(Luận văn thạc sĩ hcmute) nghiên cứu ảnh hưởng của nano silica đến tính chất cơ học của bê tông geopolymer cốt liệu nhỏ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯƠNG ĐÌNH TƯỜNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NANO-SILICA ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA BÊ TƠNG GEOPOLYMER CỐT LIỆU NHỎ NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG - 60580208 SKC006671 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2019 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯƠNG ĐÌNH TƯỜNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NANO-SILICA ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA BÊ TƠNG GEOPOLYMER CỐT LIỆU NHỎ NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG-60580208 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2019 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯƠNG ĐÌNH TƯỜNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NANO-SILICA ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA BÊ TÔNG GEOPOLYMER CỐT LIỆU NHỎ NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG-60580208 Hướng dẫn khoa học: TS PHẠM ĐỨC THIỆN Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2019 Luan van i Luan van ii Luan van iii Luan van iv Luan van v Luan van vi Luan van vii Luan van development of fine aggregate Geopolymer concrete samples and with 3% of the super fine NS.09 grinding content will give high intensity than the Nano-slica NS.32 finely ground Change the proportion of aggregate components is change to find the best gradation for fine aggregate Geopolymer concrete samples when using 3% Nano-silica additives The ratio of composition of aggregate crushed stone:sand 75:25 shows the balance between aggregate particles in concrete mixture combined with 3% content of Nano-silica additive to repalce fly ash created best in the effect of Nano-silica additives on the mechanical properties of fine aggregate Geopolymer concrete Key words: Geopolymer concrete, Nano-silica, fine aggregate concrete, compressive strength, tensile strength ĐẶT VẤN ĐỀ báo cáo công bố, nhà nghiên cứu Vật liệu Geopolymer xem loại sử dụng nhiều vật liệu Nano khác để vật liệu thể đặc tính lý thay kiểm tra hoạt động chúng bê tông bê tông xi măng truyền thống Nano-silica ý nhiều đặc tính Từ đó, có nhiều nghiên cứu về: Pozzolanic [5] chế phản ứng hóa học xi măng Geopolymer từ tro bay [1] giới thiệu công thức hóa học, đặc tính, vai trị ứng dụng cấu trúc vật liệu xi măng Geopolymer từ tro bay Nghiên cứu ảnh hưởng thành phần nhiệt độ đến tính chất Geopolymer sản xuất từ tro bay kaolinite [2], đặc tính Geopolymer ảnh hưởng hòa tan vật liệu phức tạp q trình Geopolymer hóa, đặc biệt điều kiện dưỡng hộ nhiệt độ gia nhiệt ảnh hưởng đến đặc tính Geopolymer; nghiên cứu điều kiện dưỡng hộ tỷ lệ dung dịch ankali/ tro bay đến