(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER

LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu ác số liệu, nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác TP Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 11 năm 2018 Nguyễn Thanh Tân ii CẢM TẠ Trƣớc tiên, xin bàỳ tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS Phạm Thầy TS.Phan ức Thiện ức Hùng ngƣời giúp xây dựng ý tƣởng đề tài, mở hƣớng đƣờng tiếp cận phƣơng pháp nghiên cứu khoa học Thầy có ý kiến đóng góp quý báu giúp đỡ nhiều thời gian qua Tôi xin chân thành quý Thầy Khoa Xây dựng, trƣờng ại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp Hồ hí Minh tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức cho tơi suốt khóa học ao học Mặc dù có nhiều cố gắng q trình thực hiện, nhƣng luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót, khuyết điểm kiến quý Thầy cô bạn bè iii ản thân mong nhận đƣợc góp ý TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ề tài nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ dƣỡng hộ đến ứng xử cọc rỗng bê tông Geopolymer Luận văn tập trung nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ dƣỡng hộ 06 cấp nhiệt độ từ 40ºC, 60ºC, 80ºC, 100ºC, 110ºC, 120ºC đến khả chịu uốn nứt uốn gãy cọc rỗng bê tông Geopolymer Nghiên cứu cịn đƣợc thực cho cọc rỗng bê tơng xi măng có cấp độ bền tƣơng đƣơng làm sở đối chứng so sánh Kết thí nghiệm cho thấy khả chịu uốn nứt cọc rỗng bê tông geopolymer tƣơng đồng với cọc rỗng bê tơng xi măng có cấp độ bền Kết thí nghiệm cho đƣợc mối quan hệ mômen uốn nứt mômen uốn gãy cọc rỗng cấp nhiệt độ dƣỡng hộ khác Nhiệt độ dƣỡng hộ từ 400 đến 800C 12 không đủ cung cấp nhiệt lƣợng để cọc rỗng đạt cƣờng độ tối ƣu Nhiệt độ dƣỡng hộ lớn 1000 khơng có lợi mặt kinh tế Kết nghiên cứu mở triển vọng viêc ứng dụng vật liệu “xanh” Geopolymer việc sản xuất cấu kiện thân thiện mơi trƣờng hữu ích ứng dụng rộng rải cơng trình xây dựng iv ABSTRACT This paper presents the study on the effects of curing temperature on behavior of geopolymer concrete (GPC) hollow piles The thesis focused on the effects of 06 levels of curing temperature from 40ºC, 60ºC, 80ºC, 100ºC, 110ºC, 120ºC to bending and fracture strength of Geopolymer concrete piles The research was also carried out for cement based concrete (OPC) hollow piles with equivalent strength for comparison The results showed that the fracture resistance of the geopolymer concrete hollow piles was similar to that of OPC hollow piles at the same strength level The experiment results also show the relationship between bending moment and fracture moment of the hollow pile at different curing temperature levels Curing temperatures from 40ºC to 80ºC for 12 hours are not sufficient to provide the optimal hollow pile strength Curing temperatures greater than 100ºC are not economically advantageous This research opens up the prospect of using "green" Geopolymer material in the production of environmentally friendly components that are very useful in a wide range of applications v MỤC LỤC TRANG TỰA TRANG QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LÝ LỊCH BẢN THÂN i LỜI CAM ĐOAN ii CẢM TẠ iii TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ iv MỤC LỤC…………………………………………………………………………………… vi DANH SÁCH CÁC HÌNH viii DANH SÁCH CÁC BẢNG ix CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 SỰ ẦN THIẾT NGHIÊN ỨU Ề T I: 1.1.1 ê tông xi măng vấn đề môi trƣờng: 1.1.2 Bê tông Geopolymer – vật liệu thân thiện môi trƣờng 1.1.3 ấu kiện sử dụng GP 