Bản chất hóa học
Xi măng Portland là hỗn hợp các khoáng silicate và aluminate canxi (C₃S, C₂S, C₃A, C₄AF) — chất kết dính thủy lực, đông cứng nhờ hydrat hóa trong nước. Thạch cao xây dựng (plaster of Paris) là calcium sulfate hemihydrate (CaSO₄·½H₂O), thu được bằng cách nung thạch cao tự nhiên dihydrate (CaSO₄·2H₂O) ở 150–180°C. Khi trộn nước, thạch cao tái hydrat hóa: CaSO₄·½H₂O + 1,5H₂O → CaSO₄·2H₂O, là chất kết dính khí — đông cứng ngoài không khí.
So sánh tính chất kỹ thuật
| Tính chất | Xi măng Portland | Thạch cao xây dựng |
|---|---|---|
| Thành phần chính | C₃S, C₂S, C₃A, C₄AF | CaSO₄·½H₂O |
| Cơ chế đông cứng | Hydrat hóa (thủy lực) | Tái hydrat hóa (khí) |
| Thời gian đông cứng | Ninh kết 45 phút–10 giờ | Ninh kết nhanh 5–20 phút |
| Cường độ nén | 30–60 MPa | 5–20 MPa (khô) |
| Bền nước | Cao (không tan) | Kém — CaSO₄·2H₂O hòa tan ~2 g/L |
| Co ngót khi đông cứng | Co ngót nhẹ | Nở nhẹ khi đông cứng (ưu điểm) |
| Màu sắc | Xám | Trắng |
| Cách nhiệt/cách âm | Kém hơn | Tốt hơn (cấu trúc vi xốp) |
Tại sao thạch cao không dùng ngoài trời?
Thạch cao đã đông cứng (CaSO₄·2H₂O) có độ tan trong nước khoảng 2,4 g/L — cao gấp hàng trăm lần so với CaCO₃ hay C-S-H trong đá xi măng. Nước mưa tiếp xúc liên tục sẽ hòa tan dần thạch cao, gây xói mòn bề mặt, mất cường độ và bong tróc. Độ ẩm cao cũng làm mềm thạch cao. Do đó, thạch cao chỉ thích hợp cho môi trường khô ráo trong nhà.
Ứng dụng thạch cao
Thạch cao phù hợp cho thi công nội thất khô: trát phẳng tường trong nhà (độ dày 5–20 mm), làm tấm thạch cao (gypsum board) lắp ghép trần và vách ngăn, đúc các chi tiết trang trí (phào chỉ, con tiện, hoa văn trần), và bó gạch sửa chữa nhanh do ninh kết trong 20–30 phút. Trong y tế, thạch cao bó xương sử dụng loại tinh khiết hơn. Độ trắng và bề mặt mịn là lợi thế lớn so với xi măng.
Ứng dụng xi măng
Xi măng là vật liệu bắt buộc cho mọi kết cấu ngoài trời, tiếp xúc ẩm, hoặc chịu lực: móng, cột, dầm, sàn, tường ngoài, bể chứa nước, hồ bơi, vỉa hè, mặt đường. Xi măng cũng dùng trong xây trát tường ngoài, ốp lát ceramic (keo xi măng), và các công trình hạ tầng. Bất kỳ chi tiết nào có khả năng tiếp xúc nước đều cần xi măng, không phải thạch cao.
Có thể dùng hỗn hợp không?
Một số sản phẩm xi măng-thạch cao pha trộn tồn tại nhưng không phổ biến vì hai vật liệu có hóa học không tương thích tốt: ion SO₄²⁻ từ thạch cao có thể tác dụng với C₃A trong xi măng tạo ettringite nở thể tích (gây nứt trong bê tông — đây chính là phản ứng tấn công sulfate). Trong thực tế xây dựng, xi măng và thạch cao được dùng tách biệt cho các vị trí phù hợp với môi trường của từng vật liệu.
Nhận dạng nhanh ngoài công trường
Xi măng có màu xám, đóng gói bao 50 kg, mùi kiềm. Thạch cao thường màu trắng hoặc vàng nhạt, bao 25–40 kg, đông cứng rất nhanh (bắt đầu ninh kết trong 5–10 phút sau khi trộn nước). Nếu không chắc, thử nhỏ một ít nước: vật liệu nào nóng lên rõ rệt trong vài phút là thạch cao (phản ứng tái hydrat hóa tỏa nhiệt mạnh); xi măng tỏa nhiệt chậm hơn.