Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian dưỡng hộ nhiệt đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER

Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian dưỡng hộ nhiệt đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian dưỡng hộ nhiệt đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian dưỡng hộ nhiệt đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER

MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Sự cần thiết đề tài nghiên cứu: 1.1.1 Vấn đề môi trường: 1.1.2 Vật liệu xây dựng thân thiện môi trường: 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu đề tài: 1.2.1 Nghiên cứu giới: 1.2.2 Nghiên cứu nước 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 10 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 11 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12 2.1 Vật liệu bê tông Geopolymer 12 2.1.1 Q trình geopolymer hóa ngun liệu giàu nhơm silic: 12 2.1.2 Cơ chế hóa học công nghệ geopolymer tro bay: 15 2.1.3 Ảnh hưởng cấu trúc geopolymer đến cường độ bê tông: 17 2.1.4 Thành phần Bê tông Geopolymer 19 2.1.5 Những ưu khuyết điểm GPC 21 2.1.6 Điều kiện dưỡng hộ nhiệt 22 2.2 Cọc rỗng bê tông 23 2.2.1 Khái niệm 23 2.2.2 Ưu khuyết điểm: 24 2.2.3 Phạm vi ứng dụng: 25 2.2.4 Tính tốn thiết kế cọc rỗng OPC GPC 25 vii 2.3 Tính tốn khả chịu uốn cọc rỗng 25 2.3.1 Cường độ chịu uốn cọc rỗng 25 2.3.2 Mô men kháng nứt cọc rỗng 26 2.3.3 Mô men kháng gãy cọc rỗng 27 Chương 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 28 3.1 Nguyên vật liệu 28 3.1.1 Tro bay 28 3.1.2 Dung dịch hoạt hóa 29 3.1.3 Sodium hydroxide (NaOH) 29 3.1.4 Dung dịch Sodium Silicate (Na2SiO3) 30 3.1.5 Cốt liệu Cát vàng 30 3.1.6 Cốt liệu Đá 31 3.2 Cấp phối bê tông GPC 33 3.2.1 Xác định cấp phối 33 3.2.2 Đúc mẫu xác định cường độ nén 33 3.2.3 Dường hộ nhiệt ẩm 34 3.3 Thiết kế thành phần cấp phối bê tông OPC B45 (M600) 35 3.3.1 Xác định cấp phối 35 3.3.2 Đúc mẫu xác định cường độ nén 37 3.3.3 Dưỡng hộ nhiệt ẩm 37 3.4 Kích thước cọc 38 3.5 Quy trình sản xuất thí nghiệm cấu kiện cọc rỗng bê tơng GPC 39 3.6 Thí nghiệm cọc 45 3.6.1 Xác định độ bền uốn nứt thân cọc rỗng 45 3.6.2 Xác định độ bền uốn gãy thân cọc rỗng 46 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47 viii 4.1 Cường độ chịu nén mẫu bê tông OPC GPC 47 4.2 Khả chịu tải cọc theo lý thuyết 49 4.2.1 Bê tông 49 4.2.2 Thép…………………………… 49 4.2.3 Tính tốn mơ men bền uốn cọc rỗng 49 4.2.4 Tính mơ men kháng nứt cọc rỗng 51 4.2.5 Tính mơ men kháng gãy cọc rỗng 51 4.3 Kết thí nghiệm 51 4.4 Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến khả bền uốn thân cọc 52 4.4.1 Khả bền nứt thân cọc 52 4.4.2 Khả bền gãy thân cọc 54 4.4.3 Quan hệ lực gây nứt độ võng thời điểm nứt 56 4.4.4 Quan hệ mô men uốn nứt Mcrctn mô men uốn gãy Mbrtn 58 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 59 5.1 Kết luận 59 5.2 Hướng phát triển đề tài 59 ix DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1: Khói bụi từ nhà máy gây ô nhiễm môi trường [3] Hình 1.2: Thành phần GPC [5] Hình 1.3: Bê tơng E-Crete 25Mpa lát đường cao tốc Westgate, Cảng Melbourne, Victoria, Úc [9] .5 Hình 1.4: Các panel bê tông E-Crete 55 Mpa đúc sẵn Cầu Phố Salmon, Cảng Melbourne, Victoria, Úc.