng tỏ nguyên nhân ở đây là do suy giảm cường độ cố kết của

vữa khi dùng loại cát này. Để cải thiện khả năng bám dính của vữa sử dụng cát

C3 cần điều chỉnh thành phần xi măng và các phụ gia.

Các nghiên cứu trong phần này cho thấy rằng các tính chất bám dính của

vữa ít phụ thuộc vào cường độ chịu nén. Trong nhiều trường hợp vữa với cường

độ chịu nén thấp lại có giá trị bám dính cao với gạch. Vấn đề mấu chốt ở đây là

khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa. Tương quan giữa cường độ chịu nén và các

tính chất bám dính cần nghiên cứu trong cùng điều kiện về khả năng giữ nước.

Ảnh hưởng của vật liệu đầu vào tới cường độ bửa liên kết và cường độ

bám dính tổ hợp có nhiều nét tương đồng và mang tính quy luật. Cả hai chỉ tiêu

trên đều được thí nghiệm với tổ hợp viên xây và vữa, trong đó tính đến cả ảnh

hưởng của viên xây thứ nhất và viên xây thứ hai tới hệ. So sánh hai chỉ tiêu này

với cường độ chịu kéo khi bửa và cường độ nhổ giật của bản thân viên xây sẽ

cho thấy mức độ khối xây tương đồng với vật liệu đồng nhất. Cả hai chỉ tiêu này

đều có thể sử dụng để đánh giá chất lượng vữa mạch mỏng.

Các thí nghiệm trên đây đã cho thấy, sử dụng phụ gia xenlulô kết hợp với

vôi và tro bay cho phép biến tính hệ vữa xây trong một khoảng rộng, đảm bảo

được các yêu cầu đối với vữa xây mạch mỏng. Các tính chất của hỗn hợp vữa và

vữa mạch mỏng được nâng cao đáng kể so với vữa xây thông thường.

Có thể thấy rằng, việc khống chế được quá trình dịch chuyển nước từ hỗn

hợp vữa vào nền bằng phụ gia xenlulô, vôi và tro bay đã làm thay đổi đáng kể

19

cấu trúc vùng liên kết giữa vữa và gạch. Hình thành cấu trúc đồng đều, mịn với

các hạt xi măng được thủy hóa đầy đủ góp phần quan trọng trong việc nâng cao

tính năng của vữa, đặc biệt là khả năng bám dính.

Trên cơ sở các nghiên cứu đã tiến hành có thể xác định khoảng sử dụng

tối ưu các vật liệu khô tính theo phần trăm vữa khô như sau: xi măng từ 22%

đến 28%, vôi từ 4% đến 8%, tro bay từ 5% đến 10%, xenlulô từ 0,15% đến

0,2%, cát từ 54% đến 69%.

CHƢƠNG 4. NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA VỮA MẠCH

MỎNG

4.1 Nghiên cứu một số tính chất của vữa mạch mỏng

4.1.1 Phát triển tính chất theo thời gian

Cường độ chịu nén, cường độ bửa liên kết và cường độ bám dính tổ hợp

của một số cấp phối vữa với tỷ lệ xi măng từ 21% đến 30%, tỷ lệ vôi từ 4% đến

8%, tỷ lệ tro bay từ 5% đến 10% và tỷ lệ phụ gia xenlulô từ 0,15% đến 0,3%

được theo dõi từ tuổi 3 ngày đến tuổi 90 ngày.

Kết quả thí nghiệm cho thấy cường độ chịu nén của vữa phát triển theo

thời gian cho tới 90 ngày. Tốc độ phát triển cường độ phụ thuộc vào cấp phối

vữa. Cường độ chịu nén ở 3 ngày tuổi đạt khoảng từ 30% đến 50% cường độ

chịu nén tuổi 28 ngày. Cường độ chịu nén tuổi 90 ngày đạt khoảng từ 105% đến

130% cường độ chịu nén tuổi 3 ngày.

Cường độ bửa liên kết và cường độ bám dính tổ hợp vẫn phát triển ở tuổi

dài ngày. Tuy nhiên phát triển cường độ bửa liên kết và bám dính tổ hợp ở tuổi

dài ngày bị hạn chế bởi cường độ cố kết nội tại của bê tông khí chưng áp.

