NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU POLYME-CLAY NANOCOMPOZIT ĐỂ CHẾ TẠO THANH CỐT NEO CHỐNG GIỮ CÔNG TRÌNH NGẦM pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN MẠNH KHẢI NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU POLYME-CLAY NANOCOMPOZIT ĐỂ CHẾ TẠO THANH CỐT NEO CHỐNG GIỮ CƠNG TRÌNH NGẦM Chun ngành : Xây dựng cơng trình ngầm mỏ Mã số : 62.58.50.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2012 Công trình hồn thành Bộ mơn Xây dựng cơng trình Ngầm Mỏ, Khoa Xây dựng Trường Đại học Mỏ - Địa chất Người hướng dẫn khoa học: GS TS Nguyễn Quang Phích Phản biện 1: PGS.TS Bạch Trọng Phúc Phản biện 2: PGS.TS Ngô Thị Xuân Hằng Phản biện 3: TS Phạm Mạnh Hào Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận án cấp Trường trường Đại học Mỏ - Địa chất Vào hồi ……… ngày …… tháng …… năm 2012 Có thể tìm hiểu Luận án tại: - Thư viện Quốc gia - Thư viện Khoa học kỹ thuật Trung ương - Thư viện trường Đại học Mỏ - Địa chất CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ Nguyễn Mạnh Khải, Nguyễn Quang Phích, Nguyễn Văn Mạnh, Lê Văn Cơng (2012), “Một phương pháp thiết kế neo dính kết theo nguyên lý gia cố khối đá” Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, số 37, tr 39-43 Nguyễn Mạnh Khải, Nguyễn Quang Phích, Vũ Tân Cảnh (2010), “Nghiên cứu lựa chọn khoáng vật sét để chế tạo neo vật liệu polyme-clay nanocompozit” Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, số 31, tr 84-87 Nguyễn Mạnh Khải, Nguyễn Văn Hậu (2003), “Một số kết nghiên cứu ban đầu bê tơng cốt sợi thực vật sử dụng nghành mỏ” Thông tin KHCN Mỏ - Viện KHCN Mỏ, số 4, tr 11-13 Phạm Minh Đức, Bùi Đình Cư, Nguyễn Mạnh Khải (2001), “Polymecompozit sử dụng ngành Mỏ” Tạp chí cơng nghiệp Mỏ, số 6, tr.5-6 Nguyễn Mạnh Khải, Nguyễn Quang Phích (2001), “Nghiên cứu khảo sát khả bám dính nhựa polyester không no sợi thuỷ tinh vật liệu polyme-compozit” Tuyển tập cơng trình khoa học Đại Học Mỏ - Địa chất, số 23, tr 55-57 Phạm Minh Đức, Nguyễn Mạnh Khải (2000),“Chế tạo thử nghiệm số sản phẩm từ vật liệu polyme-compozit sử dụng ngành Mỏ” Hội nghị Khoa học Đại học Mỏ - Địa chất lần thứ 14, Hà Nội, tr.87-92 PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài luận án Neo loại kết cấu chống sử dụng rộng rãi ngành khai thác mỏ xây dựng nói chung giới nước Thực tế cho thấy, neo với vai trò kết cấu chống tạm chống cố định xây dựng cơng trình ngầm có hiệu kỹ thuật kinh tế cao Neo coi kết cấu chống "đa năng", sử dụng với cơng trình ngầm có hình dạng, kích thước khác nhau, điều kiện địa học khối đá từ tốt đến xấu Ngoài ra, thực tế chứng minh khả kết hợp tốt kết cấu neo với loại kết cấu chống khác bê tông phun, lưới thép, khung thép tổ hợp vỏ bê tông cốt thép liền khối Để chống tạm trình thi cơng chia gương cơng trình ngầm tiết diện lớn “cược gương” khai đào khối đất, đá mềm yếu, ổn định hay gia cố tránh sập lở khai thác than, sử dụng neo thép gặp trở ngại lớn giai đoạn thi công Cụ thể tiến hành đào tiếp để tiến gương, mở rộng hay khai thác than sử dụng máy đào, máy khai thác phương pháp khoan nổ mìn neo thép khó bị cắt đứt khả kháng cắt thép lớn, dễ gây sập lở kéo tụt neo, gây khó nhăn cho cơng tác xúc bốc vận chuyển khối đá sau phá nổ, có lẫn neo Ngồi sử dụng neo thép làm kết cấu chống cố định hay phận vỏ chống cố định hỗn hợp mơi trường ẩm ướt hay mơi trường axit cốt neo dễ bị ăn mịn (điện hố, hố học), làm giảm tuổi thọ cơng trình Mặt khác, trọng lượng neo thép lớn nên thường gây khó khăn, khơng đảm bảo cắm neo xác thi cơng thủ cơng Trong xu tăng cường xây dựng hệ thống giao thông ngầm thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, khai thác than đồng Bắc khối đất, đá mềm yếu, kết cấu neo có hội sử dụng ngày nhiều, nhiên vật liệu tính chất hợp lý Để khắc phục số nhược điểm neo cốt thép, giới chế tạo cốt neo chất dẻo cho kết khả quan thực tế Ở nước ta, công tác nghiên cứu cải thiện kết cấu neo tiến hành từ năm 1996 đến Viện Khoa học Công nghệ mỏ Tuy nhiên, vấn đề nghiên cứu tập trung vào việc thay từ chất kết dính vơ chất kết dính hữu Nghiên cứu cốt neo thay cho thép sử dụng triển khai, bước đầu nghiên cứu chế tạo cốt neo từ vật liệu polymecompozit cốt sợi thuỷ tinh chưa áp dụng thử nghiệm trường Các kết nghiên cứu trình bày luận văn Thạc sỹ kỹ thuật NCS năm 2001 Vật liệu polyme-clay nanocompozit loại vật liệu lai tạo từ polyme (vật liệu nền) khoáng sét (chất phân tán), thu hút quan tâm nghiên cứu ứng dụng vài thập niên gần giới Các kết nghiên cứu cho thấy đặc điểm vượt trội tính, hố tính lý tính vật liệu polyme-clay nanocompozit so với vật liệu polyme-compozit