Nghiên cứu chế tạo polyuretan có khả năng đàn hồi cao, ứng dụng làm vật liệu trám kín, hàn gắn các vết nứt bảo vệ các công trình xây dựng

Trong những năm gần đây, để đáp ứng sự phát triển của nền kinh tế và nhu cầu ngày càng cao về nhà ở của người dân, khối lượng và tốc độ xây dựng các công trình công nghiệp và dân dụng ngày càng tăng. Tổng khối lượng bê tông sử dụng cho xây dựng công trình, hiện nay ước tính đạt 50 triệu m3/năm. Trong quá trình khai thác, do chịu tác dụng của tải trọng cao, cường độ giao thông cao, đặc biệt là do chịu ảnh hưởng của điều kiện khí hậu Việt Nam: nóng, ẩm, độ ẩm cao, sự chênh lệch nhiệt độ giữa các mùa lớn... nên các công trình xây dựng, giao thông đường xá không tránh khỏi hư hỏng, bề mặt có nhiều vết nứt. Qua nhiều năm sử dụng, do các tác động trên mà các công trình xây dựng bị xuống cấp trầm trọng. Ngoài ra, công tác bảo trì đường bộ trên các tuyến quốc lộ hiện nay, nhất là quy trình xử lý lún nứt mặt đường, hiện gặp nhiều khó khăn về nguyên liệu, trang thiết bị thi công. Theo ban quản lý tài sản đường bộ Việt Nam, chi phí để duy tu bảo trì đường xá hàng năm lên đến hơn 250 triệu USD/năm.

Mặt khác, với sự phát triển của khoa học công nghệ thì xu hướng thay vật liệu cũ bằng vật liệu mới có nhiều tính năng vượt trội, đang là vấn đề được quan tâm và ưu tiên phát triển: Hiện nay phần lớn các con đường hư hỏng, lún có nhiều vết nứt, vật liệu thông thường sử dụng là nhựa đường bitum hoặc sử dụng nhựa đường nhũ tương, đá dăm rải trên mặt đường và được lu lèn. Tuy nhiên, do bitum không có khả năng đàn hồi, dễ bị giòn và co ngót khi nhiệt độ chênh lệch giữa các mùa lớn, nên chất lượng và tuổi thọ công trình sau bảo trì chưa cao. Trên thế giới, nhiều nước đã thay thế bằng một loại vật liệu mới polyuretan (PU) có khả năng đàn hồi, hàn gắn vết nứt trong hai mươi năm trở lại đây. Hiện nay, ở Việt Nam chưa có cơ sở tổng hợp loại vật liệu này một cách bài bản và đang phải nhập khẩu hoàn toàn loại vật liệu này. Do đó, năm 2016, nhóm nghiên cứu tại Viện Hoá học công nghiệp Việt Nam do PGS.TS. Phạm Thế Trinh làm chủ nhiệm, đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo polyuretan có khả năng đàn hồi cao, ứng dụng làm vật liệu trám kín, hàn gắn các vết nứt bảo vệ các công trình xây dựng”.

Với mục đích nghiên cứu tạo ra vật liệu trám kín các vết nứt trên cơ sở polyuretan đàn hồi (PU), ứng dụng hàn gắn các vết nứt trong các công trình xây dựng, nhóm nghiên cứu đã đạt được một số kết quả sau:

- Đã chế tạo được polyuretan mạch thẳng đàn hồi (PUDH): hàm lượng HDI 20%; hàm lượng PEG 80%; chất xúc tác dibutyltin dilaurat (DBTDL) 0,1%tính theo PEG; Chất kéo dài mạch BDO là 10% tính theo PEG và HDI; Ở giai đoạn 1: thời gian phản ứng tao liên kết uretan 1,5 giờ, nhiệt độ 60oC, tốc độ khuấy 500 vòng/phút. Ở giai đoạn 2: phản ứng kéo dài mạch: nhiệt độ 85oC, thời gian 6 giờ; tốc độ khuấy 400 vòng/phút.

- Đã xác định đơn phối liệu chế tạo vật liệu trám kín PUVHCN: hàm lượng PUDH 70%; hàm lượng TiO2 10%, hàm lượng MnO2 4%, hàm lượng Cr2O3 1,5%; hàm lượng litopon 5%; dung môi 20%, sử dụng chất tạo lưới TDI 15% theo tổng khối lượng.

- Vật liệu trám kín PUVHCN có tính chất cơ lý tốt như hàm lượng gốc khô 85%, khối lượng riêng 1,35 g/cm³, độ bền kéo đứt 7,5MPa; độ dãn dài khi đứt 416%, độ hấp thụ nước sau 30 ngày 1,2%; modun đàn hồi 0,24MPa, hệ số già hóa 0,92.

- Đã xây dựng được quy trình công nghệ chế tạo vật liệu trám kín PU đàn hồi chi tiết, rõ ràng, dễ thực hiện.

Kết quả nghiên cứu cho thấy sản phẩm vật liệu PUVHCN do Viện Hóa học công nghiệp Việt Nam sản xuất có độ bền cao, chịu lực va đập tốt, bám chắc phủ kín các vết nứt, chống thấm, chất lượng tốt và giá thấp hơn 25% - 30% so với sản phẩm nhập ngoại. Đề tài này góp phần giảm chi phí nhập khẩu và bảo trì đường xá, công trình xây dựng.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 14022) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

Nguồn: Cục Thông tin KH&CN quốc gia