Ảnh hưởng của các loại phụ gia khoáng đến cường độ bê tông phục vụ công nghệ in 3D (Đề tài NCKH)

Ảnh hưởng của các loại phụ gia khoáng đến cường độ bê tông phục vụ công nghệ in 3D (Đề tài NCKH)Ảnh hưởng của các loại phụ gia khoáng đến cường độ bê tông phục vụ công nghệ in 3D (Đề tài NCKH)Ảnh hưởng của các loại phụ gia khoáng đến cường độ bê tông phục vụ công nghệ in 3D (Đề tài NCKH)Ảnh hưởng của các loại phụ gia khoáng đến cường độ bê tông phục vụ công nghệ in 3D (Đề tài NCKH)Ảnh hưởng của các loại phụ gia khoáng đến cường độ bê tông phục vụ công nghệ in 3D (Đề tài NCKH)Ảnh hưởng của các loại phụ gia khoáng đến cường độ bê tông phục vụ công nghệ in 3D (Đề tài NCKH)Ảnh hưởng của các loại phụ gia khoáng đến cường độ bê tông phục vụ công nghệ in 3D (Đề tài NCKH)Ảnh hưởng của các loại phụ gia khoáng đến cường độ bê tông phục vụ công nghệ in 3D (Đề tài NCKH)Ảnh hưởng của các loại phụ gia khoáng đến cường độ bê tông phục vụ công nghệ in 3D (Đề tài NCKH)Ảnh hưởng của các loại phụ gia khoáng đến cường độ bê tông phục vụ công nghệ in 3D (Đề tài NCKH)Ảnh hưởng của các loại phụ gia khoáng đến cường độ bê tông phục vụ công nghệ in 3D (Đề tài NCKH)Ảnh hưởng của các loại phụ gia khoáng đến cường độ bê tông phục vụ công nghệ in 3D (Đề tài NCKH)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC LOẠI PHỤ GIA KHỐNG ĐẾN CƯỜNG ĐỘ BÊ TƠNG PHỤC VỤ CÔNG NGHỆ IN 3D Mã số đề tài: SV2020-164 Chủ nhiệm đề tài: Hồng Nhật Qn Thuộc nhóm ngành khoa học: QUI HOẠCH – KIẾN TRÚC – XÂY DỰNG TP Hồ Chí Minh, 10/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC LOẠI PHỤ GIA KHOÁNG ĐẾN CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG PHỤC VỤ CÔNG NGHỆ IN 3D Mã số đề tài: SV2020-164 Thuộc nhóm ngành khoa học: QUI HOẠCH – KIẾN TRÚC –XÂY DỰNG SV thực hiện: Trần Hữu Thanh Hoàng Nhật Quân - Mã số SV: 18149162 - Mã số SV: 18149152 Nguyễn Duy Quang - Mã số SV: 18149151 Hà Tấn Quang - Mã số SV: 18149150 Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: Lớp 18149CL1, khoa: Đào tạo CLC Năm thứ: 2/Số năm đào tạo: Ngành học: Công nghệ kĩ thuật công trình xây dựng Người hướng dẫn: PGS.TS Phan Đức Hùng TP Hồ Chí Minh, 10/2020 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI NCKH SINH VIÊN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 10 1.1 Giới thiệu chung 10 1.2 Tình hình nghiên cứu 12 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 12 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 15 1.3 Tính cấp thiết đề tài 15 1.3.1 Vấn đề môi trường 15 1.3.2 Ứng dụng phụ gia khoáng vào thành phần cấp phối vật liệu in 3D 17 1.4 Mục tiêu đề tài 18 1.5 Nhiệm vụ đề tài 18 1.6 Phương pháp nghiên cứu 19 1.7 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 19 1.7.1 Ý nghĩa khoa học 19 1.7.2 Ý nghĩa thực tiễn 19 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 21 2.1 Tổng quan công nghệ in 3D công nghệ in 3D lĩnh vực xây dựng 21 2.1.1 Công nghệ in 3D 21 