Ở tuổi ngắn ngày khi cường độ liên kết của vữa còn thấp, bề mặt phá hoại

chủ yếu nằm tại vữa và tại khu vực tiếp giáp giữa vữa và bê tông. Cường độ xác

định được chính là giá trị bám dính của vữa và chịu ảnh hưởng của thành phần

cấp phối cũng như các quy luật của hệ vữa xi măng. Ở tuổi dài ngày khi cường

độ cố kết và bám dính của vữa đạt giá trị cao hơn cường độ cố kết của bản thân

bê tông khí chưng áp thì vùng phá hoại chủ yếu nằm trong bê tông khí chưng áp.

Cường độ bửa liên kết và cường dộ bám dính của vữa khi đó có giá trị lớn hơn

giá trị xác định được. Cũng cần chú ý rằng, do bê tông khí có cấu trúc xốp, khả

năng hút nước cao. Cường độ của bê tông khí chưng áp phụ thuộc nhiều vào độ

ẩm mẫu khi thí nghiệm. Do đó, khả năng liên kết khi vùng phá hoại nằm trong

bê tông khí chưng áp ảnh hưởng nhiều đến kết quả đo được và gây ra sai số

đáng kể. Điều này giải thích sự chênh lệch kết quả thí nghiệm ở tuổi dài ngày.

20

4.1.2 Ảnh hưởng của điều kiện thi công

Hình thành và phát triển các tính chất của vữa mạch mỏng như cường độ

bửa liên kết và cường độ bám dính tổ hợp chịu ảnh hưởng không những của vữa

mà còn của điều kiện thi công, trong đó độ ẩm và chất lượng bề mặt viên xây

đóng vai trò quan trọng. Ảnh hưởng của độ ẩm của bê tông khí chưng áp được

nghiên cứu với bốn mức 10%, 20% 30% và bão hòa nước và với hai phương án

bao gồm vữa xây thường và vữa xây mạch mỏng.

Bảng 2 Ảnh hưởng của độ ẩm viên xây

TT Loại vữa Điều kiện

Cường độ bửa

liên kết,

MPa

Cường độ bám

dính tổ hợp,

MPa

1

Vữa thường

10% 0,11 -

2 20% 0,15 0,18

3 30% 0,16 0,24

4 bão hòa 0,12 0,15

5

Vữa mạch mỏng

10% 0,37 0,48

6 20% 0,39 0,50

7 30% 0,38 0,47

8 bão hòa 0,31 0,39

Các kết quả thí nghiệm cho thấy ảnh hưởng khá lớn của độ ẩm viên xây

đến cường độ bửa liên kết và cường độ bám dính của vữa xây thông thường.

Thay đổi độ ẩm viên xây có thể làm suy giảm đến 25% cường độ bửa liên kết và

tới trên 40% cường độ bám dính tổ hợp. Bê tông khí chưng áp có độ ẩm trong

khoảng 30% cho giá trị bám dính cao nhất. Bê tông khí bão hòa nước, hay có độ

ẩm nhỏ hơn đều làm suy giảm khả năng bám dính.

Kết quả thí nghiệm với vữa mạch mỏng cho thấy cường độ bám dính tổ

hợp và cường độ bửa liên kết chịu ảnh hưởng của độ ẩm viên xây ít hơn so với

vữa xây thường. Cường độ bám dính tổ hợp và cường độ bửa liên kết của vữa

mạch mỏng hầu như không thay đổi khi độ ẩm của bê tông khí chưng áp dao

động trong khoảng từ 10% đến 30% và đều vượt mức yêu cầu kỹ thuật đề ra.

Các kết quả nghiên cứu tại Bảng 3 cho thấy ảnh hưởng của bề mặt viên

xây và độ kín mạch vữa tới khả năng liên kết của vữa và viên xây.

Kết quả cho thấy khi sử dụng vữa mạch mỏng: Dù chất lượng và độ bằng

phẳng cũng như độ hút nước của bề mặt có thay đổi đáng kể nhưng cường độ

bửa liên kết và cường độ bám dính tổ hợp hầu như không thay đổi.