1.2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN ỨU Ề T I: 1.2.1 Nghiên cứu giới: 1.2.2 Nghiên cứu nƣớc 10 1.3 M TIÊU NGHIÊN ỨU : 15 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 17 2.1 VẬT LIỆU Ê TÔNG GEOPOLYMER 17 2.1.1 Quá trình geopolymer hóa: 17 2.1.2 chế hóa học cơng nghệ geopolymer tro bay 17 2.1.3 Ảnh hƣởng cấu trúc geopolymer cƣờng độ chịu nén: 20 2.1.4 Lợi ích bê tông geopolymer vào xây dựng: 21 2.2 TÍNH KHẢ NĂNG HỊU UỐN ỦA Ọ THEO LÝ THUYẾT MLT 22 2.2.1 ƣờng độ chịu uốn cọc rỗng 22 2.2.2 Tính monen kháng nứt cọc rỗng 23 CHƢƠNG 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 24 3.1 NGUYÊN VẬT LIỆU: 24 3.1.1 Tro bay: 24 3.1.2 ung dịch hoạt hóa 25 3.1.3 Cát 26 3.1.4 27 3.1.5 Nƣớc pha dung dịch NaOH 29 3.1.6 ốt thép: 29 3.2 THIẾT KẾ TH NH PHẦN ẤP PHỐI V PHƢƠNG PH P THÍ NGHIỆM MẪU TR Ê TƠNG: 30 3.2.1 Thiết kế thành phần cấp phối bê tông Geopolymer: 30 3.2.2 Thiết kế thành phần cấp phối bê tông xi măng: 30 3.2.3 Phƣơng pháp thí nghiệm 31 3.2.3.1 úc mẫu xác định cƣờng độ chịu nén cho mẫu trụ OP GP 31 3.2.3.2 Nhào trộn đúc mẫu : 31 3.2.3.3 ƣỡng hộ nhiệt: 33 3.2.3.4 Thí nghiệm nén mẫu bê tơng Geopolymer : 33 3.2.4 hế tạo cấu kiện cọc OP : 34 3.2.5 Yêu cầu cọc OP : 35 3.2.5.1 Khái niệm: 35 3.2.5.2 Ƣu khuyết, điểm: 36 3.2.5.3 Phạm vi ứng dụng: 36 3.2.5.4 Vật liệu sản xuất xi măng cốt thép: 36 vi 3.2.5.4.1 Yêu cầu chung: 36 3.2.5.4.2 Xi măng 37 3.2.5.4.3 Cát: 37 3.2.5.4.4 ốt liệu lớn: Nhƣ cốt liệu cấp phối bê tông geopolymer 37 3.2.5.4.5 Nƣớc: Nhƣ mục thiết kế cấp phối bê tông geopolymer 37 3.2.5.4.6 Phụ gia: 37 3.2.5.4.7 hất độn: 37 3.2.7 úc cấu kiện cọc rỗng GP : 37 3.2.7 Nhào trộn đúc cấu kiện cọc rỗng GP 38 3.2.8 Dƣỡng hộ nhiệt: 38 3.2.9 Thiết bị, dụng cụ : [41] 39 3.2.10 ách đo độ võng uốn nứt cọc: 40 3.2.11 Thực nghiệm: 40 3.2.12 Khối lƣợng thí nghiệm: 40 3.2.13 Thí nghiệm khả chịu uốn cọc rỗng: 41 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 44 4.1 ƢỜNG Ộ HỊU NÉN ỦA MẪU Ê TÔNG GEOPOLYMER: 44 4.2 TÍNH TO N KHẢ NĂNG HỊU UỐN ỦA Ọ RỖNG OP , GP THEO LÝ THUYẾT: 44 4.3 X ỊNH Ộ ỀN UỐN NỨT – GÃY THÂN Ọ ỦA Ọ TRỊN RỖNG Ê TƠNG ỐT THÉP “ Ọ RỖNG OP ” V Ọ TRÒN RỖNG BÊ TÔNG GEOPOLYMER “ Ọ RỖNG GP ”: 47 4.3.1 ác dạng phá hoại điển hình: 47 4.3.1.1 ọc rỗng OP 47 4.3.1.2 ọc rỗng GP : 47 4.4 ẢNH HƢỞNG NHIỆT Ộ ƢỠNG HỘ V KHẢ NĂNG HỊU UỐN ỦA Ọ : 48 4.4.1 Tải trọng uốn gây nứt, mô men uốn nứt, mô men lý thuyết cọc rỗng OP cọc rỗng GP 49 4.4.2 Tải trọng uốn gãy, mô men uốn gãy, mô men lý thuyết cọc rỗng OP cọc rỗng GP 51 4.4.3 Tải trọng uốn nứt - gãy mức nhiệt độ dƣỡng hộ cọc rỗng GP 54 54 4.4.4 Mô men uốn nứt - gãy mức nhiệt độ dƣỡng hộ 54 TN TN 4.4.5 Từ thực nghiệm ta tính lại quan hệ M crc M br : 55 4.4.6 ộ võng uốn nứt cọc rỗng OP cọc rỗng GP 56 4.4.7 Tải trọng uốn nứt độ võng uốn nứt 57 4.4.8 Mô men uốn nứt độ võng uốn nứt 58 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 59 5.1 KẾT LUẬN: 59 5.2 HƢỚNG PH T TRIỂN Ề T I: 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 vii DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1: Ơ nhiểm mơi trƣờng Hình 1.2 : Khí thảy từ nhà máy nhiệt điện Eggborough hạt North Yorshire,Anh Hình 1.3:Bãi chứa tro xỉ nhà máy Hình 1.4: Khí thải từ nhà máy nhiệt điện than gây nhiễm mơi trƣờng khơng khí trầm trọng [1] Hình 1.5: Tấm bê tơng geopolymer lát vĩa hè Hình 1.6: ọc bê tơng xi măng cốt thép 14 Hình 1.7: ọc bê tơng ly tâm (OP ) 15 Hình 2.1: Sơ dồ mơ hoạt góa vật liệu alumosolocat [30] 18 Hình 2.2: ấu trúc poly ( sialates) theo ividovits [5] 20 Hình 3.1: Tro bay 25 Hình 3.2: Thủy tinh lỏng NaOH 26 Hình 3.3: ân thủy tinh lỏng trộn