Hệ thống co ngót lớp mỏng – Thiết bị kiểm tra co ngót và giãn nở của xi măng và bê tông

Một số vật liệu xây dựng như hợp chất sàn tự san phẳng hoặc thạch cao được thi công theo lớp mỏng. Các loại vữa đông kết nhanh này sẽ đông cứng trong vòng vài giờ và quá trình khô lớp mỏng như vậy thường kết thúc sau ngày đầu tiên. Để nghiên cứu động lực của quá trình co ngót và giãn nở sớm, chúng tôi đã phát triển một thiết lập đặc biệt gồm hai đơn vị laser được căn chỉnh theo chiều ngang. Thiết lập này cho phép nghiên cứu các thông số pha chế khác nhau và ảnh hưởng của chúng đến các giai đoạn co ngót và giãn nở khác nhau, cụ thể là co ngót dẻo, giãn nở khi đông kết và co ngót khi khô. Hành vi co ngót/giãn nở có liên quan chặt chẽ đến cả các yếu tố bên ngoài (khí hậu) và bên trong (công thức). Đối với yếu tố sau, thời điểm bắt đầu, cường độ và thời gian đông kết là chìa khóa cho hành vi co ngót/giãn nở tổng thể.

Khi vật liệu xây dựng được áp dụng theo lớp mỏng, co ngót là một trong những vấn đề chính vì hai lý do: Tỷ lệ bề mặt trên thể tích cao khiến cho quá trình bay hơi trở thành cơ chế chủ yếu gây ra sự co ngót vật lý mạnh và nhanh, và các phản ứng hydrat hóa mạnh có thể gây ra sự co ngót hóa học rõ rệt hoặc trong trường hợp hình thành ettringite có thể gây ra sự giãn nở mạnh.

Nguyên tắc đo lường

Nguyên lý đo lường Để nghiên cứu cơ chế co ngót/giãn nở sớm trong các lớp vữa mỏng đông cứng nhanh, một thiết lập đặc biệt đã được phát triển, bao gồm hai đơn vị laser. Hai tia laser được chiếu theo chiều ngang vào một cặp gương phản xạ nhẹ được đặt trên lớp vữa tươi. Sau đó, sự thay đổi khoảng cách giữa các gương phản xạ được ghi lại với độ phân giải 0.15 micromet. Thiết bị laser không tiếp xúc cho phép bắt đầu đo ngay sau khi lớp vữa tươi được đổ. Một máy ghi dữ liệu, được cung cấp cùng với hệ thống, ghi lại và lưu trữ dữ liệu trong các tệp ASCII chuẩn. Có thể ghi lại đồng bộ nhiệt độ và độ ẩm bằng cân (Mettler, Sartorius, Kern). Máy ghi bao gồm một kênh nhiệt độ cặp nhiệt điện và một kênh nhiệt độ-độ ẩm kết hợp.

Máy ghi dữ liệu có giao diện mạng (Ethernet), giúp dễ dàng tích hợp vào mạng nội bộ cục bộ. Sử dụng phần mềm trình duyệt web tiêu chuẩn, bạn có thể truy cập và trực quan hóa dữ liệu. Để phân tích dữ liệu sâu hơn, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng Microsoft Excel hoặc bất kỳ chương trình trực quan hóa dữ liệu tương tự nào. Dữ liệu được trình bày trực tuyến ở cả định dạng đồ họa và số trên màn hình. Không cần phần mềm PC chuyên dụng; tất cả những gì bạn cần là phần mềm trình duyệt web, chẳng hạn như Mozilla Firefox, Chrome, Opera hoặc Internet Explorer.

Ví dụ về phép đo

Hình ảnh bên dưới cho thấy sự co ngót dẻo mạnh (co ngót trước khi đông kết) trong giờ đầu tiên. Gần đến lúc bắt đầu đông kết, sự co ngót dẻo có thể đột ngột chuyển thành sự giãn nở. Giả thuyết làm việc hiện tại là đây là một hiệu ứng cấu trúc thuần túy liên quan đến nồng độ hydrat quan trọng, khiến các hạt khoáng (xi măng, cát và chất độn hạt mịn) được hỗ trợ bởi một ma trận hydrat. Từ thời điểm này trở đi, bất kỳ quá trình hydrat hóa nào nữa đều khiến các hạt khoáng bị đẩy ra xa nhau (giãn nở). Sự co ngót hóa học đang diễn ra (do hydrat hóa liên tục gây ra), góp phần vào sự co ngót dẻo trước đó, hiện đang tạo ra độ xốp. Khi tốc độ hydrat hóa chậm lại, sự bay hơi trở thành cơ chế chủ đạo và buộc lớp vữa phải co lại một lần nữa. Trong hầu hết các trường hợp, sự co ngót khô này sẽ ổn định trong ngày đầu tiên và lớp vữa trở nên ổn định về thể tích.