2.1.1.1 Khái niệm công nghệ in 3D 20 2.1.1.2 Lợi ích công nghệ in 3D 21 2.1.1.3 Ứng dụng công nghệ in 3D 22 2.1.2 Công nghệ in 3D lĩnh vực xây dựng 23 2.1.2.1 In nhà 3D xây dựng 25 2.1.2.2 Ưu nhược điểm công nghệ in 3D xây dựng 27 2.2 Thành phần cấp phối vữa dùng cho in 3D 29 2.3 Phụ gia cho cấp phối vữa phục vụ công nghệ in 3D 30 2.3.1 Phụ gia tro bay 30 2.3.2 Phụ gia Nano Silica 33 2.3.2.1 Hợp chất silica 33 2.3.2.2 Nano silica 35 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ tính cơng tác cấp phối 38 2.4.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến đến cường độ 38 2.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến đến tính công tác 37 CHƯƠNG 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 39 3.1 Nguyên vật liệu 39 3.1.1 Xi măng 39 3.1.2 Phụ gia tro bay 41 3.1.3 Phụ gia Nano Silica (NaSiO2) 42 3.1.4 Cốt liệu Cát 42 3.1.5 Nước 45 3.2 Thành phần cấp phối 45 3.3 Phương pháp tạo mẫu thí nghiệm 47 3.3.1 Phương pháp tạo mẫu 47 3.3.2 Phương pháp thí nghiệm 48 3.3.2.1 Nhào trộn đúc mẫu 47 3.3.2.2 Thí nghiệm xác định độ lưu động cấp phối 49 3.3.2.3 Thí nghiệm xác định cường độ chịu uốn 50 3.3.2.4 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén 52 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 55 4.1 Ảnh hưởng độ lưu động tỷ lệ Nước/Chất kết dính đến khả xây hỗn hợp vữa tươi 55 4.2 Xác định cường độ chịu uốn cường độ chịu nén khối lượng thể tích mẫu vữa 57 4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính cơng tác, khả giữ hình dạng, cường độ khối in 3D 59 4.3.1 Hàm lượng chất kết dính có cấp phối 61 4.3.2 Tỷ lệ Nước/Chất kết dính có cấp phối 61 4.3.3 Tốc độ rải lớp in 3D 62 4.3.4 Thời gian rải lớp in 3D 63 4.3.5 Vệ sinh đường ống thiết bị in 3D 63 4.4 Áp dụng công nghệ in 3D để tạo kết cấu tường chịu lực CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 64 66 5.1 Kết luận 66 5.2 Hướng phát triển đề tài 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Hình 1.1 Cơng nghệ in 3D chế tạo sản phẩm có cấu trúc phức tạp Hình 1.2 Render mơ cơng nghệ in 3D cho ngơi nhà nhỏ 11 Hình 1.3 Thí nghiệm kiểm tra khả giữ ổn định hình dáng khối in 13 Hình 1.4 Máy in (trái) mẫu khối in (phải) nghiên cứu Maleab 14 Hình 1.5 Bãi xử lý tro bay 15 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.1 Tạo vật thể biến hình từ cơng nghệ in 3D 21 Hình 2.2 Ngơi nhà văn phòng 3D Dubai xây từ hỗn hợp xi măng loại phụ gia 23 Hình 2.3 Ứng dụng công nghệ in 3D lĩnh vực xây dựng 25 Hình 2.4 Ngơi nhà in 3D 24 Nga bang tuyết năm 2018 26 Hình 2.5 Biệt thự xây công nghệ in 3D-Winsun 28 Hình 2.6 Ảnh hưởng khả xây lớp vữa cho cơng nghệ in 3D 30 Hình 2.7 Các dạng tồn silica 34 Hình 2.8 Bột Nano silica 35 CHƯƠNG 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM Hình 3.1 Xi măng PCB 40- Phúc Sơn 39 Hình 3.2 Tro bay loại F – Formosa 41 Hình 3.3 Nano silica (Nano SiO2) 41 Hình 3.4 Cát sử dụng thí nghiệm 42 Hình 3.5 Biểu