Nghiên cứu vai trò của cation kiềm đến cường độ bê tông GEOPOLYMER

Nghiên cứu vai trò của cation kiềm đến cường độ bê tông GEOPOLYMER Nghiên cứu vai trò của cation kiềm đến cường độ bê tông GEOPOLYMER Nghiên cứu vai trò của cation kiềm đến cường độ bê tông GEOPOLYMER

MỤC LỤC Lý lịch khoa học Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục i Danh mục hình ảnh iii Danh mục bảng iv Danh mục biểu đồ v CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Sự cần thiết đề tài nghiên cứu 1.2 Tình hình nghiên cứu 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 11 1.3 Nhận xét đề tài 13 1.4 Vị trí đề tài nghiên cứu 13 1.5 Mục tiêu đề tài nghiên cứu 13 1.6 Nhiệm vụ đề tài nghiên cứu 14 1.7 Phương pháp nghiên cứu 14 1.8 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 14 CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 15 2.1 Công nghệ Geopolymer 15 2.1.1 Lịch sử đời chất kết dính Geopolymer 15 2.1.2 Cơ chế phản ứng q trình Geopolymer hóa 17 2.2 Nguyên vật liệu 21 2.2.1 Tro bay 21 2.2.2 Thủy tinh lỏng trình tạo thành thủy tinh lỏng 24 2.2.2.1 Thủy tinh lỏng 24 2.2.2.2 Quá trình tạo thành thủy tinh lỏng 25 i 2.2.2.3 Dung dịch Cation kiềm 25 2.3 Bê tông Geopolymer 25 2.3.1 Xác định cấp phối bê tông Geopolymer từ tro bay 25 2.3.2 Chế tạo bê tông Geopolymer từ tro bay 27 2.3.3 Dưỡng hộ nhiệt bê tông Geopolymer từ tro bay 27 CHƢƠNG NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 30 3.1 Nguyên vật liệu 30 3.1.1 Tro bay 30 3.1.2 Dung dịch thủy tinh lỏng (Na2SiO3) 31 3.1.3 Dung dịch NaOH 32 3.1.4 Dung dịch KOH 33 3.1.5 Cát 34 3.1.6 Cốt liệu lớn (Đá dăm) 35 3.1.7 Thành phần cấp phối 36 3.2 Quy trình thí nghiệm mẫu 36 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42 4.1 Kết 42 4.2 Kết so sánh theo thời gian dưỡng hộ nhiệt 42 4.3 So sánh cường độ chịu nén NaOH KOH nồng độ thời gian dưỡng hộ nhiệt 45 4.4 So sánh cường độ thay đổi nồng độ mol 47 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 50 5.1 Kết luận 50 5.2 Một số vấn đề tồn 51 5.3 Hướng phát triển đề tài 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 ii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Khói bụi nhà máy sản xuất xi măng [nguồn internet] Hình 2.1 Tinh thể Geopolymer 16 Hình 2.2 Cấu trúc Poly (Sialates) theo Davidovits 18 Hình 2.3 Q trình Geopolymar hóa 19 Hình 2.4 Mơ hình q trình họat hóa dung dịch kiềm Alkali đối vơi tro bay… 17 Hình 2.5 Vi cấu trúc tro bay 21 Hình 2.6 Tro Bay 22 Hình 2.7 Ảnh hưởng tỷ lệ dung dịch ankali/tro bay nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ chịu nén bê tông geopolymer 26 Hình 2.8 Ảnh hưởng tỷ lệ Na2SiO3/NaOH nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ chịu nén bê tông geopolymer 27 Hình 2.9 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian dưỡng hộ nhiệt 28 Hình 3.1 Tro bay loại F 30 Hình 3.2 Dung dịch Sodium Silicate (Na2SiO3) 32 Hình 3.3 NaOH dạng khan 33 Hình 3.4 NaOH dạng dung dịch 33 Hình 3.5 Kali hydroxit 90% – KOH - Potassium hydroxit[nguồn internet] 34 Hình 3.6 Cát 34 Hình 3.7 Biểu đồ thành phần hạt cát sử dụng 35 Hình 3.8 Cốt liệu lớn 36 Hình 3.9 Nguyên vật liệu sử dụng đúc mẫu 37 Hình 3.10 Cân đong nguyên vật liệu 38 Hình 3.11 Khn đúc mẫu 100x200 mm 38 Hình 3.12 nhào trộn đúc mẫu 39 Hình 3.13 Tủ dưỡng hộ nhiệt 40 Hình 3.14 Mẫu bê tơng trước nén mẫu 40 Hình 