cường độ [3]; nghiên cứu hiệu suất Geopolymer môi trường khắc nhiệt [4] Công nghệ Nano với việc sử dụng vật liệu phạm vi 100 nanometer cho thấy số hiệu ứng tốt bê tông [5] Những F.U.A Shaikh cộng [6] nghiên cứu ảnh hưởng Nano-silica đến cường độ chịu nén vữa bê tông với khối lượng lớn tro bay (HVFA: High Volume Fly Ash) Theo kết nghiên cứu cho thấy hàm lượng Nanosilica 2% thêm vào vữa bê tông HVFA cải thiện cường độ chịu nén vữa có chứa 40% 50% tro tương ứng 5% 7% Về phụ gia Nano-silica có nhiều báo, đề tài nghiên cứu ngồi nước cơng bố trước chủ yếu kết hợp phụ gia Nano-silica với bê tông khối lượng xỉ lớn, bê tơng có hàm lượng cao tro bay hay kết hợp nhiều vật liệu Nano với bê tông Geopolymer nghiên cứu rộng rải phổ biến [6-8] Các nghiên cứu nước phụ gia Nanosilica kết hợp với bê tông thường Luan van nghiên cứu [9] ảnh hưởng phụ gia Nano-silica đến bê tông Geopolymer chưa nghiên cứu, ứng dụng nhiều Chính đề tài nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia Nano-silica đến tính chất học bê tông Geopolymer cốt liệu nhỏ tiến hành NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG a Tro bay Tro bay sử dụng loại F theo tiêu chuẩn ASTM C618 khối lượng riêng 2500 kg/m3, độ mịn 94% lượng lọt qua sàn 0.08mm Thành phần hóa học tro bay trình bày bảng PHÁP THÍ NGHIỆM 2.1.Ngun vật liệu Bảng Thành phần hóa học tro bay Thành phần hóa học SiO2 Al2O3 % khối lượng 51.7 31.9 K2O + Fe2O3 CaO 3.48 1.21 Na2O 1.02 MgO SO3 0.81 MKN(*) 0.25 9.63 (*) MKN: nung b Dung dịch hoạt hóa c Cốt liệu Dung dịch hoạt hóa kết hợp Đá mi có Dmax 5mm, khối lượng riêng sodium hydroxide (NaOH) sodium 2730 silicate (Na2SiO3) Dung dịch sodium 1450kg/m3 hydroxide pha chế từ tinh thể rắn độ kg/m3, khối lượng thể tích d Phụ gia Nano-silica tinh khiết 90%, khối lượng riêng 2130 Nano-silica sử dụng cấp độ nghiền mịn kg/m3 có nồng độ 14 mol/l Dung nghiền siêu mịn Thành phần tính chất dịch sodium silicate sử dụng với hàm vật lí Nano-silica trình bày lượng Na2O SiO2 dao động từ 36-38%, bảng tỷ trọng 1.42±0.01g/ml Bảng Tính chất vật lí Nano-silica Tên mẫu NS.32 Đặc điểm mẫu Nghiền mịn NS.09 Nghiền mịn Trọng Kích thước hạt Độ ẩm lượng riêng D(10) D(50) D(90) pH SiO2 Hàm lượng (%) (g/ml) (µm) (µm) (µm) 4.67 0.117 3.067 7.627 31.88 99.6 4.67 0.105 3.175 5.554 9.598 99.6 Luan van (%) 2.2 Cấp phối Cấp phối bê tông Geopolymer CP0, CP1, CP2 (kg/m3), dung dịch SH: 75.78 (kg/m3) hàm sử dụng cho thí nghiệm có tỷ lệ đá mi: cát lượng phụ gia Nano-silica thay tro bay: 1, 75:25 với khối lượng đá mi: 1200.07 (kg/m3), 2, 3, 5% Các thành phần cấp phối cát: 399.967 (kg/m3), dung dịch SS: 132.615 trình bày bảng Bảng Cấp phối dùng cho thí nghiệm Ký hiệu Đá mi Cát Tro bay SS SH (kg/m3) (kg/m3) (kg/m3) (kg/m3) (kg/m3) (%) (kg/m3) (%) (kg/m3) 75.78 - - - - CP0.0 1200.07 399.967 347.215 132.615 NS.32 NS.09 CP1.1 343.743 3.472 - CP1.2 340.271 6.944 - 10.416 - CP1.3 1200.07 399.967 336.799 132.615 75.78 CP1.4 333.326 13.889 - CP1.5 329.854 17.361 - CP2.1 343.743 - 3.472 CP2.2 340.271 - 6.944 - 10.416 CP2.3 1200.07 399.967 336.799 132.615 75.78 CP2.4 333.326 - 13.889 CP2.5 329.854 - 17.361 Mẫu sau đúc khuôn tĩnh KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM định nhiệt độ phịng 24h sau Kết thí nghiệm cường độ chịu nén, đem dưỡng hộ nhiệt độ 1000C cường độ chịu kéo gián tiếp trình bày thời gian 10 Các thí bảng nghiệm thực sau mẫu dưỡng hộ 1- ngày Luan van Bảng Kết thí nghiệm cường độ mẫu Ký hiệu Tỷ lệ đá mi: cát CP0.0 Hàm lượng Nano-silica NS.32 NS.09 75:25 - - CP1.1 75:25 1% - CP1.2 75:25 2% - CP1.3 75:25 3% - CP1.4 75:25 4% - CP1.5 75:25 5% - CP2.1 75:25 - 1% CP2.2 75:25 - 2% CP2.3 75:25 - 3% CP2.4 75:25 - 4% CP2.5 75:25 - 5% Thời gian dưỡng hộ nhiệt Cường độ chịu nén (Mpa) Cường độ chịu kéo gián tiếp (Mpa) 8h 22.21 2.42 10h 23.66 2.64 8h 22.45 2.43 10h 24.31 2.67 8h 23.95 2.65 10h 25.22 2.92 8h 25.06 2.84 10h 27.69 3.15 8h 24.3 2.70 10h 26.1 2.94 8h 22.38 2.46 10h 24.02 2.62 8h 22.58 2.44 10h 24.51 2.68 8h 24.15 2.78 10h 25.5 3.01 8h 25.35 3.03 10h 28 3.35 8h 24.92 2.85 10h 26.62 3.04 8h 22.96 2.46 10h 24.51 2.64 Luan van 3.1 Ảnh hưởng hàm lượng Nano-silica - NS.32 đến cường độ chịu nén 30 Cường độ chịu nén (MPa) Cường độ chịu nén (MPa) 30 28 26 25.06 24.3 23.95 24 22.21 22.45 22.38 22 27.69 28 26.1 26 25.22 24.31 24 24.02 23.66 22 20 20 0 Hàm lượng Nano-silica-NS.32 (%) Hàm lượng Nano-silica-NS.32 (%) (a) (b) Hình Biểu đồ ảnh hưởng hàm lượng phụ gia Nano-silica NS.32 đến cường độ chịu nén dưỡng hộ nhiệt (a) 10 (b) Kết thí nghiệm cho thấy, cường độ chịu nén bê tông Geopolymer thay đổi theo thay đổi hàm lượng Nano-silica NS.32 Khi thay đổi hàm lượng NS.32 từ lên 3% cường độ chịu nén trung bình mẫu tăng 12.83% 17.03% (8 10 dưỡng hộ dưỡng hộ nhiệt 10 cho kết cường độ chịu nén tốt tương ứng 25.06 (MPa) 27.69 (MPa) Tăng tỷ lệ NS.32 thêm vào lên 4%, 5% cường độ bê tông Geopolymer giảm 22.38 (MPa) 24.02 (MPa) nhiệt) Với hàm lượng 1, 3% cường độ Kết phân tích cho thấy hàm lượng chịu nén mẫu xu hướng phát triển cường Nano- silica vừa đủ lấp đầy lỗ rỗng độ tăng tuyến tính Tăng hàm lượng NS.32 lên cấu trúc bê tơng Geopolymer giúp 5% cường độ chịu nén có hướng giảm cường độ đặc dẫn đến tăng cường cường độ so với 3% cực đại, giảm 10.7% độ Ngược lại thừa hàm lượng Nano-silica, 13.25% Phân tích số liệu qua biểu đồ (hình cấu trúc hỗn hợp bê tơng Geopolymer hình 1a) (hình 1b) cho thấy sử dụng phụ gia thành túi chứa Nano-silica, điều Nano-silica thông qua thay đổi hàm lượng dẫn đến làm giảm độ đặc cường độ bê NS.32 thay tro bay ảnh hưởng đến q tơng Geopolymer giảm trình phát triển cường độ chịu nén mẫu cấp phối Với 3% NS.32 khảo sát thời gian Luan van 3.2 Ảnh hưởng hàm lượng Nano-silica - NS.09 