Những năm gần đây, ngành xây dựng đang phát triển nhanh chóng, nhu cầu về bê tông xi măng công nghệ tiên tiến với các thuộc tính đặc biệt, thậm chí phi thường ngày càng tăng cao. Các phụ gia hóa chất được biết đến từ lâu thuộc thế hệ thứ nhất, thứ hai và thứ ba - xét về tác động của chúng đối với cấu trúc của đá xi măng và tính lưu biến của hỗn hợp bê tông - không thể đáp ứng đầy đủ các yêu cầu tăng cao, theo đó, nhu cầu về các chất biến tính mới ngày càng tăng.

Bê tông polystyrol

Hiện nay, các chế phẩm hóa thế hệ thứ tư ở dạng sol (dung dịch keo) đông khô ổn định hoặc chất biến tính chứa sol trong thành phần, có khả năng thay đổi hoàn toàn nhiều tính chất của vữa bê tông và bê tông, có thể thỏa mãn yêu cầu trên. Những vật liệu cải tiến này được nghiên cứu, công bố và sản xuất độc quyền bởi công ty BETOCHEMIKS® (Simferopol, Liên bang Nga).

Nga đang có nhu cầu khá cao về bê tông polystyrol làm vật liệu kết cấu và cách nhiệt để xây dựng nhà ở và biệt thự đơn lập, nhất là ở các vùng khí hậu lạnh. Thế giới có hai công nghệ chính để sản xuất loại bê tông này. Công nghệ hứ nhất, đưa chất phụ gia hóa học tạo khí vào vữa bê tông trong quá trình chuẩn bị, công nghệ này được sử dụng khắp miền Bắc Nga, và được coi là công nghệ nội địa, do chủ yếu sử dụng sản phẩm thuần Nga thuộc thế hệ đầu tiên - nhựa gỗ xà phòng hóa (SDO).

Hiện nay, tại châu Âu (trong đó có Nga), Trung Đông, Canada và Mỹ, công nghệ sản xuất bê tông polystyrol của châu Âu được áp dụng - hoàn toàn không đưa không khí vào vữa bê tông. Công nghệ được phát triển bởi công ty Edilteco®Group của Ý, chuyên sản xuất các vật liệu dùng để sản xuất bê tông nhẹ, có văn phòng đại diện khắp Tây Âu để quảng bá sản phẩm và công nghệ của mình. Nguyên lý của quy trình công nghệ là phun lên các hạt polystyrene trương nở, trong quá trình trộn chúng, chế phẩm đặc biệt “EIA”. Sau khi sấy khô tự nhiên, bề mặt kỵ nước của chất độn polymer có thuộc tính ẩm ướt tức là trở thành ưa nước. Việc thay đổi tính kỵ nước thành ưa nước giúp tạo ra hỗn hợp bê tông polystyrol không bị phân tầng và không nổi hạt, mà không cần đưa vào các phụ gia hóa học, nhưng hoàn toàn không giải quyết được vấn đề bám dính của đá xi măng với chất độn polymer. Ở đây cần phải thay đổi hoàn toàn vật liệu bề mặt từ polymer sang vật liệu kết hợp là polymer silicat. Sản phẩm cải tiến này cùng với công nghệ sản xuất được công ty BETOCHEMIX® Nga nghiên cứu phát triển. Hạt được xử lý bằng công nghệ sau khi trùng hợp hoàn toàn lớp phủ dính được trộn vào hỗn hợp polystyrene, không cần sử dụng các phụ gia hóa học tạo khí; chỉ có các hạt, xi măng và nước.

Sự hiện hữu độ bám dính của xi măng với bề mặt được biến đổi của chất độn polymer khi hoàn toàn không có không khí làm tăng đáng kể cường độ nén của bê tông polystyrol. Công nghệ này lý tưởng cho việc sản xuất hạt EPS nhằm mục đích thương mại dưới dạng sản phẩm độc lập, hoàn toàn sẵn sàng để chuẩn bị sản xuất bê tông polystyrol trong mọi điều kiện và bằng mọi thiết bị, hoặc để sản xuất vữa khô trên cơ sở các hạt này.