21

Bảng 3 Ảnh hưởng của viên xây

TT Đối tượng Điều kiện

Cường độ bửa

liên kết,

MPa

Cường độ bám

dính tổ hợp,

MPa

1 Bề mặt

nhà máy 0,37 0,48

2 cắt 0,35 0,47

3 Độ kín vữa mạch

xây

100% 0,37 0,48

4 70% 0,31 0,39

5 50% 0,29 0,33

Thi công theo phương pháp trên, diện tích tiếp xúc giữa viên xây bên

dưới và vữa mạch mỏng luôn đạt 100%. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của quá trình

thi công, viên xây bên trên không phải lúc nào cũng tiếp xúc được với vữa trên

toàn bộ diện tích bề mặt. Điều này dẫn đến việc suy giảm cường độ bám dính

của vữa với viên xây. Các kết quả thí nghiệm trình bày tại Bảng 3 cho thấy

không đảm bảo diện tích tiếp xúc bề mặt có thể làm suy giảm đến khoảng 20%

cường độ bửa liên kết và đến khoảng 30% cường độ bám dính tổ hợp của vữa.

Do đó, việc tuân thủ quy trình thi công để đảm bảo diện tích tiếp xúc giữa vữa

và viên xây là rất cần thiết.

4.1.3 Khả năng bảo vệ cốt thép

Để đảm bảo sự liên kết của tường bê tông khí chưng áp cần bố trí các

thanh thép liên kết với các kết cấu cột, dầm, sàn liền kề. Ngoài ra, thép cũng

được bố trí trong các hàng xây để tránh nứt và chống đẩy ngang. Theo chỉ dẫn

thi công, các thanh thép được đặt trong mạch vữa khi xây bằng vữa thường và

được đặt trong rãnh khoét sẵn trên mặt viên xây khi xây bằng vữa mạch mỏng.

Đây là một vấn đề phức tạp, đòi hỏi khối lượng lớn thí nghiệm và nghiên cứu

chuyên sâu. Mục tiêu nghiên cứu về ăn mòn cốt thép trong phạm vi luận án chỉ

nhằm so sánh, đánh giá sơ bộ khả năng ăn mòn cốt thép trong khối xây sử dụng

vữa thường và vữa mạch mỏng.

Mẫu thí nghiệm được chế tạo từ bê tông khí chưng áp và vữa

nghiên cứu. Viên xây sử dụng để tạo mẫu có kích thước 50x100x300 mm được

cắt từ các blốc bê tông khí chưng áp. Độ ẩm viên xây khi tạo mẫu được duy trì

trong khoảng từ 5% đến 15%. Cốt thép sử dụng trong nghiên cứu là thép vằn

AIII đường kính 10 mm. Mẫu thí nghiệm được chế tạo với vữa xây thường và

vữa mạch mỏng. Mẫu được bảo dưỡng trong điều kiện phòng thí nghiệm trong

vòng 7 ngày. Sau đó mẫu vẫn được giữ trong điều kiện phòng thí nghiệm nhưng

được tưới nước mỗi ngày một lần. Định kỳ tiến hành xác định thế ăn mòn của

cốt thép theo tiêu chuẩn TCXD 294:2003.

Kết quả thí nghiệm cho thấy sau 3 tháng lưu giữ cả mẫu thí nghiệm sử

dụng vữa thường và sử dụng vữa mạch mỏng đều lớn hơn -200 mV chứng tỏ

90% khả năng cốt thép chưa bị ăn mòn. Các kết quả còn cho thấy trong vòng 3

22

tháng đầu tiên chưa có sự khác biệt về thế ăn mòn giữa các mẫu sử dụng vữa

thường và sử dụng vữa mạch mỏng.

Thí nghiệm khả năng ăn mòn cốt thép vẫn được tiếp tục duy trì nhằm thu

thập các số liệu ở các tuổi dài ngày hơn.

4.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng của vữa mạch mỏng tới cƣờng độ khối xây

4.2.1 Thí nghiệm cường độ chịu nén của khối xây

Để góp phần làm rõ cơ chế phá hoại và khả năng chịu lực của vữa mạch

mỏng so với vữa thường khi xây tường bê tông khí chưng áp, cũng như so với

phương án tường gạch truyền thống, đã tiến hành thí nghiệm xác định cường độ

chịu nén của khối xây sử dụng các phương án vật liệu khác nhau.