đến cường độ chịu nén 30 Cường độ chịu nén (MPa) Cường độ chịu nén (MPa) 30 28 26 25.35 24.92 24.15 24 22.21 22.96 22.58 22 20 28 28 26.62 25.5 26 24.51 24 24.51 23.66 22 20 Hàm lượng Nano-silica-NS.09 (%) (a) Hàm lượng Nano-silica-NS.09 (%) (b) Hình Biểu đồ ảnh hưởng hàm lượng phụ gia Nano-silica NS.09 đến cường độ chịu nén dưỡng hộ nhiệt (a) 10 (b) Cường độ hỗn hợp bê tông Geopolymer thay đổi hàm lượng NS.09 từ lên 3% cường độ chịu nén trung bình mẫu tăng 14.14% 18.34% (8 10 dưỡng hộ nhiệt) Với hàm lượng 1, 3% cường độ nhiệt 10 cho kết cường độ chịu nén tốt tương ứng 25.35 (MPa) 28 (MPa) Tăng tỷ lệ NS.09 thêm vào lên 4%, 5% cường độ chịu nén mẫu giảm so với giá trị cực đại 3% chịu nén mẫu mang xu hướng phát triển Xu hướng tăng giảm cường độ tương tự cường độ tăng tuyến tính Tăng hàm lượng sử dụng phụ gia NS.32 Cường độ hỗn NS.09 lên 5% cường độ chịu nén có xu hợp bê tơng Geopolymer tăng hàm hướng giảm cường độ so với 3% cực đại, giảm lượng Nano-silica thay tro bay vừa đủ với 9.43% 12.46% Với số liệu phân tích qua nghiên cứu 3% NS Khi hàm lượng NS biểu đồ (hình 2a, 2b) cho thấy xu hướng phát thay tro bay nhiều 4,5% làm cường triển cường độ bê tông Geopolymer sử độ bê tông Geopolymer giảm kết dụng phụ gia NS.09 tương tự NS.32 Tại thí nghiệm thể qua biểu đồ hình 3% NS.09 khảo sát thời gian dưỡng hộ Luan van 3.3 Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến cường độ chịu nén 8h 8h 30 10h 27.69 28 26.1 25.22 26 24.31 23.95 25.06 24.3 24.02 24 22.45 22.38 22 Cường độ chịu nén (MPa) Cường độ chịu nén (MPa) 30 10h 28 28 26.62 25.5 26 24.51 24 25.35 24.92 24.15 24.51 22.96 22.58 22 20 20 Hàm lượng Nano-silica-NS.32 (%) Hàm lượng Nano-silica-NS.09 (%) (a) (b) Hình Biểu đồ ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến cường độ chịu nén mẫu theo phụ gia Nano-silica-NS.32 (a), phụ gia Nano-silica-NS.09(b) Khi tăng thời gian dưỡng hộ từ lên 10 dưỡng hộ nhiệt 10 cho cường độ chịu cường độ bê tơng Geopolymer có 3% nén bê tơng Geopolymer ln lớn so NS.32 tăng từ 25.06 (MPa) đến 27.69 (MPa) với dưỡng hộ tăng 10.5% Bê tơng Geopolymer có 3% Điều cho thấy thời gian dưỡng hộ nhiệt NS.09 tăng tương ứng từ 25.35 (MPa) đến 28 dài trình Geopolymer hóa diễn (MPa) tăng 10.45% mạnh mẽ giúp tổng hợp chuỗi monomer Với bê tơng Geopolymer có 3% NS.32, có hồn thiện dẫn đến cường độ chịu nén gia tăng cường độ cao 12.83% bê tông Geopolymer cốt liệu nhỏ sử dụng phụ 17.03%, tương ứng 3% NS.09 có gia tăng gia Nano-silica tăng lên đáng kể cường độ cao 14.14% 18.34% xét Cường độ chịu nén tốt mẫu cấp phối 10 dưỡng hộ so với bê tông dưỡng hộ nhiệt 1000C xuyên suốt Geopolymer không sử dụng Nano-silica 10 Quan sát (hình 3a, 3b) cho thấy thời gian Luan van 3.4 Ảnh hưởng độ mịn phụ gia Nano-silica đến cường độ chịu nén 30 NS.09 30 28 NS.32 25.35 26 24.15 24 24.92 25.06 22.58 22.45 22 22.96 