3.15 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén 41 iii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Thành phần vật lý tro bay 24 Bảng 3.1 Thành phần hóa tro bay 31 Bảng 3.2 Thành phần hạt đá 35 Bảng 3.3 Cấp phối bê tông Geopolymer (1m3) 36 Bảng 4.1 Kết nén mẫu thí nghiệm thay đổi nồng độ mol với thời gian bảo dưỡng 42 Bảng 4.2 Kết nén mẫu thí nghiệm thay đổi nồng độ mol với thời gian bảo dưỡng 10 42 iv DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 4.1 So sánh cường độ thay đổi thời gian dưỡng hộ nhiệt cation kiềm NaOH nồng độ 14M 43 Biểu đồ 4.2 So sánh cường độ thay đổi thời gian dưỡng hộ nhiệt cation kiềm NaOH nồng độ 16M 44 Biểu đồ 4.3 So sánh cường độ thay đổi thời gian dưỡng hộ nhiệt cation kiềm KOH nồng độ 14M 44 Biểu đồ 4.4 So sánh cường độ thay đổi thời gian dưỡng hộ nhiệt cation kiềm KOH nồng độ 16M 45 Biểu đồ 4.5 So sánh cường độ dung dịch NaOH dung dịch KOH, nồng độ 14 M thời gian bảo dưỡng 45 Biểu đồ 4.6 So sánh cường độ dung dịch NaOH dung dịch KOH, nồng độ 14 M thời gian bảo dưỡng 10 46 Biểu đồ 4.7 So sánh cường độ dung dịch NaOH dung dịch KOH nồng độ 16 M thời gian bảo dưỡng 46 Biểu đồ 4.8 So sánh cường độ dung dịch NaOH dung dịch KOH, nồng độ 16 M thời gian bảo dưỡng 10 47 Biểu đồ 4.9 So sánh cường độ thay đổi nồng độ dung dịch dung dịch kiềm NaOH tỷ lệ thời gian bảo dưỡng 47 Biểu đồ 4.10 So sánh cường độ thay đổi nồng độ dung dịch dung dịch kiềm KOH tỷ lệ thời gian bảo dưỡng 48 Biểu đồ 4.11 So sánh cường độ thay đổi nồng độ dung dịch dung dịch kiềm NaOH tỷ lệ thời gian bảo dưỡng 10 48 Biểu đồ 4.12 So sánh cường độ thay đổi nồng độ dung dịch dung dịch kiềm KOH tỷ lệ thời gian bảo dưỡng 10 49 v CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Sự cần thiết đề tài nghiên cứu Ước tính hàng năm có khoảng 25 tỷ bê tơng sản xuất tồn giới, sản lượng bê tông tiếp tục có xu hướng tăng lên Năm 2010 có khoảng 3.300 triệu xi măng sản xuất toàn giới, lượng xi măng tiếp tục tăng lên khoảng 3.585 triệu (năm 2011) 3.736 triệu (năm 2012) Các nước Châu Á tiêu thụ lượng xi măng lớn, Việt Nam tiêu thụ 60,3 triệu theo số liệu thống kê đến tháng 12 năm 2016 [1] Theo tính tốn, để sản xuất xi măng nhà máy thải mơi trường sấp xỉ CO2, khí gây hiệu ứng nhà kính, góp phần làm trái đất nóng lên Khí CO2 thải từ cơng nghiệp sản xuất xi măng chiếm khoảng 7% lượng CO2 toàn giới Bên cạnh đó, với tình hình ngành sản xuất xi măng Portland mức đáng quan tâm Vì lý đó, số nước giới khuyến khích phát triển loại chất kết dính thay xi măng portland truyền thống chất kết dính Geopolymer chất kết dính kiềm hoạt hóa H nh 1.1 Khói bụi nhà máy sản xuất xi măng [nguồn internet] Khái niệm Geopolymer lần sử dụng giáo sư Joseph Davidovits từ năm 1970 Nguyên lý chế tạo vật liệu Geopolymer dựa khả phản ứng vật liệu aluminosilicate môi trường kiềm để tạo sản phẩm có tính chất cường độ tốt Nguyên liệu để chế tạo vật liệu Geopolymer bao gồm hai thành phần nguyên liệu ban đầu chất hoạt hóa kiềm So sánh với xi măng thơng thường bêtơng polymer có nhiều tính tốt hơn: + Làm tăng độ bền cơng trình xây dựng nhờ vào khả chống ăn mòn, chịu nhiệt, chịu nén, độ bền kéo, co ngót… + Làm giảm nhu cầu lượng tương lai Nguyên liệu aluminosilicate nhằm cung cấp nguồn Si Al cho q trình Geopolymer hóa xảy (thường dùng tro bay, metacaolanh, silicafume…) Tro