NaOH 26 Hình 3.4: iểu đồ thành phần hạt cát 27 Hình 3.5: iểu đồ thành phần hạt đá 28 Hình 3.6: Pha trộn cấp phối đúc mẫu 32 Hình 3.7: úc mẫu trụ bê tông GEO 32 Hình 3.8: Trộn bê tông GEO đúc mẫu trụ 32 Hình 3.9: ƣỡng hộ nhiệt 33 Hình 3.10: Thí nghiệm nén mẫu trụ 34 Hình 3.11: hi tiết mẫu cọc ( Khuôn mẫu lồng thép ) 35 Hình 3.12: hi tiết cấu tạo cốt thép dọc cốt thép đai cọc rỗng OP GP 35 Hình 3.13: Sơ đồ tải trọng uốn nứt thân cọc vận dụng theo T VN 7888:2014 42 Hình 4.1: Hình 4.2: Hình 4.3: Hình 4.4: Hình 4.5: Hình 4.6: Hình 4.7: Hình 4.8: Hình 4.9: Hình 4.10: Hình 4.11: Hình 4.12: ƣờng độ chịu nén mẫu trụ OP GP 44 ác dạng vết nứt cọc rỗng OP 47 ác dạng vết nứt cọc rỗng GP 48 iểu đồ tải trọng uốn nứt 50 iểu đồ mô men uốn nứt 51 iểu đồ tải trọng uốn gãy 52 iểu đồ mô men uốn gãy 53 iểu đồ tải trọng uốn nứt – gãy 06 mức nhiệt độ dƣỡng hộ cọc rỗng GP 54 iểu đồ mô men nứt - gãy mức nhiệt độ dƣỡng hộ cọc rỗng GP 54 iểu đồ độ võng uốn nứt cọc rỗng OP cọc rỗng GP 57 iểu đồ tải trọng độ võng uốn gây nứt 57 iểu đồ mô men độ võng uốn gây nứt 58 viii DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1.1: Mốc thời gian phát triển chất kết dính hoạt hóa kiềm[15] Bảng 3.1: Thành phần hóa học tro bay ASTM 618-94a[34] 24 Bảng 3.2: Thành phần hóa học tro bay loại F, nhà máy phát điện Phả Lại [35] 25 Bảng 3.3: Thành phần hóa học tro bay loại F, nhà máy phát điện Fomosa [37] 25 Bảng 3.4: Thành phần hạt cát 27 Bảng 3.5: Thành phần hạt đá 28 Bảng 3.6: ác tính chất lý đá 29 Bảng 3.7: Thành phần cấp phối bê tông GEO ( 1m3) 30 Bảng 3.8: Thành phần cấp phối bê tông xi măng ( 1m3) 30 Bảng 3.9: ấp phối đúc cọc rỗng GPC ( 1m3) 37 Bảng 3.10: Khối lƣợng thí nghiệm 41 Bảng 4.1: Tổng hợp cƣờng độ chịu nén cấp phối bê tông OP GP 44 Bảng 4.2: Tải trọng trung bình thực nghiệm cọc rỗng OP cọc rỗng GP 49 Bảng 4.3: Tải trọng gây nứt, mô men uốn nứt, mô men lý thuyết cọc rỗng OP cọc rỗng GP 49 Bảng 4.4: Tải trọng mô men cọc rỗng OP cọc rỗng GP 52 Bảng 4.5: Quan hệ mô men uốn nứt - gãy thực nghiệm 55 Bảng 4.6: ộ võng uốn nứt 56 ix CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 SỰ CẦN THIẾT NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI: Ngày nay, ngành cơng nghiệp nói chung ngành sản xuất xi măng nói riêng, ngành phát triển phục vụ đắc lực cho cọc bê tông cốt thép dự ứng lực dùng cho cơng trình xây dựng nay, cơng trình thấp tầng, nhƣ cao tầng Ƣớc tính hàng năm có khoảng 30 tỷ bê tơng đƣợc sản xuất tồn giới, sản lƣợng bê tơng có xu hƣớng tăng lên dần theo thời gian ác nƣớc hâu Âu tiêu thụ lƣợng xi măng lớn, Việt Nam tiêu thụ khoảng 70 triệu tấn/năm [1] Theo tính tốn, để sản xuất lƣợng xi măng nhà máy thảy môi trƣờng xỉ O2 , khí gây hiệu ứng nhà kính, nguyên nhân làm cho trái đất nóng lên Khí thảy cơng nghiệp sản xuất xi măng chiếm khoảng 8% lƣợng O2 toàn giới Hiện nay, Việt Nam việc đầu tƣ nâng cấp xây dự án xây dựng diễn mạnh mẽ vấn đề ƣu tiên cấp thiết nhằm đáp ứng nhu cầu xã hội làm sở để phát triển kinh tế ê tông xi măng truyền thống loại vật liệu chủ yếu để thi cơng kết cấu ƣu điểm tuổi thọ, khả chịu lực cao ổn định với nƣớc Tuy nhiên, chi phí đầu tƣ cao, hệ trình sản xuất sử dụng bê tơng xi măng nhƣ phân tích cần đƣợc quan tâm Sản xuất xi măng: thải O2 nung clinker, khai thác đá vôi gây cạn kiệt tài nguyên cân sinh thái tạo lũ núi, sạt lỡ chân núi Vấn đề sạt lỡ núi gây mỹ quan môi trƣờng sinh thái, nguyên nhân gây lũ quét vôi nguyên tài nguyên thiên nhiên có trữ lƣợng lớn khắp miền đất nƣớc, song song có tiềm kinh tế cịn có ý nghĩa văn hóa nhƣ quốc phòng, lịch sử ngƣời dân Việt