24.3 23.95 22.38 Cường độ chịu nén (MPa) Cường độ chịu nén (MPa) NS.09 NS.32 28 28 26.62 25.5 26 27.69 26.1 24.51 24.51 25.22 24 24.31 24.02 22 20 20 Hàm lượng Nano-silica (%) Hàm lượng Nano-silica (%) (a) (b) Hình Biểu đồ ảnh hưởng độ mịn hạt Nano-silica NS.32 NS.09 đến cường độ chịu nén dưỡng hộ xuyên suốt (a) 10 (b) Khi hàm lượng Nano-silica tăng lên vượt khác để khảo sát ảnh hưởng tính chất 3% khoảng chênh lệch cấp độ mịn học bê tông Geopolymer cốt liệu nhỏ Kết tăng theo trung bình 2.5% NS.09 nghiền thu sử dụng 3% hàm lượng siêu mịn nghiền mịn NS.32 Điều cho NS.32, NS.09 cường độ chịu nén bê thấy chênh lệch cường độ chịu nén tông Geopolymer cốt liệu nhỏ dưỡng hộ xét cấp độ mịn khác không đáng nhiệt độ khoảng thời gian kể hàm lượng Nano từ 1% đến 3% kích 10 cho giá trị cực đại cỡ hạt Nano nhỏ cấp độ mịn Với 3% hàm lượng Nano-silica cho kết Nhưng với 4%, 5% chênh lệch cường độ rõ cường độ chịu nén tốt hồn tồn hợp lí ràng hơn, điều giải thích hàm dựa vào sở lí thuyết nghiên cứu trước lượng Nano-silica lớn dẫn đến khó phân số liệu kết thí nghiệm phân tích tán đồng đều, NS.32 có kích cỡ hạt lớn từ nghiên cứu trước H.M Khater hình thành lỗ rỗng khoảng trống [10] lớn so NS.09, điều làm ngăn cản nghiên cứu tính chất lí Nano- silica bê tơng Geopolymer vật liệu tổng trình đồng dẫn đến giảm cường độ hợp với việc thay đổi hàm lượng Nano-silica mẫu từ đến 8%, kết cho thấy cấp phối bê tơng Dựa kết thí nghiệm thay đổi hàm Geopolymer có 3% Nano-silica đạt cường độ lượng phụ gia Nano-silica sử dụng độ mịn chịu nén tốt Luan van Ảnh hưởng phụ gia Nano-silica đến cường độ chịu kéo gián tiếp Cường độ chịu kéo gián tiếp (MPa) 8h 10h 3.15 2.94 2.92 2.62 2.67 2.84 2.65 2.7 2.43 2.46 Cường độ chịu kéo gián tiếp (MPa) 3.5 8h 3.35 2.68 10h 3.04 3.01 2.64 3.03 2.78 2.85 2.44 2.46 1 1 Hàm lượng Nano-silica NS.32 (%) Hàm lượng Nano-silica NS.09 (%) (a) (b) Hình Biểu đồ ảnh hưởng phụ gia Nano-silica-NS.32 (a) Nano-silica-NS.09 (b) đến cường độ chịu kéo gián tiếp Khi tăng thời gian dưỡng hộ từ lên 10 Kết thí nghiệm tương tự cường độ bê tơng Geopolymer có 3% cường độ chịu nén bê tông Geopolymer cốt NS.32 tăng từ 2.84 (MPa) đến 3.15 (MPa) liệu nhỏ thay đổi hàm lượng Nano-silica tăng 10.92% Bê tơng Geopolymer có 3% Cường độ chịu kéo gián tiếp đạt cực đại với NS.09 tăng tương ứng từ 3.03 (MPa) đến 3.35 hàm lượng NS.32, NS.09 sử dụng 3% (MPa) tăng 10.56% 3.15, 3.35 (MPa) tăng 19.32% 26.89% so Với bê tơng Geopolymer có 3% NS.32, có với cấp phối đối chứng gia tăng cường độ cao 7.57% Do phụ gia Nano-silica có khả phát 19.32%, tương ứng 3% NS.09 có gia tăng triển cường độ chịu nén đồng thời cường độ cường độ cao 14.78% 26.89% xét chịu kéo gián tiếp tăng cường 10 dưỡng hộ so với bê tông Geopolymer không sử dụng Nano-silica 3.6 Ảnh hưởng tỷ lệ cốt liệu đến cường độ mẫu sử dụng phụ gia Nano-silica Từ cấp