Trong khuôn khổ nghiên cứu, tiến hành chuẩn bị và thí nghiệm ba tổ mẫu

khối xây sử dụng các phương án vật liệu như sau: mẫu AAC1 dùng 04 viên

xây bê tông khí chưng áp xây bằng vữa xây thường với chiều dày mạch vữa 10-

12 mm; mẫu AAC2 dùng 04 viên xây bê tông khí chưng áp xây bằng vữa mạch

mỏng với chiều dày mạch vữa 2-5 mm; mẫu Brick dùng 05 viên gạch rỗng đất

sét nung xây bằng vữa xây thường với chiều dày mạch vữa 10-12 mm;

Gạch rỗng đất sét nung sử dụng trong nghiên cứu được thí nghiệm theo

TCVN 6355:2009, có cường độ chịu nén thực tế 13,8 MPa, cường độ chịu uốn

5,6 MPa và độ hút nước 9,7%. Vữa xây thường mác M75 sử dụng xi măng

Nghi sơn PCB40, cát vàng sông Lô có cường độ chịu nén thực tế ở 28 ngày tuổi

8,1 MPa.

Kết quả thí nghiệm cho thấy cường độ khối xây bê tông khí chưng áp với

vữa thường đạt 2,86MPa, khối xây bê tông khí chưng áp với vữa mạch mỏng đạt

3,90MPa và khối xây gạch rỗng đất sét nung với vữa thường đạt 5,55MPa. Kết

quả này cũng cho thấy, cường độ chịu nén thực tế của khối xây gạch đất sét

nung sử dụng vữa thường và khối xây bê tông khí chưng áp sử dụng vữa thường

khá phù hợp với tính toán theo tiêu chuẩn TCVN 5573:1991, có thể sử dụng tiêu

chuẩn trong tính toán khối xây bê tông khí chưng áp xây với vữa thường.

Sử dụng vữa mạch mỏng làm tăng tới 36% cường độ chịu nén của khối

xây bê tông khí chưng áp. Tính toán cường độ khối xây bê tông khí chưng áp sử

dụng vữa mạch mỏng theo tiêu chuẩn TCVN 5573:1991 sẽ thiên về an toàn. Kết

quả thí nghiệm cường độ thực tế của khối xây này phù hợp với chỉ dẫn của ACI

530-08 tức là bằng cường độ đặc trưng (cường độ chịu nén tối thiểu của tổ mẫu).

Sử dụng vữa mạch mỏng làm thay đổi dạng phá hoại của khối xây bê tông

khí chưng áp. Phá hoại của khối xây có dạng côn và vết nứt dọc đi qua cả phần

bê tông của viên xây và vữa. Trong khi đó, phá hoại của khối xây bê tông khí

chưng áp xây bằng vữa thường hay xảy ra tại phần tiếp giáp giữa viên xây và

vữa.

4.2.2 Thí nghiệm gia tải tấm tường

Thí nghiệm gia tải tường bê tông khí chưng áp được tiến hành nhằm kiểm

tra lại tính toán cường độ khối xây bê tông khí chưng áp với vữa thường và vữa

23

mạch mỏng. Đồng thời đánh giá các đặc trưng phá hoại của tường trong mỗi

trường hợp.

Trong nghiên cứu này, tiến hành gia tải hai mẫu tường bê tông khí chưng

áp xây bằng vữa xây thường (tường T1) và bằng vữa xây mạch mỏng (tường

T2). Các viên xây sử dụng trong thí nghiệm có kích thước 100x100x300 mm.

Tường bê tông khí chưng áp xây với vữa thường bao gồm 7 hàng xây có kích

thước 1820x780x99 mm, tường xây với vữa mạch mỏng gồm 8 hàng xây có

kích thước 1800x810x98 mm. Tường được xây và bảo dưỡng trong phòng thí

nghiệm.