[9] Hình 1.5: Cơng trình Úc sử dụng GPC năm 2013 [24] .8 Hình 1.6: Cơng trình sử dụng vật liệu GPC năm 2015 giáo sư Joseph Joseph Davidovits [25] Hình 2.1: Quá trình phản ứng vật liệu geopolymer [33] 13 Hình 2.2: Quá trình Geopolymer hóa [35] .14 Hình 2.3: Sự tương phản kích thước hạt tro bay hình cầu lớn hạt nhỏ.[36] .15 Hình 2.4: Biểu diễn đặc trưng dạng hình cầu hạt khoảng kích thước thường thấy nhiều hơn.[36] .15 Hình 2.5: Sự tương tác tro bay dung dịch hoạt hóa kiềm [37] 16 Hình 2.6: Cấu trúc chuỗi poly (sialates) Si-O-Al [38] .17 Hình 2.7: Ảnh hưởng tỷ lệ dung dịch ankali/tro bay nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ chịu nén GPC [39] 18 x Hình 2.8: Ảnh hưởng tỷ lệ Na2SiO3/NaOH nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ chịu nén GPC [40] 18 Hình 2.9: Cọc rỗng bê tông ứng suất trước 24 Hình 3.1: Nguyên vật liệu sử dụng đúc mẫu 28 Hình 3.2: Biểu đồ thành phần hạt cát sử dụng 31 Hình 3.3: Biểu đồ thành phần hạt đá dăm 32 Hình 3.4: Nhào trộn thành phần cốt liệu bê tông geopolymer 34 Hình 3.5: Đúc mẫu lăng trụ định hình mẫu sau tháo khn 34 Hình 3.6: Dưỡng hộ nhiệt ẩm bê tơng geopolymer 35 Hình 3.7: Cấu tạo kích thước cọc 38 Hình 3.8: Khn cọc pha trộn dung dịch 39 Hình 3.9: Trộn cốt liệu thơ .40 Hình 3.10: Cọc rỗng Geopolymer đổ xong tháo khuôn 40 Hình 3.11: Cọc tập kết đưa vào dàn thí nghiệm 42 Hình 3.12: Xác định bề rộng vết nứt hiển thị kết 42 Hình 3.13 Xác định lực bền gãy cọc hiển thị kết 43 Hình 3.14: Qui trình sản xuất thí nghiệm 44 Hình 3.15: Sơ đồ thí nghiệm độ bền uốn nứt thân cọc 45 Hình 4.1: Ảnh hưởng tỉ lệ Alkaline/Tro bay Na2SiO3/NaOH đế cường độ 48 Hình 4.2: Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến tải trọng gây nứt Ptn crc 53 Hình 4.3: Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến mô men uốn nứt Mtncrc 54 xi Hình 4.4: Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến tải trọng gãy Pcr 55 Hình 4.5: Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến mô men uốn gãy Mtnbr 56 Hình 4.6: Mối quan hệ lực gây nứt Ptncrc độ võng thời điểm nứt uốn cấu kiện cọc GPC 57 Hình 4.7: Mối quan hệ mô men uốn nứt Mtncrc độ võng thời điểm nứt uốn cấu kiện cọc GPC .57 xii DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1.1: Dự báo nhu cầu xi măng theo QĐ 1488/TTg, ngày 29/08/2011 [1] Bảng 2.1: Thành phần tro bay theo ASTM C618-94a [42] .19 Bảng 3.1: Thành phần hóa học tro bay [44] .29 Bảng 3.2: Các tiêu lý cát sử dụng 30 Bảng 3.3: Thành phần hạt cát 31 Bảng 3.4: Các tiêu lý đá sử dụng 31 Bảng 3.5: Thành phần hạt đá 32 Bảng 3.6: Thành phần cấp phối bê tông geopolymer (1m3) .33 Bảng 3.7: Thành phần cho 1m3 bê tông Mác 600 không phụ gia 37 Bảng 3.8: Khối lượng cọc thực nghiệm 41 Bảng 4.1: Cường độ chịu nén bê tông OPC GPC 47 Bảng 4.2:Thành phần cấp phối cọc rỗng bê tông Geopolymer (1m3) 49 Bảng 4.3: Khả chịu tải cọc OPC tính tốn 51 Bảng 4.4: Tải trọng thí nghiệm cọc thực tế 52 Bảng 4.5: Kết tính tốn mơ men nứt 53 Bảng 4.6: Kết tính tốn mơ men gãy 55 Bảng 4.7: mô men nứt mô men uốn gãy 58 xiii Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Sự cần thiết đề tài nghiên cứu: 1.1.1 Vấn đề môi trường: Hiện nghành công nghiệp xây dựng nước ta phát triển nhanh, đáp ứng tốc độ phát triển kinh tế quốc dân, nhu cầu sử dụng loại vật liệu xây dựng ngày lớn, số lượng chất lượng, xi măng loại vật liệu xây dựng quan trọng, sử dụng hầu hết cơng trình xây dựng