đồ thành phần hạt cát dụng thí nghiệm 43 Hình 3.6 Thiết bị đùn ép vữa rải phục vụ cho in 3D 46 Hình 3.7 Hình dáng lớp in 46 Hình 3.8 Quá trình đẩy vữa khỏi đầu in tạo nên lớp in 3D 47 Hình 3.9 Các lớp in rải chồng chất lên 48 Hình 3.10 Khối in sau đóng rắn 49 Hình 3.11 Thí nghiệm xác định độ lưu động hỗn hợp 50 Hình 3.12 Mẫu vữa thí nghiệm uốn nén 51 Hình 3.13 Thí nghiệm xác định cường độ chịu uốn 51 Hình 3.14 Thí ngiệm xác định cường độ chịu nén 52 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ Hình 4.1 Độ lưu động tyt lệ Nước/Chất kết dính cho cấp phối 54 Hình 4.2 Cường độ chịu nén theo cấp phối 56 Hình 4.3 Cường đọ chịu uốn theo cấp phối 57 Hình 4.4 Khối lượng thể tích theo cấp phối 58 Hình 4.5 Hỗn hợp vữa bị khơ tạo nhiều vết nứt đứt đoạn bề mặt lớp in 60 Hình 4.6 Các điểm đùn vữa khí tốc độ rải khơng 61 Hình 4.7 Chiều cao lớp chịu lực in 3D 62 Hình 4.8 Kết cấu tường chịu lực in 3D sau in 62 Hình 4.9 Kết cấu tường chịu lực in 3D sau đóng rắn 63 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bảng 2.1 Thành phần vật lý tro bay 32 Bảng 2.2 Thành phần hóa học tro bay 33 Bảng 2.3 Thành phần vật lý Nano Silica (Nano SiO2) 36 Bảng 2.4 Thành phần hóa học Nano Silica (Nano SiO2) 36 CHƯƠNG 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM Bảng 3.1 Thông số ký thuật xi măng Phúc Sơn PCB 40 40 Bảng 3.2 Số lượng tích lũy thành phần hạt cát sử dụng thí nghiệm 43 Bảng 3.3 Thành phần cấp phối in 3D có sử dụng tro bay nano silica 44 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ Bảng 4.1 Kết độ lưu động tỷ lệ Nước/Chất kết dính hỗn hợp vữa tươi 53 Bảng 4.2 Kết cường độ chịu nén, cường độ chịu uốn khối lượng thể tích vữa tươi theo cấp độ 55 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung - Tên đề tài: Ảnh hưởng loại phụ gia khống đến cường độ vữa phục vụ cơng nghệ in 3D - Chủ nhiệm đề tài: Hoàng Nhật Quân Mã số SV: 18149152 - Lớp: 18149CL1B Khoa: Chất lượng cao - Thành viên đề tài: Stt Họ tên MSSV Lớp Khoa Hoàng Nhật Quân 18149152 18149CL1B Chất lượng cao Trần Hữu Thanh 18149162 18149CL1B Chất lượng cao Hà Tấn Quang 18149150 18149CL1B Chất lượng cao Nguyễn Duy Quang 18149151 18149CL1B Chất lượng cao - Người hướng dẫn: PGS.TS Phan Đức Hùng Mục tiêu đề tài Đề tài nghiên cứu thiết kế cấp phối bê tơng có sử dụng loại phụ gia khống khác phục vụ cho cơng nghệ in 3D Mục tiêu đề tài nghiên cứu khả tận dụng, phối trộn loại phụ gia khoáng tro bay, nano silica cho cấp phối vật liệu in Từ hướng đến giảm thiểu nhiễm mơi trường đảm bảo yêu cầu vật liệu in 3D tính cơng tác, độ lưu động, khả xây, giữ hình dáng khối in yêu cầu cường độ phục vụ cho công nghệ in 3D xây dựng Bên cạnh cấp phối có sử dụng phụ gia cải thiện khả chịu lực cho lớp in, rút ngắn thời gian in hạn chế lỗ rỗng bên lớp in, giúp cho khối in đặc Tính sáng tạo Khơng phụ thuộc vào hình dạng ván khuôn, tạo hội sáng tạo cho cơng trình, cấu kiện có nhiều hình dạng phức tạp