Công thức sản xuất vữa tự san phẳng gốc xi măng: Thành phần và phụ gia

Vữa tự san phẳng gốc xi măng là loại vữa có khả năng chảy và tự cân bằng bề mặt sau khi trộn với lượng nước phù hợp. Tuy nhiên, đối với nhà sản xuất, mục tiêu không đơn giản là tạo ra một hỗn hợp “càng lỏng càng tốt”.

Một công thức tốt phải cân bằng đồng thời độ chảy, khả năng duy trì độ chảy, ổn định chống phân tầng, thời gian làm việc, lượng bọt khí, khả năng bám dính, co ngót và các tính chất cơ lý sau đóng rắn.

ASTM C1708/C1708M-26 hiện áp dụng cho vữa tự san phẳng sử dụng chất kết dính thủy lực và mô tả các hệ này có thể gồm xi măng, cốt liệu mịn, polymer, chất độn và các phụ gia khác. Tiêu chuẩn đánh giá cả tính chất của vữa tươi như độ chảy ban đầu, khả năng duy trì độ chảy và khả năng phục hồi bề mặt, cùng các tính chất sau đóng rắn như thời gian đông kết, cường độ nén và cường độ uốn.

1. THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA CÔNG THỨC VỮA TỰ SAN PHẲNG

Một hệ vữa tự san phẳng gốc xi măng thường gồm ba nhóm chính: hệ chất kết dính, cốt liệu/chất độn và hệ phụ gia hóa học.

Xi măng và hệ chất kết dính tạo bộ khung khoáng của vật liệu và ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình đóng rắn, cường độ, độ ổn định thể tích và thời gian phát triển tính chất. Trong những công thức phức tạp hơn, nhà sản xuất có thể phối hợp nhiều loại chất kết dính để điều chỉnh tốc độ đóng rắn và đặc tính của sản phẩm.

Cát mịn và chất độn khoáng tạo cấp phối hạt, điều chỉnh độ đặc, khả năng chảy và giá thành. Với vữa tự san phẳng, kích thước và phân bố hạt cần được xem như một biến số của công thức chứ không chỉ là phần nguyên liệu dùng để tăng khối lượng.

Hệ phụ gia là phần quyết định khả năng điều chỉnh độ chảy, ổn định lưu biến, thời gian làm việc, bọt khí và nhiều đặc tính khác của vữa. Trong đó, các nhóm thường được xem xét gồm PCE, cellulose ether, bột polymer phân tán lại, chất phá bọt và phụ gia điều chỉnh quá trình đông kết.

2. PHỤ GIA PCE TRONG VỮA TỰ SAN PHẲNG

Polycarboxylate Ether (PCE) là nhóm phụ gia siêu dẻo có khả năng hỗ trợ phân tán các hạt chất kết dính, nhờ đó có thể đạt độ chảy cao hơn mà không phải tăng nước một cách tương ứng.

Đây là yếu tố đặc biệt quan trọng với vữa tự san phẳng: nếu chỉ tăng nước để cải thiện khả năng chảy, hệ có thể tăng nguy cơ tách nước, phân tầng, co ngót hoặc suy giảm các tính chất sau đóng rắn.

Đối với sản phẩm vữa khô đóng bao, cần chọn PCE dạng bột được thiết kế phù hợp với hệ dry-mix. Ví dụ, Sika ViscoCrete-225 P là một PCE dạng bột được nhà sản xuất chỉ định cho mortar/concrete dry mix và self-leveling screed. Chính nhà sản xuất cũng đưa ra mức dùng thay đổi tùy ứng dụng, cho thấy không nên áp một tỷ lệ PCE cố định cho tất cả công thức.

Vì vậy khi phát triển công thức, tỷ lệ PCE nên được xác định từ TDS của đúng grade đang sử dụng kết hợp với thử nghiệm độ chảy và độ ổn định của hệ.

3. CELLULOSE ETHER: KHÔNG CHỈ ĐỂ “LÀM ĐẶC”

Cellulose ether như HPMC hoặc HEMC thường được dùng để điều chỉnh lưu biến, giữ nước và giúp ổn định hệ.

Với vữa tự san phẳng, yêu cầu đặt ra hơi khác các loại vữa cần độ đứng cao. Hệ vẫn phải giữ được khả năng chảy, nhưng đồng thời không được xảy ra hiện tượng cốt liệu lắng nhanh hoặc nước tách khỏi hỗn hợp.

Dow phát triển WALOCEL MT 400 PFV, một HEMC dành cho các ứng dụng xi măng trong đó có self-leveling underlayment. Nhà sản xuất nêu các ảnh hưởng liên quan đến khả năng thi công, thời gian mở, độ chảy, hiện tượng lắng và tách nước.