Nam Những kết nghiên cứu trƣớc cho thấy có tính bật đặc sắc đa dạng hệ động thực vật – sinh học núi đá vôi Nhƣng núi đá vôi lâm vào tình trạng khai thác mức công ty sản xuất xi măng Vấn đề ô nhiểm môi trƣờng, ô nhiểm bụi làm ngƣời dân xung quanh khu vực xúc Thêm vào loại động vật sống xung quanh khu vực núi đá vơi tình trạng nguy cấp khai thác đá vôi gây suy giảm sinh học tài nguyên địa phƣơng, loại động vật quí - Nhiệt điện: thải lƣợng tro bay lớn chƣa có hƣớng xử lý nên gây ô nhiễm môi trƣờng trầm trọng, gây nhiều chứng bệnh đƣờng hơ hấp Ơ nhiễm khơng khí nhiệt điện than gây ảnh hƣởng lớn đến sức khỏe cộng đồng, ảnh hƣởng đến sinh kế ngƣời dân xung quanh nhà máy nhiệt điện, rủi ro đến hệ sinh thái nhƣ ngƣời nuôi trồng thủy sản, việc làm ngƣời dân địa phƣơng ắc Kinh năm 2008 bị nhiễm khơng khí trầm trọng Trong đó, Việt Nam ô nhiễm làm tăng nguy tử vong, đột quỵ, bệnh tim thiếu máu cục bộ, bệnh phổi tắc nghẽn mãn tinh, viêm đƣờng hô hấp dƣới ung thƣ phổi Theo nghiên cứu năm 2015 ại học Harvard, tất nhà máy nhiệt điện than quy hoạch điện VII hoạt động làm cho vấn đề nhiễm môi trƣờng đồng sông ửu Long trầm trọng ể giải phần vấn đề trên, học viên nghiên cứu tài liệu liên quan đến geopolymer cho thấy chất sản phẩm q trình phản ứng vật liệu có nguồn gốc silic nhôm với dung dịch kiềm, vật liệu thay xi măng bê tơng truyền thống Hiện bê tông geopolymer đƣợc nghiên cứu rộng rãi cho thấy khả vật liệu xanh thay bê tông xi măng số ứng dụng bê tông geopolymer vừa có tính chất kỹ thuật tốt, đồng thời giảm khả gây hiệu ứng nhà kính thay xi măng pooclăng Trƣớc tiên giảm thiểu trình sản xuất xi măng tận dụng triệt để phế thải từ nhà máy, khu công nghiệp đốt than, nhà nghiên cứu tìm đƣợc loại chất kết dính khác thay xi măng Portland thơng dụng tro bay o công nghệ Geopolymer nhƣ giải pháp tiềm thay bê tơng xi măng truyền thống Vì việc nghiên cứu loại bê tơng thay đƣợc bê tơng xi măng truyền thống điều cần thiết vấn đề cốt lõi nhằm nghiên cứu cọc bê tông rỗng thông thƣờng cọc rỗng sử dụng bê tông Geopolymer Loại cọc Nhiệt độ dƣỡng hộ Thời gian dƣỡng hộ nhiệt (giờ) Tải trọng gây nứt thực nghiệm (kN) OPC 60ºC 40ºC 60ºC 80ºC 100ºC 110ºC 120ºC 10 10 10 10 10 10 89,16 20,58 37,80 77,82 89,42 90,58 91,72 GPC Hình 4.4: iểu đồ tải trọng uốn nứt 50 Momen uốn nứt thực nghiệm Mcrc.tn (kNm) Momen uốn nứt tính tốn Mcrc.tt (kNm) 20,82 5,39 9,27 18,27 20,88 21,14 21,40 20,20 20,20 Hình 4.5: iểu đồ mô men uốn nứt Tải trọng uốn gây nứt mô men uốn nứt cọc rỗng OPC cọc rỗng GPC tƣơng đồng nhiệt độ dƣỡng hộ 100º đến 120º ƣờng độ phát triển nhanh cọc rỗng GPC nhiệt độ dƣỡng hộ từ 40º đến 100º Khi dƣỡng hộ nhiệt độ từ 100º đến 120º cƣờng độ tăng Khi cọc dƣỡng hộ nhiệt thấp 1000 , cƣờng độ vật liệu chƣa đạt tƣơng đƣơng cấp độ bền 45 (nhƣ tính tốn lý thuyết), mơ men kháng uốn kháng nứt thực nghiệm cho giá trị nhỏ tính tốn theo lý thuyết Nhiệt độ dƣỡng hộ 40º đến nhiệt độ 100º , cƣờng độ tăng khoảng 77%, mô men tăng khoảng 74% Nhiệt độ dƣỡng hộ từ 100º đến 120º cƣờng độ tăng không đáng kể, giai đoạn tăng thêm nhiệt kéo dài thời gian dƣỡng hộ hiệu kinh tế khơng cao.Trong tƣơng lai sử dụng bê tông Geopolymer đúc cọc rỗng GPC dƣỡng hộ nhiệt độ 100ºC, thời gian 12 cho cấu kiện bê tông sau 4.4.2 Tải trọng uốn gãy, mô men uốn gãy, mô men lý thuyết cọc rỗng OPC cọc rỗng GPC ách thức ghi số liệu tải trọng uốn gãy thân cọc tƣơng tự nhƣ xác tải trọng uốn nứt thân cọc Sau cọc gây nứt 0,1mm ta tiếp tục tăng tải trọng uốn cọc gãy Ghi lại tải trọng uốn lớn đạt đƣợc, tính tốn mơmen uốn gãy Kết tải trọng uốn gãy thân cọc