thông thường, xuất phát từ tương hợp polyme với khoáng sét phát huy hiệu ứng cấu trúc nano lớp khoáng sét Ở Việt Nam, vật liệu polyme-clay nanocompozit số đơn vị khoa học triển khai nghiên cứu như: Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Học viện Kỹ thuật Quân sự-Bộ quộc phịng … Song cơng trình nghiên cứu sản phẩm tập trung đáp ứng yêu cầu sử dụng lĩnh vực điện, điện tử, sơn chống ăn mòn số chế phẩm phục vụ đời sống dân sinh… Các cơng trình nghiên cứu giới cho thấy tính chất lý vật liệu polyme-clay nanocompozit tăng cường sợi thủy tinh với hàm lượng hợp lý, cho ta vật liệu có độ bền kéo tăng khoảng gấp lần so với thép, độ bền cắt lại thấp thép Vật liệu cho phép tạo nên sản phẩm có độ cứng cao khơng bị ăn mịn, chịu mài mịn cao Ngồi vật liệu lại cho phép dễ gia cơng, xử lý để có kích thước phù hợp (dễ uốn dẻo, cưa cắt để có chiều dài tuỳ ý điều kiện bình thường…) Luận án “Nghiên cứu vật liệu polyme-clay nanocompozit để chế tạo cốt neo chống giữ cơng trình ngầm” hình thành xuất phát từ yêu cầu thực tế tiến khoa học giới Việt Nam Mục đích cơng tác nghiên cứu để tiếp cận công nghệ chế tạo ứng dụng hệ vật liệu polyme-clay nanocompozit, bước nghiên cứu vật liệu thay thép làm cốt neo với nguồn nguyên liệu clay nước, nhằm đáp ứng yêu cầu sử dụng thực tiễn sản xuất ngành than, xây dựng cơng trình ngầm dân dụng nói chung khẳng định vai trị nghiên cứu xu hướng hội nhập quốc tế Mục tiêu, đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án Xuất phát từ yêu cầu cấp thiết nêu trên, mục tiêu luận án tạo vật liệu tổ hợp có tính vượt trội khắc phục nhược điểm so với vật liệu thép sử dụng làm cốt neo Để đạt mục tiêu này, luận án tập trung nghiên cứu vấn đề sau: 1- Hình thành cơng nghệ thích hợp để chế tạo polyme-clay nanocompozit quy mơ phịng thí nghiệm, sở polyme chế phẩm sẵn có thị trường Việt Nam 2- Nghiên cứu ảnh hưởng claynano (nano sét) đến tính chất lý (độ bền kéo độ bền cắt) vật liệu polyme-clay nanocompozit 3- Nghiên cứu, khảo sát để chế tạo cốt neo từ nhựa polyme-clay nanocompozit gia cường sợi thuỷ tinh 4- Nghiên cứu, đánh giá khả sử dụng cốt neo chế tạo so với cốt neo thép chống giữ cơng trình ngầm, thơng qua nghiên cứu triển khai áp dụng địa điểm, theo nguyên lý thiết kế, làm việc với dây chuyền công nghệ thi công Ý nghĩa khoa học, thực tiễn đóng góp luận án Luận văn tập trung nghiên cứu sở khoa học phục vụ cho việc xây dựng công nghệ chế tạo cốt neo sở vật liệu epoxy-clay nanocompozit với mục đích ứng dụng thực tế rút số đóng góp sau: 1- Đã phân tán thành công claynano chế tạo từ bentonit Bình Thuận vào epoxy đến mức độ tách lớp hồn tồn (expholiated) xác định thơng số chủ yếu trình phân tán 2- Đã xây dựng công nghệ chế tạo cốt neo polyme-clay nanocompozit cốt sợi thuỷ tinh, sở nhựa epoxy-claynano gia cường sợi thủy tinh, với tỷ lệ thành phần: 60% phần khối lượng sợi thủy tinh; 40% phần khối lượng nhựa epoxy-claynano (trong có 5% clay MMT) 3- Đã thử nghiệm thành công cốt neo polyme-clay nanocompozit cốt sợi thuỷ tinh mỏ than Hồng Thái với chất lượng tương đương cốt neo thép với mục đích sử dụng Từ đóng góp này, bước đầu luận án có số ý nghĩa lý luận thực tiễn sau: Về lý luận: claynano hạt sét có kích thước nanomet, đưa vào vật liệu polyme nhằm tạo bước nhảy tính chất cơ, lý vật liệu Polyme-clay nanocompozit có tính vượt trội so với vật liệu truyền thống có mục đích sử dụng xây dựng cơng trình ngầm nói chung hay khoa học vật liệu nói riêng Những kết nghiên cứu ban đầu có giá trị tham khảo việc giảng dạy, đầu tư phát triển lĩnh vực vật liệu mới, bước thay vật liệu truyền thống xây dựng cơng trình ngầm mỏ Về thực tiễn: tạo tổ hợp vật liệu với nguồn nguyên liệu clay nước, có tính lý vượt trội, sử dụng để chế tạo cốt neo chống giữ công trình ngầm nhằm thay phần vật liệu thép truyền thống số lượng, phạm vi sử dụng yêu cầu chịu lực, song phải khắc phục nhược điểm thép có mục đích sử dụng Kết cấu luận án Luận án gồm phần mở đầu, ba chương, phần kết luận, phần phụ lục Toàn nội dung luận án trình bày 117 trang, có 31 bảng, 50 hình đồ thị với 152 tài liệu tham khảo Phần lớn kết luận án công bố báo báo cáo hội nghị nước NHỮNG NỘI DUNG CƠ BẢN CỦA LUẬN ÁN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU NEO TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NGẦM VÀ NGUN VẬT LIỆU SỬ DỤNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THANH CỐT NEO 1.1 NEO CHỐNG GIỮ CƠNG TRÌNH NGẦM 1.1.1.Tình hình nghiên cứu sử dụng neo giới Neo có từ cuối kỷ XIX thập kỷ gần sử dụng rộng rãi cơng tác chống giữ cơng trình ngầm giới Hàng năm Liên Xô (cũ) chống giữ khoảng 