Trong bài báo, các tác giả sẽ trình bày kết quả nghiên cứu cấp phối vữa xi măng, qui trình thử nghiệm đúc tấm xi măng lưới thép 300x400x10 mm và xử lý tăng cứng bề mặt tấm dùng dung dịch phủ liti silicat decoSIL®. Kết quả cấp phối vữa thử nghiệm thay thế 60% cát sông bằng cốt liệu keramzit, có vữa dễ tạo hình, cường độ cao >70 MPa ở 28 ngày tuổi và khối lượng nhẹ hơn 30%. Tấm xi măng lưới thép đúc theo qui trình thí nghiệm liên kết chịu lực tốt giữa vữa xi măng và lưới thép. Thử nghiệm xử lý tăng cứng bề mặt bằng dung dịch phủ cho thấy ưu điềm cải thiện khả năng kháng trầy xước đồng thời tăng cường độ chịu lực chung. Tấm vật liệu xi măng lưới thép đáp ứng cơ bản những yêu cầu điền hình để định hướng ứng dụng làm mặt bàn nội - ngoại thất.
>> Chế tạo tấm vật liệu xi măng lưới thép sử dụng một phần cốt liệu nhẹ keramzit thay thế cát (P1)
Kết hợp kết quả đo cường độ chịu uốn, nén và kết quả đo khối lượng thể tích mẫu thanh 40x40x160mm (Bảng 3 cũng cho thấy tính biến thiên tương tự. Có nghĩa là khi thay thế cốt liệu keramzit càng nhiều kéo theo sự suy giảm cường độ chịu lực và khối lượng thể tích. Thông thường, yêu cầu tính nhẹ của vữa xi măng lưới thép nhằm đảm bảo dễ dàng vận chuyển và sử dụng, tuy nhiên vẫn cần đảm bảo khả năng chịu lực. Thực tế việc thay thế cốt liệu keramzit cũng cần lưu ý nguy cơ vữa dễ bị phân tầng tách lớp hơn. Do đó chúng tôi lựa chọn cấp phối 60% keramzit để tiến hành đúc mẫu tắm mỏng cho mục tiêu hướng đến ứng dụng làm sản phẩm mặt bàn nội ngoại thất.
3.2. Kết quả thí nghiệm mẫu tắm 10mm
![]()
![]()
Hình 5 là ảnh chụp mặt cắt ngang bề dày các mẫu tấm sau khi vữa đóng rắn. Có thể dễ dàng nhận thấy các đốm trắng sáng của thanh lưới thép bị cắt, hàng lưới này bị ít nhiều xô lệch ở một vài vị trí khỏi mặt phẳng trung tâm bề dày tắm. Cấu trúc mẫu vữa đối chứng thể hiện tính đặc chắc và màu xám hơn so với mẫu tắm vữa 60KZ, đặc trưng bởi màu sẫm đen của sét nung phồng và nhiều vị trí rỗng bọt khí.
![]()
Thí nghiệm đo độ kháng va đập mẫu tấm 10mm phỏng theo tiêu chuẩn TCVN 7368:2013 [4]. Bi thép khối lượng 1042g được thả lần lượt từ các độ cao tăng dần (1m; 1,2m; 1,4m) để kiểm tra tính kháng phá hủy tắm mẫu. Kết quả cho thấy tắm mẫu dùng vữa 60KZ bị nứt vỡ khi bi rơi từ chiều cao 1,2m và tắm mẫu sử dụng vữa đối chứng chỉ bị nứt vỡ khi bi Mẫu tâm vữa đối chứng 42 rơi từ chiều cao 1,4m. Thông thường vữa xi măng. có tính dòn và dễ vỡ, nhưng nhờ sử dụng lưới thép nên mẫu tấm vật liệu xi măng lưới thép biểu tính kháng va đập, không bị vỡ vụn hoàn toàn, bi thép không thể xuyên qua tắm (Hình 6). Điều này có thể xem là phù hợp hướng đến ứng dụng làm sản phẩm mặt bàn nội ngoại thất.
3.3. Kết quả xử lý tăng cứng bề mặt mẫu tắm
![]()
Thí nghiệm xử lí tăng cứng bề mặt nhằm cải thiện tính chống trầy xước của bề mặt tắm vật liệu xi măng lưới thép. Trong nghiên cứu trước [5] chúng tôi đã phân tích khả năng tăng cứng của dung dịch phủ lithium silicate. Tấm mẫu sau 28 ngày bảo dưỡng được mài phẳng, thổi sạch bụi và được quét dung dịch phủ decoSIL®, sản phẩm thương mại của Công ty DECOCRETE. Kết quả so sánh quan sát bề mặt tắm mẫu phẳng mịn hơn, có tính thẩm mỹ loại bỏ được các khuyết tật bề mặt như bọt khí (Hình 7).