Tấm tường bằng bê tông polystyrol được sử dụng phổ biến trong xây dựng nhà ở

Chuyển sang việc biến tính bê tông polystyrol bằng các phụ gia hóa học. Sản phẩm nội địa SDO là một chương trình khá thành công từ thời Liên Xô nhằm biến chất thải hóa học của ngành chế biến gỗ trực tiếp thành bê tông, chương trình này hiện nay được chuyển đổi thành một ngành kinh doanh được quảng cáo rộng rãi. SDO trên cơ sở chất thải là sản phẩm hóa học thế hệ đầu tiên, không có thành phần ổn định và bất kỳ lô tiếp theo nào cũng có thể khác biệt rất nhiều về hoạt độ so với lô trước. Chất phụ gia có đặc tính cuốn khí và chống thấm nước, giúp ổn định hỗn hợp bê tông polystyrol và giữ cho hạt EPS không nổi lên. Sự bám dính của chất kết dính với bề mặt của chất độn polymer hoàn toàn không có. Không khí bị phụ gia SDO cuốn vào hồ xi măng làm giảm cường độ nén của sản phẩm từ 1,5 đến 2 lần so với bê tông polystyrol không có không khí trên chất biến tính sol hoặc trên các hạt được phủ chất kết dính.

Các sản phẩm thế hệ thứ tư của công ty BETOCHEMIKS® là dung dịch keo ổn định không chứa chất thải và do đó không gây dị ứng khi làm việc với chúng, như trường hợp của SDO. Các sản phẩm mới được tổng hợp từ nguyên liệu trong nước và có dạng hai sol đông khô. Đây là chất thay thế vôi (silica sol) gốc organosilicon, và chất ổn định thixotropic gốc sulfonol và naphthalene sulfonate. Điều quan trọng ở đây không phải là số lượng sản phẩm, mà là hiệu quả của công thức của bất kỳ loại nào trong hai loại sol, các vi hạt trong đó kết tủa về mặt hóa học, tạo thành các trung tâm hình thành tinh thể trong đá xi măng trong quá trình hydrat hóa xi măng.

Hydrosol, giống như SDO, không ảnh hưởng đến độ bám dính của xi măng với bề mặt polymer của chất độn, nhưng cũng mang lại đặc tính làm ướt bằng dung dịch nước. Hơn nữa, cả hai sản phẩm tạo nên đá xi măng đều tạo thành một mạng lưới không gian ba chiều gồm các tinh thể đặc biệt và các polyme mạng lưới ở dạng ma trận, trong trường hợp hoàn toàn không có không khí cuốn theo, sẽ làm tăng cường độ nén ban đầu cũng như cuối cùng của bê tông polystyrol. Một số sản phẩm ở dạng sol có thể biến đổi thành công không chỉ tất cả các loại bê tông nhẹ và nặng (gồm cả bê tông ép rung) mà còn cả các chất phụ gia hóa học, ví dụ, trên cơ sở ete polycarboxylate và không chỉ có vậy. Do đó, với sự trợ giúp của một lượng nhỏ bất kỳ chất sol nào, có thể chuyển đổi trực tiếp chất phụ gia hóa học thông thường từ thế hệ thứ nhất sang thế hệ thứ tư, nhờ đó hỗn hợp bê tông, bê tông hoặc chế phẩm bê tông có các thuộc tính đặc biệt và cấp độ khác. Điều này mở ra một hướng đi hoàn toàn mới cho các doanh nghiệp, hiệp hội xây dựng lớn có phòng thí nghiệm riêng, cũng như cho các nhà sản xuất phụ gia hóa chất của Nga.

Tạp chí Vật liệu xây dựng, Công nghệ & Thiết bị thế kỷ XXI, tháng 3/2023

ND: Lệ Minh