500 km đường lò đá neo Tại Mỹ hàng năm đưa vào sử dụng khoảng 20 triệu neo chất dẻo cốt thép, Tây Đức khoảng 1,5 triệu neo sử dụng rộng rãi số nước khác Ba Lan, Pháp, Trung Quốc Nhật Bản… Cùng với nhu cầu sử dụng ngày nhiều kết cấu chống giữ neo Cho đến giới có hàng trăm loại neo đời, có neo polyme-compozit ứng dụng thành công Để phân loại neo, người ta dựa vào tính kỹ thuật; khả mang tải; vật liệu làm neo như: gỗ, thép, polyme-compozit, cấu tạo neo dạng: ống, thanh, sợi nguyên lý liên kết làm việc như: liên kết học, liên kết dính kết liên kết hỗn hợp, sơ đồ phân loại hình 1.2 Hình 1.2 Sơ đồ phân loại neo theo nguyên lý liên kết 1.1.2 Neo xu hướng sử dụng vật liệu polyme-compozit chống giữ cơng trình ngầm mỏ Việt Nam Xây dựng cơng trình ngầm mỏ năm gần nhu cầu thiết yếu tố kinh tế, trị, giao thơng vận tải an ninh quốc phịng, đặc biệt khai thác khống sản mỏ hầm lị Từ năm 80 kỷ trước, công trình thuỷ điện Hồ Bình, thuỷ điện Yaly, hầm giao thông đèo Hải Vân, Đèo Ngang khai thác than Quảng Ninh sử dụng neo để chống tạm; chống hỗn hợp cố định cho hàng trăm km đường hầm đường lị, với nhiều loại hình neo phong phú đa dạng neo bê tông cốt thép, neo nêm chẻ, neo ống có rãnh hở, neo chất dẻo cốt thép Những loại neo sử dụng tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất cụ thể neo sử dụng chủ yếu neo dính kết, cụ thể neo bê tơng cốt thép neo chất dẻo cốt thép, chúng khác chất kết dính (vơ hữu cơ) - gọi chung neo cốt thép Bên cạnh ưu điểm tuyệt vời neo cốt thép, cịn có khơng hạn chế liên quan tới điều kiện sử dụng, tới mơi trường khí hậu khắc nghiệt cơng trình ngầm nói chung, mỏ hầm lị nói riêng Từ kết nghiên cứu ứng dụng giới cho thấy cốt neo làm từ vật liệu polyme-compozit cốt sợi thuỷ tinh có độ bền kéo tương đương thép, khắc phục số nhược điểm thép độ bền cắt thấp hơn, yếu tố tạo điều kiện thuận lợi nổ mìn tiến gương, tổ hợp máy đào, máy khấu than cần tiến qua, đồng thời lại bền mơi trường vi khí hậu nóng ẩm trọng lượng 1/4 trọng lượng thép, cuối tính phù hợp kích thước thi cơng cốt neo polyme-compozit tốt cốt neo thép nhiều Như vây, thấy cốt neo polymecompozit cốt sợi thủy tinh thay khắc phục số nhược điểm neo thép có mục đích sử dụng Cũng theo kết nghiên cứu giới cho thấy rằng, vật liệu polyme có chứa hàm lượng thích hợp từ 0,5÷5% “clay” kích thước nanomet, tạo bước nhảy vọt tính chất lý vật liệu polymeclay nanocompozit độ bền kéo tăng gấp lần so với thép, độ bền cắt lại thấp thép, cho phép tạo sản phẩm có độ cứng cao, bền nhiệt, nước khơng bị ăn mịn điện hố, hố học, chịu mài mịn cao, ngồi tính phù hợp kích thước cao như: uốn dẻo, cưa cắt dễ, chiều dài tuỳ ý Vì vây, hồn tồn đáp ứng vật liệu thay vật liệu thép làm cốt neo chống giữ cơng trình ngầm nói chung Song việc nghiên cứu ứng dụng vật liệu polyme-compozit nói chung, cốt neo polyme-compozit cốt sợi thuỷ tinh cốt neo polyme-clay nanocompozit cốt sợi thuỷ tinh nói riêng chống giữ cơng trình ngầm nước ta chưa đầu tư cách thoả đáng, thời điểm dừng khảo sát, thăm dò vật liệu kết dính polyme-compozit Do đó, việc nghiên cứu vật liệu polyme-clay nanocompozit để chế tạo cốt neo polyme-clay nanocompozit cốt sợi thuỷ tinh thay cốt neo thép có mục đích sử dụng khơng đảm bảo yếu tố kỹ thuật, mà mang lại hiệu kinh tế chống giữ cơng trình ngầm nói chung nước ta hướng nghiên cứu có nhiều triển vọng Hình 1.3 sơ đồ phân loại neo theo nguyên lý liên kết làm việc, mà bổ sung thêm kết nghiên cứu NCS qua luận án Hình 1.3 Sơ đồ phân loại neo theo nguyên lý liên kết bổ sung kết nghiên cứu luận án 1.2.VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN 1.2.1.Tình hình nghiên cứu cơng nghệ chế tạo vật liệu nanocompozit Việt Nam Từ giữ năm 1990, nước ta tập trung nghiên cứu công nghệ vật liệu nano Trong năm gần thu số thành tựu đáng kể lĩnh vực công nghệ chế tạo than nano lỏng tổng hợp từ bột than, sản phẩm dùng để chế tạo vi mạch cho chíp máy tính linh kiện bán dẫn, bên cạnh số tác giả thuộc Viện khoa học Vật liệu – Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam tổng hợp sợi nano cacbon phương pháp lắng đọng pha hơi, sử dụng nguyên liệu khí thiên nhiên Một số công ty sản xuất, kinh doanh nước bắt đầu quan tâm đến vật liệu nano sản phẩm chế tạo từ nanocompozit để ứng dụng công nghiệp điện tử, công nghiệp mỹ phẩm, công nghiệp làm màng bảo vệ Công ty đưa vào phân phối thị trường Việt Nam Vật liệu polyme-clay nanocompozit chế tạo từ nguồn nguyên liệu quan trọng claynano Để có nguyên liệu phải xuất phát từ khống sét bentonit nước ta nguồn tài nguyên đa dạng phong phú Song, thời điểm nay, tác giả luận án chưa tìm thấy