đƣợc thể qua bảng 4.4 51 Bảng 4.4: Tải trọng mô men cọc rỗng OP cọc rỗng GPC Loại cọc OPC GPC Nhiệt độ dƣỡng hộ Thời gian dƣỡng hộ nhiệt (giờ) Tải trọng uốn gãy thực nghiệm (kN) 60ºC 40ºC 60ºC 80ºC 100ºC 110ºC 120ºC 10 10 10 10 10 10 160,90 43,51 92,04 108,04 146,21 147,25 147,68 Hình 4.6: iểu đồ tải trọng uốn gãy 52 Momen uốn gãy thực nghiệm Mbr.tn (kNm) 36,96 10,55 21,47 25,07 33,66 33,89 33,99 Momen uốn gãy tính tốn Mbr.tt (kNm) 30,30 30,30 Hình 4.7: iểu đồ mô men uốn gãy Tải trọng uốn gãy mô men uốn gãy cọc rỗng OPC cọc rỗng GPC tƣơng đồng nhiệt độ dƣỡng hộ 100º đến 120º ƣờng độ phát triển nhanh cọc rỗng GPC nhiệt độ dƣỡng hộ từ 40º đến 100º Khi dƣỡng hộ nhiệt độ từ 100º đến 120º cƣờng độ tăng Tải trọng uốn gãy cọc rỗng OPC cao cọc rỗng GPC, cho thấy khả dính bám cốt liệu: cát, xi măng, thép cọc rỗng GPC cọc rỗng OPC Nhƣng vấn đề cải thiện điều chỉnh tỉ lệ dung dịch alkaline/tro bay tỉ lệ Na2SiO3/NaOH ũng tƣơng tự tải trọng uốn nứt mô men uốn nứt nhiệt độ dƣỡng hộ 40º đến nhiệt độ 100º , cƣờng độ tăng khoảng 70%, mô men tăng khoảng 69% Nhiệt độ dƣỡng hộ từ 100º đến 120º cƣờng độ tăng không đáng kể, giai đoạn tăng thêm nhiệt kéo dài thời gian dƣỡng hộ hiệu kinh tế khơng cao Trong tƣơng lai sử dụng bê tông Geopolymer đúc cọc rỗng GPC dƣỡng hộ nhiệt độ 100º , thời gian 10 cho cấu kiện bê tông sau 53 4.4.3 Tải trọng uốn nứt - gãy mức nhiệt độ dƣỡng hộ cọc rỗng GPC Hình 4.8: iểu đồ tải trọng uốn nứt – gãy 06 mức nhiệt độ dƣỡng hộ cọc rỗng GPC 4.4.4 Mô men uốn nứt - gãy mức nhiệt độ dƣỡng hộ Hình 4.9: iểu đồ mô men nứt - gãy mức nhiệt độ dƣỡng hộ cọc rỗng GPC 54 Mô men uốn gãy cọc rỗng OPC cọc rỗng GPC tƣơng đồng nhiệt độ dƣỡng hộ 100º đến 120ºC Mô men uốn gãy phát triển nhanh cọc rỗng GP nhiệt độ dƣỡng hộ từ 40º đến 100º Khi dƣỡng hộ nhiệt độ từ 100º đến 120º mơ men tăng chậm Tóm lại: Nhiệt độ dƣỡng hộ 40º đến nhiệt độ 100º , cƣờng độ uốn nứt tăng khoảng 77%, cƣờng độ uốn gãy tăng khoảng 70%, mô men uốn nứt tăng khoảng 74%, mô men uốn gãy tăng khoảng 69% Nhiệt độ dƣỡng hộ từ 100º đến 120º cƣờng độ tăng không đáng kể, giai đoạn tăng thêm nhiệt kéo dài thời gian dƣỡng hộ hiệu kinh tế khơng cao Trong tƣơng lai sử dụng bê tơng Geopolymer đúc cọc rỗng GP dƣỡng hộ nhiệt độ 100º , thời gian 10 cho cấu kiện bê tông sau ọc rỗng GP tăng không cao nhiệt độ dƣỡng hộ 40º đến nhiệt độ 100ºC trình hoạt hóa chứa sodium silicate sodium hydroxide diễn chậm, dẫn đến bê tông Geopolymer đông kết chậm o ảnh hƣởng mơi trƣờng hoạt hóa chứa sodium silicate sodium hydroxide thay đổi cƣờng độ thấp cao nhiệt độ dƣỡng hộ dƣỡng hộ thấp hay cao ể chế tạo cọc rỗng GP cƣờng độ cao việc chọn cấp phối có cƣờng độ cao cần quan tâm đến nhiệt độ cao 4.4.5 Từ thực nghiệm ta tính lại quan hệ M TN br M TN crc M TN br :   M crc (4.10) TN Sau tính tốn ta đƣợc bảng dƣới đây: Bảng 4.5: Quan hệ mô men uốn nứt - gãy thực nghiệm Loại cọc OPC GPC Nhiệt độ dƣỡng hộ 60ºC 40ºC 60ºC Thời gian dƣỡng hộ nhiệt (giờ) Momen uốn nứt thực nghiệm Mcrc (kNm) Momen uốn gãy thực nghiệm Mbr (kNm) Hệ số ɣ 10 10 21,25 5,82 9,69 37,39 10,98 21,90 1,76 1,89 2,26 55 80ºC 100ºC 110ºC 120ºC 10 10 10 10 18,70 21,31 21,57 21,83 25,50 34,09 34,32 34,42 Với kết thực nghiệm ƣớc lƣợng quan hệ M TN br M 1,36 1,60 1,59 1,58 TN crc M TN br nhƣ sau:  (1,58  1,89) M crc (4.11) TN ác hệ số  tìm đƣợc nhƣ tƣơng đồng phù hợp với giá trị tiêu chuẩn 1.5 theo TCVN 7888-2014 (dùng cho bê tông xi măng) Sự chênh lệch đƣợc đốn khác biệt ứng xử vật liệu bê tông geopolymer chịu tải trạng thái giới hạn II cần có nghiên cứu sâu để làm rõ vấn đề Ta nhận thấy số