bay loại khống hoạt tính Pozzolan dùng làm phụ gia cho chế tạo bê tông cường độ cao Tro bay bụi khí thải dạng hạt mịn thu từ trình đốt cháy nhiên liệu than đá nhà máy nhiệt điện chạy than, phế thải từ buồng đốt qua ống khói nhà máy Tro bay tận thu từ ống khói qua hệ thống nồi tinh luyện loại bỏ bớt thành phần than (cacbon) chưa cháy hết Thành phần tro bay thường chứa ơxít silic, ơxít nhơm, ơxít canxi, ơxít sắt, ơxít manhe ơxít lưu huỳnh, ngồi chứa lượng than chưa cháy Cũng giống phụ gia khống hoạt tính cho bê tơng khác muội silic, tro bay loại puzzolan nhân tạo với thành phần tạo hiệu ứng puzzolan ôxit silic, ôxit nhôm chứa tro bay Hàm lượng than chưa cháy hết tro bay phải < 6%, lượng chất cháy chưa hết tro bay > 6% phải có biện pháp tinh lọc để loại than chưa cháy hết khỏi tro bay Hàm lượng chất ơxit nhơm, ơxit si-líc ơxit sắt tro bay phải > 70% Dung dịch hoạt hóa Alkaline kết hợp dung dịch kiềm thủy tinh lỏng Trong dung dịch kiềm là: LiOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2, NaOH Hydroxit liti (công thức hóa học: LiOH) hiđroxit kiềm có tính ăn mịn Nó chất rắn kết tinh màu trắng, ưa ẩm Nó hịa tan nước hịa tan nhẹ etanol Nó có sẵn quy mơ thương mại dạng khan hay ngậm phân tử nước (monohydrat) [2] Bari Hydroxit Ba(OH)2 chủ yếu sử dụng làm chất phụ gia cho dầu bôi trơn động đốt trong, Ba(OH)2 nguyên liệu nhựa tơ nhân tạo hịa tồn sử dụng nhựa ổn định PVC [3] Canxi hydroxit hợp chất hóa học với cơng thức hóa học Ca(OH)2 Nó chất dạng tinh thể khơng màu hay bột màu trắng, thu cho Canxi ơxít (tức vôi sống) tác dụng với nước (gọi vơi) Nó kết tủa xuống trộn dung dịch chứa Canxi clorua (CaCl2) với dung dịch chứa Natri hiđroxit (NaOH) [4] Canxi Hydroxit Ca(OH)2 ăn mòn bê tơng cốt thép dạng hịa tan, ăn mịn tác dụng với axit có gốc sunfat gây ứng suất nội làm cho cấu trúc bê tông bị phá hủy [5] Canxi Hydroxit Ca(OH)2 gay nên tượng trắng mặt bê tơng [6] Kali hydroxit (cơng thức hóa học: KOH) kiềm mạnh có tính ăn mịn, tên thơng dụng potash ăn da Nó chất rắn kết tinh màu trắng, ưa ẩm dễ hòa tan nước Phần lớn ứng dụng chất độ phản ứng axit tính ăn mịn [7] Tuy nhiên dung dịch Ca(OH)2, LiOH, Ba(OH)2 có tính chất đặc thù riêng nên đề tài không sử dụng mà sử dụng sử dụng dung dịch phổ biến NaOH KOH kết hợp với thủy tinh lỏng nhằm tạo môi trường kiềm tham gia vào phản ứng Geopolymer hóa Vì nghiên cứu vai trị cation kiềm ( NaOH, KOH) đến cường độ chịu nén bê tông Geopolymer vấn đề cần nghiên cứu 1.2 T nh h nh nghiên cứu 1.2.1 T nh h nh nghiên cứu ngồi nƣớc Ngành cơng nghiệp vật liệu Geopolymer đời từ năm 1960, đến năm 1972 nhà hố học người Pháp Joseph Davidovits chế tạo thành cơng chủng loại vật liệu gọi “Geopolymer” theo quy trình tổng hợp polyme từ khống chất [8] Phát minh xuất phát từ ý tưởng thúc bách trước thực tế vật liệu polyme hữu ln có tính “bắt lửa” cao Bằng cách hồ trộn đất sét, vốn cấu tạo chủ yếu từ dioxide silic oxide nhôm – vào dung dịch alkali silicates có nồng độ kiềm cao (hỗn hợp có chất oxide silic, xút kali) Si2O5,Al2(OH)4 + NaOH => Na(-Si-O-Al-O)n Kaolinite Hydrosodalite Joseph Davidovits có hợp chất dạng gel Hợp chất đóng rắn nhiệt độ thường sau vài trở nên cứng dưỡng hộ nhiệt Đề cập kết nghiên cứu này, tác giả cho biết: “Bất kỳ nguyên vật liệu có chứa dioxide silic oxide nhơm sử dụng để tạo vật liệu Geopolymer” Và