tài liệu cơng bố cá nhân đơn vị Việt Nam việc chủ động công nghệ chế tạo vật liệu claynano từ nguồn khoáng sét bentonit nước, để ứng dụng chế tạo cốt neo chống giữ cơng trình ngầm nói chung Thanh cốt neo nghiên cứu chế tạo luận án có thành phần vật liệu sau đây: - Nhựa nền: bao gồm nhựa polyme claynano - Sợi thuỷ tinh gia cường - Một số chất phụ gia: chất pha loãng đóng rắn… Cơng nghệ chế tạo vật liệu polyme-clay nanocompozit luận án thực theo bước sau:  Lựa chọn vật liệu khống sét bentonit có chứa montmorillonit hàm lượng cao  Hữu hoá montmorillonit lựa chọn  Cho montmorillonit sau đươc hữu hoá khuyếch tán vào polyme phương pháp trộn hợp học  Tạo vật liệu polyme-clay nanocompozit trạng thái xen lớp đến tách lớp hoàn toàn (expholiated) 1.2.2 Khoáng sét bentonit Bentonit loại khoáng tự nhiên mà thành phần montmorillonit có cơng thức hóa học Mx(Al4-xMgx)Si8O20(OH)4 số khống sét khác như: saponit, nontronit, beidellit… Ngồi ra, người ta cịn phát thấy bentonit cịn có số khống chất khác như: kaolinit, clorit, mica số khoáng phi sét như: canxit, pirit, thạch cao…, muối kiềm chất hữu Bentonit thường gọi theo tên khống vật montmorillonit (viết tắt mont.) Hình 1.4 Cấu trúc tinh thể lý tưởng montmorillonit Montmorillonit aluminosilicat tự nhiên có cấu trúc lớp hình 1.4, cấu trúc bao gồm tứ diện chứa Si bát diện chứa Al Mg bị kẹp tứ diện Các có chung nguyên tử oxy đỉnh Độ dày lớp mont khoảng 9,6A0 Cấu trúc tinh thể cấu tạo từ hai mạng lưới tứ diện liên kết với mạng lưới bát diện tạo nên lớp cấu trúc Giữa lớp cấu trúc cation trao đổi nước hấp phụ Các lớp cấu trúc chồng xếp song song với tạo nên mạng lưới không gian ba chiều tinh thể montmorillonit Chiều dày lớp cấu trúc mont khoảng 9,6A0 Nếu kể lớp cation trao đổi nước hấp phụ chiều dày lớp khoảng 15A0 Bằng cách trao đổi ion Các phân tử nước dễ dàng xâm nhập khoảng không gian lớp làm thay đổi khoảng cách chúng Khoảng cách với chiều dày lớp cấu trúc gọi khoảng cách bản, thay đổi từ 10A0 đến 20A0 tuỳ thuộc vào lượng nước bị hấp phụ vào khoảng không gian hai lớp cấu trúc tinh thể Khoảng cách tăng đến gần 30A0 thay cation trao đổi ion vô phân cực, phức kim, phân tử oligome hữu cơ… Trong luận án, NCS khảo sát, lựa chọn bentonit tỉnh Lâm Đồng, Bình Thuận, Thanh Hố, Phú n có so sánh với bentonit thương phẩm Cơng ty nước ngồi 1.2.3 Polyme - nhựa epoxy Polyme nói chung giới nước sử dụng phổ biến làm nhựa chế tạo vật liệu compozit dạng nhựa nhiệt rắn nhựa nhiệt dẻo, tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng vật liệu, tính phổ biến, thơng dụng thị trường đơn giản điều chỉnh tốc độ phản ứng đóng rắn, để người ta lựa chọn polyme làm nhựa Như trình bày phần mở đầu, cốt neo polyme-clay nanocompozit nghiên cứu chế tạo cần có khả chịu kéo cao (tương đương với thép), song phải chịu cắt thấp thép bền mơi trường vi khí hậu ẩm ướt khơng bị ăn mịn điện hố hay hố học Đồng thời cốt neo 2.2.2.3 Phân tích phổ hồng ngoại (FT-IR) Từ phổ đồ hồng ngoại hình 2.7 xuất vệt phổ vùng 2800÷2950 -1 cm , đặc trưng nhóm hữu có mặt bề mặt bentonit Tuy nhiên cường độ phổ mẫu bentonit Bình Thuận lớn nhiều, điều chứng tỏ khả phản ứng mẫu bentonit Bình Thuận lớn so với mẫu bentonit Lâm Đồng Hình 2.7 Phổ hồng ngoại bentonit Lâm Đồng Bình Thuận trước sau hữu hóa Kết hợp số liệu phân tích với phổ kế tia X hồng ngoại (IR) sơ rút nhận xét: khả phản ứng với muối amin bentonit Bình Thuận lớn bentonit Lâm Đồng 2.2.3 Khảo sát cấu trúc bề mặt bentonit Lâm Đồng, Bình Thuận trước sau hữu hóa kính hiển vi điện tử quét (SEM) Chụp ảnh SEM mẫu bentonit Lâm Đồng Bình Thuận thực thiết bị 5410 LV (Nhật Bản) Trung tâm Khoa học Vật liệu- Khoa Vật lí, Trường Đại học Quốc gia Hà Nội - Mẫu bentonit Bình Thuận bentonit kiềm, nên nước có độ trương phồng lớn, hạt nhỏ mịn, hạt phân tán cao - Bentonit Lâm Đồng thuộc loại bentonit kiềm thổ, khả trương phồng kém, dễ bị sa lắng nước, khơ tinh thể bentonit bị co ngót, kích thước hạt lớn bề mặt phẳng so với bentonit kiềm Điều thể rõ hình 2.8 hình 2.9 Hình 2.8 Ảnh SEM bentonit Lâm Đồng Bình Thuận trước hữu hóa 11 Hình 2.9 Ảnh SEM bentonit Lâm Đồng Bình Thuận sau hữu hóa Kết luận: hữu hóa thành cơng montmorillonit, thành phần chủ yếu bentonit Lâm Đồng Bình Thuận với với đặc trưng trình bày bảng 2.4, nhằm tăng tương hợp khuếch tán claynano với polyme Đây nguyên liệu đầu vào cho nghiên cứu luận án Bảng 2.4 Đặc trưng mont Lâm Đồng Bình Thuận trước sau hữu hoá TT Lâm Đồng Bình Thuận Trước Sau Trước Sau Màu sắc vàng sẫm vàng nhạt ghi sáng trắng xám d001 (A ) 15,674 26,103 13,857 27,784 Kích thước hạt qua rây 0,075 mm 0,075mm 0,075mm 0,075mm