phối tốt sử dụng 3% hàm khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ cốt liệu đến cường độ lượng Nano-silica tiến hành thay đổi tỷ lệ cốt chịu nén cường độ chịu kéo gián tiếp sử liệu đá mi : cát sử dụng 80:20 70:30 để dụng phụ gia Nano-silica Luan van Bảng Cấp phối thí nghiệm ảnh hưởng tỷ lệ cốt liệu Ký Đá mi Cát Tro bay SS SH Tỷ lệ NS.32 NS.09 hiệu (kg/m3) (kg/m3) (kg/m3) (kg/m3) (kg/m3) đá mi : cát (%) (%) 1280.09 319.941 336.799 132.615 75.78 80:20 - - 1120.04 479.993 336.799 132.615 75.78 70:30 - - CP3.1 CP3.2 CP4.1 CP4.2 Bảng Kết thí nghiệm cường độ mẫu ảnh hưởng tỷ lệ cốt liệu Ký hiệu Tỷ lệ đá mi : cát NS.32 NS.09 CP3.1 80:20 3% - CP3.2 80:20 - 3% CP4.1 70:30 3% - CP4.2 70:30 - 3% Thời gian dưỡng nhiệt Cường độ chịu nén (Mpa) Cường độ chịu kéo gián tiếp (Mpa) 8h 21 2.68 10h 22.93 2.9 8h 21.21 2.81 10h 23.19 2.94 8h 21.89 2.75 10h 23.78 2.97 8h 22.36 2.91 10h 24.32 3.12 3.6.1 Cường độ chịu nén 30 30 Cường độ chịu nén (MPa) 27.69 28 26 24 10h 25.06 23.78 22.93 21.89 22 21 Cường độ chịu nén (MPa) 8h 8h 20 28 25.35 26 24.32 24 23.19 22.36 22 21.21 20 80:20 75:25 70:30 Tỷ lệ cốt liệu đá mi : cát (%) (a) 80:20 75:25 70:30 Tỷ lệ cốt liệu đá mi : cát (%) (b) Luan van 10h 28 Hình Biểu đồ ảnh hưởng thành phần tỷ lệ cốt liệu sử dụng phụ gia Nano-silica NS.32 (a), NS.09 (b) đến cường độ chịu nén mẫu Khi thay đổi tỷ lệ cốt liệu (đá mi: cát) thành 10 dưỡng nhiệt) so với bê tông 80:20, cường độ chịu nén bê tơng Geopolymer Gepolymer NS.32 có tỷ lệ cốt liệu 75:25 Bê giảm 16.2% 17.2% ( 10 dưỡng tơng Geopolymer NS.32 có tỷ lệ cốt liệu 70:30 nhiệt) so với bê tông Gepolymer NS.32 có tỷ có cường độ nén tốt bê tông Geopolymer lệ cốt liệu 75:25 Bê tông Geopolymer NS.32 có tỷ lệ cốt liệu 80:20 5.42% 4.87% có tỷ lệ cốt liệu 70:30 có cường độ nén tốt với bê tơng Geopolymer bê tơng Geopolymer có tỷ lệ cốt liệu 80:20 lần 75:25 11.80% 13.07% lượt 4.23% 3.71% với bê tông Geopolymer 75:25 12.65% 14.12% Tỷ lệ cốt liệu đá mi : cát 75: 25 tỷ lệ hợp lý, cát vừa đủ lấp lỗ rỗng đá mi tạo nên hỗn hợp đặc dẫn đến cường độ cao, tỷ lệ Với NS 09, thay đổi tỷ lệ cốt liệu (đá mi: 80:20 nhiều đá, không đủ cát lấp đầy lỗ rỗng cát) thành 80:20, cường độ chịu nén bê tông 70:30 thừa cát, tạo túi chứa cát không đặc Geopolymer giảm 16.33% 17.17% (8 dẫn đến giảm cường độ 8h Cường độ chịu kéo gián tiếp (MPa) Cường độ chịu kéo gián tiếp (MPa) 3.6.2 Cường độ chịu kéo gián tiếp 10h 3.15 2.9 2.84 2.68 2.97 2.75 80:20 75:25 70:30 Tỷ lệ cốt liệu đá mi : cát (%) 3.35 2.94 2.81 8h 3.12 3.03 2.91 80:20 75:25 70:30 Tỷ lệ cốt liệu đá mi : cát (%) (a) (b) Hình Biểu đồ ảnh hưởng thành phần tỷ lệ cốt liệu sử dụng phụ gia Nano-silica NS.32 (a), NS.09 (b) đến cường độ chịu kéo gián tiếp mẫu Kết thí nghiệm tương tự liệu nhỏ thay đổi tỷ lệ cốt liệu đá mi cát cường độ chịu nén bê tông Geopolymer cốt Cường độ chịu kéo gián