Hình 13 Thí nghiệm gia tải tường bê tông khí chưng áp

Kết quả thí nghiệm cho thấy, tấm tường T1 bị phá hoại ở tải trọng 358kN,

còn tấm tường T2 bị phá hoại ở tải trọng 480kN.

Các vết nứt bắt đầu xuất hiện trên tấm tường T1 khi gia tải tới cấp 3 tức là

60% tải trọng phá hoại dự kiến. Các vết nứt bắt đầu xuất hiện ở góc trong phạm

vi viên xây. Đồng thời, ở một số mạch xây đứng cũng xuất hiện vết nứt. Trong

quá trình gia tải tiếp theo, các vết nứt phát triển về chiều dài và tăng độ mở. Một

số vết nứt có xu hướng chạy xiên và khi đi qua mạch vữa, tạo thêm các vết nứt

theo mạch ngang. Khi gia tải tới 100% tải trọng, các vết nứt có xu hướng nối dài

và đạt độ mở tối đa. Chuyển vị xảy ra tại vùng tiếp xúc giữa vữa và viên xây.

Các vết nứt và chuyển vị xảy ra chủ yếu ở nửa phía trên của tấm tường.

Đối với tấm tường T2, các vết nứt cũng bắt đầu xuất hiện khi gia tải ở cấp

3 tức là tới 60% tải trọng phá hoại dự kiến. Khi tiếp tục gia tải, các vết nứt ban

đầu phát triển theo chiều dọc, tăng độ mở và xuất hiện thêm các vết nứt ở hai

bên tấm tường. Các vết nứt dọc phát triển qua mạch vữa mà không lệch hướng.

Gia tải ở cấp 5 (tới 100% tải trọng phá hoại dự kiến) các vết nứt mở rộng và kéo

dài xuống nửa bên dưới của tấm tường. Không phát hiện được các vết nứt tại

mạch vữa ngang. Ở giai đoạn cuối, lớp bề mặt một số viên xây tại các hàng giữa

bị bong bật ra với chiều dày trên 1cm (có thể do hiệu ứng nở hông).

Kết quả trên cho thấy rằng quá trình phá hoại của tường T2 khác quá trình

phá hoại tường T1 và có nhiều điểm tương đồng quá trình phá hoại tấm panel bê

tông. Điều này chứng tỏ, nhờ sự gắn kết tốt của vữa mạch mỏng, khối xây bê

24

tông khí chưng áp đạt được độ đồng nhất cao, khắc phục được ảnh hưởng của

mạch vữa. Nhờ đó gia tăng được khả năng chịu lực của tường tới trên 30%.

CHƢƠNG 5. ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM VÀ HIỆU QUẢ KINH TẾ

5.1 Ứng dụng thử nghiệm

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu của đề tài, đã tiến hành biên soạn tiêu

chuẩn cơ sở cho sản phẩm vữa xây mạch mỏng với tên thương hiệu "Block-

mortar" (Hình 14). Sản phẩm được đăng ký và sản xuất tại Viện Chuyên ngành

Bê tông - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng. Vữa xây mạch mỏng "Block-

mortar" bao gồm hai mác M5 và M7,5 khác nhau ở cường độ chịu nén. Mỗi mác

sản phẩm có hai cấp độ I và II.

Hình 14 Ứng dụng thử nghiệm vữa mạch mỏng Block-mortar

Sản phẩm vữa xây mạch mỏng Block-mortar đã được giới thiệu và sử

dụng trong thi công khối xây bê tông khí chưng áp của gần 20 công trình nhà

cao tầng, nhà công nghiệp trên địa bàn Hà Nội và các tỉnh với khối lượng đã sử

dụng trên 100 tấn. Một số công trình tiêu biểu đã giới thiệu và áp dụng bao gồm:

Tòa nhà đa năng dịch vụ thương mại và nhà ở số 7 Trần Phú - Hà Đông, FLC

Landmark Tower, Nhà máy Pepsi Bắc Ninh, Nhà ở kết hợp văn phòng số 45,47

Lê Ngọc Hân, Dolphin Plaza, Royal City, Hòa Bình Green City, Indochina

Plaza, Times City Khu đô thị mới Đặng Xá, Khu đô thị Xuân Khương và nhiều

công trình khác.