điều kiện khách quan từ thực nghiệm, giá trị 1,58 1,89 giá trị dị biệt so với giá trị trung bình nên không đại diện đƣợc cho mối quan hệ đại lƣợng mô men, nên đƣợc loại khỏi công thức tính 4.4.6 Độ võng uốn nứt cọc rỗng OPC cọc rỗng GPC Bảng 4.6: ộ võng uốn nứt Loại cọc OPC GPC Nhiệt độ dƣỡng hộ Thời gian dƣỡng hộ nhiệt (giờ) 60ºC 40ºC 60ºC 80ºC 100ºC 110ºC 120ºC 10 10 10 10 10 10 56 Độ võng thực nghiệm (δ=1mm) 11,55 1,22 2,79 6,08 6,73 9,40 11,96 Hình 4.10: iểu đồ độ võng uốn nứt cọc rỗng OP cọc rỗng GPC ộ võng uốn nứt thực tế cọc rỗng OPC cọc rỗng GPC chênh lệch cọc rỗng OPC dƣỡng hộ nhiệt 120º cọc rỗng OPC nhiệt độ phòng 32º đến 35 º vòng 28 ngày dƣỡng hộ ụ thể: - Cọc GP võng 11,96 mm - ọc OP võng 11,55 mm ộ võng uốn nứt thực tế cọc rỗng OPC cọc rỗng GPC chênh lệch Sự chênh lệch cho thấy cọc rỗng GPC có độ cứng cao cọc rỗng OPC 4.4.7 Tải trọng uốn nứt độ võng uốn nứt 57 độ võng uốn gây nứt Hình 4.11: iểu đồ tải trọng ộ võng tăng theo tải trọng uốn nứt, cho thấy cấu trúc lý cọc rỗng GPC nhiệt độ dƣỡng hộ thấp từ 40⁰ đến 80⁰ không bền vững Lúc độ võng chƣa cao cọc xảy tƣợng nứt cọc ( vết nứt δ =1mm) Khi dƣỡng hộ nhiệt độ từ 100⁰ đến 120⁰ cọc có độ bền cao độ võng tăng lên xuất vết nứt 4.4.8 Mô men uốn nứt độ võng uốn nứt Hình 4.12: iểu đồ mô men độ võng uốn gây nứt Tải trọng mô men tăng gần nhƣ tỷ lệ thuận dƣỡng hộ nhiệt độ tăng dần, vết nứt xuất độ võng tăng theo Nhiệt độ dƣỡng hộ 40º độ võng 1,22 mm, mơ men uốn nứt 5,39 kN.m, nhiệt độ dƣỡng hộ tăng lên 120º độ võng tăng 90 %, mơ men tăng 75% 58 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 5.1 KẾT LUẬN: Luận văn trình bày ảnh hƣởng nhiệt độ dƣỡng hộ đến ứng xử cọc rỗng bê tơng Geopolymer Trong đó, cọc rỗng bê tông Geopolymer đƣợc chế tạo dƣỡng hộ mức nhiệt độ từ 400C đến 1200C ọc bê tơng xi băng có cấp độ bền đƣợc sản xuất thí nghiệm làm sở so sánh Một số kết luận đƣợc rút nhƣ sau: - Mẫu bê tông Geopolymer dƣỡng hộ nhiệt 1000C vòng 12 cho cƣờng độ chịu nén tƣơng đƣơng với mẫu bê tông xi măng đạt cấp độ bền 45 ả cấp phối đƣợc dùng để sản xuất cọc bê tông rỗng - ọc rỗng GP dƣỡng hộ nhiệt 1000C cho kết mô men kháng uốn, mô men kháng nứt tƣơng đồng với cọc rỗng OP có cấp độ bền chịu nén, mô men uốn gãy cọc rỗng OP lớn cọc rỗng GP khoảng 9,7% - Từ kết thực nghiệm, ta xác định lại đƣợc quan hệ mô men uốn nứt mô men uốn gãy cọc rỗng GP M TN br cho trƣờng hợp nhiệt độ dƣỡng hộ:  (1,58  1,89) M crc TN - Nhiệt độ dƣỡng hộ từ 400 đến 800C 12 không đủ cung cấp nhiệt lƣợng để vật liệu đƣợc polymer hóa hồn tồn cƣờng độ khả chịu uốn cọc không cao chƣa đạt giá trị tối ƣu Nhiệt độ dƣỡng hộ lớn 1000C khơng có lợi mặt kinh tế 5.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu tạo tiền đề cho việc ứng dụng cọc rỗng GP rộng rải cơng trình xây dựng thấp tầng, cao tầng, nhằm đƣa cọc rỗng bê tông Geopolymer ứng dụng rộng rãi ngành xây dựng Sử dụng nguyên liệu có sẳn thải từ nhà máy nhiệt điện, với giá thành thấp, giảm thiểu tác hại ô nhiễm môi trƣờng gây Tuy nhiên tính tốn giá trị theo lý thuyết cho yếu tố mô men uốn nứt tính tốn mơ men uốn gãy tính toán phải vận dụng T VN 5574:2014, T VN 7888:2014 chƣa có dẫn tính tốn cho cấu kiện GP hính 59 sở khoa học chƣa vững nhƣ thầy phản biện Hy vọng tƣơng lại có nhiều nghiên cứu vững để khắc phục đƣợc nhƣợc điểm Thực tế cho thấy, việc sử dụng bê tông gepolymer để sản xuất cấu kiện bê tông đúc sẵn nhƣ dầm, cống, panel, lát vĩa hè… phù hợp, đảm bảo chất lƣợng, làm giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng, tiết kiệm kinh phí, cần đƣợc đầu tƣ nghiên cứu mở rộng ứng