Do đó, khi lựa chọn cellulose ether cho vữa tự san phẳng, độ nhớt cao hơn không mặc nhiên đồng nghĩa với hiệu quả tốt hơn. Grade phù hợp phải giúp hệ đủ ổn định mà không làm mất khả năng tự chảy.

4. BỘT POLYMER PHÂN TÁN LẠI RDP

Bột polymer phân tán lại (RDP) là chất kết dính polymer dạng bột được sử dụng phổ biến trong nhiều hệ vữa khô.

Celanese cho biết dòng ELOTEX RDP được sử dụng trong các ứng dụng bao gồm floor levelling compounds và screeds, đồng thời có vai trò cải thiện những đặc tính quan trọng của vữa khô như độ bám dính, độ liên kết nội tại, tính linh hoạt và khả năng thi công.

Đối với vữa tự san phẳng, RDP cần được lựa chọn theo yêu cầu của hệ cụ thể. Không nên coi mọi RDP là tương đương nhau chỉ vì cùng thuộc nhóm polymer phân tán lại.

Một nghiên cứu về vữa tự san phẳng sử dụng hệ chất kết dính hỗn hợp cũng đã sử dụng ELOTEX FL2211 cùng PCE dạng bột, cellulose ether và chất phá bọt trong hệ nghiên cứu, cho thấy FL2211 có tiền lệ ứng dụng trực tiếp trong loại công thức này.

HALOX hiện có ELOTEX FL2211 được mô tả là RDP nền vinyl acetate–ethylene và có ứng dụng trong vữa khô, hỗn hợp tự san phẳng và sản phẩm lát sàn.

Việc lựa chọn mức dùng cuối cùng vẫn cần dựa vào TDS đúng grade và thử nghiệm với toàn bộ hệ công thức.

5. CHẤT PHÁ BỌT VÀ KIỂM SOÁT KHÔNG KHÍ CUỐN VÀO

Trong quá trình trộn, hệ PCE, polymer và các thành phần hoạt tính bề mặt có thể ảnh hưởng đến lượng không khí cuốn vào vữa.

Bọt khí tồn tại trong hệ có thể ảnh hưởng đến bề mặt, độ đặc chắc và một số tính chất của vật liệu sau đóng rắn. Vì vậy, chất phá bọt thường được xem xét như một thành phần trong quá trình tối ưu công thức.

Tuy nhiên, cần lựa chọn grade phù hợp với hệ vữa khô và tương thích với các phụ gia khác. Không nên lấy một chất phá bọt dạng lỏng đang dùng tốt trong sơn hoặc hệ nước khác rồi mặc định rằng sản phẩm đó cũng phù hợp với vữa dry-mix.

6. PHỤ GIA ĐIỀU CHỈNH THỜI GIAN ĐÔNG KẾT

Thời gian làm việc của vữa tự san phẳng phải đủ để hỗn hợp có thể chảy, lan và tự cân bằng trước khi độ nhớt tăng mạnh.

Tùy hệ chất kết dính và yêu cầu sản phẩm, công thức có thể cần sử dụng chất làm chậm hoặc thúc đẩy quá trình đông kết.

Đây là nhóm phụ gia có sự tương tác mạnh với loại xi măng, nhiệt độ, PCE và các thành phần khác. Vì vậy, việc điều chỉnh thời gian đông kết nên được thực hiện trên toàn hệ thay vì chỉ tăng hoặc giảm riêng một phụ gia.

7. KHUNG CÔNG THỨC VỮA TỰ SAN PHẲNG ĐỂ PHÁT TRIỂN MẺ THỬ

Không có một công thức 100 kg duy nhất có thể áp dụng cho mọi loại vữa tự san phẳng. Loại xi măng, nguồn cát, chất độn, grade phụ gia và yêu cầu thành phẩm đều có thể làm thay đổi tỷ lệ tối ưu.

Thay vì bắt đầu từ một “công thức tiêu chuẩn” cố định, có thể xây dựng mẻ thử theo khung sau:

Cách tiếp cận này giúp nhà phát triển công thức xác định vai trò của từng biến số trước, sau đó mới xây dựng tỷ lệ định lượng phù hợp với nguyên liệu thực tế.

8. QUY TRÌNH PHÁT TRIỂN VÀ PHỐI TRỘN MẺ THỬ

Ở giai đoạn phòng thử nghiệm, nên thiết lập một công thức nền rồi thay đổi từng biến số có kiểm soát. Nếu cùng lúc thay PCE, lượng nước, cellulose ether và RDP, sẽ rất khó xác định nguyên nhân khi tính chất của hệ thay đổi.

Các nguyên liệu khô cần được phân tán đồng đều trước khi đánh giá với nước. Đối với PCE dạng bột chuyên cho dry-mix như ViscoCrete-225 P, tài liệu của Sika cũng chỉ định bổ sung phụ gia vào hỗn hợp khô ngay từ đầu chu kỳ trộn.