Đánh giá hiệu quả kinh tế của sản phẩm vữa mạch mỏng bao gồm tính

toán giá thành sản phẩm vữa xây mạch mỏng, tính toán giá thành thi công tường

bê tông khí chưng áp với vữa xây mạch mỏng và so sánh giá thành này với các

phương án hiện đang sử dụng trong thực tế.

Giá thành sản phẩm được tính cho 1kg vữa mạch mỏng M75 loại I và loại

II với các chỉ tiêu kỹ thuật như trong Bảng 4. Tính toán giá thành được thực hiện

cho dây chuyền sản xuất thử nghiệm công suất 40 tấn/ngày với chế độ làm việc

250 ngày/năm. Thời gian khấu hao thiết bị của dây chuyền sản xuất là 3 năm.

25

Bảng 4 Tính chất kỹ thuật của vữa mạch mỏng "Block-mortar"

TT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị quy định Phương pháp thí

nghiệm I II

1 Kích thước lớn nhất của cốt liệu Mm 0,63 0,63 TCVN 3121:2003

2 Khả năng giữ nước % 95 98 ГОСТ 5802-86

3 Thời gian công tác Phút 180 180 EN 1015-9:2006

4 Thời gian hiệu chỉnh Phút 10 15 EN 1015-9:2006

5 Cường độ chịu nén M5

M7,5 MPa

> 5,0

> 7,5

> 5,0

> 7,5 TCVN 3121:2003

6 Cường độ bửa liên kết MPa > 0,35 > 0,35 ASTM C1660-10

7 Cường độ bám dính tổ hợp MPa > 0,42 > 0,42 -

Các tính toán cho thấy, giá thành của sản phẩm M7,5(I) là 2230 VND/kg,

M7,5(II) là 2328 VND/kg. Giá thành sản phẩm của luận án với chất lượng cao

hơn hiện tương đương với giá thành một sản phẩm đang lưu hành trên thị

trường.

Hiệu quả kinh tế của vữa cũng có thể được xem xét trong tổng thể giá

thành của khối xây. Các phương án được xem xét bao gồm:

- khối xây gạch rỗng đất sét nung sử dụng vữa xi măng cát, tường dày 220

mm sử dụng gạch kích thước 220x105x65 mm, vữa xi măng cát mác M7,5;

- khối xây bê tông khí chưng áp sử dụng vữa xi măng cát, tường dày 200

mm sử dụng viên xây bê tông khí chưng áp kích thước 600x200x200 mm, vữa

xi măng cát M7,5;

- khối xây bê tông khí chưng áp sử dụng vữa mạch mỏng, tường dày 200

mm, viên xây bê tông khí chưng áp kích thước 600x200x200 mm, vữa mạch

mỏng M7,5II.

Bảng 5 Tính toán giá thành khối xây

TT Khối xây Chi phí, VND Th/tiền,

VND viên xây vữa xây nh/công

1 Gạch rỗng đất sét nung + vữa

xi măng cát 990.000 187.775 830.000 2.007.775

2 Viên xây bê tông khí chưng

áp + vữa xi măng cát 1.080.000 77.700 746.000 1.903.700

3 Viên xây bê tông khí chưng

áp + vữa mạch mỏng 1.200.000 79.920 612.000 1.891.920

Các số liệu tính toán cho thấy, chi phí cho vữa xây và nhân công khi sử

dụng vữa mạch mỏng với viên xây bê tông khí chưng áp được tiết kiệm đáng kể

so với khi dùng vữa xây thường với gạch rỗng đất sét nung. Nhờ đó, mặc dù chi

26

phí cho viên xây có cao hơn nhưng khối xây bê tông khí chưng áp sử dụng vữa

mạch mỏng có giá thành không cao hơn so với khối xây gạch rỗng đất sét nung.

Khối xây bê tông khí chưng áp sử dụng vữa mạch mỏng có chi phí vật

liệu (viên xây và vữa) cao hơn so với khi sử dụng vữa thường nhưng tiết giảm

được chi phí nhân công nên tổng giá thành ở mức tương đương. Bên cạnh đó,

theo kết quả Chương 4, nhờ sử dụng vữa mạch mỏng nên cường độ khối xây bê

tông khí chưng áp tăng khoảng 30%, đem lại hiểu quả kỹ thuật đáng kể. Điều

này chứng tỏ, mặc dù đơn giá vữa mạch mỏng cao hơn vữa xi măng cát thông

thường nhưng hiệu quả tổng thể mà vữa mạch mỏng đem lại là rất đáng kể.