ơng thành lập viện Geopolymer sau cơng ty tư nhân có tên CordiGéopolymère nhằm nghiên cứu, triển khai quảng bá sâu rộng sản phẩm từ loại vật liệu tổng hợp Joseph Davidovits giải thích: “Ban đầu Geopolymer ứng dụng giới hạn, dùng để chế tạo sản phẩm thuộc dạng cao cấp khuôn đúc dụng cụ cho ngành hàng không Nhưng sau, đặc biệt vào đầu thập niên 1990, người ý thức mối đe doạ từ khí thải CO2, vật liệu Geopolymer dần quan tâm nhiều từ trở thành loại vật liệu xây dựng thay tốt cho loại xi măng truyền thống Do nhu cầu phát triển ứng dụng Geopolymer tăng cao nên có đến 60 phịng thí nghiệm giới triển khai dự án nghiên cứu Geopolymer, Úc New Zealand” Hiện có nhiều sáng chế, nghiên cứu ứng dụng Geopolymer vào ngành công nghệ vật liệu đại (tấm kết cấu gỗ chống cháy, sườn panel cách điện, sản xuất đá nhân tạo trang trí, panel bọt cách nhiệt, vật liệu xây dựng thô, gạch không nung, kết cấu chịu lửa, kết cấu chống sốc nhiệt, ứng dụng làm khuôn đúc nhôm, bê tông chất kết dính Geopolymer, vật liệu cản lửa gia cố/ sửa chữa, vật liệu chống cháy công nghệ cao dùng máy bay ô tô, vật liệu nhựa công nghệ cao ) giới thiệu ứng dụng toàn giới Trên sở lý thuyết Geopolymer Joseph Davidovits, Lone Star (một công ty sản xuất xi măng hàng đầu Mỹ) nghiên cứu chế tạo thành công loại xi măng cách kết hợp nguyên liệu sét dung dịch kiềm hoạt tính cao, tạo thành chất kết dính vơ có khả đóng rắn nhanh cho cường độ ban đầu tốt với tên gọi xi măng polymer Cơng nghệ nhanh chóng phát triển tồn giới có ưu xi măng protland có ưu điểm nguyên liệu sản xuất phương pháp sản xuất thân thiện với môi trường Lần xuất năm 2008, Geopolymer chemistry and Application khái quát toàn kiến thức công nghệ Geopolymer [9] Các ứng dụng công nghệ nghiên cứu phát triển rộng rãi Nghiên cứu tập trung vào thành phần nồng độ dung dịch kiềm để thúc đẩy nhanh q trình Geopolymer hóa Thuật ngữ “Geopolymer” giới thiệu Davidovits vào năm 1978 để mô tả chất kết dính với thành phần hóa học tương tự với zeolite có vi cấu trúc vơ định hình Ơng đề xuất thuật ngữ “poly(sialate)” cho thiết kế hóa học Geopolymer dựa siloco-aluminate [10] Từ tiền đề trên, Geopolymer xem loại vật liệu xanh ứng dụng rộng rãi ngành công nghệ xây dựng Bê tông Geopolymer xem loại vật liệu thể đặc tính lý tốt thay bê tơng xi măng truyền thống Và từ đó, hàng loạt nghiên cứu tính chất lý bê tơng Geopolymer thực nhằm đánh giá so sánh với bê tông OPC Palomo, Grutzeck, and Blanco [11], nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ dưỡng hộ, thời gian dưỡng hộ tỉ lệ dung dịch alkaline/tro bay đến cường độ bê tơng geopolymer nhóm nhận xét thời gian nhiệt độ dưỡng hộ ảnh hưởng đến cường độ bê tông Việc kết hợp Sodium hydroxide (NaOH) Sodium silicate (Na2SiO3) tạo nên cường độ cao đến 60 MPa gia nhiệt 850C kéo dài Van Jarsveld, van Deventer Lukey [12] nghiên cứu Những đặc tính Geopolymer ảnh hưởng hịa tan khơng hồn tồn vật liệu phức tạp q trình Geopolymer hóa cho hàm lượng nước, thời gian nhiệt độ dưỡng hộ ảnh hưởng đến đặc tính Geopolymer, đặc biệt điều kiện dưỡng hộ nhiệt độ gia nhiệt ảnh hưởng đến cường độ Khi gia nhiệt 700C 24 giờ, cường độ tăng đáng kể Thời gian dưỡng hộ dài, cường độ Geopolymer tăng Qua kết nghiên cứu Những yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông Geopolymer sử dụng tro bay D.Hardjito [13] thấy thời