![]()
Ngoài ra nhờ cơ chế dung dịch phản ứng với thành phần sản phẩm xi măng thủy hóa C-H tạo lớp khoáng C-S-H trên bề mặt. Thí nghiệm đánh giá độ cứng của lớp phủ thông qua việc sử dụng bút Mohs (tiêu chuẩn TCVN 6415-18-2005 hoặc ASTM C1895-20) có ưu điểm nhanh chóng xác định độ cứng của lớp phủ. Hình 8 chụp bằng kính hiển vi quang học (độ phóng đại 250x) khuyết tật do bút Mohs để lại trên bề mặt lớp phủ. Đối với bút Mohs có độ cứng là 6 thì không gây ra khuyết tật, lớp phủ còn nguyên vẹn (hình trái). Đối với bút Mohs có độ cứng là 7 thì tạo vết xước nhẹ nhưng không gây phá hủy, bong tróc lớp phủ. Qua đó có thể xác định lớp phủ có độ cứng 6,5 theo thang độ cứng Mohs.
![]()
Bên cạnh đó mẫu tắm được đo cường độ thông qua dụng cụ súng bật nảy (TCVN 9334:2012). Kết quả giá trị tổng hợp trong Bảng 4 cho thấy cường độ đạt được gần xắp xỉ như khi đo cường độ mẫu vữa ở trên. Đồng thời khi so sánh hai loại mẫu tấm trước và sau khi phủ tăng cứng cũng cho thấy sự tăng nhẹ giá trị cường độ chịu lực. Như vậy, với những ưu điểm lau chùi được, cứng và khả năng kháng trầy xước, màng ngăn nước. Tấm vật liệu sau khi phủ decoSlL đáp ứng cơ bản những yêu cầu điển hình đối với việc ứng dụng làm mặt bàn nội - ngoại thất.
4. Kết luận
Thông qua nghiên cứu thử nghiệm cấp phối vữa xi măng lưới thép, đúc và xử lý tắm mẫu 10 mm hướng đến mục tiêu ứng dụng làm sản phẩm mặt bàn nội - ngoại thất, chúng tôi rút ra một số kết luận:
- Cấp phối vữa xi măng với tỉ lệ C/X = 2, N/X = 0,3 và PGSD = 1% khối lượng X, hàm lượng tro bay (FA) = 30% X và hàm lượng cốt liệu keramzit thay thế 60% khối lượng cốt liệu cát có tính thi công tốt, đạt cường độ cao >70 MPa ở 28 ngày tuổi. Khối lượng thể tích đối với mẫu 60% keramzit đạt 1600 kg/mŸ, với khoảng chênh lệch giảm khoảng 30% so. với mẫu đối chứng sử dụng cát. Do vậy cấp phối này có thể xem là phù hợp đề đúc tắm xi măng lưới thép;
- Tấm mẫu xi măng lưới thép dày 10 mm được đúc thành công theo qui trình các tác giả đề nghị. Tấm mẫu có khả năng kháng va đập tốt, không bị vỡ hoàn toàn do có lưới thép gia cường. Ảnh chụp. vết nứt và mặt gãy bằng kính hiển vi cho thầy thành phần vữa và lưới thép cùng chịu lực với nhau trong 44 quá trình làm việc nhờ khả năng kết dính tốt của vữa với lưới thép mà khả năng chịu uốn của lưới thép được khai thác một cách triệt để;
- Kết quả xử lí cứng bề mặt bằng dung dịch decoSlIL® cho thấy độ cứng mẫu cao hơn so với trước khi phủ lớp cứng, cũng như khả năng kháng trầy xước khi gặp vật cứng, nhọn (thang Mohs 6,5).
Tài liệu tham khảo
1. National Academy of Sciences (1973), Ferrocement: Applications in Developing Countries, Washington D.C, February.
2. Phạm Cao Tuyên (2017), Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn, Luận án Tiến sĩ, Đại học Thủy Lợi.
3. ACI Commitee 549 (2010), Thin Reinforced Cementitious Products & Ferrocement, Reporf of ACI Meeting at Spring Convention, Chicago.