Công tác hoàn thiện tại các công trình đang ứng dụng bê tông khí chưng

áp và vữa mạch mỏng cũng cho thấy, do có độ chính xác cao, sai lệch bề mặt

tường nhỏ nên chiều dày lớp trát có thể giảm xuống còn từ 7 mm đến 10 mm,

tiêu hao vữa trát nằm trong khoảng 12 kg/m2 đến 13 kg/m

2. Tốc độ thi công trát

hoàn thiện tăng khoảng 2 lần so với trát tường gạch đất sét nung. Điều này cũng

góp phần tiết kiệm được chi phí xây dựng công trình.

Việc đánh giá một cách đầy đủ hiệu quả kinh tế tổng hợp đối với công

trình sử dụng bê tông khí chưng áp và vữa mạch mỏng là khá phức tạp. Bên

cạnh việc giảm chi phí vật liệu và việc giảm tải trọng công trình (và những lợi

ích mang lại từ điều đó) cần xét đến một số lợi ích khác khi sử dụng sản phẩm

như:

- Chi phí vận chuyển và xây lắp công trình thấp hơn;

- Giảm chi phí lao động cũng như mức độ làm việc nặng nhọc của công

nhân;

- Tăng diện tích sử dụng và cải thiện hình thái kiến trúc công trình nhờ

giảm tiết diện kết cấu;

- Giảm chi phí cách nhiệt cho tường bao, chi phí cho công tác chống động

đất;

- Tiết kiệm năng lượng điều hoà không khí và cải thiện vi khí hậu khi sử

dụng.

Rõ ràng rằng nếu được đánh giá một cách toàn diện như trên thì khối xây

bê tông khí chưng áp sẽ còn có tiềm năng ứng dụng lớn hơn.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết luận

1. Kế thừa các kết quả nghiên cứu, áp dụng khối xây bê tông khí chưng áp

trên thế giới và tại Việt Nam, đề tài “Nghiên cứu và chế tạo vữa mạch mỏng cho

khối xây bê tông khí chưng áp” đã được thực hiện với mục tiêu chủ yếu là cải

27

thiện chất lượng bám dính của vữa với viên xây bê tông khí chưng áp trong điều

kiện vật liệu, khí hậu và trình độ thi công của Việt Nam. Đề tài có nội dung khoa

học chính là điều tiết sự dịch chuyển của nước từ hỗn hợp vữa mạch mỏng vào

nền- viên xây thông qua việc sử dụng một tổ hợp phụ gia giữ nước cho hỗn hợp

vữa.

2. Bằng các số liệu thực nghiệm, đề tài đã xác định được ảnh hưởng của

các thành phần xenlulô, vôi, tro bay trong tổ hợp phụ gia tới khả năng giữ nước,

thời gian công tác, thời gian hiệu chỉnh của hỗn hợp vữa và một số tính chất của

vữa. Phụ gia xenlulô đóng vai trò quyết định trong việc đảm bảo khả năng giữ

nước, thời gian công tác, thời gian hiệu chỉnh của hỗn hợp vữa và một số tính

chất của vữa mặc dù nó làm tăng nhu cầu dùng nước của hỗn hợp vữa và giảm

một phần cường độ của vữa. Trong số các loại xenlulô đã được đề tài nghiên

cứu, xenlulô P2 có cấu trúc biến tính cho hiệu quả cao hơn cả. Vôi, tro bay ở tỷ

lệ thích hợp đã tham gia cải thiện khả năng giữ nước, thời gian công tác, thời

gian hiệu chỉnh của hỗn hợp vữa và một số tính chất của vữa, góp phần làm

giảm lượng xenlulô giá thành cao. Kết quả nghiên cứu đã cho phép lựa chọn vữa

mạch mỏng M5-7,5 với thành phần vật liệu: xi măng từ 22% đến 28%; vôi từ

4% đến 8%; tro bay từ 5% đến 10%; xenlulô từ 0,15% đến 0,2%; cát từ 54% đến

69%. Thí nghiệm kiểm chứng một số cấp phối vữa lựa chọn cho thấy chúng đáp

ứng được các chỉ tiêu kỹ thuật đã đề ra.