dân dụng, công nghiệp, giao thông, thủy lợi Bảng 1.1: Dự báo nhu cầu xi măng theo QĐ 1488/TTg, ngày 29/08/2011 [1] Năm Nhu cầu xi măng (Triệu tấn) 2011 54 - 55 2015 75 - 76 2020 93 – 95 2030 113 - 115 Để đáp ứng nhu cầu xi măng cho ngành Xây dựng, nước ta có 13 nhà máy xi măng lò quay, 54 nhà máy xi măng lị đứng với tổng cơng suất thiết kế khoảng 23 triệu tấn/năm [2] Theo bảng thống kê tình hình tiêu thụ lượng xi măng lớn ước tính vào năm 2020 nước ta tiêu thụ khoảng 95 triệu tấn/năm Theo tính tốn để sản xuất xi măng nhà máy thải mơi trường xấp xỉ khí CO2 sau cơng đoạn nung ngun liệu, khí gây hiệu ứng nhà kính góp phần làm trái đất nóng lên Khí CO2 thải từ công nghiệp sản xuất xi măng chiếm khoảng 7% lượng CO2 tồn giới Hình 1.1: Khói bụi từ nhà máy gây ô nhiễm môi trường [3] Theo thống kê Tổng cục Năng lượng (Bộ Cơng thương), có 19 nhà máy nhiệt điện than công suất đạt 14.300 MW vận hành tiêu thụ khoảng 42 triệu than/năm Ngồi ra, cịn có 12 nhà máy (11.700 MW) xây dựng 12 nhà máy phê duyệt đầu tư (12.900 MW) với tổng số than tiêu thụ khoảng 63 triệu tấn/năm lượng tro xỉ thải khoảng 14,7 triệu tấn/năm Diện tích bãi thải xỉ khoảng 1.100 Như tính đến năm 2022 - 2023, Việt Nam có 43 nhà máy, tiêu thụ khoảng 110 triệu than thải khoảng 29 triệu tro xỉ/năm, lượng tro xỉ thải phần nằm lại lị, hạt nhỏ bị theo khí từ ống nhà máy thải môi trường lượng lớn Như vậy, để tình trạng diễn núi tro xỉ thải NMNĐ ngày ùn ứ, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng sống người [4] Thực tế cho thấy, việc sử dụng bê tông geopolymer để sản xuất cấu kiện bê tông đúc sẵn phù hợp, cần đầu tư nghiên cứu mở rộng ứng dụng ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến ứng xử cọc bê tông geopolymer chưa nhắc đến nghiên cứu trước Vì nội dung cần tiếp tục nghiên cứu phát triển đặc tính bê tơng geopolymer nói chung cấu kiện cọc nói riêng để thương mại hóa sản phẩm quy mô lớn phát triển thị trường 1.1.2 Vật liệu xây dựng thân thiện môi trường: Geopolymer loại vật liệu kết dính polymer vơ cơ, phát triển nhờ nhà khoa học người Pháp Joseph Joseph Davidovits từ năm 1970 Phản ứng Geopolymer hóa phản ứng hóa học diễn oxit nhơm silic với dung dịch có tính kiềm mạnh để tạo mạch có cấu trúc ba chiều rắn chứa liên kết Si-O-Al Phản ứng geopolymer hóa diễn áp suất khí nhiệt độ 100oC Sản phẩm geopolymer cuối tạo đặc trưng nhiều yếu tố liên quan đến thành phần hóa học ngun liệu dung dịch kiềm kích hoạt Bê tơng geopolymer bê tơng sử dụng chất kết dính kiềm hoạt hóa (chất kết dính geopolymer) Trong q trình chế tạo, nước đóng vai trị tạo tính cơng tác, không tham gia tạo cấu trúc Geopolymer, không tham gia phản ứng hóa học mà bị loại q trình bảo dưỡng sấy (khơng giống xi măng cần nước để thủy hóa) Nhiều nghiên cứu cho rằng, bảo dưỡng nhiệt cho bê tông geopolymer sử dụng tro bay có hàm lượng vơi thấp tạo cường độ cao, co khơ ít, từ biến thấp, chịu ăn mịn sunphat, chịu axit tốt sử dụng nhiều ứng dụng sở hạ tầng Hình 1.2: Thành phần GPC [5] - Diện tích tiết diện thép: As = 39,6 mm2 - Diện tích tiết diện thép: As,tot = n x As = x 39,6 = 237,6 mm2 n: số thép, n=6 - Diện tích tiết diện vành khuyên: 𝐴 = 𝜋(𝑟22 − 𝑟12 ) = 3,141 × (1502 − 702 ) = 55292 𝑚𝑚2 𝜎𝑠𝑝 𝜔1 = 𝜂1 − = 1,1 − = 1,1 𝑅𝑠 1300 𝛿 = 1,5 + 6𝑅𝑠 10−4 = 1,5 + × 1300 × 10−4 = 2,28 𝜔2 = 𝜔1 𝛿 = 1,1 × 2,28 = 2,508 - Diện tích tương đối bê tông vùng chịu nén 𝜔1 𝑅𝑠 𝐴𝑠,𝑡𝑜𝑡 𝛾𝑏 𝑅𝑏 𝐴 + (𝑅𝑠𝑐 + 𝜔2 𝑅𝑠 )𝐴𝑠,𝑡𝑜𝑡 × 1300 × 237,6 = = 0,159 0,9 × 25 × 55292 + (500 + 2,508 × 1300) × 237, ≥ 0.15 𝜉𝑐𝑖𝑟 = 𝜑𝑠 = 𝜔1 − 𝜔2 𝜉𝑐𝑖𝑟 = 1,1 − 2,508 × 0,159 = 0,701 - Khoảng cách từ hợp lực cốt thép chịu kéo đến trọng tâm tiết diện 𝑧𝑠 = (0.2 + 1.3𝜉𝑐𝑖𝑟 )𝑟𝑠 ≤ 𝑟𝑠 = (0.2 + 1.3 × 0,159) × 110 = 44,73 𝑚𝑚 ≤ 𝑟𝑠 = 110 𝑚𝑚 - Cường độ chịu uốn cọc rỗng 𝑠𝑖𝑛𝜋𝜉𝑐𝑖𝑟 + 𝑅𝑠 𝐴𝑠,𝑡𝑜𝑡 𝜑𝑠 𝑧𝑠 𝜋 = (0,9 × 25 × 55292 × 110 + 500 × 237,6 𝑠𝑖𝑛𝜋 × 0,159 × 110) + 1300 × 237,6 × 0,701 𝜋 × 44,72 = 9688091 𝑁𝑚𝑚 𝑀 = 9,69 𝑘𝑁𝑚 𝑀 = (𝛾𝑏 𝑅𝑏 𝐴𝑟𝑚 + 𝑅𝑠𝑐 𝐴𝑠,𝑡𝑜𝑡 𝑟𝑠 ) 50 4.2.4 Tính mô men kháng nứt cọc rỗng - Hệ số: 𝑟1 = − 0,4 × = 1,813 𝑟2 15 - Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện quy đổi đến mép chịu kéo: 𝛾 = − 0.4 𝑟2 150 = = 75 𝑚𝑚 2 - Mô men quán tính tiết diện quy đổi: 𝑦0 = 𝐼𝑟𝑒𝑑 = 𝜋 (𝑟2 − 𝑟14 ) + 𝑛𝐴𝑠 𝑟𝑠2 𝜋 = (154 − 74 ) + × × 0,396 × 11 = 380187597 𝑚𝑚4 - Mô men kháng đàn hồi tiết diện 𝐼𝑟𝑒𝑑 380187597 = = 5069168 𝑚𝑚3 𝑦0 75 - Mô men kháng uốn tiết diện 𝑊𝑟𝑒𝑑 = 𝑊𝑝𝑙 ≈ 𝛾𝑊𝑟𝑒𝑑 = 1,813 × 5069168 = 9192091 𝑚𝑚3 - Mô men kháng nứt tiết diện cọc rỗng 𝑀𝑐𝑟𝑐 = 𝑅𝑏𝑡,𝑠𝑒𝑟 𝑊𝑝𝑙 = 2,2 × 9192091,24 = 20222601 𝑁𝑚𝑚 𝑀𝑐𝑟𝑐 = 20,22 𝑘𝑁𝑚 4.2.5 Tính mơ men kháng gãy cọc rỗng 𝑀𝑏𝑟 = 1,5𝑀𝑐𝑟𝑐 = 1,5 × 20,22 = 30,33 𝑘𝑁𝑚 Bảng 4.3: Khả chịu tải cọc OPC tính tốn Stt Mơ men kháng Mơ men kháng nứt tính tốn gãy tính tốn Mcrc (kNm) Mbr (kNm) 20,22 30,33 Mơ men uốn tính tốn Mtt (kNm) 9,69 4.3 Kết thí nghiệm Từ nghiên cứu có cường độ bê tơng chịu ảnh hưởng từ tỉ lệ sodium silicate/sodium hydroxit, tỉ lệ dung dịch alkakine/tro bay, luận văn tập trung nghiên cứu thời gian dưỡng hộ nhiệt thay đổi cấp độ giờ, giờ, giờ, giờ, 10 giờ, 11 giờ, 12 giờ; điều kiện dưỡng hộ nhiệt môi trường 51 nhiệt ẩm 100oC, nồng độ NaOH 16 mole chọn làm nghiên cứu ứng xử cọc bê tông Geopolymer Bảng 4.4 trình bày kết thí nghiệm xác định độ bền uốn nứt, uốn gãy thân cọc rỗng OPC GPC với giá trị tải trọng gây nứt, uốn gãy tính tốn; tải trọng gây nứt, uốn gãy từ thí nghiệm thực tế Dữ liệu phục vụ cho việc xây dựng đánh giá mức độ phù hợp khả chịu tải hai mơ hình cấu kiện cọc OPC GPC có cấp độ bền B45; ứng xử cọc GPC mốc thời gian dưỡng hộ nhiệt ẩm khác dựa kiểm chứng từ giá trị thực tế Bảng 4.4: Tải trọng thí nghiệm cọc thực tế Stt Cấu kiện cọc D300 Nhiệt độ (oC) Thời gian (h) OPC 60 GPC-6H 100 GPC-7H 100 GPC-8H 100 GPC-9H 100 GPC-10H 100 10 GPC-11H 100 11 GPC-12H 100 12 Tải trọng uốn nứt (kN) 89,52 86,90 65,98 59,75 74,99 69,64 78,79 77,45 80,59 78,77 80,64 82,46 84,00 85,63 87,34 85,06 Tải trọng uốn nứt TB (kN) 88,20 62,86 72,32 78,11 79,67 81,54 84,80 86,21 Tải trọng uốn gãy (kN) 162,62 156,17 96,86 93,61 95,19 100,7 109,88 105,21 115,59 123,36 136,61 123,84 145,52 139,07 142,07 151,42 Tải trọng uốn gãy Tb (kN) 159,39 95,23 97,94 107,56 119,47 130,22 142,29 146,75 Độ Độ võnguốn võnguốn nứt nứt TB  tb (mm) (mm) 11,46 11,01 3,67 3,04 5,49 4,98 6,93 6,24 8,77 8,54 10,13 9,36 11,61 11,16 12,59 11,94 11,23 3,35 5,24 6,58 8,65 9,74 11,38 12,27 (*) TB: trung bình 4.4 Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến khả bền uốn thân cọc 4.4.1 Khả bền nứt thân cọc 52 Bảng 4.5: Kết tính tốn mơ men nứt Thời gian dưỡng hộ nhiệt Stt Cấu kiện cọc D300 OPC GPC-6H GPC-7H GPC-8H GPC-9H GPC-10H GPC-11H GPC-12H (h) 6 10 11 12 Mơ men uốn nứt tính tốn 𝑴𝒕𝒕 𝒄𝒓𝒄 (kNm) 20,2 Mơ men