tiếp đạt cực đại với tỷ Luan van 10h lệ cốt liệu 75:25 với 3% hàm lượng NS.32, Geopolymer có tỷ lệ cốt liệu 80:20 NS.09 sử dụng Với tỷ lệ cốt liệu (đá mi: 2.41% 6.12% với bê cát) 80:20, cường độ chịu nén bê tông tông Geopolymer 75:25 5.71% Geopolymer giảm 7.94% 12.24% (10 6.86% Tỷ lệ cốt liệu (đá mi: cát) 75: 25 tỷ lệ dưỡng nhiệt) so với bê tông Gepolymer NS.32 hợp lý, cát vừa đủ lấp lỗ rỗng đá mi tạo nên NS.09 có tỷ lệ cốt liệu 75:25 Bê tông hỗn hợp đặc dẫn đến cường độ bê tơng Geopolymer NS.32 NS.09 có tỷ lệ cốt liệu Geopolymer đạt cường độ cao 70:30 có cường độ nén tốt bê tông KẾT LUẬN Bài báo nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia Nano-silica đến tính chất học bê tơng Geopolymer cốt liệu nhỏ Qua trình nghiên cứu thực nghiệm đề tài rút kết luận: - Cường độ bê tơng Geopolymer gần tăng tuyến tính với gia tăng hàm lượng Nanosilica giá trị cao ngưỡng 3% phụ gia Nano-silica Sử dụng 3% hàm lượng Nanosilica nghiền mịn NS.32 giúp phát triền cường độ mẫu bê tông Geopolymer tăng lên đáng kể so với mẫu đối chứng không thêm phụ gia Cường độ chịu nén mẫu đạt 27.69 ( Mpa) tăng 17.03% cường độ chịu kéo gián tiếp đạt 3.15 (Mpa) tăng 19.32% dưỡng hộ nhiệt nhiệt độ 1000C 10 - Sử dụng Nano-silica nghiền siêu mịn NS.09 giúp phát triển cường độ tốt so với phụ gia nghiền mịn NS.32, hàm lượng 3% cho kết tốt cường độ So với mẫu cấp phối đối chứng không sử dụng phụ gia mẫu cấp phối thêm 3% phụ gia NS.09 giúp cường độ chịu nén đạt 28 (Mpa) tăng 18.34% cường độ chịu kéo gián tiếp đạt 3.35 (MPa) tăng 26.89% dưỡng hộ nhiệt độ 1000C 10 - Thành phần hạt Nano-silica nghiền cấp độ mịn khác ảnh hưởng đến phát triển cường độ mẫu bê tông Geopolymer cốt liệu nhỏ Giá trị phát triển cường độ tăng tuyến tính từ cấp phối đối chứng khơng sử dụng phụ gia lên giá trị cường độ cực đại sử dụng 3% phụ gia NS Từ giá trị cực đại cường độ có xu hướng giảm lại cực tiểu tăng hàm lượng phụ gia mức 4%, 5% Từ cho thấy hàm lượng tốt cho mẫu cấp phối sử dụng phụ gia Nano-silica giúp tăng cường cường độ bê tông Geopolymer 3% hàm lượng - Cường độ bê tông Geopolymer sử dụng phụ gia 3% NS.09 đạt cường độ nén 28 (MPa) tăng 1.12% so với NS.32 đạt 27.69% (10 dưỡng hộ nhiệt ) 3.35 (MPa) cường độ chịu kéo Luan van gián tiếp tăng 6.35% so với NS.32 đạt 3.15% Cùng hàm lượng phụ gia thay tro bay kích cỡ hạt Nano-silica mịn phát triển cường độ bê tông Geopolymer tốt - Thời gian dưỡng hộ qua nghiên cứu cho thấy, cấp phối thời gian dưỡng hộ nhiệt tăng dẫn đến cường độ bê tơng Geopolymer tăng Thời gian dưỡng hộ dài q trình Geopolymer hóa hồn thiện giúp tổng hợp chuỗi monomer hoàn thiện dẫn đến cường độ tăng - Tỷ lệ cốt liệu đá mi:cát 75:25 cho thấy cân thành phần hạt cốt liệu hỗn hợp bê tông với kết hợp 3% hàm lượng phụ gia Nano-silica thay tro bay tạo cấp phối tốt để phát triển tính chất học bê tơng Geopolymer cốt