gian dưỡng hộ dài phát triển q trình polymer hóa bê tơng, cường độ chịu nén không bị ảnh hưởng ngày tuổi bê tông Theo D.Hardjito B.V.Rangan [14] , nghiên cứu Q trình phát triển đặc tính bê tơng Geopolymer sử dụng tro bay có nhận xét 10 Bƣớc 4: Nén mẫu thí nghiệm kiểm tra cường độ Việc nén mẫu tiến hành Phịng thí nghiệm vật liệu Trường ĐHSPKT TP.HCM Kết nén mẫu ghi nhận cho tổ mẫu ứng với cấp phối để tiến hành tổng hợp, tính tốn cường độ Hình 3.15 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén 41 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Kết Kết thí nghiệm nén mẫu tương ứng cấp phối mẫu bê tông tổng hợp sau: Bảng 4.1 Kết nén mẫu thí nghiệm thay đổi nồng độ mol với thời gian bảo dưỡng Mẫu M11 M12 M13 M14 M21 M22 M23 M24 Thời gian Sấy Cƣờng độ Nồng độ (MPa) TTL/cation kiềm NaOH KOH 20.25 11.57 0.5 21.40 12.82 14M 22.58 13.81 22.91 13.99 2.5 20.45 12.25 0.5 21.77 13.68 16M 14.74 23.80 24.03 14.92 2.5 Bảng 4.2 Kết nén mẫu thí nghiệm thay đổi nồng độ mol với thời gian bảo dưỡng 10 Mẫu M11 M12 M13 M14 M21 M22 M23 M24 Nồng độ 14M 16M Thời gian Sấy 10 Cƣờng độ (Mpa) TTL/cation kiềm NaOH KOH 11.68 0.5 20.88 13.01 22.56 14.24 23.45 14.38 2.5 23.74 21.62 12.75 0.5 22.39 13.90 24.37 15.42 24.77 15.62 2.5 4.2 Kết so sánh theo thời gian dƣỡng hộ nhiệt 42 Biểu đồ 4.1 So sánh cường độ thay đổi thời gian dưỡng hộ nhiệt cation kiềm NaOH nồng độ 14M Nhận xét: Qua biểu đồ cho thấy nồng nồng độ 14M thời gian sấy cường độ phát triển tăng dần từ 5.6% cao là13.1% tỷ lệ SS/SH = 2.5 Thời gian sấy 10 cường độ phát triển nhanh tỷ lệ từ 0.5 lên đến tỷ lệ 1.0 từ tỷ lệ SS/SH =2.0 đến tỷ lệ SS/SH =2.5 phát triển chậm lại cường độ cao tỷ lệ 2.5 cường độ tăng từ 8.1% đến 13.7% Thời gian sấy 10 cường độ chịu nén cao thời gian sấy cấp độ tỷ lệ SS/SH 43 Biểu đồ 4.2 So sánh cường độ thay đổi thời gian dưỡng hộ nhiệt cation kiềm NaOH nồng độ 16M Nhận xét: Qua biểu đồ cho thấy nồng độ 16M thời gian sấy thời gian sấy 10 cường độ tăng từ 6.45% đến 15.04% thời gian sấy cường độ tăng từ 3.4% đến 14.6% sấy 10 Thời gian sấy 10 cường độ chịu nén bê tông Geopolymer cao thời gian sấy cấp độ tỷ lệ SS/SH Biểu đồ 4.3 So sánh cường độ thay đổi thời gian dưỡng hộ nhiệt cation kiềm KOH nồng độ 14M 44 Biểu đồ 4.4 So sánh cường độ thay đổi thời gian dưỡng hộ nhiệt cation kiềm KOH nồng độ 16M Nhận xét: Qua biểu đồ cho thấy thời gian dưỡng hộ nhiệt 10 có cường độ cao thời gian bão dưỡng tỷ lệ SS/SH, nồng độ mol Thời gian sấy 10 qua cho thấy thời gian dưỡng hộ lâu q trình Geopolymer ngày hồn thiện giúp tổng hợp chuỗi monomer hòa thiện dẫn đến cường độ bê tông Geopolymer tăng 4.3 So sánh cƣờng độ chịu nén NaOH KOH nồng độ thời gian dƣỡng hộ nhiệt Biểu đồ 4.5 So sánh cường độ dung dịch NaOH dung dịch KOH, nồng độ 14 M thời gian bảo dưỡng 45 Biểu đồ 4.6 So sánh cường độ dung dịch NaOH dung dịch KOH, nồng độ 14 M thời gian bảo dưỡng 10 Biểu đồ 4.7 So sánh cường độ dung dịch NaOH dung dịch KOH nồng độ 16 M thời gian bảo dưỡng 46 Biểu đồ 4.8 So sánh cường độ dung dịch NaOH dung dịch KOH, nồng độ 16 M thời gian bảo dưỡng 10 Nhận xét: Qua biểu đồ cho thấy cường độ chịu nén mẫu bê tông sử dụng cation kiềm NaOH cao sử dụng cation Kiềm KOH tỷ lệ TTL/dung dịch, nồng độ mol thời gian bão dưỡng từ 60% đến 64% 4.4 So sánh cƣờng độ thay đổi nồng độ mol Biểu đồ 4.9 So sánh cường độ thay