Tìm hiểu các đặc tính và ứng dụng của xi măng nở trong xây dựng

Khái niệm về xi măng nở

Xi măng trương nở là loại xi măng đặc biệt khi trộn chung với nước tạo thành một hỗn hợp có xu hướng tăng khối lượng đến một mức độ lớn nhất định so với xi măng Portland. Sự nở rộng của vữa xi măng hoặc bê tông có thể bù đắp lại cho hiện tượng tổn thất co ngót.

Một số nét về xi măng nở

Quá trình sản xuất bột nở tách đá giống với sản xuất xi măng Portland, nhưng các nguyên vật liệu thô được sử dụng để tạo thành clinker thì khác nhau. Đầu tiên là đá vôi và đất sét được đem nung nóng ở nhiệt độ khoảng 1.426 độ C và sau đó clinker được hình thành. Trong các bước tiếp theo, canxi sunfat và bauxite được nung nóng ở nhiệt độ 1.260 độ C, sau đó tạo ra các clinker sulfoaluminate. Hai loại clinker này được kết hợp lại với nhau để tạo thành xi măng trương nở. Khi bột xi măng 

kết hợp với nước, sulfoaluminate sẽ nở rộng về khối lượng.

Xi măng trương nở có 3 loại là loại K, M và S. Trong đó, nguyên liệu thô của loại xi măng K chứa xi măng Portland, anhydrous tetracalcium trialuminate sulfate (C4A3S), calcium sulfate (CaSO4) và vôi (CaO).

Các clinker của xi măng Portland trong loại M được kết hợp cùng với canxi sulfat. Trong xi măng loại S là một loại xi măng Portland có chứa hàm lượng cao tricalcium aluminate (C3A) và canxi sulfat hơn xi măng Portland thông thường khác.

Bột nở xi măng được sử dụng để xây dựng các tấm sàn lớn trong các công trình xây dựng có quy mô lớn. Xi măng hoạt động tốt để lấp các lỗ rỗng trên nền móng bê tông. Xi măng trương nở được sử dụng để xây dựng trong các công trình cấu trúc giữ nước, toà nhà và cầu, sử dụng để sửa chữa các bề mặt bê tông bị hư hỏng…

Một số đặc tính của xi măng trương nở thú vị như sau: Thời gian để cài đặt khoảng 75 phút; xi măng nở ra có chứa 12% không khí, quá trình nở trong 7 ngày, nở tối thiểu 0,04% và tối đa 0,1%; cường độ nén sau 7 ngày ở mức 14,7Mpa và sau 28 ngày là 24,5Mpa.

Đặc tính của xi măng nở

Xi măng trương nở đem đến độ ổn định cao. Nhiệt độ nóng chảy bột nở tách đá ở 11000 độ C. Không bị nổ ở các điều kiện bình thường.

Các đặc tính liên quan đến lực trương nở của xi măng trương nở:

• Tỷ lệ nước ảnh hưởng trực tiếp đến độ trương nở. Thường sẽ sử dụng 30% nước cùng với 70% bột xi măng. Ít nước sẽ khó sử dụng, nhiều nước quá sẽ làm giảm lực nở của xi măng.

• Áp suất trương tỷ lệ thuận theo thời gian. Sau quá trình thủy hóa, thì lực trương sẽ bắt đầu xuất hiện. Tăng dần lực nở, phá, tách từ 2-10 giờ. 

• Áp suất trương của hỗn hợp gồm nước và bột xi măng  trương nở tỷ lệ thuận với đường kính lỗ khoan, chiều sâu và nhiệt độ môi trường của lỗ khoan. 

Các yếu tố trên càng lớn thì xi măng trương nở sẽ càng có điều kiện hoạt động tốt. Đường kính lỗ khoan tối ưu là 3.8cm. Nhiệt độ thích hợp sẽ được chú thích phù hợp với từng loại xi măng. Với lỗ khoan thông thường nên có độ sâu tối thiểu hơn 3 lần đường kính. 

Vai trò của xi măng nở trong xây dựng

Xi măng trương nở ngày càng được sử dụng phổ biến và được ứng dụng rộng rãi trong các công trình chẳng hạn như dùng để xây dựng các tấm sàn có diện tích lớn, xây dựng các công trình cấu trúc giữ nước, thi công cầu và các dự án tòa nhà…

Ngoài ra xi măng trương nở còn được sử dụng để sửa chữa các bề mặt bê tông bị hư hỏng, làm đầy các lỗ rỗng trên nền móng bê tông.

Đặc biệt, bột nở tách đá là giải pháp sử dụng để phá hủy các khối đá, kiện bê tông lớn một cách dễ dàng và nhanh chóng, thay thế cho các phương pháp truyền thống hay sử dụng như đục hay dùng thuốc nổ không đảm bảo an toàn.

Cách sử dụng vô cùng đơn giản, chúng ta chỉ cần khoan lỗ trên khối đá hay kiện bê tông cần tách rồi trộn xi măng trương nở với một lượng nước phù hợp nhất định tạo thành vữa và đổ vào lỗ khoan. Vữa sẽ dần dần đông cứng và trương nở tạo thành áp lực đẩy, sinh ra hệ thống các đường tách nứt phá đá và bê tông.

Phân loại xi măng nở

Xi măng nở hay bột nở tách đá hiện nay có 3 loại phổ biến trên thị trường. Chúng sẽ khác nhau cả về số lượng và tỷ lệ các thành phần cấu thành.

Người thi công phải đánh giá phụ thuộc theo điều kiện thời tiết của công trình mà sử dụng loại bột nở tách đá tương ứng. 

• Loại K: thành phần bao gồm xi măng portland, canxi sunfat, tri aluminate sulfate và vôi.
• Loại M: thành phần chỉ chứa clinker của xi măng portland thông thường và canxi sunfat.
• Loại S: thành phần chủ yếu chứa xi măng portland với hàm lượng cao là tricanxi aluminate.