Thông số 2.2.4 Khảo sát phân tán claynano nhựa 2.2.4.1 Quan sát kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) Ta quan sát thấy sợi clay có màu đen với kích thước nanomet với chiều dày khoảng 1÷2 nanomet phân bố mẫu Bình Thuận (M1), Lâm Đồng (M2) sau: - Tỷ lệ 1% hình 2.10 cho thấy phân tán khơng đều, thưa ít, đặc biệt mẫu M2 kết búi, phân tán epoxy kém, mẫu M1 có độ phân tán tốt Hình 2.10.Tỷ lệ % claynano theo khối lượng epoxy - Tỷ lệ 2% hình 2.11 cho thấy mức độ phân tán epoxy có cải thiện so với tỷ lệ 1%, nhiên tượng kết búi hai mẫu diễn ra, song mẫu Bình Thuận (M1) có độ phân tán tốt Hình 2.11 Tỷ lệ % claynano theo khối lượng epoxy - Tỷ lệ 3% mức độ hình 2.12 cho thấy phân tán epoxy có cải thiện đáng kể so với tỷ lệ 2%, nhiên tượng kết búi hai mẫu diễn mẫu M1 có độ phân tán tốt mẫu M2 12 Hình 2.12 Tỷ lệ % claynano theo khối lượng epoxy - Tỷ lệ 4% hình 2.13 cho thấy mức độ phân tán epoxy có cải thiện rõ rệt so với tỷ lệ 3%, tượng kết búi hai mẫu còn, mẫu M1 khơng đáng kể, mẫu M2 rõ với đám đen lớn mẫu M1 cho thấy có độ phân tán tốt mẫu M2 Hình 2.13 Tỷ lệ % claynano theo khối lượng epoxy - Tỷ lệ 5% hình 2.14 cho thấy mức độ phân tán epoxy tương đối đồng hai mẫu, tượng kết búi mẫu M2, mức độ thấp so với mẫu loại 4%, mẫu M1 cho thấy có độ phân tán tốt hẳn so với mẫu M2 Hình 2.14 Tỷ lệ 5% claynano theo khối lượng epoxy - Tỷ lệ 6% hình 2.15 cho thấy mức độ phân tán epoxy tượng kết búi lớn lại xuất hai mẫu, nhiên mẫu M1 cho thấy có độ phân tán tốt so với mẫu M2 Hình 2.15 Tỷ lệ % claynano theo khối lượng epoxy 13 Qua kết quan sát 12 mẫu nhựa thấy với tỷ lệ từ 1% ÷ 6% claynano so với khối lượng nhựa epoxy mức độ phân tán claynano epoxy tương đối đồng đều, song mức độ phân tán claynano từ bentonit M1 tốt nhiều so với claynano từ bentonit M2 2.2.4.2 Khảo sát cấu trúc epoxy-claynano nhiễu xạ tia X (XRD): Tại hình 2.16 phổ đồ cho thấy sau phối trộn với epoxy, xuất peak 2 = 20 khoảng cách d001 clay Lâm Đồng, Bình Thuận, 26,924A0 27,536A0 Điều này, rút nhận xét epoxy không khuếch tán vào khoảng cách lớp montmorillonit tỷ lệ 1% Hình 2.16 Phổ đồ nhiễu xạ tia X epoxy-claynano Lâm Đồng Bình Thuận với tỷ lệ 1% phần khối lượng claynano so với nhựa epoxy Hình 2.17 Phổ đồ nhiễu xạ tia X epoxy-claynano Lâm Đồng Bình Thuận với tỷ lệ 2% phần khối lượng claynano so với nhựa epoxy Phổ đồ hình 2.17 cho thấy sau phối trộn với epoxy, khoảng cách d001 clay Lâm Đồng, Bình Thuận, 27,924 A0 27,499A0 Như khoảng cách d001 có thay đổi clay Lâm Đồng, cịn clay Bình Thuận có khơng đáng kể Ảnh TEM hai mẫu chứng minh cho điều đó: M2 có khuếch tán epoxy claynano Cịn M1 14 búi đen, có nghĩa epoxy không khuếch tán vào khoảng cách lớp claynano Hình 2.18 Phổ đồ nhiễu xạ tia X epoxy-claynano Lâm Đồng Bình Thuận với tỷ lệ 3% phần khối lượng claynano so với nhựa epoxy Hình 2.18 phổ đồ epoxy-claynano Lâm Đồng Bình Thuận, với hàm lượng 3%, peak 2 = 20, khoảng cách d001 21,280 A0 28,374A0 Như khoảng cách d001 có thay đổi: clay Lâm Đồng, d001 nhỏ đi, TEM cho thấy phần lớn ảnh màu đen kết búi claynano Với clay Bình Thuận, d001 tăng lên ảnh TEM cho thấy có khuếch tán epoxy vào claynano, nhiên chưa nhiều đặn Song, khả chèn epoxy claynano M1 (Bình Thuận) tốt nhiều so với M2 (Lâm Đồng) Hình 2.19 Phổ đồ nhiễu xạ tia X epoxy-claynano Lâm Đồng Bình Thuận với tỷ lệ 5% phần khối lượng claynano so với nhựa epoxy Hình 2.19 phổ đồ loại clay sau phối trộn với epoxy với tỷ lệ 5% Peak 2 = 20, cho khoảng cách d001 33,83 A0 29,191A0 Như khoảng cách d001 có thay đổi đáng kể, điều cho thấy có khuếch tán epoxy vào claynano Song M2 giá trị d001 gia tăng 15 đột biến, TEM cho thấy ảnh nhiều kết búi màu đen claynano Ảnh TEM M1 cho thấy khuếch tán đặn claynano epoxy Hình 2.20 Phổ đồ nhiễu xạ tia X epoxy-claynano Lâm Đồng Bình Thuận với tỷ lệ 6% phần khối lượng claynano so với nhựa epoxy Hình 2.20 đồ phổ loại clay sau phối trộn với epoxy với tỷ lệ 6% Peak 2 = 20, cho khoảng cách d001 53,23 A0 36,51A0 Khoảng cách d001 có thay đổi đột biến mẫu, điều có nghĩa có khuếch tán claynano vào epoxy Song ảnh TEM cho thấy nhiều kết búi màu đen claynano Do đó, mà khuếch tán điều khơng mong muốn chúng thể khơng có bong tróc lớp claynano Phổ đồ 4% claynano Lâm Đồng Bình Thuận epoxy gần tương tự 5% claynano Lâm Đồng Bình Thuận epoxy ảnh TEM cho thấy điều đó, nên NCS khơng trình bầy để tránh trùng lặp xin trình bầy vấn đề đặc trưng Từ kết nghiên cứu rút số kết luận sau: - Thành cơng bước đầu việc hữu hóa biến tính khống sét Lâm Đồng Bình Thuận - Phối trộn thành cơng clay Lâm Đồng Bình Thuận nhiệt độ thường epoxy với kích thước nanomet dạng bóc