3. Kế thừa TCVN 9028:2011, đề tài đã nghiên cứu hoàn thiện thêm một

số tính chất: khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa, cường độ bửa liên kết và

cường độ bám dính tổ hợp của vữa. Kết quả nghiên cứu thông qua cấu trúc vùng

giáp ranh vữa- viên xây, tính chất cơ lý của khối xây đã cho thấy rõ hơn tương

tác giữa hỗn hợp vữa và nền, đồng thời hiểu được đầy đủ hơn bản chất làm việc

của vữa trong khối xây và bản thân khối xây.

4. Sử dụng vữa mạch mỏng chế tạo theo kết quả nghiên cứu của đề tài

thay thế vữa xây thông thường giúp nâng cao đáng kể cường độ khối xây bê

tông khí chưng áp. Với viên xây bê tông khí chưng áp D700 có cường độ trung

bình 4,3 MPa, việc sử dụng vữa mạch mỏng thay thế vữa xây thông thường đã

làm tăng 36% cường độ chịu nén của khối xây tạo cho tường bê tông khí chưng

áp làm việc gần tương tự như một vật liệu đồng nhất. Khối xây bê tông khí

chưng áp sử dụng vữa mạch mỏng thiên về an toàn khi thiết kế theo TCVN

5573:1991. Kết quả nghiên cứu cường độ bửa liên kết của khối xây vữa mạch

mỏng đã mở ra khả năng thiết kế khối xây bê tông khí chưng áp theo ACI 530

nhằm tận dụng tốt hơn khả năng chịu lực của khối xây.

28

5. Tổng quan các kết quả nghiên cứu của luận án đã chứng minh được giả

thuyết khoa học đặt ra. Đó là việc điều tiết được lượng nước chuyển dịch từ hỗn

hợp vữa vào viên xây hay duy trì được khả năng giữ nước của hỗn hợp vữa trên

nền viên xây đã cải thiện được cấu trúc vùng tiếp giáp vữa - viên xây, nâng cao

cường độ bửa liên kết và cường độ bám dính tổ hợp của vữa với viên xây. Nhờ

đó, cải thiện được sự làm việc đồng thời của vữa và viên xây trong khối xây,

góp phần nâng cao cường độ của khối xây bê tông khí chưng áp sử dụng vữa

mạch mỏng so với sử dụng vữa thông thường.

6. Ứng dụng thử tại nhiều công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp

cho thấy vữa xây mạch mỏng chế tạo theo kết quả nghiên cứu của đề tài không

những thuận tiện trong thi công, ít phụ thuộc vào độ ẩm của viên xây làm tăng

năng suất lao động, có chất lượng ổn định và dễ kiểm soát trên công trường, mà

còn đem lại hiệu quả kinh tế. Giá thành của vữa mạch mỏng tuy có cao hơn vữa

xây thường nhưng khối xây bê tông khí chưng áp sử dụng vữa mạch mỏng có

giá thành thấp hơn so với khối xây bê tông khí chưng áp sử dụng vữa thường và

trong một số trường hợp cạnh tranh được với giá thành khối xây gạch rỗng đất

sét nung.

Kiến nghị

- Sử dụng vữa mạch mỏng có khả năng giữ nước tốt cho khối xây bê tông

khí chưng áp không những nâng cao được chất lượng khối xây mà còn đem lại

hiệu quả về kinh tế. Vì vậy nên được sử dụng rộng rãi trong thực tế thay cho vữa

xây thông thường.

- Cần tiếp tục triển khai các nghiên cứu về vữa mạch mỏng và khối xây bê

tông khí chưng áp trong điều kiện Việt Nam để kiện toàn tiêu chuẩn kỹ thuật

cho vữa mạch mỏng cũng như thiết lập các thông số thiết kế phù hợp cho khối

xây sử dụng vữa này.