Các loại xi măng trương nở trên sẽ hoạt động tốt nhất khi kết hợp với nước lạnh hoặc ở nhiệt độ tối đa là 20-25 độ C.

Định mức xi măng trương nở khi sử dụng sẽ phụ thuộc vào một số yếu tố sau:

Đường kính của lỗ khoan: lỗ khoan càng lớn càng cần nhiều xi măng. Chẳng hạn đường kính tiêu chuẩn lỗ khoan là 3.8cm sẽ cần 1.8 kg/m dài khoan để trộn với nước.

Phụ thuộc vào từng loại đá và diện tích mặt thoáng: Đối với các loại đá có độ mềm cao hoặc bê tông thông thường thì cần 5-8 kg/m3. Các loại đá cứng hơn hay bê tông cốt thép sẽ cần đến tối đa 25 kg/m3. 

Lưu ý khi sử dụng xi măng nở

Trong quá trình sử dụng nếu chưa dùng hết cùng một lần cần được lưu trữ bảo quản xi măng ở nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ẩm ướt. Nếu như không đảm bảo được sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của xi măng, có thể khi đạt được độ ẩm nhất định quá trình trương nở sẽ diễn ra tốn kém nhiều chi phí và mất an toàn trong kho.

Lưu ý về tỷ lệ trộn hỗn hợp xi măng với phải thích hợp nhất để đảm bảo chất lượng xi măng tốt nhất. Nếu nhiều nước quá hay ít nước quá thì quá trình trương nở sẽ khó diễn ra hoặc hiệu quả kém. Dẫn đến tốn kém xi măng và sức lực khi chuẩn bị quá trình trương nở.

Trong quá trình diễn ra quá trình trương nở cần có 1 khoảng cách an toàn. Do quá trình diễn ra không có tiếng nổ hoặc rất nhỏ nên để đề phòng trường hợp những khối đá, bê tông nứt ra rơi xuống mất an toàn lao động trong công trường xây dựng. 

Tìm kiếm nguồn cung cấp xi măng đảm bảo chất lượng xi măng

Ứng dụng của trong các công trình xây dựng

Hiện nay bột nở tách đá ngày càng được ứng dụng nhiều hơn trong các thi công xây dựng.

Là một trong những giải pháp để phá huỷ khối đá, bê tông nhanh chóng thay cho việc sử dụng thuốc nổ ở các công trình xây dựng hoặc cải tạo. Đảm bảo toàn lao động khi sử dụng, cũng như không ảnh hưởng đến môi trường xung quanh bởi xi măng được chế tạo bởi các vật liệu từ thiên nhiên.

Đội ngũ công nhân xây dựng khi sử dụng xi măng trương nở cũng không cần phải đào tạo mất quá nhiều thời gian. Vậy nên, đảm bảo được thời gian thi công đúng tiến độ. Bên cạnh đó, trong quá trình thi công công trình xây dựng không cần đầu tư các trang thiết bị máy móc hỗ trợ khi sử dụng xi măng trương nở, tiết kiệm nhiều kinh phí tối ưu nhất.

Trong thực tế, khi cần khai thác đá khối, phá đá, phá công trình các đội thợ thường làm theo các cách cũ:

Sử dụng thuốc nổ thông thường: đá, khối bê tông dễ bị  vỡ, nứt, nhiều bụi, đá văng và kèm khí độc. Với các công trình lớn có thể rất nguy hiểm đến tính mạng con người. Các công trình sử dụng đến thuốc nổ thông thường là các công trình đủ lớn, ở tách biệt với khu vực dân cư đông đúc. Ngoài ra, cần phải xin giấy phép của nhà nước và sử dụng 1 khối lượng thuốc cho phép.

Sử dụng phương pháp thủ công: Công nhân sẽ phá huỷ bằng tay như đục, nêm, đẽo.. rất tốn công sức hay thời gian mà kết quả đem lại không như mong muốn. Hiện tai, phương pháp này chỉ sử dụng cho các chi tiết nhỏ, phát sinh mà không cần sử dụng đến bột nở phá đá.

ngoài ra, có thể dùng máy móc hỗ trợ, dây để cắt kim cương: Hiệu quả nhưng chi phí đầu tư rất cao, trang thiết bị cồng kềnh. Nếu dùng cho đá cứng sẽ thường xuyên phải bảo dưỡng máy.

Ứng dụng xi măng trương nở trong các công trình xây dựng có những ưu điểm tối ưu hơn các phương pháp trên. Khi sử dụng sẽ không gây ra tiếng nổ, không có đá văng ra, đá dăm, không có khí thải độc hại gây ô nhiễm môi trường. Là giải pháp thay thế hoàn hảo trong công trình xây dựng.

Khi thủy hóa với tỷ lệ phù hợp, đổ vào lỗ khoan cần tách, phá hỗn hợp xi măng trương nở sẽ dần đông cứng lại, trương lên tạo thành áp suất lực đẩy sinh ra các vết nứt phá đá. Việc sử dụng bột nở phá đá này còn được sử dụng để lấp đầy các lỗ rỗng trên nền, mảng bê tông..

Kết luận

Như mọi thông tin ở trên cho chúng ta thấy, xi măng nở có rất nhiều đặc tính riêng biệt, từ đo được ứng dụng trong nhiều công trình xây dựng. Tuy không thể thay thế hoàn toàn xi măng portland, đây vẫn là một sự lựa chọn kết hợp trong xây dựng và sửa chữa. Các bạn cần tìm hiểu sử dụng các loại sản phẩm chính hãng, có chất lượng tốt để đảm bảo an toàn lao động và chất lượng công trình