uốn tính tốn TTGH I 𝑴𝒕𝒕 Tải trọng nứt thực nghiệm 𝑷𝒕𝒏 𝒄𝒓𝒄 Mô men uốn nứt thực nghiệm 𝑴𝒕𝒏 𝒄𝒓𝒄 (kN) 88,20 62,86 72,32 78,11 79,67 81,54 84,80 86,21 (kNm) 20,61 14,91 17,03 18,34 18,69 19,11 19,84 20,16 (kNm) 9,69 20,2 9,69 Khả chịu tải cọc OPC B45 theo thực nghiệm phù hợp với kết lý thuyết tính tốn Kết bảng 4.5 cho thấy mô men uốn nứt thực nghiệm cọc Geopolymer dưỡng hộ nhiệt 12 tương đương khả chịu uốn nứt thực nghiệm cọc bê tông xi măng thông thường OPC cấp độ bền B45 Tải trọng gây nứt Ptn crc (kN) 90 88,2 OPC GPC 85 84,798 86,21 81,537 79,672 80 78,11 75 72,32 70 65 62,86 60 OPC 10 11 12 Thời gian dưỡng hộ nhiệt (100oC) (giờ) Hình 4.2: Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến tải trọng gây nứt Ptn crc 53 Mô men uốn nứt thực nghiệm Mtn crc cọc GPC-6H dưỡng hộ đạt 14,91 kNm Khi dưỡng hộ nhiệt tăng lên đến 12 mô men uốn nứt Mtn crc tăng lên 35,25% 22 OPC Moment uốn nứt Mtncrc (kNm) 20,608 GPC 20 19,842 20,160 19,108 18,689 18,338 18 17,035 16 14,906 14 OPC 10 11 12 Thời gian dưỡng hộ nhiệt (100oC) (giờ) Hình 4.3: Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến mô men uốn nứt Mtncrc Mô men uốn nứt thực nghiệm Mtn crc cọc GPC dưỡng hộ nhiệt mốc thời gian từ đến có giá trị biến thiên thay đổi lớn, tăng 14,28% Trong cấu kiện cọc GPC dưỡng hộ nhiệt mốc thời gian từ đến 12 có giá trị biến thiên tăng khơng đáng kể, trung bình tăng thời gian dưỡng hộ giá trị mơ men uốn nứt tăng 2,40% Có thể kết luận q trình polymer hóa tạo cường độ vật liệu diễn với tốc độ nhanh thời gian đầu chậm dần sau Do cần nghiên cứu lựa chọn thời gian dưỡng hộ phù hợp tối ưu mặt kinh tế cần 4.4.2 Khả bền gãy thân cọc 54 Bảng 4.6: Kết tính tốn mơ men gãy Stt Cấu kiện cọc D300 Thời gian dưỡng hộ nhiệt OPC GPC-6H GPC-7H GPC-8H GPC-9H GPC-10H GPC-11H GPC-12H (giờ) 6 10 11 12 Tải trọng gãy thực nghiệm 𝑷𝒕𝒏 𝒃𝒓 (kN) 159,39 95,23 97,94 107,56 119,47 130,22 142,29 146,75 Mô men uốn gãy thực nghiệm 𝑴𝒕𝒏 𝒃𝒓 (kNm) 36,63 22,19 22,80 24,96 27,64 30,06 32,78 33,78 Mô men uốn gãy tính tốn 𝑴𝒕𝒕 𝒃𝒓 (kNm) 30,33 30,33 Mơ men uốn gãy cọc OPC từ thực nghiệm chưa phù hợp với lý thuyết tính tốn, sai lệch 20,88% Kết cho thấy mô men uốn gãy thực nghiệm Mtnbr cọc GPC-12H gần tương đối phù hợp khả chịu uốn gãy thực nghiệm cọc bê tông xi măng thông thường, mức chênh lệch không lớn, xấp xỉ 8,42% 180 Tải trọng gãy Pcr (kN) 160 OPC GPC 159,390 142,294 140 146,750 130,222 119,470 120 107,560 95,230 97,940 100 80 60 OPC 10 11 12 Thời gian dưỡng hộ nhiệt (100oC) (giờ) Hình 4.4: Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến tải trọng gãy Pcr 55 Mô men uốn gãy thực nghiệm Mtnbr cọc GPC-6H dưỡng hộ đạt 22,19 kNm Khi tăng thời gian dưỡng hộ nhiệt lên đến 12 mô men uốn gãy Mtnbr tăng lên 52,24% Moment uốn gãy Mcrctn (kNm) 40 38 36,626 OPC 36 GPC 34 33,782 32,779 32 30,063 30 27,644 28 26 24,964 24 22,190 22,799 22 20 OPC 10 11 12 Thời gian dưỡng hộ nhiệt (100oC) (giờ) Hình 4.5: Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến mô men uốn gãy Mtnbr Kết thực nghiệm phản ánh tương đối thực tế việc thiết kế cấp phối cọc bê tông Geopolymer cọc bê tông xi măng OPC thơng thường có cấp độ bền B45 (mác 600) cho kết khả chịu tải (mô men uốn nứt, uốn gãy) gần phù hợp 4.4.3 Quan hệ lực gây nứt độ võng thời điểm nứt Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến cường