Lượng nước sau đó được điều chỉnh dựa trên khả năng chảy và độ ổn định của hệ. Không nên coi việc bổ sung thêm nước là phương án mặc định khi vữa chưa đạt độ chảy mong muốn, vì nguyên nhân có thể nằm ở PCE, cấp phối hạt, chất độn hoặc tương tác giữa các phụ gia.

Mỗi mẻ thử cần ghi lại điều kiện phối trộn, tỷ lệ nguyên liệu, nhiệt độ, lượng nước và thời điểm đo để các kết quả có thể so sánh với nhau.

9. NHỮNG CHỈ TIÊU CẦN ĐÁNH GIÁ

Đối với vữa tự san phẳng, chỉ nhìn vào độ chảy ngay sau khi trộn là chưa đủ.

ASTM C1708/C1708M-26 bao gồm các phép đánh giá như độ chảy ban đầu, khả năng duy trì độ chảy, khả năng phục hồi/làm phẳng bề mặt, thời gian đông kết, cường độ nén và cường độ uốn. Tiêu chuẩn cũng lưu ý rằng thử nghiệm được thực hiện trong điều kiện chuẩn hóa để so sánh và không mặc nhiên đại diện cho hiệu năng ngoài hiện trường.

Tùy mục tiêu sản phẩm, doanh nghiệp có thể cần bổ sung các phép thử khác như độ bám dính, co ngót, khả năng chịu mài mòn, chất lượng bề mặt hoặc độ ổn định trong các điều kiện sử dụng cụ thể.

Do đó, không nên sử dụng một con số cố định về độ chảy, cường độ hoặc thời gian làm việc và gọi đó là “giá trị tiêu chuẩn chung” khi chưa xác định rõ tiêu chuẩn sản phẩm và phương pháp thử.

10. CÁC LỖI THƯỜNG GẶP KHI PHÁT TRIỂN CÔNG THỨC

Một lỗi có thể xuất phát từ nhiều nguyên nhân cùng lúc. Vì vậy không nên áp dụng cách xử lý đơn giản như “độ chảy thấp thì chỉ tăng PCE” hoặc “nứt thì chỉ tăng RDP” mà chưa kiểm tra các biến số còn lại.

11. CÓ NÊN DÙNG MỘT CÔNG THỨC 100 KG CỐ ĐỊNH?

Không nên xem một công thức 100 kg trên Internet là công thức sản xuất có thể đưa trực tiếp vào nhà máy.

Ngay cả khi tổng tỷ lệ đã đúng 100 kg, công thức vẫn có thể thay đổi đáng kể khi đổi:

• loại và nguồn xi măng;
• độ mịn của cát hoặc chất độn;
• grade PCE;
• grade cellulose ether;
• loại RDP;
• điều kiện nhiệt độ và độ ẩm;
• mục tiêu về thời gian làm việc, cường độ hoặc độ bám dính.

Một công thức có giá trị thương mại cần được thử nghiệm bằng chính nguyên liệu sẽ sử dụng trong sản xuất, sau đó điều chỉnh dựa trên dữ liệu thực nghiệm.

12. LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU CHO VỮA TỰ SAN PHẲNG

Khi xây dựng một hệ vữa tự san phẳng mới, nên lựa chọn nguyên liệu theo chức năng kỹ thuật thay vì chỉ dựa trên tên hóa chất.

Ví dụ, với nhóm RDP, ELOTEX FL2211 là một lựa chọn có thể tham khảo cho các hệ vật liệu xây dựng và hỗn hợp tự san phẳng. HALOX hiện có trang sản phẩm riêng cho grade này, thuận tiện để đối chiếu thêm thông tin sản phẩm và trao đổi yêu cầu kỹ thuật.

Ngoài RDP, nhà sản xuất thường cần đánh giá đồng thời PCE, cellulose ether, chất phá bọt và hệ điều chỉnh đông kết để tìm ra sự cân bằng phù hợp cho toàn công thức.

13. TƯ VẤN PHÁT TRIỂN CÔNG THỨC VỮA TỰ SAN PHẲNG

HALOX cung cấp nguyên liệu và phụ gia phục vụ các hệ vữa khô, vật liệu xây dựng và công thức gốc xi măng.

Nếu doanh nghiệp đang phát triển hoặc tối ưu vữa tự san phẳng, có thể trao đổi các yêu cầu như độ chảy, khả năng duy trì độ chảy, thời gian làm việc, độ bám dính, bọt khí hoặc tính chất cơ lý mục tiêu để đội ngũ HALOX hỗ trợ định hướng nhóm nguyên liệu phù hợp và xây dựng phương án thử nghiệm.