mà phương pháp truyền thống khó khơng thực Kết nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu ảnh hưởng loại phụ gia khoáng tro bay nano silica bên cấp phối vật liệu in 3D Kết cho thấy cấp phối giảm 20% xi măng thay 5% tro bay, 5% nano silica khả dễ chảy hỗn hợp cấp phối CP3 tác dụng trọng lượng thân rung động trình đúc mẫu cao Hỗn hợp tạo đảm bảo tính cơng tác tốt, nhào trộn tốt, ln chuyển qua thiết bị, máy móc in 3D dễ dàng sản phẩm đóng rắn tốt thi cơng chế tạo Bên cạnh đó, cường độ chịu nén cấp phối đạt giá trị cao chứng tỏ tác động phụ gia tro bay kết hợp phụ gia nano silica cấp phối đạt hiệu cao Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phịng khả áp dụng đề tài Đóng góp vào nguồn ngun liệu cho cơng nghệ in 3D xét tổng thể lợi ích mà cơng nghệ in 3D áp dụng cho xây dựng với nhiều lợi ích thiết thực Đóng góp kết thực nghiệm vào nguồn tài liệu, hỗ trợ cho công tác nghiên cứu lĩnh vực Ngày tháng năm SV chịu trách nhiệm thực đề tài Hình 4.1 Độ lưu động tỷ lệ Nước/Chất kết dính cho cấp phối Kết thí nghiệm xác định độ lưu động hỗn hợp vữa theo phương pháp bàn dằn cho cấp phối CP1, CP2, CP3 18cm, 17.1cm 20cm Ở ba cấp phối với độ lưu động dao động từ 17.1cm đến 20cm đảm bảo tính cơng tác, tính dễ chảy hỗn hợp theo phương pháp in 3D Độ lưu động hỗn hợp vữa tính chất quan trọng đảm bảo hỗn hợp vữa luân chuyển đồng cối trộn, ống dẫn đẩy qua vòi in cách dễ dàng giúp tăng suất thi công chất lượng khối xây Độ lưu động hỗn hợp phụ thuộc nhiều vào nhiều yếu tố lượng nước cấp phối, hàm lượng chất kết dính xi măng hay loại phụ gia có cấp phối Độ lưu động CP3 đạt giá trị cao với 20cm tương ứng với tỷ lệ Nước/Chất kết dính 0.40 cấp phối có độ lưu động thấp với giá trị 17.1cm với tỷ lệ Nước/Chất kết dính 0.38 CP2 Như vậy, qua thí nghiệm cho thấy giảm 20% xi măng thay 5% 56 tro bay, 5% nano silica khả dễ chảy hỗn hợp cấp phối CP3 tác dụng trọng lượng thân rung động trình đúc mẫu cao Các thành phần nguyên vật liệu sau định lượng nhào trộn hỗn hợp vữa đảm bảo tính dễ chảy, phù hợp đùn vữa từ cối trộn đẩy vào đường ống dẫn vịi in mà khơng bị q khơ, vón cục hay ướt, chảy nhão Hỗn hợp vữa sau đẩy vịi in đảm bảo tính cơng tác giữ nguyên hình dáng sau in Các nguồn nguyên vật liệu sau trộn khô nhào trộn với nước trình trộn ướt Khi chất kết dính xi măng loại phụ gia khoáng tro bay nano silica tác dụng với nước để tạo nên hỗn hợp vữa dính Bên cạnh loại cốt liệu cát hút phần nước vào bên hạt nhào trộn đồng với thành phần khác Nếu hàm lượng nước q gây tình trạng hỗn hợp bị khơ, bị vón cục hay chí khơng nhào trộn được, ảnh hưởng trực tiếp đến tính công tác tiến hành in Nếu lượng nước bên cấp phối nhiều gây nên tình trạng hỗn hợp vữa bị thừa nước, chảy nhão; hỗn hợp vữa tự chảy trơi q trình in 4.2 Xác định cường độ chịu nén cường độ chịu nén khối lượng thể tích mẫu vữa Xác định cường độ chịu nén cường độ chịu uốn mẫu vữa đóng rắn theo TCVN 3121-2003: Vữa xây dựng – Phương pháp thử Khối lượng thể tích hỗn hợp vữa tươi xác định dựa vào tỷ số khối lượng thể tích xác định của mẫu vữa tươi theo TCVN 3121-2003: Vữa xây dựng – Phương pháp thử Bảng 4.2 Kết cường độ chịu nén, cường độ chịu uốn khối lượng thể tích vữa tươi theo cấp phối Cấp Cường độ chịu nén Cường độ chịu uốn Khối lượng thể tích hỗn hợp vữa tươi (kg/𝑚3 ) phối (N/mm2) (N/mm2) CP1 40.115 0.977 2075 CP2 40.719 1.037 2098 CP3 41.771 1.106 2098 57 Hình 4.2 Cường độ chịu nén theo cấp phối Cường độ chịu nén cho cấp phối CP1, CP2, CP3 40.112, 40.72 41.78 N/mm2 Cấp phối CP3 có cường độ chịu nén cao 40.78 N/mm2 CP1 có giá trị cường độ chịu nén thấp 40.115 N/mm2 Cấp phối CP3 có cường độ chịu nén cao cho thấy giảm 20% hàm lượng xi măng, thay 5% tro bay 5% nano silica điều chỉnh tỷ lệ Nước/Xi măng 0.40 cấp phối đạt kết tối ưu cường độ chịu nén mẫu vữa Với lượng xi măng, hàm lượng phụ gia tro bay, nano silica lượng nước phù hợp có cấp phối tỷ lệ phối trộn hợp lý mẫu vữa tạo vừa đảm bảo tính cơng tác tốt, khả in giữ ổn định hình dáng vừa có độ đặc tốt, đạt cường độ cao Tro bay Nano silica phụ gia khoáng phối trộn vào cấp phối, thay phần xi măng có khả đảm bảo phát triển cường độ tốt cho cấp phối Về chất, tro bay nano silica (SiO2) có kích thước hạt mịn, mịn xi măng; khả lấp đầy lỗ rỗng, giúp mẫu bê tông đặc từ hạt tro bay nano silica hồn tồn Bên cạnh đó, thành phần hóa học chủ yếu tro bay nano silica SiO vô 58 định hình giúp thể rõ nét vai trị loại khống hoạt tính pozoolan SiO2 vơ định hình kết hợp với sản phẩm thủy hóa xi măng để tạo nhiều liên kết C-S-H có tính bền vững cao, từ giúp hỗn hợp hình thành cường độ tốt Hình 4.3 Cường độ chịu uốn theo cấp phối Cường độ chịu uốn cho cấp phối CP1, CP2, CP3 0.977, 1.037 1.106 N/mm2 Cấp phối CP3 có cường độ chịu uốn cao 1.106 N/mm2 CP1 có giá trị cường độ chịu nén thấp 0.977 N/mm2 Cấp phối CP3 có cường độ chịu uốn cao cho thấy giảm 20% hàm lượng xi măng, tăng 5% tro bay 5% nano silica điều chỉnh tỷ lệ Nước/Xi măng 0.40 cấp phối đạt kết tối ưu cường độ chịu uốn mẫu vữa 59 Hình 4.4 Khối lượng thể tích theo cấp phối Khối lượng thể tích hỗn hợp vữa tươi cho cấp phối CP1, CP2, CP3 2075, 2098 2098 kg/m3 Cấp phối CP2 CP3 có khối lượng thể tích lớn 2098 kg/m3 CP1 có giá trị khối lượng thể tích thấp 2075 kg/m3 Cấp phối CP2, CP3 có khối lượng thể tích lớn cho thấy giảm 20% hàm lượng xi măng tăng 10% tro bay tăng đồng thời 5% tro bay 5% nano silica lượng cát cấp phối chiếm nhiều khiến khối lượng thể tích hỗn hợp vữa tươi tăng lớn 60 4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính cơng tác, khả giữ hình dạng, cường độ khối in 3D 4.3.1 Hàm lượng chất kết dính có cấp phối Chất kết dính đóng vai trị quan trọng cơng nghệ in 3D hỗn hợp vừa in phải đảm bảo nhanh chóng hình thành cường độ để tiếp tục gánh đỡ tải trọng lớp in bên Chính hàm lượng chất kết dính, cụ thể xi măng tồn bên cấp phối thơng thường lớn, chiếm đến 50% tổng khối lượng hỗn hợp vữa tươi Đề tài nghiên cứu thay đổi hàm lượng xi măng từ 37.11% đến 40.95% phối trộn từ 5-10% tro bay thay xi măng 5% nano silica that xi măng cấp phối cho lớp in cho hàm lượng xi măng giảm bớt để tiết kiệm chi phí đảm bảo khả chịu lực sản phẩm Kết đạt đề tài cấp phối nhiều xi măng hỗn hợp nhanh đóng rắn chịu lực tốt cho lớp in Tuy nhiên khuyết điểm hỗn hợp nhanh khơ khiến q trình in diễn khó khăn dễ bị vón cục Ở cấp phối có sử dụng nano silica cấp phối đảm bảo khả hóa rắn tốt, cịn cấp phối sử dụng 10% tro bay thời gian hóa rắn chậm hai cấp phối cịn lại Để giải thích tượng thành phần hóa học tro bay tồn lượng CaO thấp nên tác dụng với nước tro bay khơng thể khả hóa rắn nhanh xi măng 4.3.2 Tỷ lệ Nước/Chất kết dính có cấp phối Tỷ lệ Nước/Chất kết dính mà đề tài thiết kế cấp phối dao động từ 0.38 đến 0.40 với yêu cầu hỗn hợp đảm bảo tính cơng tác tốt khơng q nhão hay chảy dẻo, giúp cho trình in 3D diễn thuận lợi Nếu tỷ lệ Nước/Chất kết dính lớn gây nhão hỗn hợp in bị mở rộng bề rộng lớp in gây giảm chiều dày lớp in Ngược lại, tỷ lệ Nước/Xi măng thấp q trình in diễn khó khăn, chí khơng in hỗn hợp vữa khơng đủ độ lưu động để đùn vữa khỏi đầu in, gây tình trạng vón cục, tắc nghẽn hay xuất nhiều vết nứt, vết đứt đoạn xung quanh rìa lớp in 61 Hình 4.5 Hỗn hợp vữa bị khô tạo nhiều vết đứt đoạn bề mặt lớp in 4.3.3 Tốc độ rải lớp in 3D Tốc độ rải ảnh hưởng nhiều đến hình dáng lớp in Nếu tốc độ rải nhanh khiến lớp in bị đứt đoạn ngược lại, tốc độ chậm gây nên tình trạng đùn vữa nhiều vị trí lớp in Hiện tượng đùn vữa gây mở rộng bề rộng lớp in, chiều dày lớp in bị đùn cao so với vị trí bình thường khác 62 Hình 4.6 Các điểm đùn vữa tốc độ rải không 4.3.4 Thời gian rải lớp in 3D Thời gian rải lâu lớp in hình thành cường độ tốt Tuy nhiên thời gian rải lâu hỗn hợp vữa nhanh chóng bị khơ vón cục, gây tắc nghẽn đường ống vịi in, khơng đảm bảo tính cơng tác để rải cho lớp 4.3.5 Vệ sinh đường ống thiết bị in 3D Công tác vệ sinh thiết bị nhào trộn chứa đựng vữa, đường ống dẫn vữa đầu in quan trọng hỗn hợp vữa có xu hướng hóa rắn bên thiết bị Chính cần thường xuyên vệ sinh máy móc thiết bị để tránh tình trạng tắc nghẽn hay tính khơng đồng hỗn hợp trình in 3D 63 4.4 Áp dụng công nghệ in 3D để tạo kết cấu tường chịu lực Đề tài dựa kết thí nghiệm độ lưu động, cường độ chịu lực khối lượng thể tích cấp phối, đề tài mở rộng, phối hợp thực thí nghiệm kết cấu tường 3D chịu lực với kích thước chiều dài, rộng, cao 90, 30, 26cm Cấp phối dùng để in kết cấu tường không sử dụng phụ gia mà trực tiếp giảm 40% hàm lượng xi măng có cấp phối, tỷ lệ Nước/Xi măng 0.36 Hình 4.7 Chiều cao lớp tường chịu lực in 3D Hình 4.8 Kết cấu tường chịu lực in 3D sau in 64 Hình 4.9 Kết cấu tường chịu lực in 3D sau đóng rắn 65 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 5.1 Kết luận Đề tài tập trung nghiên cứu ảnh hưởng loại phụ gia khoáng tro bay nano silica bên cấp phối vật liệu in 3D Kết cho thấy cấp phối giảm 20% xi măng thay 5% tro bay, 5% nano silica khả dễ chảy hỗn hợp cấp phối CP3 tác dụng trọng lượng thân rung động trình đúc mẫu cao Hỗn hợp tạo đảm bảo tính cơng tác tốt, nhào trộn tốt, ln chuyển qua thiết bị, máy móc in 3D dễ dàng sản phẩm đóng rắn tốt thi cơng chế tạo Bên cạnh đó, cường độ chịu nén cấp phối đạt giá trị cao chứng tỏ tác động phụ gia tro bay kết hợp phụ gia nano silica cấp phối đạt hiệu cao Ở cấp phối giảm 20% xi măng sử dụng 10% tro bay thay xi măng hỗn hợp vữa tạo đảm bảo tính cơng tác tốt thời gian đóng rắn lâu cấp phối lại chứng tỏ hàm lượng tro bay cấp phối nhiều gia tăng thời gian hóa rắn cấp phối Cường độ chịu nén cấp phối đạt giá trị thấp ba cấp phối Tuy nhiên bên cạnh ưu điểm cơng nghệ in 3D cịn tồn số khuyết điểm cần xem xét nghiên cứu sâu tỷ lệ phối trộn thành phần nguyên vật liệu phải phù hợp để đáp ứng u cầu tính linh động, tính cơng tác đùn tốt khỏi vịi in Trong trình in 3D, liên kết với lớp in trước lớp in sau phải đảm bảo giữ hình dạng ban đầu áp suất thủy tĩnh ngày gia tăng từ lớp in Các yếu tố cần quan tâm tỷ lệ Nước/Chất kết dính quan trọng tỷ lệ ảnh hưởng trực tiếp đến độ lưu động, tính cơng tác hỗn hợp vữa Bên cạnh thời gian rải lớp in tốc độ rải lại ảnh hưởng trực tiếp đến hình dáng lớp in, hình dáng khối in khả xếp lớp nhiều lớp in khác 66 Sự xáo trộn trình in gây thay đổi vật liệu, lớp vữa khơng đồng hay q trình in bị ảnh hưởng làm hiệu suất khơng đạt kết tốt Những vấn đề gây cản trở cho q trình thương mại hóa cơng nghệ in 3D lĩnh vực xây dựng 5.2 Hướng phát triển đề tài Kết nghiên cứu đề tài cho thấy khả in 3D loại vật liệu truyền thống ngành xây dựng Để hồn thiện đề tài tiếp tục nghiên cứu sâu chế hình thành cường độ loại phụ gia cấp phối mà đề thí nghiệm liên quan đến thời gian rải lớp in tốc độ rải Đề tài nghiên cứu áp dụng thêm số phụ gia khác thạch cao, geololymer, muội silic, … hay loại phụ gia hóa phụ gia siêu dẻo, phụ gia đóng rắn nhanh, … để tạo nên vận dụng đa dạng loại phụ gia có thị trường Bên cạnh đề tài tiếp tục giới hóa máy móc in 3D, khơng dừng lại thiết bị, dụng cụ thủ công mà dùng cánh tay robot lập trình, hệ thống cung cấp vữa, nhào trộn vật liệu hệ đùn vữa tạo áp để linh động xác so với thiết bị thủ cơng Đề tài nghiên cứu ứng dụng số loại vật liệu Geopolymer cho cơng nghệ in 3D Ngồi đề tài tìm thêm chất độn cách âm cách nhiệt để tạo nên đa dạng vật liệu cho công nghệ in 3D 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] 3DPrinting Basics: What is 3D Printing and How Do 3D Printers Work https://www.msesupplies.com/blogs/news/36757316-3d-printing-basics-what-is-3d-printinghow-do-3d-printers-work [2] In 3D xây dựng, https://vi.wikipedia.org/wiki/In_3D_trong_x%C3%A2y_d%E1%BB%B1ng [3] Công Nghê In 3D Bê Tông: Kỷ Nguyên Xây Nhà Với Máy In 3D https://blogin3d.com/cong-nghe-in-3d-be-tong-ky-nguyen-xay-nha-voi-may-in-3d.html [4] Fatemeh Hamidi, Farhad Aslani, (2019), Additive manufacturing of cementitious composites: Materials, methods, potentials, and challenges Construction and Building Materials, Volume 218, 10 September 2019, Pages 582-609 [5] Peng Wu, (2016) A critical review of the use of 3-D printing in the construction industry [6] Rouhana, C M., Aoun, M S., Faek, F S., Eljazzar, M S., & Hamzeh, F R (2014) The reduction of construction duration by implementing contour crafting (3D printing) In Proceedings of the 22nd Annual Conference of the International Group for Lean Construction: Understanding and Improving Project Based Production (IGLC) (pp.1031-1042) The International Group for Lean Construction Oslo, Norway [7] Peng Feng (2015), Xinmiao Meng, Jian-Fei Chen, Lieping Ye, Mechanical properties of structures 3D printed with cementitious powders [8] Yi Wei Tay, Biranchi Panda, Suvash Chandra Paul, Ming Jen Tan, Shunzhi Qian, Kah Fai Leong, Chee Kai Chua, (2016), Processing and Properties of Construction Materials for 3D Printing, Materials Science Forum, ISSN: 1662-9752, Vol 861, pp 177-181 68 [9] S Lim, R Buswell, T Le, R Wackrow, S Austin, A Gibb, T Thorpe, (2011), Development of a viable concrete printing process, ISARC, Seoul, Korea, 665-670 [10] Z Malaeb, H Hachem, A Tourbah, T Maalouf, N.E Zarwin, F Hamzeh, (2015), 3D concrete printing: machine and mix design, Int J Civ Eng (2015) 14-22 [11] Những thách thức môi trường phát triển điện than, http://tapchimoitruong.vn/pages/article.aspx?item=Nh%E1%BB%AFng-th%C3%A1chth%E1%BB%A9c-v%E1%BB%81-m%C3%B4i-tr%C6%B0%E1%BB%9Dng-trongph%C3%A1t-tri%E1%BB%83n-nhi%E1%BB%87t-%C4%91i%E1%BB%87n-than-45932 [12] Giải trình tình hình xử lý tro xỉ nhà máy nhiệt điện than, https://baotainguyenmoitruong.vn/giai-trinh-ve-tinh-hinh-xu-ly-tro-xi-cua-cac-nha-may-nhietdien-than-223601.html [11] Tạo vật thể biến hình nhờ cơng nghệ in 3D, https://khoahoc.tv/tao-ra-vat-the-bienhinh-nho-cong-nghe-in-3d-80582 [12] Công nghệ in 3D xây dựng, https://mayin3d.com.vn/in-3d-trong-xay-dung.html [13] 3DStartup: Apis Cor, Creators of the 3D Printed House, https://www.3dnatives.com/en/apis-cor-3d-printed-house-060320184/ [14] Nhà xây máy in 3D thống lĩnh giới 100 năm tới, https://viettimes.vn/nha-xay-bang-may-in-3d-se-thong-linh-the-gioi-trong-100-nam-toi40249.html 69 ... TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC LOẠI PHỤ GIA KHỐNG ĐẾN CƯỜNG ĐỘ BÊ TƠNG PHỤC VỤ CÔNG NGHỆ IN 3D Mã số đề tài: SV2020-164 Thuộc nhóm ngành khoa... Tổng quan công nghệ in 3D công nghệ in 3D lĩnh vực xây dựng 21 2.1.1 Công nghệ in 3D 21 2.1.1.1 Khái niệm công nghệ in 3D 20 2.1.1.2 Lợi ích cơng nghệ in 3D 21 2.1.1.3 Ứng dụng công nghệ in 3D 22... phối Công nghệ in 3D tạo kết cấu cấu kiện thay phần cho công tác vữa truyền thống, giúp giảm nhân công ảnh hưởng thi công tay Đề tài tập trung nghiên cứu ảnh hưởng loại phụ gia khoáng đến cường độ