đổi nồng độ dung dịch dung dịch kiềm NaOH tỷ lệ thời gian bảo dưỡng 47 Biểu đồ 4.10 So sánh cường độ thay đổi nồng độ dung dịch dung dịch kiềm KOH tỷ lệ thời gian bảo dưỡng Biểu đồ 4.11 So sánh cường độ thay đổi nồng độ dung dịch dung dịch kiềm NaOH tỷ lệ thời gian bảo dưỡng 10 48 Biểu đồ 4.12 So sánh cường độ thay đổi nồng độ dung dịch dung dịch kiềm KOH tỷ lệ thời gian bảo dưỡng 10 Nhận xét: Qua biểu đồ cho thấy thay đổi nồng độ mol cường độ bê tơng Geopolymer tăng đáng kể Với thời gian dưỡng hộ 10 nồng độ mol tăng từ 14M lên 16M cường độ chịu nén bê tơng Geopolymer tăng khoảng 38% Kết thí nghiệm phù hợp với kết nghiên cứu trước [32] điều kiện dưỡng hộ nồng độ tăng cường độ chịu nén bê tông geopolymer tăng 49 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 Kết luận Từ kết thí nghiệm ta thấy yếu tố ảnh hưởng đến cường độ mẫu bê tông Geopolymer bao gồm:  Khi thay đổi Tỷ lệ TTL/ cation kiềm cường độ bê tơng Geopolymer thay đổi Tỷ lệ 2.5 cho cường độ cao nồng độ mol, thời gian dưỡng hộ nhiệt Kết thực nghiệm phù hợp với kết nghiên cứu Radomir,Zẹjak Theo ông Radomir,Zẹjak, 2012 nguyên nhân đẫn đến thay đổi liên kết tốt cát hồ geopolymer Vữa Geopolymer bao gồm pha gel hạt tro bay chưa hoạt hóa Cường độ vữa Geopolymer phụ thuộc vào cường độ gel (sản phẩm q trình hoạt hóa), liên kết gel cốt liệu tạo nên cường độ cấu trúc vữa Ngồi hạt tro bay chưa hoạt hóa đóng vai trị hạt cốt liệu siêu nhỏ góp phần tạo nên cường độ tối đa.cho vữa Geopolymer  Khi tăng Tỷ lệ TTL/ cation kiềm từ 0.5 đến cường độ bê tơng tăng đáng kể nhiên tỷ lệ tăng lên đến 2.5 cường độ tăng khơng đáng kể kết thực nghiệm cho thấy phù hợp kết nghiên cứu Joshi (2012) tỷ lệ TTL/NaOH 2.5 cho cường độ bê tông Geopolymer đạt cao  Nồng độ mol (M): Khi thay đổi nồng độ mol cường độ bê tơng Geopolymer thay đổi đáng kể với thời gian dưỡng hộ nồng độ mol thay đổi từ 14M đến 16M cường độ bê tông tăng khoảng 15.6% nhiên tăng tăng thời gian dưỡng hộ lên 10 cường độ bê tông tăng lên khoảng 38% Kết thí nghiệm phù hợp với kết nghiên cứu trước [32] điều kiện dưỡng hộ, nồng độ mol tăng cường độ chịu nén bê tơng geopolymer tăng  Thời gian dưỡng hộ: Qua biểu đồ cho thấy, cấp phối thời gian dưỡng hộ tăng cường độ bê tơng Geopolymer tăng Thời gian dưỡng hộ Lâu 50 trình Geopolymer hóa hồn thiện giúp tổng hợp chuổi monomer hồn thiện dẫn đến cường độ bê tơng geopolymer tăng  So sánh cường độ dung dịch kiềm NaOH dung dịch kiềm KOH có số điểm tương đồng có nghĩa yếu tố ảnh hưởng đến cường độ mẫu bao gồm TTL/cation kiềm, nồng độ mol, điều kiện dưỡng hộ thời gian dưỡng hộ tăng phù hợp với kết nghiên cứu Tuy nhiên lựa chọn sử dụng dung dịch kiềm NaOH dung dịch KOH khuyến cáo sử dụng dung dịch NaOH cho kết tốt  Qua kết nghiên cứu cho thấy vai trị cation kiềm đến cường độ bê tơng Geopolymer quan trọng thiếu cation kiềm khơng thể tạo thành dung dịch kiềm hoạt hóa nhiên qua đề tài nghiên cứu lại lần khẳng định vai trò cation kiềm mà đặt biệt NaOH 5.2 Một số vấn đề tồn Tiêu chuẩn Việt Nam sử dụng tro bay chế tạo bê tông, vữa xây dựng chưa ban hành Tro bay chưa ứng dụng rộng rãi thị trường, tập trung nghiên cứu ứng dụng số vùng gần nhà máy nhiệt điện Khi vận chuyển cho bay cần phải đảm bảo vệ sinh môi trường Mỗi nhà máy nhiệt điện khác cho tro bay có đặc trưng kỹ thuật khác - Luận văn chưa nghiên cứu nhiều