1. CHẤT KẾT DÍNH TRONG XÂY Dá»°NG 
2. XI MĂNG KẾT TINH
3. XI MÄ‚NG POLYMER VÔ CÆ 
4. TỔNG KẾT

1. CHẤT KẾT DÍNH TRONG XÂY Dá»°NG

1.1 MỤC ĐÍCH

Trong xây dá»±ng muốn biến má»™t số vật liệu bở rời thành Ä‘á cứng, gọi là bêtông, người ta cần đến má»™t chất kết dính. Vật liệu bở rời có phần chịu tải, có phần không chịu tải. Còn chất kết dính phải tạo sá»± chắc chắn, sá»± chịu tải mong muốn, không rã trong nÆ°á»›c và có cường Ä‘á»™ cao.

Trong lịch sá»­ của ngành xây dá»±ng, loài người bắt đầu bằng chất vôi, thường Ä‘i vá»›i cát và đất sét. Đó là chất kết dính thông dụng nhất. Sau Ä‘ó kỹ sÆ° La Mã trá»™n bá»™t tro mịn núi lá»­a vá»›i vôi, để làm ximăng puzolan. Người Anh nung clinker (gồm sét vá»›i Ä‘á vôi) làm ximăng Portland (CPA) dùng đến ngày nay. Còn thế ká»· 21 Ä‘ang phát triển xi măng polymer vô cÆ¡.

1.2 TIÊU CHUẨN THá»°C TẾ

1.2.1 Gía rẻ, kết dính cao

TrÆ°á»›c nhất vá»›i người dùng phải có giá rẻ. NhÆ°ng giá rẻ phải Ä‘i cùng chất lượng cao. Hai Ä‘iều kiện này chỉ có ở ximăng CPA : 1000Ä‘/kg xi măng này là giá rẻ, ximăng CPA có chất lượng hÆ¡n vôi tôi, ximăng puzolan và nhiều thứ khác nữa. Nếu có ximăng gì rẻ hÆ¡n ximăng CPA, Ä‘ó là Ä‘iều mọi người mong đợi.

1.2.2 Khô hay Æ°á»›t

Nhiều chất kết dính nằm ở dạng lỏng, giá rất đắt mà chất lượng không cao. Chỉ có ximăng puzolan và vôi tôi giá rẻ, mà chất lượng lại thấp. Chỉ có ximăng CPA, nhÆ° ximăng Hà Tiên, có tính bá»™t khô nhÆ° hai chất vôi và puzolan, mà chất lượng cao. NhÆ° vậy cho đến nay, giá thành tÆ°Æ¡ng đối rẻ. Tất nhiên ximăng CPA có má»™t số nhược Ä‘iểm. NhÆ° Ä‘ông cứng nhanh dÆ°á»›i nÆ°á»›c khi được nghiền mịn, nhÆ°ng nghiền mịn quá lại mau chết (Ä‘ông cứng trong không khí ẩm nÆ°á»›c ta), gọi là có tuổi thọ thấp. Còn xi măng polymer vô cÆ¡ càng được nghiền mịn càng tốt

1.2.3 Cứng nhanh hay chậm

Ximăng CPA cứng rất nhanh trong vài giờ cho nên vữa hồ thiếu hoàn chỉnh. Do vậy, phải hãm vận tốc lại bằng cách thêm vào 3% CaSO₄. Nó làm Ä‘á»™i giá thành.

1.2.4 Tuổi thọ dài hay ngắn

NhÆ° trên Ä‘ã nói, tuổi thọ của ximăng CPA là thời gian cho phép tá»± Ä‘ông cứng trong khí trời. Ở Ä‘á»™ mịn 80 micromet đường kính của hạt, ximăng CPA chết trong 20 ngày khi phÆ¡i ra gió. Đó là tuổi thọ vừa phải. Nếu nghiền mịn đến 40 micromet đường kính, tuổi thọ chỉ có vài ngày. Ximăng polymer hữu cÆ¡ có Ä‘á»™ Ä‘ông cứng chậm, rất phù hợp nhÆ°ng không cứng tốt nhÆ° ximăng polymer vô cÆ¡.

1.2.5. Dá»… làm hay khó làm

Ximăng CPA dá»… thi công nhất, nhờ làm nhão từ bá»™t khô và cứng dÆ°á»›i nÆ°á»›c. Các loại ximăng khác cần thêm 1 hay nhiều phụ gia để hóa cứng. Ximăng pôlime khó làm hÆ¡n, vì cần có 20% đất sét, đất trÆ¡, vôi và phụ gia hóa nhÅ© hay nhÅ©. Cho nên cần ra sản phẩm pôlime từ 1 công ty chứ không từ 1 cá nhân được. Tuy nhiên, chất lượng cứng cao nhÆ° ximăng CPA mà giá thành lại thấp còn phân ná»­a, nên Ä‘ây là Ä‘iểm hấp dẫn nhất của ximăng  polymer vô vÆ¡

2. XI MĂNG KẾT TINH

2.1- CÁCH ĐIỀU CHẾ

Người ta nghiền Ä‘á vôi CaCO₂ (90%) vá»›i đất sét hay Ä‘á phiến (10%) rồi nung ở 1450⁰C để tạo thành má»™t chất trong bóng gọi là clinker. Đây là má»™t silicat 1 Ca, silicat 2 Ca và silicat 3 Ca ( tức alite, belite và celite) Ä‘óng rắn lại sau 3 – 4 giờ. Đó là ximăng ngậm nÆ°á»›c sá»­ dụng vá»›i lượng nÆ°á»›c thừa dÆ°, càng ngâm nÆ°á»›c chừng nào, Ä‘á»™ cứng càng cao chừng nấy.

Yếu Ä‘iểm của ximăng CPA là không cứng rắn vá»›i đất sét, mà chỉ cứng rắn vá»›i nÆ°á»›c. Nó sợ nÆ°á»›c mặn, chất hữu cÆ¡ và phèn. Nó chỉ thích cát sạch gốc sông và ao hồ nÆ°á»›c ngọt.

2.2- SỬ DỤNG: CỨNG DƯỚI NƯỚC

Chỉ có má»™t Æ°u Ä‘iểm là cứng dÆ°á»›i nÆ°á»›c, nên ximăng CPA dùng để xây cầu rất tốt. Má»™t yếu Ä‘iểm thứ hai là cứng nhanh quá, cần làm cho nó cứng chậm lại. Cách Ä‘ó là làm ximăng khô nhanh, mất nÆ°á»›c, bằng phÆ°Æ¡ng pháp trá»™n phụ gia vào. Loại thứ nhất là trá»™n 3% CaSO₄. Nó hút nÆ°á»›c nhanh và tạo ximăng thiếu nÆ°á»›c, ning kết chậm. Loại thứ hai là trá»™n ximăng vá»›i má»™t loại nhÅ© cÅ©ng đẩy nÆ°á»›c ra ngoài. Cách này là má»™t loại pôlime, làm cho ximăng cứng rắn hÆ¡n, nhờ sá»± polymer Ä‘i kèm.

2.3- ƯU NHƯỢC ĐIỂM

2.3.1 Ưu điểm.

NhÆ° vậy ximăng CPA có Æ°u Ä‘iểm là tạo chất kết dính thủy lá»±c, dùng vá»›i nÆ°á»›c lã và cát sạch. Má»™t Æ°u Ä‘iểm Ä‘áng kể là vá»›i Ä‘á»™ cứng bình thường, ximăng có giá khá thấp so vá»›i các phÆ°Æ¡ng pháp khác, cỡ 1200Ä‘/kg. Ưu Ä‘iểm thứ ba là dạng khô, dá»… chuyên chở, pha trá»™n và bảo quản lâu. Dùng nó trong nÆ°á»›c hay trong khí trời, nó đều không Ä‘á»™c hại đối vá»›i môi trường và đối vá»›i người sá»­ dụng.

2.3.1 Nhược điểm.

NhÆ°ng nhược Ä‘iểm thì còn quá nhiều, phải khắc phục.

TrÆ°á»›c hết đất trồng trọt không sá»­ dụng ximăng CPA, vì chất hữu cÆ¡ dồi dào. Nó chỉ chuá»™ng có má»—i cát sạch là đối tác chính. Má»™t ximăng pha nÆ°á»›c (100% Ä‘á»™ ẩm) cá»™ng vá»›i ba cát sạch và thô, tạo nên Ä‘á»™ cứng mac 300, nếu thêm phụ gia, nó sẽ vọt đến mac 600.

Nó cÅ©ng sợ mặn, sợ phèn, làm yếu cường Ä‘á»™ Ä‘i. Lượng xút cao quá là má»™t vấn đề. Tỉ lệ vôi sống trong ximăng cÅ©ng là má»™t vấn đề.

2.3.3. Kết luận

Cho đến cuối năm 1990, ximăng Portland hay các loại CPA nào khác đều là chất liên kết nhờ kết tinh, trong Ä‘ó CPA là tối Æ°u về các mặt. NhÆ°ng sau Ä‘ó, ximăng pôlime vô cÆ¡ ra đời, tạo ra sá»± cạnh tranh khốc liệt trên thế giá»›i, làm cho ngôi vị cao nhất của ximăng CPA giảm dần. Vậy ximăng pôlime là gì?

3. XI MÄ‚NG POLYMER VÔ CÆ 

3.1 CÆ  CHẾ POLYMER VÔ CÆ 

3.1.1. Polymer hóa vô cÆ¡ trá»±c tiếp.

Từ trÆ°á»›c 5000 năm, người ta gọi thủy tinh, pha lê là má»™t chất rắn trong suốt mà con người chế tạo được. Vào thế ká»· 19 khi kính hiển vi phân cá»±c ra đời, soi thủy tinh lên kính, nó là vật thể không kết tinh, gọi là vô định hình. Mãi đến khi có kính hiển vi Ä‘iện tá»­ rọi lá»›n trên 10000 lần, má»›i thấy thủy tinh là sá»± bện chặt của những sợi dây mà sau Ä‘ó được xác định là polymer vô cÆ¡. Vậy, nhờ nung nóng, cát trở thành thủy tinh, cứng, trong và là má»™t polymer vô cÆ¡ cao nhiệt ( 1200 Ä‘á»™ C – 1400 Ä‘á»™ C).

Vào thập ká»· 70 của thế ká»· 20, các nhà khoa học Mỹ biến bá»™t lÆ°u huỳnh (S) thành sợi nhờ nung nóng nó ở 140⁰C, thay vì ở 1400⁰C nhÆ° thủy tinh. Đây là lần đầu tiên con người tạo polymer vô cÆ¡ ở nhiệt Ä‘á»™ thường. Sau này, cuối thập ká»· 90, nhà khoa học Plattfort tạo được các hạt nam châm tí hon bằng cách trá»™n cao lanh vá»›i soÄ‘a. Chúng hít mạnh vá»›i nhau và biến cao lanh thành Ä‘á. Đó là má»™t pôlime trá»±c tiếp. Rồi còn nhiều phát minh nữa ở dạng nhÆ° vậy, khiến cho vật liệu xây dá»±ng trở nên dồi dào hÆ¡n, và nhất là rẻ hÆ¡n. Đó là cốt lỏi của cuá»™c cách mạng hóa học ở thế ká»· 21 : khoa hóa học của các chất nano.

3.1.2. Polymer hóa vô cÆ¡ gián tiếp.

Trong thập niên 50 của thế ká»· 20, các nhà khoa học lập lại sá»± kết cứng của vôi tôi vá»›i đất sét. Họ nhận thấy rằng dÆ°á»›i kính hiển vi Ä‘iện tá»­, đất sét hóa Ä‘á nhờ bên trong đất sét hiện ra những sợi cá»±c mãnh, Ä‘an bện nhau, mà họ gọi là entolime. Về sau, vào thế ká»· 21, ta má»›i nhận ra Ä‘ó là những sợi polymer đất sét –vôi -đất sét-vôi dài Ä‘á»™ 10000 lần phân tá»­ đất sét. Sá»± hóa cứng là má»™t sá»± pôlime hóa vô cÆ¡ ở nhiệt Ä‘á»™ thường. Nó xãy ra trong suốt 300 ngày nhào trá»™n và chỉ xuất hiện pôlime đầu tiên khi sét bị đẩy Ä‘i hết nÆ°á»›c tẩm bên trong. Nó chấm dứt vá»›i sét khô gỏ bon bon nhÆ° ngói và không hề hóa nhão trong nÆ°á»›c nữa. Vậy sá»± pôlime hóa của đất sét ngược lại vá»›i sá»± kết tinh hóa cùa ximăng CPA là : pôlime hóa đẩy nÆ°á»›c Ä‘i ra ngoài, còn sá»± kết tinh hoá hút nÆ°á»›c vào làm nÆ°á»›c kết tinh bên trong.

Vậy đẩy nÆ°á»›c tẩm xảy ra làm sao? Giữa hạt sét và hạt vôi, có hai màng mỏng nÆ°á»›c dày 0,2 micromet. Khi màng mỏng nÆ°á»›c này bị vứt Ä‘i, hạt đất sét và hạt vôi vốn là từ tính âm (đất) và từ tính dÆ°Æ¡ng (vôi), kết dính lại nhau thêm 30% sức mạnh nữa, làm thành pôlime (entroline).

Muốn đẩy nÆ°á»›c tẩm Ä‘i khỏi hạt bé, cần có lá»±c nén (cao chừng nào tốt chừng ấy) và có việc phÆ¡i khô hay sấy

3.1.3 Ưu nhược Ä‘iểm của polymer vô cÆ¡:

3.1.3.1. Ưu Ä‘iểm của polymer vô cÆ¡

Tại sao thế giá»›i phát minh ra polymer vô cÆ¡ và không nung? Vì Ä‘ó là vật liệu dồi dào, không va chạm vá»›i môi trường. Đồng thời Ä‘ó là công nghệ nano giữa các hạt bé có từ tính hút nhau, không có lá»±c nào khác. Sau nữa là vật liệu lấy tại chá»—, giảm giá thành chuyên chở. Vật bé có từ tính âm nhÆ° đất sét và chất pôzôlan hiện nay là hai vật liệu dồi dào nhất, Ä‘âu cÅ©ng có; còn vật liệu có từ tính dÆ°Æ¡ng, nhÆ° vôi, ôxyt sắt, manhê cÅ©ng rất phong phú và dá»… tìm, trong Ä‘ó vôi là vật liệu rẻ nhất.

Hạ giá thành cÅ©ng là má»™t Æ°u Ä‘iểm Ä‘áng kể, khi đất và nÆ°á»›c tại chá»— giàu hữu cÆ¡, giàu phèn, giàu mặn, đều dùng được nhờ 3 yếu tố trá»™n, nén, phÆ¡i hoàn tất được. NhÆ°ng hạ giá thành không được kéo theo hạ chất lượng. Đối vá»›i nền hạ đường bá»™, Ä‘iều này Ä‘ã được làm nên các nÆ°á»›c tiên tiến. Trên nền hạ bằng đất tại chá»—, lên má»™t lòng đường bằng dầu hắc hay nhÅ© tÆ°Æ¡ng. Đối vá»›i vật liệu xây dá»±ng, việc này từng bÆ°á»›c tạo sản phẩm má»›i nhÆ° gạch không nung, ngói không nung, trụ không nung, có giá thành thấp hÆ¡n giá cổ Ä‘iển đến 50%.

Bền chặt vá»›i thời gian, trÆ¡ vá»›i thời tiết khắc nghiệt, chịu được nhiệt Ä‘á»™ hÆ¡n 1000 Ä‘á»™ C, không tan rã trong môi trường mặn, axid,... Đó là những Æ°u Ä‘iển nổi bật của xi măng polymer vô cÆ¡. Những tính chất này hiếm khi cùng tồn tại trong má»™t loại chất kết dính nào hiá»…n có trên thị trường.

3.1.3.1. Nhược Ä‘iểm của polymer vô cÆ¡

Đối vá»›i má»™t số nguyên liệu, quá trình Ä‘óng rắn của polymer vô cÆ¡ phụ thuá»™c vào nhiệt Ä‘á»™ môi trường. Nhiệt Ä‘á»™ càng cao càng thuận lợi cho sá»± polymer hóa. khó thi công trong Ä‘iều kiện thời tiết xấu.

4. TỔNG KẾT

4.1 XI MÄ‚NG KẾT TINH/ XI MÄ‚NG POLYMER VÔ CÆ .

TrÆ°á»›c sá»± xuất hiện của xi măng polymer vô cÆ¡ giá rẻ, dùng vật liệu tại chá»—, xi măng CPA gặp má»™t sá»± cạnh tranh khó chịu và khó diệt, vì rằng xi măng kết tinh là quan niệm cổ Ä‘iển còn xi măng polymer vô cÆ¡ là quan niệm má»›i, tiến bá»™. Tuy nhiên Ä‘ô thị hoá là xu hÆ°á»›ng còn dùng xi măng CPA, nhÆ°ng xu thế thắng của xi măng polymer vô cÆ¡ sẽ vượt trá»™i trong tÆ°Æ¡ng lai.

Theo chiều thời gian, xi măng polymer vô cÆ¡ sẽ kết hợp vá»›i keo hữu cÆ¡, vốn là polymer hữu cÆ¡, để nâng Ä‘á»™ cứng của xi măng polymer lên và để chống cháy cho keo hữu cÆ¡. Cùng lúc sẽ còn nhiều phụ gia ra đời, giá rẻ, để làm cho xi măng pôlime có thể hoàn thiện được và thắng ở những nÆ¡i có vật liệu không dùng vá»›i xi măng CPA được.

4.3. CHỌN LỰA

Thứ nhất là giá rẻ và chất lượng bảo đảm: nên chọn xi măng pôlime. 

Thứ hai là thời gian ninh kết nhanh, tạo cường Ä‘á»™ chịu lá»±c sá»›m.

Thứ ba là Ä‘á»™ bền chặt: chỉ có xi măng pôlime là có tuổi thọ cao hÆ¡n xi măng CPA.

NhÆ° vậy, vá»›i cÆ¡ bản của chất lượng là cÆ¡ chế từ tính, khác vá»›i cÆ¡ chế nung kết tinh, xi măng pôlime là má»™t hứa hẹn to lá»›n của tÆ°Æ¡ng lai.