lớp - Tỷ lệ claynano loại khống sét epoxy từ 2% ÷ 5% theo trọng lượng tương đối phù hợp - Giá trị khoảng cách d001 clay Lâm Đồng phối trộn với epoxy không ổn định, thay đổi thất thường ngược lại clay Bình Thuận ổn định hơn, hay nói cách khác claynano Lâm Đồng claynano Bình Thuận 2.2.5 Kiểm tra tính chất lý nhựa 16 Mẫu kiểm tra theo tiêu chuẩn ISO 527-4:1997 Trung tâm đo lường tiêu chuẩn khu vực I Kết thể hình 2.22 hình 2.23 Hình 2.22 Ứng suất kéo nhựa với tỷ lệ khác claynano Bình Thuận nhựa epoxy Hình 2.23 Ứng suất kéo nhựa với tỷ lệ khác claynano Lâm Đồng nhựa epoxy Từ kết thí nghiệm hình 2.22 hình 2.23, cho thấy vật liệu sử dụng 5% claynano Bình Thuận đạt giá trị ứng suất kéo cực đại (327,29N/mm2) Còn với claynano Lâm Đồng cho vật liệu đạt gía trị ứng suất kéo cực đại tỷ lệ 3%, giá trị ứng suất kéo thấp (210,20N/mm2) Trong khuôn khổ luận án, nghiên cứu sinh lựa chọn claynano Bình Thuận sau hữu hoá, để phân tán vào epoxy-828 phương pháp cán trộn học với tỷ lệ 5% theo khối lượng epoxy, dùng làm nhựa để nghiên cứu chế tạo cốt neo chống giữ cơng trình ngầm 2.2.6 Khảo sát khả bám dính nhựa epoxy-claynano với sợi thuỷ tinh vật liệu polyme-clay nanocompozit Độ kết dính pha cấu trúc hình thái vật liệu khảo sát kính hiển vi điện tử quét (SEM) Ảnh chụp bề mặt gẫy mẫu hình 2.26 Hình 2.26 Ảnh SEM chụp bề mặt gẫy mẫu 30%, 40%, 50%, 60% 70% phần khối lượng sợi thủy tinh vật liệu compozit Độ kết dính nhựa tỷ lệ sợi thuỷ tinh khác khác thể ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) Ở tỷ lệ 50% ÷ 60% phần khối lượng sợi thuỷ tinh cho ta thấy độ bám dính nhựa bề mặt sợi đặn tốt Với tỷ lệ 70% phần khối lượng sợi thủy tinh ta thấy độ kết dính kém, khơng cịn vết nhựa bề mặt sợi thuỷ tinh Ở thấy bề mặt tiếp xúc nhựa với sợi thuỷ tinh trơn nhẵn, thể tương tác yếu hai pha bề mặt phân chia 2.2.7 Khảo sát phân bố sợi thủy tinh pha epoxy-claynano 17 Quan sát mặt cắt vật liệu kính hiển vi kim tương theo tỷ lệ thí nghiệm 30%, 40%, 50%, 60% 70% phần khối lượng sợi thủy tinh vật liệu compozit với độ phóng đại 25 lần (hình 2.27) Hình 2.27 Ảnh kính hiển vi kim tương với độ phóng đại 25 lần Với hàm lượng 50% ÷ 60% sợi, quan sát thấy phân bố sợi nhựa tương đối đồng vật liệu tổ hợp 2.2.8 Kiểm tra khả chịu kéo vật liệu với tỷ lệ sợi khác Đã tiến hành kiểm tra khả bền kéo vật liệu theo tiêu chuẩn ISO 527-4, thực kéo mẫu máy kéo nén T-50 Liên Xô (cũ) Tại đồ thị hình 2.30 cho thấy vật liệu đạt giá trị cực đại giá trị hàm lượng 60% phần khối lượng sợi thuỷ tinh 2.2.9 Kiểm khả chịu cắt vật liệu với tỷ lệ sợi khác Để xác định lực cắt vật liệu polyme-compozit, theo tiêu chuẩn ASTM 4475-96 Tại đồ thị hình 2.32 cho thấy vật liệu đạt giá trị cực đại giá trị hàm lượng 60% phần khối lượng sợi thuỷ tinh Hình 2.30 Đồ thị tương quan ứng suất kéo với tỷ lệ sợi thủy tinh Hình 2.32 Đồ thị quan hệ ứng suất cắt với tỷ lệ sợi thủy tinh Nhận xét: Khi hàm lượng sợi thủy tinh E Trung Quốc, từ 50%÷60% phần khối lượng tổ hợp nhựa epoxy-828 với 5% claynano Bình Thuận, sản phẩm epoxy-clay nanocompozit cốt sợi thuỷ tinh có độ bền kéo tương đương với thép xây dựng CT5 độ bền cắt thấp so với loại thép 2.2.10 Kiểm tra khả bám dính cốt neo với chất kết dính Lựa chọn chất kết dính Viện Khoa học công nghệ Mỏ sản xuất, chất dẻo sử dụng loại K 2335 Tốc độ máy lắp đặt neo xác định 400 18 vòng/phút thời gian quay 25 giây Thời gian giữ 60 giây Mơ hình thí nghiệm hình 2.33 kết trình bày bảng 2.9 - Thời gian kéo tất neo sau 24 kể từ lắp đặt - Mẫu bê tơng kích thước 200x200x400mm mác bê tơng 10 MPa Hình 2.33 Mẫu thử nghiệm khả bám dính neo epoxy-clay nanocompozit cốt sợi thủy tinh Bảng 2.9 Số liệu thí nghiệm kéo neo thử nghiệm tính bám dính TT 10 11 12 13 14 15 Đường kính Đường kính lỗ Chiều dài chất dẻo Tải trọng cực neo (mm) khoan (mm) kết dính (cm) đại (kN) 22 28 30,5 97 22 28 32,0 95 22 28 31,5 89 22 28 29,5 71 22 28 31,0 95 22 28 28,5 79 22 28 28,0 95 22 28 29,0 79 22 28 28,0 87 22 28 29,0 79 22 28 28,5 10 22 28 29,5 97 22 28 29,0 11 22 28 28,0 87 22 28 29,5 92 Kết luận: Kết ban đầu cốt neo epoxy-clay nanocompozit cốt sợi thuỷ tinh với chất kết dính dẻo Viện KHCN Mỏ sản xuất đạt yêu cầu kỹ thuật CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THANH NEO VÀ CHỐNG THỬ NGHIỆM Được đồng ý Công ty TNHH than Hồng Thái, Cơng ty than ng Bí-TKV; Phịng Xây dựng mỏ Viện KHCN mỏ, NCS tiến hành thử nghiệm chống lò dọc vỉa đá V10 mức +30 khu Tràng Khê II cốt epoxy-clay nanocompozit cốt sợi thuỷ tinh xen kẽ hàng neo chất dẻo cốt thép theo hộ chiếu chống lị dây chuyền cơng nghệ thi cơng (như hình 3.1 bảng 3.1) 3.1.Vị trí, điều kiện