4. TCVN 7368:2013, Kính xây dựng-Phương pháp thử độ bền va đập.
5. Nguyễn Khánh Sơn, Huỳnh Ngọc Minh, Trần Anh Tú, Nguyễn Hoàng Tuấn (2020), Vật liệu phủ liti silicat bảo vệ bề mặt bê-tông xi-măng, Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1, trang 39-46.
ximang.vn (TH/ Tạp chí KHCN Xây dựng)
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý mẫu vữa
Đối với mẫu vữa tươi sau khi nhào trộn, kết quả đo độ xòe bàn giằng theo TCVN 3121-3:2003 lần lượt với các mẫu như bảng sau. Trong ba trường hợp cấp phối, mẫu đối chứng biểu hiện độ xòe bàn giằng lớn nhất. Có thể giải thích do hạt cát nặng hơn, bề mặt nhẵn ít ma sát nên khi giằng vữa dễ chảy, mờ rộng đường kính. Tuy vậy có thể thấy giá trị độ xòe trong cả ba trường hợp đều > 20cm nên tính linh động cao, vữa dễ lèn đầy để đồ khuôn.
Đối với mẫu vữa đóng rắn, kết quả phát ừiển cường độ chịu uốn và chịu nén ờ các thời điểm 7, 28 ngày tuồi được trình bày trên biểu đồ Hình 4. Cường độ chịu nén các mẫu ờ 28 ngày tuồi đạt rất cao > 70 MPa. Mầu đối chứng đạt cường độ chịu uốn và chịu nén lớn nhất và cường độ giảm dần theo lượng % cốt liệu nhẹ keramzit sử dụng thay thế cát.
Kết hợp kết quả đo cường độ chịu uốn, nén và kết quả đo khối lượng thể tích mẫu thanh 40x40x160mm (Bảng 3 cũng cho thấy tính biến thiên tương tự. Có nghĩa là khi thay thế cốt liệu keramzit càng nhiều kéo theo sự suy giảm cường độ chịu lực và khối lượng thể tích. Thông thường, yêu cầu tính nhẹ của vữa xi măng lưới thép nhằm đảm bảo dễ dàng vận chuyển và sử dụng, tuy nhiên vẫn cần đảm bảo khả năng chịu lực. Thực tế việc thay thế cốt liệu keramzit cũng cần lưu ý nguy cơ vữa dễ bị phân tầng tách lớp hơn. Do đó chúng tôi lựa chọn cấp phối 60% keramzit để tiến hành đúc mẫu tắm mỏng cho mục tiêu hướng đến ứng dụng làm sản phẩm mặt bàn nội ngoại thất.
3.2. Kết quả thí nghiệm mẫu tắm 10mm
Hình 5 là ảnh chụp mặt cắt ngang bề dày các mẫu tấm sau khi vữa đóng rắn. Có thể dễ dàng nhận thấy các đốm trắng sáng của thanh lưới thép bị cắt, hàng lưới này bị ít nhiều xô lệch ở một vài vị trí khỏi mặt phẳng trung tâm bề dày tắm. Cấu trúc mẫu vữa đối chứng thể hiện tính đặc chắc và màu xám hơn so với mẫu tắm vữa 60KZ, đặc trưng bởi màu sẫm đen của sét nung phồng và nhiều vị trí rỗng bọt khí.
Thí nghiệm đo độ kháng va đập mẫu tấm 10mm phỏng theo tiêu chuẩn TCVN 7368:2013 [4]. Bi thép khối lượng 1042g được thả lần lượt từ các độ cao tăng dần (1m; 1,2m; 1,4m) để kiểm tra tính kháng phá hủy tắm mẫu. Kết quả cho thấy tắm mẫu dùng vữa 60KZ bị nứt vỡ khi bi rơi từ chiều cao 1,2m và tắm mẫu sử dụng vữa đối chứng chỉ bị nứt vỡ khi bi Mẫu tâm vữa đối chứng 42 rơi từ chiều cao 1,4m. Thông thường vữa xi măng. có tính dòn và dễ vỡ, nhưng nhờ sử dụng lưới thép nên mẫu tấm vật liệu xi măng lưới thép biểu tính kháng va đập, không bị vỡ vụn hoàn toàn, bi thép không thể xuyên qua tắm (Hình 6). Điều này có thể xem là phù hợp hướng đến ứng dụng làm sản phẩm mặt bàn nội ngoại thất.
3.3. Kết quả xử lý tăng cứng bề mặt mẫu tắm
Thí nghiệm xử lí tăng cứng bề mặt nhằm cải thiện tính chống trầy xước của bề mặt tắm vật liệu xi măng lưới thép. Trong nghiên cứu trước [5] chúng tôi đã phân tích khả năng tăng cứng của dung dịch phủ lithium silicate. Tấm mẫu sau 28 ngày bảo dưỡng được mài phẳng, thổi sạch bụi và được quét dung dịch phủ decoSIL®, sản phẩm thương mại của Công ty DECOCRETE. Kết quả so sánh quan sát bề mặt tắm mẫu phẳng mịn hơn, có tính thẩm mỹ loại bỏ được các khuyết tật bề mặt như bọt khí (Hình 7).