cấp phối bê tông Geopolymer khác - Hiện đề tài dừng lại việc nghiên cứu thay đổi dung dịch kiềm 02 chất NaOH KOH thay đổi số tỷ lệ dung dịch alkaly 5.3 Hƣớng phát triển đề tài - Nghiên cứu ứng dụng vật liệu sử dụng làm phụ gia tự gia nhiệt thay cho việc dưỡng hộ bê tông Geopolymer để ứng dụng rộng rãi thực tế - Nghiên cứu thí nghiệm cấu kiện đúc sẵn ứng dụng thực tế: Cọc bê tông dự ứng lực, panel, chế tạo cột, dầm nhà khung nhà dân dụng vùng vượt lũ, cấu kiện bán thành phẩm sử dụng bê tông geopolymer sử dụng tro bay 51 - Nghiên cứu nhiều dung dịch khác thay đổi nhiều dung dịch kiềm để tìm chất có nồng độ tỷ lệ phù hợp 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sản lượng xi măng toàn Quốc năm 2016 https://vatlieuxaydung.org.vn/vlxd-co-ban/xi-mang/nam-2016-san-luong-xi-mang-cuatoan-nganh-uoc-dat-60-3-trieu-tan-8447.htm [2] Liti hydroxit LiOH https://vi.wikipedia.org/wiki/ Liti_hydroxit, 20/7/2017 [3] Bari hydroxit Ba(OH)2 https://vi.wikipedia.org/wiki/ Bari_hydroxit, 20/7/2017 [4] Canxi_hydroxit Ca(OH)2 https://vi.wikipedia.org/wiki/ Canxi_hydroxit, 20/7/2017 [5] Khương Văn Huân, Lê Minh “Đặc điểm mơi trường nước chua phèn gây ăn mịn bê tơng cốt thép cơng trình thủy lợi sơng Cửu Long” Khoa học kỹ thuật Thủy lợi Môi trường, số 26, tr 30-36, 2009 [6] Nguyễn Quang Phích, Bùi Văn Đức, Lê Tuấn Anh, Phạm Ngọc Anh “Nứt nẻ bê tông xi măng, nguyên nhân số giải pháp phòng tránh, khắc phục” KTKT mỏ- địa chất, số 42, tr49-59, 2013 [7] Kalihidroxit KOH https://vi.wikipedia org/wiki /Kali_hi%C4%91roxit, 20/7/2017 [8] Davidovits J “Process for the fabrication of sintered panels and panels resulting from the application of this process” Institut Géopolymère, 2015 [9] Davidovits J “Geopolymer Technology” Proceedings of the Second International Conference Géopolymère 99 Université de Picardie, Saint-Quentin, France, 1999 [10] Tạ Tuấn Anh “Nghiên cứu làm việc cốt thép bê tông Geopolymer” Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ, Đại học sư phạm kỹ thuật TPHCM, 2016 [11] Palomo, A Grutzeck M.W & Blanco M.T “Alkali-activated fly ash cement for furture” Cement and concrete research, vol.29, pp1323-1329, 1999 [12] Van Jaarsveld., J.G.S., Van Deventer J.S.J., & Lukey, G.C., “The effect off composition and temperature on the properties of flt ash and kaolinite-based geopolymers” Chemical Engineering, vol.89, pp63-73, 2002 53 [13] Hardjito, “Study on fly ash-based geopolymer concrete” Research Report GC-2, Curtin University of Technology Perth, Autralia, 2005 [14] Hardjito and Rangan B.V “Development and properties of low calxium fly ash based Geopolymer Concrete”, Research Report GC-2, Curtin University of Technology, 2005 [15] Suresh.G.Patil and Manojkumar, “Factors influencing Compressive streng of Geopolymer concrete” IJRET: International joural of Research in Engineering and Technology, vol.2, pp372-375, 2013 [16] Nuruddin M.F, Kusbiantoro A, Qazi S & Shafiq N “Compressive strength and interfacial transition zone characteristic of Geopolymer concrete with different cast InSitu curing conditions” International Scholarly and Scientific Research & Innovation, vol.5, pp51-54, 2011 [17] A M Mustafa, H Kamarudin, Mohd Mustafa Al Bakri Abdullah, Zarina Yahya “Microstructure of different NAOH molarity of fly ash-based green polymeric cement”, Journal of Engineering and Technology Research, vol.3, pp 44-49, 2011 [18] Zejak, R., I Nikolic, and D Blecic “Mechanical and microstruture properties of the fly ash based Geopolymer paste and mortar” Materials and technology, vol.47, pp.535-540, 2012 [19] Olivia Monita “Durability Related Properties of Low Calcium Fly ash based Geopolymer Concrete”, This thesis is presented for the Degree of Doctor of Philosophy, Curtin University of Technology, Australia, 2011 [20] Phan Đức Hùng Lê Anh Tuấn “Ảnh hưởng thành phần hoạt hóa đến cường độ chịu uốn kéo gián tiếp bê tơng Geopolymer” Tạp chí KHCN Xây dựng, số 3, tr34-45, 2015 [21] Trịnh Ngọc Duy “Nghiên cứu tính chất lý vữa Geopolymer để chế tạo gạch nhẹ” Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ, Đại học sư phạm kỹ thuật TPHCM, 2016 [22] Tống Tôn Kiên, Phạm Thị Vinh Lanh, Lê Trung Thành “Bê tơng Geopolymer- thành tựu, tính chất ứng dụng” Hội nghị khoa học kỷ niệm 50 năm ngày thành lập Viện KHCN Xây dựng, Viện KHCN Xây dựng, Việt Nam, 2013 [23] Nguyễn Văn Dũng “Nghiên cứu chế tạo bê tơng Geopolymer từ tro bay” Tạp chí khoa học công nghệ, số 5, tr22-25, 2014 54 [24] Chanh N.V., Trung B.D and Tuan D.V., “Recent research geopolymer”, vol 841, pp235-241, 2008 [25] Phan Đức Hùng Lê Anh Tuấn “Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ cao đến cường độ vữa Geopolymer ảnh hưởng chất xúc tác sinh nhiệt đến q trình Geopolymer hóa vữa” Tạp chí KHCN Xây dựng, số 2, tr 37-42, 2015 [26] Nguyễn Đức Hoành “Nghiên cứu khả chịu lực dầm bê tông Geopolymer” Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ, Đại học sư phạm kỹ thuật TPHCM, 2015 [27] Davidovits J, “30 Years of Successes Failures in Geopolymer Applications, Market Trends and Potential Breakthroughs” Geopolymer 2002 Conference, 2002 [28] P Duxson, A Fernández-Jiménez, J L Provis, G C Lukey, A Palomo, J S J van Deventer “Geopolymer technology: the current state of the art”, Geopolymer Science & Technology,vol.42, pp2917-2933, 2006 [29] A.Fernández-Jiménez, A Palomo M Criado “Microstructure of Alkali-activated development fly ash cement: adescriptive model” Cement and Concrete Research, vol.35, pp1204-1209, 2005 [30] ASTM C618-94a, “Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan Use as A Mineral Admixture in Portland Cement Concrete”, ASTM International (ASTM), 1994 [31] Phan Duc Hung, Le Huu Quoc Phong, Le Trong Ton, Le Anh Tuan, “INFLUENCE OF FLY ASH AND GEOPOLYMERIZATION TO STRENGTH OF GEOPOLYMER CONCRETE”, Proceeding of International Conference on Green Technology and Sustainable Development, HCMUTE , 2014 [32] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7570:2006 cốt liệu cho bê tông yêu cầu kỹ thuật 55 ... đổi nồng độ ảnh hưởng đến cường độ chịu nén bê tơng Geopolymer 1.4 Vị trí đề tài nghiên cứu Đề tài ? ?Nghiên cứu vai trò cation kiềm đến cƣờng độ bê tông geopolymer? ?? tiếp nối q trình nghiên cứu cơng... môi trường kiềm tham gia vào phản ứng Geopolymer hóa Vì nghiên cứu vai trị cation kiềm ( NaOH, KOH) đến cường độ chịu nén bê tông Geopolymer vấn đề cần nghiên cứu 1.2 T nh h nh nghiên cứu 1.2.1... hưởng đến cường độ bê tông Geopolymer 12 Nghiên cứu gần Nguyễn Văn Chánh cộng bê tông Geopolymer cho kết nghiên cứu vật liệu hỗn hợp, vi cấu trúc Geopolymer thông số ảnh hưởng đến tính chất bê tơng