liệu nhỏ đề tài nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A M Mustafa Al Bakri, H.Kamarudin, M.Bnhussain, I.Khairul Nizar, and W I W Mastura, "Mechanism and Chemical Reaction of Fly ash Geopolymer Cement – A Review," Asian Journal of Scientific Research, pp 1-10, 2011 [2] J G S van Jaarsveld, J S J van Deventer, and G C Lukey, "The effect off composition and temperature on the properties of fly ash - and kaolinite-based geopolymers," Chemical Engineering, vol 89, pp 63-73, 2002 [3] A Palomo, M.W Grutzeck, and M T Blanco, "Alkali-activated fly ashes A cement for the future.," Cement and Concrete Research, vol 29, pp 1323–1329, 1999 [4] S H Sanni and R B Khadiranaikar, "Performance of geopolymer concrete under severe environmental conditions," International Journal of Civil and Structural Engineering, vol 3, pp 396-407, 2012 [5] R M Hlihor and M Gavrilescu, "Book review of nanomaterials: An introduction to synthesis, properties and application by Dieter Vollath," Environmental Engineering and Management Journal, vol 7, pp 865-870, 2008 [6] F.U.A Shaikh, S.W.M Supit, and P K Sarker, "A study on the effect of nano silica on compressive strength of high volume fly ash mortars and concretes," Materials and Design vol 60, pp 433-442, 2014 [7] M H Zhang, J Islam, and S Peethamparan, "Use of nano-silica to increase early strength and reduce setting time of concretes with high volumes of slag," Cement & Concrete Composites, vol 34, pp 650-662, 2012 Luan van [8] S Naskar and A K Chakraborty, "Effect of nano materials in geopolymerconcrete," Perspectives in Science, vol 8, pp 273-275, 2016 [9] Đoàn Duy Khánh and Lê Anh Tuấn, "Nghiên cứu ảnh hưởng hạt Nano-silica sợi Polymer kết cấu bê tơng," Tập chí khoa học công nghệ Lâm Nghiệp vol 6, 2017 [10] H M Khater, "Physicomechanical properties of nano-silica effect on geopolymer composites " Journal of Building Material and Structural, 2016 Tác giả chịu trách nhiệm viết: Họ tên: Trương Đình Tường Xác nhận giáo viên hướng dẫn (ký & ghi rõ họ tên) Đơn vị: Điện thoại: 0932042069 Email:tdtuongxd@gmail.com TS Phạm Đức Thiện Luan van Luan van ... nghiên cứu, ứng dụng nhiều Chính đề tài nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia Nano- silica đến tính học bê tơng Geopolymer cốt liệu nhỏ tiến hành Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia Nano- silica. .. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯƠNG ĐÌNH TƯỜNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NANO- SILICA ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA BÊ TÔNG GEOPOLYMER CỐT LIỆU NHỎ NGÀNH: KỸ... vật liệu Nano với bê tông Geopolymer nghiên cứu rộng rải phổ biến Các nghiên cứu nước phụ gia Nano- silica kết hợp với bê tông thường nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia Nano- silica đến bê tơng Geopolymer