địa chất cơng trình, địa chất thủy văn đường lò chống thử nghiệm 19 Lị dọc vỉa đá vỉa 10 mức +30 quay Đơng nằm phạm vi khu Tràng Khê II, III - Công ty TNHH than Hồng Thái, thuộc địa bàn xã Hồng Quế, huyện Đơng Triều, tỉnh Quảng Ninh giới hạn toạ độ sau: X = 390.400  390.600 Y = 32.800  33.000 Điều kiện địa chất công trình Tầng chứa than khu Tràng Khê II, III bao gồm: loại sét than, sét kết, bột kết, cát kết, cát kết lẫn sạn kết Sự phân bố loại đá dạng thấu kính, lớp với độ dày khác Mỗi loại đá đặc trưng thành phần, kiến trúc độ bền khác Điều kiện địa chất thuỷ văn Nước mặt Khu Tràng Khê II, III có suối Tràng Khê II cách khu vực khai thác phía Đơng Nam từ 500  1000m, quanh năm nước chảy với lưu lượng đo sau: Qmax = 29,020 (m3/s) Qmin = 1,58 (m3/s) Nước ngầm Các thông số địa chất thuỷ văn chủ yếu sau: - Độ cao mực nước tĩnh: Z+200 = 255m; Z+115 = 245m; Z+30 = 245m - Hệ số thấm: Ktb = 0,05m/ng.đ; Kmax = 0,103m/ng.đ Nước đất có độ pH =  7, hàm lượng CO2 = 10  15mg/l, hàm lượng sắt từ 0,3  13mg/l, thuộc loại axit yếu 3.2 Cơ sở lựa chọn hộ chiếu chống lò Hiện tại, đường lò dọc vỉa đá mức + 30 vỉa 10 - khu Tràng Khê III bố trí lớp đá trụ cách vỉa than khoảng 30  40m, trung bình 35m Như vậy, đường lị nằm ngồi vùng ảnh hưởng tác động áp lực tựa lị chợ Cơng tác thiết kế chống neo, phun bê tông đường lò thường dựa vào số liệu khảo sát địa chất, đo đạc ban đầu cần thiết điều chỉnh thay đổi cho phù hợp với điều kiện địa chất thực tế suốt trình thi cơng Trên hình 3.1 mặt cắt ngang đặc trưng hộ chiếu chống lò dọc vỉa đá V10 + 30 quay Đông khu Tràng Khê II Bảng 3.8 thông số kỹ thuật hộ chiếu chống lị 20 Hình 3.1 Mặt cắt ngang hộ chiếu chống lò dọc vỉa đá V10 + 30 quay Đông khu Tràng Khê II TT Bảng 3.8 Bảng tính tốn thông số kỹ thuật hộ chiếu chống neo [17] Giá trị Kí Nội dung Đơn vị Lị DV đá Đoạn mở hiệu +30/V10 rộng Chiều cao sụt lở theo Tximbarevic b m 0,83 0,91 Chiều rộng nửa đường lò a m 2,00 2,20 Chiều cao đường lò h1 m 3,03 3,15 Góc ma sát đá φ độ 75,96 75,96 Hệ số trung bình đất đá f 4,00 4,00 Hệ số an toàn kat 1,40 1,40 Chiều dài neo ln m 1,35 1,43 Tải trọng qn kN/m 21,7 23,6 Mật độ neo S neo/m 0,70 0,76 Hệ số vượt tải np 1,20 1,20 Khả chịu tải neo Pn kN/neo 37,3 37,3 Khoảng cách neo a m 1,20 1,15 Tính tốn, lựa chọn thơng số neo chất dẻo cốt thép - Số neo vòng: neo - Chiều sâu lỗ khoan neo: 1300 mm - Chiều dài cốt neo: 1400 mm - Đường kính cốt thép xoắn: Φ22 mm - Khoảng cách neo vòng: 1,0 m - Khoảng cách vòng neo: 1,0 m 3.3 Thanh cốt neo epoxy-clay nanocompozit cốt sợi thủy tinh chống thử nghiệm trường Thanh cốt neo epoxy-clay nanocompozit cốt sợi thủy tinh có thơng số sau đây: - Tổ hợp polyme gồm epoxy-828 có chứa 5% claynano Bình Thuận - Sợi thủy tinh E Trung Quốc với hàm lượng từ 50%÷60% phần khối lượng 21 - Sản phẩm vật liệu epoxy-clay nanocompozit cốt sợi thủy tinh tạo ra, dạng trịn, có đường kính 22mm NCS lựa chọn đường kính để so sánh tương đương với thép sử dụng làm cốt neo - Thân neo gia cơng có rãnh xoắn Đầu neo bịt thép tiện ren, chiều dài 100mm hình 3.2 Lựa chọn thơng số neo epoxy-clay nanocompozit cốt sợi thuỷ tinh sau: Mặt cắt hộ chiếu chống neo epoxy-clay nanocompozit cốt sợi thuỷ hình 3.3 - Số neo vòng: neo - Chiều sâu lỗ khoan neo: 1300 mm - Chiều dài cốt neo: 1400 mm - Đường kính cốt neo: Φ22 mm - Khoảng cách neo vòng: 1,0 m - Khoảng cách vịng neo: 1,0 m Hình 3.2 Một số hình ảnh mơ tả q trình gia cơng chế tạo cốt neo 3.4 Chống thử nghiệm trường Hình 3.3 Sơ đồ khoan, lắp đặt neo epoxy-clay nonocompozit cốt sợi thủy tinh - Hộ chiếu chống giữ với bước chống neo 1m x 1m (được khoan, lắp đặt xen hai vòng neo chất dẻo cốt thép thi công từ K 400 K 403) Chiều dài neo 1,4 m Đường kính cốt neo 22 mm Chiều sâu lỗ khoan 1,3 m Đường kính lỗ khoan 32mm Số lượng neo vòng neo Số lượng vòng neo vòng (18 neo) Sử dụng 01 thỏi chất dẻo mã hiệu CK2335 Viện KHCN Mỏ sản xuất dây chuyền công nghệ Trung Quốc làm chất kết dính cho lỗ neo - Về dây chuyền cơng nghệ thi cơng biện pháp an tồn, tương tự với thi công lắp đặt neo chất dẻo cốt thép Viện Khoa học Công nghệ mỏ - TKV áp dụng công ty TNHH Hồng Thái - Cơng ty than ng Bí - TKV Hình 3.4 mô tả dây chuyền công nghệ thi công lắp đặt neo cốt epoxy-clay nanocompozit cốt sợi thủy tinh trường 22 Hình 3.4 Một số hình ảnh mô tả dây chuyền công nghệ thi công lắp đặt neo cốt epoxy - clay nanocompozit cốt sợi thủy tinh trường - Thời gian lắp đặt neo: trung bình phút/1 neo (các vị trí) - Đã lắp đặt 16 neo cho vòng: vòng thứ nhất: thanh; vòng thứ 2: thanh; vòng thứ 3: - Tại vòng số số (sát gương), hai vị trí neo hơng, sau phút khuấy