dụng ần tiếp tục nghiên cứu đặc tính cọc rỗng GP nhƣ tìm dẫn tính tốn cụ thể loại cọc để thƣơng mại hóa sản phẩm quy mô lớn phát triển thị trƣờng nhƣ tƣơng lai./ 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]: http://www.vietan-enviro.com/cac-thanh-phan-khi-thai-gay-o-nhiem-cua-nhamay-nhiet-dien-la-gi/ [2] Tống Tôn Kiên, Phạm Thị Vinh Lanh, Lê Trung Thành (2013): Bê tông geopolymer – thành tựu, tính chất ứng dụng Hội nghị khoa học kỹ niệm 50 năm ngày thành lập Viện KH N Xây dựng [3] Davidovits J (2002) Environmentally Driven Geopolymer Cement Applications Geopolymer Institute, 02100 Saint-Quentin, France [4] J.Davidovits, D., R., and James (1999), The Proceeding of Geopolmer 99 2nd International Conference on Geopolymers, 1999: p 368 [5] Palomo, A., Grutzeck, M.W., & Blanco, M.T.(1999) Alkali-activated fly ash cement for furthure Cement and Concrete Research [6] Van Jaarsveld, J.G.S., Van Deventer J.S.J., & Lukey, G.C (2002), The effect off composition and temperature on the properties of fly ash and kaolinite-based geopolymers Chemical Engineering [7] Suresh.G.Patil and Manojkumar( 2013), Factors influencing compressive strength of Geopolymer concrete IJRET : Inetrnational Journal of Research in Engineering and Technology [8] Roy Della M (1999) Alkali-activated cements Opportunities and challenges Cement Concrete Research 29:249-254 [9] Bakri, A.M.M.A., H.Kamarudin, and M.Binhussain (2012), Microstructure study in optimization of high strength fly ash based geopolymer Advanced Material Research, 2012: p 2173- 2180 [10] Zejak, R., I Nikolic, and D Blecic (2002) Mechanical and microstruture properties of the fly ash based Geopolymer paste and mortar Materials and technology, 2012: p 535-540 [11] Djwantoro Hardjito, S.E.W., Dody M.J.Sumajouw and B.Vranagn (2004), Factors influencing the compressive strength of fly ash based Geopolymer concrete Civile Engineering Dimension [11] Hardjito, D., Wallah, S.E and Rangan, B.V (2002) Study of engineering proesties of fly ash based Geopolymer concrete, Journal of the Australian ceramic Society, 38(1), pp.4-47 [12] Rangan, V B., M Sumajouw, S Wallah, and D Hardjito (2006)“Heat-Cured Low Calcium Fly Ash-Based Reinforced Geopolymer Concrete Beams and Columns.” In 5th Asian Symposium on Polymers in Concrete, Sep 11, 2006 [13] Palomo A, Mw Grutzek & Mt Blanco (1999) Alkali – activated fly ashes A cement for the future Cemet Conrete Research 25:1333-1346 [14] Provis Jl, et al (2005) The role of mathematical modeling and gel chemistry in advancing geopolymer technology Chem Eng Res Des Vol 83:853–860 [15] Roy Della M (1999) Alkali-activated cements Opportunities and challenges Cement Concrete Research 29:249-254 61 [16] Glukhovsky Vd, Rostovskaja Gs& Rumyna Gv (1980) High strength slag alkaline cements Proceedings of the seventh international congress on the chemistry of cement, pp 164-168 [17] Shi Caijun& Day Robert (1995) A calorimetric study of early hydration of alkalislag cements Cement Concrete Research 25:1333-1346 [18] Pacheco-Torgal Fernando, Castro-Gomes João& Jalali Said (2008): Alkaliactivated binders: A review Part Historical background, terminology, reaction mechanisms and hydration products Construction and Building Materials Vol 22:1305–1314 [19] Fha (2010) In the USA recently published a Technical Briefing on geopolymer concrete [20] Phan ức Hùng, Lê Anh Tuấn (2015): Ảnh hƣởng thành phần hoạt hóa đến cƣờng độ chịu uốn kéo gián tiếp bê tông geopolymer Tạp chí khoa học cơng nghệ xây dựng số 03/2015 [21] Phan ức Hùng Lê Anh Tuấn (2016): Nghiên cứu tính chất học bê tơng geopolymer sử dụng tro bay gia cƣờng sợi Poly-propylene Tạp chí Khoa học công nghệ xây dựng, số [22] Phan ức Hùng, Nguyễn Tấn Khoa Lê Anh Tuấn (2016) : Nghiên cứu phân tích ứng xử dầm bê tông geopolymer phƣơng pháp phần tử hữu hạn Tạp chí xây dựng 2016, số 4, trang 183-186 [23] Phan ức Hùng, Lê Anh Tuấn (2017): Khả dính bám cốt thép bê tông geopolymer Thƣ viện số- Trƣờng ại học Sƣ phạm Kỹ thuật TP.H M [24] Phan ức Hùng, ƣơng Văn ũng Lê Anh Tuấn: Ảnh hƣởng sợi Polypropylene đến ứng xử chịu uốn dầm bê tông geopolymer cốt thép sử dụng tro bay Tạp chí ngƣời Xây dựng 4/2016,pp 82-86 [25] Phan ức Hùng Lê Anh Tuấn (2015): Ảnh hƣởng nhiệt độ cao đến cƣờng độ vữa geopolymer Tạp chí xây dựng, số 6, trang 74 [26] Nguyễn Hồng ức, Phan ức Hùng (2017): Nghiên cứu phát triển cƣờng độ chịu nén bê tông geopolymer thí nghiệm khơng phá hoại mẫu Tạp chí Xây dựng - Số 3/2017 - Tr 111 – 115 [27] Phan ức Hùng Lê Anh Tuấn (2015): Ảnh hƣởng mơi trƣờng hoạt hóa điều kiện dƣỡng hộ đến bê tơng geopolymer cƣờng độ cao Tạp chí xây dựng, số 5, trang 9193 [28] Boutterin C.& Davidovits J (1988) Geopolymeric Cross-Linking (LTGS) and Building materials Geopolymer ' 88 Vol.1:pp 79-88 [29] Hardjito, D., Wallah, S.E and Rangan, B.V (2002) Study of engineering proesties of fly ash based Geopolymer concrete, Journal of the Australian ceramic Society, 38(1), pp.4-47 [30] Chao Li, Sun Henghu& Li Longtu (2010) A review: The comparison between alkali-activated slag (Si +Ca) and metakaolin (Si +Al) cements Cement and Concrete Research Vol 40:1341–1349 [31] Davidovits J (2002) Environmentally Driven Geopolymer Cement Applications Geopolymer Institute, 02100 Saint-Quentin, France [32] Tiêu chuẩn Việt Nam: T VN 7572 - 1†20: 2006: Phƣơng pháp thử 62 ốt liệu cho bê tông vữa- [33] Palomo, A., Grutzeck, M.W., & Blanco, M.T(1999), Alkali-activated fly ash cement for furthure.Cement and Concrete Research [34] Fly ash and raw or calcined natural Pozzolan use as a mineral admixture in Portland Cement Concrete, in ASTM C6181994 [35] Khang, P.H (2002), Tro bay Ứng dụng xây dựng đƣờng ô tô sân bay điều kiện Việt Nam Tại https://bacsonjsc.vn/files/08_2010_1504.pdf [36] Trung, B.D (2008), Nghiên cứu chế tạo bê tông bền vững không sử dụng xi măng Portland, ại học ông nghệ TP.H M [37] Tiêu chuẩn Việt Nam: T VN 7572 - 1†20: 2006: Phƣơng pháp thử ốt liệu cho bê tông vữa- [38] Tiêu chuẩn Việt Nam: T VN 1651 - 1÷2: 2008: Thép cốt bê tơng [39] Tiêu chuẩn Việt Nam: T VN 3105:1993: Hổn hợp bê tông nặng- Phƣơng pháp thử độ sụt [40] Tiêu chuẩn Việt Nam: T VN 3118: 1993: ê tông nặng – Phƣơng pháp xác định cƣờng độ nén [41] Tiêu chuẩn Việt Nam: T VN 4453: 1995: Kết cấu bê tông bê tông cốt thép tồn khối- quy phạm thi cơng nghiệm thu [42] Tiêu chuẩn Việt Nam: T VN 7888:2014: ọc bê tông ly tâm dự ứng lực ( xuất lần 2) 63 S K L 0 ... dƣỡng hộ nhiệt khơ thƣờng đƣợc tìm thấy nghiên cứu khác o mục tiêu đề tài nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ dƣỡng hộ nhiệt ẩm đến ứng xử chịu uốn cọc rỗng bê tông geopolymer ứng với 06 cấp nhiệt độ. .. Nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ dƣỡng hộ, thời gian dƣỡng hộ tỉ lệ dung dịch alkeline /tro bay đến cƣờng độ bê tông Geopolymer nhóm nhận xét thời gian nhiệt độ dƣỡng hộ ảnh hƣởng đến cƣờng độ bê. .. Geopolymer Luận văn tập trung nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ dƣỡng hộ 06 cấp nhiệt độ từ 40ºC, 60ºC, 80ºC, 100ºC, 110ºC, 120ºC đến khả chịu uốn nứt uốn gãy cọc rỗng bê tơng Geopolymer Nghiên cứu