độ chịu uốn thông qua độ võng thí nghiệm đo hình 4.6 Khả chịu tải cấu kiện lớn 56 đạt tới cấp tải độ võng định cấu kiện xuất với nứt Độ võng xác định xuất vết nứt bề rộng Wc=0,1 mm Lực gây nứt Ptncrc (kN) 100 90 80 70 60 50 78,11 72,32 84,798 86,21 79,672 81,537 62,86 40 30 20 10 3,35 5,24 6,58 8,65 9,74 11,38 12,27 Độ võng  (mm) Hình 4.6: Mối quan hệ lực gây nứt Ptncrc độ võng thời điểm nứt uốn cấu kiện cọc GPC 15 Moment uốn nứt 20 Mtncrc (kNm) 25 10 17,035 18,338 19,84220,160 18,689 19,108 14,906 3,35 5,24 6,58 8,65 9,74 11,38 12,27 Độ võng  (mm) Hình 4.7: Mối quan hệ mô men uốn nứt Mtncrc độ võng thời điểm nứt uốn cấu kiện cọc GPC 57 4.4.4 Quan hệ mô men uốn nứt Mcrctn mô men uốn gãy Mbrtn Từ thực nghiệm ta tìm lại quan hệ Mbrtn  Mcrctn Bảng 4.7: mô men nứt mô men uốn gãy  T Mcrctn Mbrtn (giờ) (kNm) (kNm) 14,91 22,19 1,49 17,03 22,80 1,34 18,34 24,96 1,36 18,69 27,64 1,48 10 19,11 30,06 1,57 11 19,84 32,78 1,65 12 20,16 33,78 1,68 Với kết thực nghiệm ước lượng quan hệ Mtnbr – Mtncrc: Mtnbr = (1,34 ÷ 1,68) Mtncrc Ngoài khoảng gia số (1,34 – 1,68) có giá trị trung bình xấp xỉ giá trị 1,5 cho tiêu chuẩn TCVN 7888-2014, điều khẳng định độ tin cậy cao kết nghiên cứu 58 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 Kết luận Luận văn trình bày ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến ứng xử cọc rỗng bê tơng Geopolymer Trong đó, cọc bê tơng Geopolymer chế tạo dưỡng hộ nhiệt mức thời gian từ đến 12 Cọc bê tơng xi măng có cấp độ bền sản xuất thí nghiệm làm sở so sánh Một số kết luận rút sau: - Mẫu bê tông Geopolymer dưỡng hộ nhiệt 1000C vòng 12 cho cường độ chịu nén tương đương với mẫu bê tông xi măng đạt cấp độ bền B45 Cả cấp phối dùng để sản xuất cọc bê tông rỗng - Cọc rỗng GPC dưỡng hộ nhiệt 1000C 12 cho kết mô men kháng nứt tương đồng với cọc rỗng OPC có cấp độ bền chịu nén, mô men uốn gãy cọc rỗng GPC lớn cọc rỗng OPC khoảng 8,42% - Từ kết thực nghiệm, ta xác định lại quan hệ mô men uốn nứt mô men uốn gãy cọc rỗng GPC cho mốc nhiệt độ dưỡng hộ: Mtnbr = (1,34 ÷ 1,68) Mtncrc - Nhiệt độ dưỡng hộ môi trường 100oC đến 10 không đủ cung cấp nhiệt lượng để vật liệu polymer hóa hồn tồn cường độ khả chịu uốn cọc không cao chưa đạt giá trị tối ưu 5.2 Hướng phát triển đề tài Nghiên cứu tạo tiền đề áp dụng bê tông Geopolymer vào cấu kiện cơng trình điển hình cấu kiện cọc rỗng, đưa bê tông Geopolymer vào sử dụng rộng rãi lĩnh vực xây dựng 59 Vì thời gian có hạn lĩnh vực nghiên cứu rộng nên đề tài chưa thể mối liên hệ bao quát ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến khả chịu tải cọc rỗng Geopolymer có cấp độ bền khác Từ nghiên cứu định hướng phát triển đề tài sau:  Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ mole dung dịch NaOH đến khả quay ly tâm cấu kiện cọc Bê tông Geopolymer  Nghiên cứu khả ứng xử cọc Bê tông Geopolymer môi trường đất theo thời gian 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Quyết định 1488/QĐ-TTg ngày 29/8/2011 Thủ tướng Chính phủ [2] Nguồn http://ximangfico.com/ung-dung-xi-lo-cao-vao-san-xuat-xi-mang [3] Nguồn http://www.sggp.org.vn/27-nha-may-du-an-co-nguy-co-gay-o-nhiemmoi-truong-163804.html [4] Nguồn http://imsat.vn/Tin-tuc/Tin-tuc-su-kien/28855/bo-cong-thuong hop-timgiai-phap-xu-ly-tro-xi-thach-cao-tai-nha-may-nhiet-dien-than [5] Natalie A Lloyd, Vijaya