trộn chất kết dính, thực thử nghiệm mô men xoắn cốt neo cách cho máy khoan tiếp tục xoay (đuôi neo ngàm cứng chất kết dính) đến đầu neo bị đứt vị trí miệng lỗ khoan 3.5 Thử nghiệm khả mang tải neo Sau chống hoàn tất vòng neo thử nghiệm, 48 sau, tiến hành kéo rút thử nghiệm khả mang tải neo với xác xuất 5% tổng số neo chống thử nghiệm vị trí khác vịng neo thiết bị kích kéo PA-3 Liên Xơ cũ sản xuất (hình 3.5) Kết thử nghiệm bảng 3.9 Hình 3.5 Một số hình ảnh mơ tả quy trình kéo rút thử nghiệm khả mang tải neo cốt epoxy-clay anocompozit cốt sợi thủy tinh Bảng 3.9 Kết thử nghiệm khả mang tải neo TT 10 11 12 13 14 15 16 Vị trí Thanh neo số 1, vịng thứ Thanh neo số 2, vòng thứ Thanh neo số 3, vòng thứ Thanh neo số 4, vòng thứ Thanh neo số vòng thứ Thanh neo số 6, vòng thứ Thanh neo số1, vòng thứ Thanh neo số 2, vòng thứ Thanh neo số 3, vòng thứ Thanh neo số 4, vòng thứ Thanh neo số 5, vòng thứ Thanh neo số 1, vòng số Thanh neo số 2, vòng số Thanh neo số 3, vòng số Thanh neo số 4, vòng số3 Thanh neo số 5, vòng số Lực kéo (kN) 66,7 Ghi Kiểm tra mơ men xoắn Khơng lắp đặt kích kéo 51,3 58,9 Khơng lắp đặt kích kéo Kiểm tra mơ men xoắn 55,0 Khơng lắp đặt kích kéo 58,9 Khơng lắp đặt kích kéo 51,5 66,7 Khơng lắp đặt kích kéo 58,9 62,8 23 TT 10 Bảng 3.10 Kết thử nghiệm khả mang tải neo chất dẻo cốt thép Áp lực dầu Giá trị lực kéo Nội theo yêu cầu Ghi (MPa) (kN) Rút thử tải neo số 30 87,1 Đứt đuôi neo Rút thử tải neo số 30 87,1 Đứt đuôi neo Rút thử tải neo số 31 90 Ren neo bị phá hủy Rút thử tải neo số 32 92,9 Ren neo bị phá hủy Rút thử tải neo số 32 92,9 Ren neo bị phá hủy Rút thử tải neo số 30 87,1 Ren neo bị phá hủy Rút thử tải neo số 28 81,3 Đứt đuôi neo Rút thử tải neo số 29 84,2 Ren neo bị phá hủy Rút thử tải neo số 28 81,3 Ren neo bị phá hủy Rút thử tải neo số 10 29 84,2 Ren neo bị phá hủy So sánh với số liệu kéo rút thử neo chất dẻo cốt thép phòng Xây dựng Mỏ, Viện KHCN mỏ, lò dọc vỉa đá V10 mức +30 khu Tràng Khê II, K380 ÷ K390, Công ty Than Hồng Thái bảng 3.10, cho thấy khả mang tải neo epoxy-clay nanocompozit cốt sợi thuỷ tinh hồn tồn đáp ứng yêu cầu thực tế, vượt tải thiết kế cho neo 2,5 lần mà không bị phá hủy tương đương neo chất dẻo cốt thép Từ vấn đề trình bầy qua kết chống thử nghiệm kiểm tra khả mang tải neo, rút số kết luận sau: - Vật liệu epoxy-clay nanocompozit cốt sợi thủy tinh hồn tồn dễ dàng gia cơng chế tạo cốt neo để chống giữ cơng trình ngầm mỏ - Dây chuyền công nghệ, thiết bị thi cơng chất kết dính sử dụng lắp đặt neo hồn tồn thi cơng lắp đặt neo chất dẻo cốt thép - Các thơng số kỹ thuật sau thử nghiệm cho thấy phù hợp tương đương neo chất dẻo cốt thép sử dụng, suất lao động cải thiện cách đáng kể: trọng lượng nhẹ, lắp đặt đơn giản, khơng bị ăn mịn q trình bảo quản sử dụng… - Theo đánh giá sơ giá thành chống giữ 1m lị cốt neo epoxy-clay nanocompozit cốt sợi thủy tinh không cao so với 1m lị chống neo chất dẻo cốt thép KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1- Ổn định cơng nghệ biến tính montmorillonit từ bentonit Lâm Đồng Bình Thuận với quy mơ phịng thí nghiệm 2- Thành cơng việc đưa “clay” với kích thước nanomet vào epoxy, từ đánh giá ưu điểm vật liệu có cấu trúc nanomet chế tạo so với vật liệu có cấu trúc thông thường loại 24 3- Xác định tỷ lệ “clay” tối ưu theo khối lượng phối trộn với epoxy 5% 4- Sử dung 40% nhựa epoxy-clay nanocompozit (có hàm lượng 5% claynano) 60% sợi thủy tinh E gia cơng chế tạo cốt neo để chống giữ cơng trình ngầm mỏ 5- Khả mang tải neo epoxy-clay nanocompozit cốt sợi thủy tinh chất dẻo đáp ứng yêu cầu thực tế, vượt tải thiết kế cho neo 2,5 lần mà khơng bị phá hủy (thanh cốt neo không bị đứt) Những kiến nghị 1- Cần tiếp tục nghiên cứu hồn thiện quy trình cơng nghệ chế tạo gia công cốt neo 2- Cần tiếp tục nghiên cứu chế tạo sản xuất với quy mô công nghiệp cốt neo epoxy-clay nanocompozit cốt sợi thủy tinh để sử dụng xây dựng nói chung, xây dựng cơng trình ngầm nói riêng 25 ... VỀ KẾT CẤU NEO TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NGẦM VÀ NGUN VẬT LIỆU SỬ DỤNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THANH CỐT NEO 1.1 NEO CHỐNG GIỮ CƠNG TRÌNH NGẦM 1.1.1.Tình hình nghiên cứu sử dụng neo giới Neo có từ... ứng vật liệu thay vật liệu thép làm cốt neo chống giữ cơng trình ngầm nói chung Song việc nghiên cứu ứng dụng vật liệu polyme-compozit nói chung, cốt neo polyme-compozit cốt sợi thuỷ tinh cốt neo. .. tạo cốt neo từ nhựa polyme-clay nanocompozit gia cường sợi thuỷ tinh 4- Nghiên cứu, đánh giá khả sử dụng cốt neo chế tạo so với cốt neo thép chống giữ công trình ngầm, thơng qua nghiên cứu triển