Ngoài ra nhờ cơ chế dung dịch phản ứng với thành phần sản phẩm xi măng thủy hóa C-H tạo lớp khoáng C-S-H trên bề mặt. Thí nghiệm đánh giá độ cứng của lớp phủ thông qua việc sử dụng bút Mohs (tiêu chuẩn TCVN 6415-18-2005 hoặc ASTM C1895-20) có ưu điểm nhanh chóng xác định độ cứng của lớp phủ. Hình 8 chụp bằng kính hiển vi quang học (độ phóng đại 250x) khuyết tật do bút Mohs để lại trên bề mặt lớp phủ. Đối với bút Mohs có độ cứng là 6 thì không gây ra khuyết tật, lớp phủ còn nguyên vẹn (hình trái). Đối với bút Mohs có độ cứng là 7 thì tạo vết xước nhẹ nhưng không gây phá hủy, bong tróc lớp phủ. Qua đó có thể xác định lớp phủ có độ cứng 6,5 theo thang độ cứng Mohs.
Bên cạnh đó mẫu tắm được đo cường độ thông qua dụng cụ súng bật nảy (TCVN 9334:2012). Kết quả giá trị tổng hợp trong Bảng 4 cho thấy cường độ đạt được gần xắp xỉ như khi đo cường độ mẫu vữa ở trên. Đồng thời khi so sánh hai loại mẫu tấm trước và sau khi phủ tăng cứng cũng cho thấy sự tăng nhẹ giá trị cường độ chịu lực. Như vậy, với những ưu điểm lau chùi được, cứng và khả năng kháng trầy xước, màng ngăn nước. Tấm vật liệu sau khi phủ decoSlL đáp ứng cơ bản những yêu cầu điển hình đối với việc ứng dụng làm mặt bàn nội - ngoại thất.
4. Kết luận
Thông qua nghiên cứu thử nghiệm cấp phối vữa xi măng lưới thép, đúc và xử lý tắm mẫu 10 mm hướng đến mục tiêu ứng dụng làm sản phẩm mặt bàn nội - ngoại thất, chúng tôi rút ra một số kết luận:
- Cấp phối vữa xi măng với tỉ lệ C/X = 2, N/X = 0,3 và PGSD = 1% khối lượng X, hàm lượng tro bay (FA) = 30% X và hàm lượng cốt liệu keramzit thay thế 60% khối lượng cốt liệu cát có tính thi công tốt, đạt cường độ cao >70 MPa ở 28 ngày tuổi. Khối lượng thể tích đối với mẫu 60% keramzit đạt 1600 kg/mŸ, với khoảng chênh lệch giảm khoảng 30% so. với mẫu đối chứng sử dụng cát. Do vậy cấp phối này có thể xem là phù hợp đề đúc tắm xi măng lưới thép;
- Tấm mẫu xi măng lưới thép dày 10 mm được đúc thành công theo qui trình các tác giả đề nghị. Tấm mẫu có khả năng kháng va đập tốt, không bị vỡ hoàn toàn do có lưới thép gia cường. Ảnh chụp. vết nứt và mặt gãy bằng kính hiển vi cho thầy thành phần vữa và lưới thép cùng chịu lực với nhau trong 44 quá trình làm việc nhờ khả năng kết dính tốt của vữa với lưới thép mà khả năng chịu uốn của lưới thép được khai thác một cách triệt để;
- Kết quả xử lí cứng bề mặt bằng dung dịch decoSlIL® cho thấy độ cứng mẫu cao hơn so với trước khi phủ lớp cứng, cũng như khả năng kháng trầy xước khi gặp vật cứng, nhọn (thang Mohs 6,5).
Tài liệu tham khảo
1. National Academy of Sciences (1973), Ferrocement: Applications in Developing Countries, Washington D.C, February.
2. Phạm Cao Tuyên (2017), Nghiên cứu kết cấu và công nghệ chế tạo cầu máng xi măng lưới thép ứng suất trước nhịp lớn, Luận án Tiến sĩ, Đại học Thủy Lợi.
3. ACI Commitee 549 (2010), Thin Reinforced Cementitious Products & Ferrocement, Reporf of ACI Meeting at Spring Convention, Chicago.
4. TCVN 7368:2013, Kính xây dựng-Phương pháp thử độ bền va đập.
5. Nguyễn Khánh Sơn, Huỳnh Ngọc Minh, Trần Anh Tú, Nguyễn Hoàng Tuấn (2020), Vật liệu phủ liti silicat bảo vệ bề mặt bê-tông xi-măng, Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1, trang 39-46.
ximang.vn (TH/ Tạp chí KHCN Xây dựng)