Rangan "Geopolymer Concrete." Curtin University of Technology, 2010 [6] Joseph Davidovits Environmentally Driven Geopolymer Cement Applications Geopolymer Institute, 02100 Saint-Quentin, France, 2002 [7] Natalie A Lloyd, Vijaya Rangan Geopolymer Concrete with Fly Ash in 2nd Int Conf on Sustainable Construction Materials and Technologies, ed J Zachar P Claisse, T R Naik, E Ganjian (Università Politecnica delle Marche, Ancona, Italy), 2010 [8] Angel Palomo, Grutzek & Blanco Alkali-activated fly ashes A cement for the future Cement Concrete Research, 1999 Vol 29: p.1323-1329 [9] http://ximang.vn/ Bê tông geopolymer – Một sản phẩm thương mại, 2011 [10] http://ximang.vn/ Chế tạo thành công Bê tông chịu lửa không xi măng, 2012 [11] Nguyễn Văn Hoan Nghiên cứu sản xuất vật liệu không nung từ phế thải tro bay xỉ lò cao sở chất kết dính geopolyme (Viện Vật liệu Xây dựng, 2012) [12] Angel Palomo, Grutzeck & Blanco Alkali-activated fly ash cement for furthure Cement and Concrete Research, 1999 [13] Van Jaarsveld, Van Deventer & Lukey The effect off composition and temperature on the properties of fly ash and kaolinite-based geopolymers Chemical Engineering, 2002 61 [14] Djwantoro Hardjito, Dody M.J.Sumajouw and Vijaya Rangan Factors influencing the compressive strength of fly ash based Geopolymer concrete Civile Engineering Dimension, 2004 [15] Djwantoro Hardjito and Vijaya Rangan Development and Properties of Lowcalcium fly ash based Geopolymer concrete, in Research report GC1 2005: Faculty of Engineering Curtin University of Technology Perth, Australia p 103 [16] Mo Bing-hui , He Zhu, Cui Xue-min, He Yan and Gong Si-yu Effect of curing temperature on geopolymerization of fly ash-based geopolymers, 2014 [17] Nuruddin Compressive strength and interfacial transition zone characteristic of Geopolymer concrete with different cast In-Situ curing conditions International Scholarly and Scientific Research&Innovation, 2011 P.5 [18] Al Bakri, Kamarudin, and Binhussain Microstructure study in optimization of high strength fly ash based geopolymer Advanced Material Research, 2012: p 2173-2180 [19] Djwantoro Hardjito and Vijaya Rangan Development and Properties of Lowcalcium fly ash based Geopolymer concrete, in Research report GC1 2005: Faculty of Engineering Curtin University of Technology Perth, Australia p 103 [20] Natalie A Lloyd and Vijaya Rangan "Geopolymer Concrete." Curtin University of Technology (2010) [21] Benny Joseph and George Mathew "Influence of aggregate content on the behavior of fly ash based." Scientia Iranica (2012): p.1188-1194 [22] Sofi, Van Deventer, Mendis and Lukey.“Bond performance of reinforcing bars in inorganic polymer concrete (IPC) [23] Sarker.“ Bond strength of reinforcing steel embedded in fly ash-based geopolymer concrete.” Materials and Structures 44 (5): 2011 p.1021-1030 [24] Company Wagner Visit to Geopolymer Concrete Airport and Eco-Building Internet: https://www.geopolymer.org/news/visit-airport-eco-building/, 2013 [25] Company Wagner World’s first public building with structural Geopolymer Concrete Internet: https://www.geopolymer.org/news/worlds-first-public-building-with-structuralgeopolymer-concrete/, 2015 62 [26] Monita Olivia Durability Related Properties of Low Calcium Fly ash based Geopolymer