Ninh kết là gì?
Ninh kết (hardening) là quá trình xi măng hoặc bê tông tiếp tục tăng cường độ sau khi đông kết cuối đã xảy ra. Đây không phải một mốc thời gian cụ thể mà là quá trình liên tục và kéo dài — bê tông thông thường tiếp tục tăng cường độ đến ít nhất 90 ngày, thậm chí đến 1–2 năm nếu có đủ độ ẩm. Thuật ngữ “ninh kết” thường được dùng trong tiếng Việt để chỉ quá trình cứng hóa dài hạn này, phân biệt với “đông kết” là mốc thời gian ngắn hạn.
So sánh đông kết và ninh kết
| Tiêu chí | Đông kết (Setting) | Ninh kết (Hardening) |
|---|---|---|
| Bản chất | Mốc thời gian chuyển pha | Quá trình liên tục tăng cường độ |
| Thời gian | 45 phút – 10 giờ (TCVN 6260) | Kéo dài đến 90 ngày và lâu hơn |
| Đo bằng | Kim Vicat (mm xuyên sâu) | Thử nén mẫu lập phương (MPa) |
| Ý nghĩa thực tế | Cửa sổ thi công, vận chuyển | Thời điểm chịu tải, tháo coffa |
| Kiểm soát bởi | Phụ gia đông kết, nhiệt độ | Bảo dưỡng ẩm, tỷ lệ N/XM, SCM |
Giai đoạn tăng cường độ trong ninh kết
Quá trình ninh kết của bê tông PCB 40 thông thường diễn ra theo các mốc sau: 3 ngày đạt khoảng 40–50% cường độ thiết kế (28 ngày); 7 ngày đạt 65–75%; 28 ngày đạt 100% (cường độ quy chiếu); 90 ngày đạt 110–130%, tùy tỷ lệ SCM. Bê tông có tro bay loại F (pozzolan chậm) thường tăng cường độ mạnh sau 28 ngày do phản ứng pozzolanic tiếp tục.
Cơ chế hóa học của ninh kết
Ninh kết được điều khiển bởi sự tiếp tục hình thành C-S-H (calcium silicate hydrate) gel từ C₃S và C₂S. C₃S phản ứng nhanh và đóng góp chính trong 28 ngày đầu; C₂S phản ứng chậm hơn nhưng tạo thêm C-S-H trong 3–6 tháng. Phương trình đơn giản hóa: 2C₂S + 4H → C₃S₂H₃ + CH. C-S-H gel ngày càng đặc chắc và lấp đầy lỗ rỗng theo thời gian, giải thích tại sao bê tông tiếp tục tăng cường độ.
Điều kiện để ninh kết tiếp tục
Ninh kết chỉ tiếp tục nếu có đủ nước cho phản ứng hydrat hóa. Nếu bê tông bị khô quá sớm (thiếu bảo dưỡng ẩm), các hạt xi măng chưa phản ứng sẽ không được hydrat hóa, cường độ sẽ không đạt tiềm năng tối đa. TCVN 9340:2012 yêu cầu bảo dưỡng ẩm ít nhất 7 ngày với xi măng PCB và 14 ngày với bê tông có SCM. Nhiệt độ cũng ảnh hưởng: dưới 10°C ninh kết rất chậm; trên 60°C có thể gây ASR hoặc ettringite thứ cấp hại cấu trúc.
Ứng dụng — thời điểm tháo coffa và chịu tải
Coffa thành dọc có thể tháo sau 16–24 giờ; coffa đáy dầm nhịp ≤ 6 m sau 14–21 ngày khi bê tông đạt ít nhất 70% cường độ thiết kế (TCVN 9341:2012). Tải thi công (dàn giáo, vật liệu chất thêm) không được đặt lên sàn cho đến khi bê tông đạt ít nhất 50% cường độ. Thử nghiệm kiểm tra thường lấy mẫu tại 7 ngày (tham khảo) và 28 ngày (nghiệm thu).
Ninh kết và độ co ngót
Song song với tăng cường độ, xi măng và bê tông co ngót do nước thoát ra và thể tích gel C-S-H nhỏ hơn tổng thể tích ban đầu của các chất phản ứng. Co ngót hóa học (chemical shrinkage) khoảng 6–7% thể tích xi măng. Co ngót khô (drying shrinkage) xảy ra khi bề mặt bê tông mất nước, thường gây vết nứt bề mặt nếu không được bảo dưỡng và có vết cắt co ngót đúng vị trí.