Concrete, in Civil Engineering 2011, Curtin University of Technology [27] Tống Tôn Kiên, Phạm Thị Vinh Lanh Lê Trung Thành Bê tông Geopolymer - Những thành tựu, tính chất ứng dụng Hội nghị khoa học kỷ niệm 50 năm ngày thành lập Viện KHCN Xây dựng [28] Nguyễn Văn Hoan Nghiên cứu sản xuất vật liệu không nung từ phế thải tro bay xỉ lò cao sở chất kết dính Geopolymer Viện Vật liệu xây dựng, 2012 [29] Phan Đức Hùng, Lê Anh Tuấn Dương Văn Dũng (2016), “ Ảnh hưởng sợi poly-propylene đến ứng xử chịu uốn dầm bê tông geopolymer cốt thép sử dụng tro bay”, Tạp chí Người Xây Dựng 3&4/2016, p.82-86 [30] Trần Văn Miền.“ Nghiên cứu quy trình dưỡng hộ nhiệt ẩm cho bê tơng đúc sẵn”, Tạp chí KHCN Xây dựng – số 1/2016 [31] Joseph Davidovits Chemistry of Geopolymer System Terminology Geopolymer: Second international Conferencen, 1999, p.9-39 [32] Djwantoro Hardjito Development and properties of low-calcium fly ash based geopolymer concrete CurtinUniversity of Technology Perth, Austalia, 2005 [33] Peter Duxson Geopolymer technology: the current state of the art Journal Materials Science 2007 Vol 42: p 2917–2933 [34] Glukhovsky, Rostovskaja and Rumyna High strength Slag alkaline cements Proceedings of the seventh international congress on the chemistry of cement, 1980 p.164-168 [35] Joseph Davidovits "Alkali Activated Materials." Lecture 2015 [36] Sidney Diamond, Particle morphologies in fly ash, Cement and concrete Research, 1986, p.16, 569-579 [37] Fernandez Jimanez Microstructure development of Alkali-activated fly ash cement : a descriptive model Cement and Concrete Research, 2005, p.35 [38] Joseph Davidovits Geopolymer chemistry and sustainable development The poly(sialate) terminology: a very useful and simple model for the promotion and understanding of green-chemistry.in In: Proceedings of 2005 geopolymere conference, 2005, p.9-15 63 [39] Cherdsak Suksiripattanapong "Compressive strength development in fly ash geopolymer masonry units manufactured from water treatment sludge." Construction and Building Materials (2015): p.20-30 [40] Djwantoro Hardjito, Rangan Studies of fly ash-based geopolymer concret Paper presented France: the World Congress Geopolymer, 2005 [41] Joseph Davidovits Geopolymer Chemistry&Applications, ed J 3th edition 2011, Institut Geopolymer, p.630 [42] Fly ash and raw or calcined natural Pozzolan use as a mineral admixture in Portland Cement Concrete, in ASTM C618 1994 [43] Djwantoro Hardjito, Wallah and Rangan Study of engineering proesties of fly ash based Geopolymer concrete, Journal of the Australian ceramic Society, 38(1), 2002, p.4-47 64 ... nghiệm để có nghiên cứu so sánh phù hợp Do mục tiêu đề tài nghiên cứu ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt ẩm đến ứng xử chịu uốn cọc rỗng bê tông geopolymer ứng với 07 cấp thời gian dưỡng hộ nhiệt: ... (2014) [16], nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ dưỡng hộ, thời gian dưỡng hộ đến cường độ bê tơng geopolymer, qua cho thấy thời gian nhiệt độ dưỡng hộ ảnh hưởng đến cường độ bê tơng Nhiệt độ thích... 4.2: Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến tải trọng gây nứt Ptn crc 53 Hình 4.3: Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến mô men uốn nứt Mtncrc 54 xi Hình 4.4: Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt