Nghiên Cứu Chế Tạo Gạch Xây Không Nung Hệ Geopolymer Từ Bùn Đỏ Tân Rai Lâm Đồng.pdf

Nội dung 1 Tổng quan sử dụng năng lượng trong các công trình xây dựng BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG LÊ VĂN QUANG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO GẠCH XÂY KHÔNG NUNG HỆ GEOPOLY[.]

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG LÊ VĂN QUANG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO GẠCH XÂY KHÔNG NUNG HỆ GEOPOLYMER TỪ BÙN ĐỎ TÂN RAI LÂM ĐỒNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH: Kỹ thuật vật liệu Hà Nội - Năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG LÊ VĂN QUANG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO GẠCH XÂY KHÔNG NUNG HỆ GEOPOLYMER TỪ BÙN ĐỎ TÂN RAI LÂM ĐỒNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH: Kỹ thuật vật liệu Mã số: 9520309 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Hoàng Minh Đức PGS TS Đỗ Quang Minh Hà Nội - Năm 2019 -i- LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, kết nghiên cứu trình bày luận án trung thực, khách quan chưa để bảo vệ công trình nghiên cứu khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận án cám ơn, thơng tin trích dẫn luận án rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày 18 tháng 10 năm 2019 Lê Văn Quang -ii- LỜI CÁM ƠN Luận án Tiến sĩ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật vật liệu với đề tài “Nghiên cứu chế tạo gạch xây không nung hệ geopolymer từ bùn đỏ Tân Rai Lâm Đồng” hoàn thành Viện Chuyên ngành Bê tông - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Tác giả xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn TS Hoàng Minh Đức PGS.TS Đỗ Quang Minh tận tình, hết lòng giúp đỡ từ bước hoàn thành luận án Tác giả bày tỏ lời cảm ơn tới TS Nguyễn Học Thắng đồng nghiệp có đóng góp quý báu cho luận án Kết có nhờ bảo thầy hỗ trợ, động viên nhiệt tình quan, bạn bè, đồng nghiệp gia đình khoảng thời gian dài Luận án khó hồn thành thiếu giúp đỡ Mặc dù luận án viết xong chắn khiếm khuyết Tác giả mong tiếp tục nhận đóng góp, bảo thầy bạn bè, đồng nghiệp Hà Nội, ngày 18 tháng 10 năm 2019 Lê Văn Quang -iii- MỤC LỤC Trang Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Danh mục bảng Danh mục hình, đồ thị Danh mục chữ viết tắt MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÙN ĐỎ TRONG CHẾ TẠO GEOPOLYMER 1.1 Phát thải bùn đỏ hướng xử lý 1.1.1 Quá trình phát thải bùn đỏ 1.1.2 Đặc tính bùn đỏ 12 1.1.3 Hướng xử lý bùn đỏ 15 1.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng bùn đỏ chế tạo geopolymer 16 1.2.1 Khái niệm nguyên lý tổng hợp geopolymer 16 1.2.2 Sử dụng bùn đỏ chế tạo geopolymer 20 1.3 Vật liệu xây sử dụng geopolymer từ bùn đỏ 24 1.3.1 Xu hướng phát triển vật liệu xây không nung Việt Nam 24 1.3.2 Yêu cầu kỹ thuật vật liệu xây geopolymer từ bùn đỏ 27 1.4 Cơ sở khoa học chế tạo geopolymer từ bùn đỏ làm vật liệu xây 34 1.4.1 Cơ sở khoa học sử dụng bùn đỏ chế tạo geopolymer 34 1.4.2 Ảnh hưởng điều kiện nhiệt độ, áp suất đến q trình hoạt hóa 41 1.4.3 Giả thuyết khoa học 48 1.4.4 Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu 49 CHƯƠNG NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 50 2.1 Nguyên vật liệu sử dụng 50 2.1.1 Đặc tính vật lý thành phần hóa học 50 2.1.2 Thành phần khoáng (XRD) 51 2.1.3 Đặc điểm kích thước hình dạng hạt 52 -iv- 2.2 Phương pháp nghiên cứu 55 2.2.1 Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn 55 2.2.2 Phương pháp thí nghiệm phi tiêu chuẩn 58 2.2.3 Quy trình chế tạo mẫu thí nghiệm 58 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO GẠCH XÂY KHÔNG NUNG HỆ GEOPOLYMER TỪ BÙN ĐỎ TÂN RAI 62 3.1 Ảnh hưởng số yếu tố đến hòa tan SiO2 Al2O3 nguyên liệu 62 3.1.1 Ảnh hưởng nồng độ kiềm nhiệt độ 63 3.1.2 Ảnh hưởng điều kiện áp suất cao 64 3.2 Ảnh hưởng số yếu tố đến tính chất geopolymer dưỡng hộ điều kiện thường 66 3.2.1 Ảnh hưởng vật liệu đến cường độ hệ số hóa mềm geopolymer 69 3.2.2 Ảnh hưởng vật liệu đến độ pH kiềm dư geopolymer 73 3.3 Ảnh hưởng số yếu tố đến tính chất geopolymer dưỡng hộ chưng áp 76 3.3.1 Ảnh hưởng áp suất dưỡng hộ tới tính chất geopolymer 80 3.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy tới tính chất geopolymer 84 3.3.3 Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ tới tính chất geopolymer 86 3.3.4 Ảnh hưởng oxit silic hòa tan đến cường độ geopolymer 87 3.3.5 Ảnh hưởng điều kiện dưỡng hộ đến cấu trúc geopolymer 90 3.4 Kết luận chương 95 CHƯƠNG TÍNH CHẤT CỦA GẠCH XÂY SỬ DỤNG GEOPOLYMER TỪ BÙN ĐỎ TÂN RAI 97 4.1 Các tính chất vật lý 97 4.2 Phát triển cường độ theo thời gian 100 4.3 Nghiên cứu chiết kiềm geopolymer điều kiện ngâm mẫu 102 4.3.1 Sự thay đổi pH nước ngâm mẫu gạch geopolymer theo thời gian 102 4.3.2 Sự thay đổi pH nước ngâm khối xây có tơ trát theo thời gian 104 4.4 Khả bám dính vữa 107 4.5 Cường độ khối xây sử dụng gạch geopolymer 108 -v- 4.6 Kết luận chương 112 CHƯƠNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ, ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM VÀ HIỆU QUẢ KINH TẾ 113 5.1 Quy trình cơng nghệ sản xuất gạch xây khơng nung hệ geopolymer từ bùn đỏ 113 5.2 Sản xuất thử nghiệm 115 5.5 Hiệu kinh tế 117 5.6 Kết luận chương 119 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO 123 PHỤ LỤC 129 -vi- DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1 Khai thác bauxit giới (đơn vị tính 1000 tấn) 11 Bảng 1.2 Thành phần hóa học loại bùn đỏ 13 Bảng 1.3 Thành phần khống hóa loại bùn đỏ 14 Bảng 1.4 Thành phần hóa học pha rắn bùn đỏ 14 Bảng 1.5 Bảng đề xuất yêu cầu kỹ thuật gạch xây không nung từ bùn đỏ 33 Bảng 2.1 Tính chất vật lý nguyên liệu sử dụng 50 Bảng 2.2 Thành phần hóa học (% theo khối lượng) nguyên liệu 50 Bảng 2.3 Các thông số chung để chế tạo dưỡng hộ mẫu thử 59 Bảng 2.4 Các thông số dưỡng hộ chưng áp 61 Bảng 3.1 Tỷ lệ SiO2 Al2O3 hòa tan dưỡng hộ áp suất thường 63 Bảng 3.2 Tỷ lệ SiO2 Al2O3 hòa tan dưỡng hộ điều kiện chưng áp 65 Bảng 3.3 Thông số cấp phối bổ sung oxit silic hòa tan tro bay 67 Bảng 3.4 Thông số cấp phối bổ sung oxit silic hòa tan silica fume 68 Bảng 3.5 Cấp phối geopolymer lựa chọn để dưỡng hộ chưng áp 76 Bảng 3.6 Chế độ dưỡng hộ kết thí nghiệm sử dụng tro bay 78 Bảng 3.7 Cấp phối, chế độ dưỡng hộ GP đề xuất làm gạch xây không nung 95 Bảng 3.8 Các tính chất geopolymer đạt làm gạch xây không nung 95 Bảng 4.1 Kết thí nghiệm số tính chất lý gạch 97 Bảng 4.2 Kết cường độ nén geopolymer theo thời gian 101 Bảng 4.3 Độ pH nước ngâm mẫu geopolymer trát lớp vữa xi măng cát 105 Bảng 4.4 Nồng độ ion kiềm nước theo thời gian 106 Bảng 4.5 Kết thí nghiệm cường độ khối xây gạch geopolymer 110 Bảng 4.6 Kết thí nghiệm cường độ khối xây gạch xi măng cốt liệu 110 Bảng 4.7 Kết thí nghiệm cường độ khối xây gạch đất sét nung 111 Bảng 5.1 Chí phí vật liệu sản xuất cho viên gạch 180*80*40 mm 117 Bảng 5.2 Chí phí lượng hàng năm cho sản xuất 117 Bảng 5.3 Chí phí nhân cơng hàng năm cho sản xuất 118 Bảng 5.4 Chí phí đầu tư thiết bị, nhà xưởng 118 Bảng 5.5 Chiết tính giá thành sản phẩm cho viên gạch 119 -1- DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Sơ đồ cơng nghệ sản xuất alumin theo phương pháp Bayer 12 Hình 1.2 (a) Thảm họa bùn đỏ quan sát từ không gian (NASA); (b) Một làng bị ô nhiễm thảm họa bùn đỏ (The New York Times) 15 Hình 1.3 Các dạng cấu trúc geopolymer 18 Hình 1.4 Giai đoạn q trình geopolymer hóa 35 Hình 1.5 Giai đoạn q trình geopolymer hóa 36 Hình 1.6 Giai đoạn q trình geopolymer hóa 37 Hình 1.7 Giai đoạn trình geopolymer hóa 38 Hình 1.8 Lượng NaOH dư tương ứng với nồng độ NaOH đưa vào 43 Hình 1.9 Cường độ nén GP ngày nghiên cứu Kani 43 Hình 1.10 Lượng kiềm dư NaOH theo thời gian nghiên cứu Sani 44 Hình 1.11 Sự phát triển cường độ GP dưỡng hộ thủy nhiệt 45 Hình 1.12 Sự phát triển cường độ GP dưỡng hộ autoclave 45 Hình 1.13 Cường độ GP tuổi 28 ngày nhiệt độ phịng 46 Hình 1.14 Cường độ GP dưỡng hộ autoclave 46 Hình 2.1 Phổ XRD nguyên liệu bùn đỏ, tro bay silica fume 52 Hình 2.2 Độ phân bố kích thước hạt bùn đỏ 53 Hình 2.3 Độ phân bố kích thước hạt tro bay 53 Hình 2.4a SEM bùn đỏ với độ phóng đại 5000, 10.000, 20.000 60.000 lần 54 Hình 2.4b SEM tro bay với độ phóng đại 1000, 10.000, 20.000 60.000 lần 54 Hình 2.5 Sơ đồ thí nghiệm cường độ bám dính 56 Hình 2.6 Hình ảnh thí nghiệm cường độ bám dính vữa với gạch 56 Hình 2.7 Sơ đồ thí nghiệm cường độ nén khối xây 57 Hình 2.8 Các dạng phá hoại khác khối xây 58 Hình 2.9 Sơ đồ dưỡng hộ khảo sát áp suất chưng áp 61 Hình 2.10 Sơ đồ dưỡng hộ khảo sát thời gian chưng áp 61 Hình 3.1 Ảnh hưởng lượng tro bay bổ sung đến cường độ nén khô GP 69 Hình 3.2 Ảnh hưởng lượng tro bay bổ sung đến cường độ nén bão hịa nước GP 70 Hình 3.3 Ảnh hưởng lượng tro bay bổ sung đến hệ số hóa mềm GP 71 Hình 3.4 Ảnh hưởng lượng SF bổ sung đến cường độ nén GP 72 Hình 3.5 Ảnh hưởng lượng SF bổ sung đến hệ số hóa mềm GP 72 -2- Hình 3.6 Ảnh hưởng lượng tro bay bổ sung đến độ pH GP 74 Hình 3.7 Ảnh hưởng lượng tro bay bổ sung đến hàm lượng kiềm dư Na2O GP 74 Hình 3.8 Ảnh hưởng lượng SF bổ sung đến độ pH GP 75 Hình 3.9 Ảnh hưởng lượng SF bổ sung đến hàm lượng kiềm dư Na2O GP 75 Hình 3.10 Ảnh hưởng áp suất tới cường độ hệ số hóa mềm GP từ bùn đỏ tro bay 81 Hình 3.11 Ảnh hưởng áp suất tới độ pH hàm lượng kiềm dư GP từ bùn đỏ tro bay 82 Hình 3.12 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy dưỡng hộ tới cường độ hệ số hóa mềm GP từ bùn đỏ tro bay 84 Hình 3.13 Ảnh hưởng nhiệt độ sấy dưỡng hộ tới độ pH hàm lượng kiềm dư GP từ bùn đỏ tro bay 85 Hình 3.14 Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ tới cường độ hệ số hóa mềm GP từ bùn đỏ tro bay 86 Hình 3.15 Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ tới độ pH hàm lượng kiềm dư GP từ bùn đỏ tro bay 87 Hình 3.16 Ảnh hưởng SiO2 hòa tan đến cường độ geopolymer 89 Hình 3.17 Phổ XRD mẫu geopolymer RM0 91 Hình 3.18 Phổ XRD mẫu geopolymer FA0-3 FA0-5 92 Hình 3.19 Hình SEM mẫu geopolymer FA0-3 93 Hình 3.20 Hình SEM mẫu geopolymer FA0-5 93 Hình 3.21 Hình SEM-EDS mẫu geopolymer FA0-3 94 Hình 4.1 Thí nghiệm độ thấm nước gạch 99 Hình 4.2 Phát triển cường độ nén geopolymer theo thời gian 100 Hình 4.3 Thí nghiệm độ pH nước ngâm mẫu gạch geopolymer 102 Hình 4.4 Độ pH nước ngâm mẫu geopolymer không chưng áp chưng áp 103 Hình 4.5 Thí nghiệm độ pH nước ngâm mẫu gạch GP có trát vữa 104 Hình 4.6 Độ pH nước ngâm mẫu gạch geopolymer có trát vữa 105 Hình 4.7 Thí nghiệm độ bám dính vữa với gạch geopolymer 107 Hình 4.8 Cường độ bám dính vữa với gạch khác 107 Hình 4.9 Thí nghiệm cường độ chịu nén khối xây - gạch geopolymer 109 Hình 4.10 Dạng phá hoại loại khối xây 112 Hình 5.1 Sơ đồ chế tạo gạch xây geopolymer từ bùn đỏ 113 Hình 5.2 Chưng áp mẫu geopolymer nhà máy gạch khối Tân Kỷ Nguyên 115 Hình 5.3 Hình ảnh tường xây gạch geopolymer 116 -3- bán khô đạt cường độ ban đầu định phù hợp để sử dụng chưng áp thiết bị Autoclave Các thông số chung chế tạo mẫu dưỡng hộ mẫu thử cho hai trường hợp: chưng áp không chưng áp Bảng 2.3 sau: Bảng 2.3 Các thông số chung để chế tạo dưỡng hộ mẫu thử Các thông số cố định Ép bán khô Tiêu chuẩn áp dụng Tỷ lệ Lỏng/ Rắn 0,20 - Thiết bị trộn mẫu Máy trộn hành tinh TCVN 6016:2011 90x80x40 mm TCVN 6477:2016 lớp TCVN 6477:2016 72 KN - 27 ± 2oC TCVN 6016:2011 Kích thước mẫu thử (Dài x Rộng x Cao) Số lớp đúc mẫu khuôn Lực ép mẫu tạo hình Nhiệt độ phịng trộn đúc mẫu a) Chế tạo geopolymer điều kiện thường sấy: “Điều kiện thường điều kiện phòng thí nghiệm, khơng khí, nhiệt độ 27 ± 2oC, áp suất khí quyển, độ ẩm tương đối khơng khí 75%” Các mẫu dưỡng hộ sấy (từ 100 đến 200oC) có sử dụng nylon chịu nhiệt bọc mẫu để đảm bảo mẫu thử sấy không bị nước Chế tạo geopolymer điều kiện thường, phải bổ sung lượng oxit silic hịa tan từ nguồn phụ gia bên ngồi tro bay silica fume Cấp phối sử dụng bùn đỏ có bổ sung tro bay thay tỷ lệ 13%; 26 %; 40 % Nồng độ NaOH khảo sát nghiên cứu 1M, 2M, 3M, 4M, 5M, 6M Các cấp phối sử dụng bùn đỏ có bổ sung silica fume thay tỷ lệ %; %; %; %; 10 % Nồng độ NaOH khảo sát nghiên cứu 1M, 2M, 3M Mẫu sau tạo hình, ép bán khơ, tháo khn dưỡng hộ điều kiện thường đến thời điểm 28 ngày xác định tính chất như: khối lượng thể tích, cường độ nén (ở trạng thái khơ trạng thái bão hịa nước), hệ số hóa mềm, độ pH kiềm dư tự Na2Otd -59- Đối với mẫu thí nghiệm hệ số hóa mềm ngâm bão hòa nước 48h thời điểm (từ ngày thứ 26 đến ngày thứ 28), đến thời điểm 28 ngày xác định hệ số hóa mềm b) Chế tạo geopolymer dưỡng hộ chưng áp: Nâng cao hàm lượng oxit silic hòa tan phương pháp dưỡng hộ chưng áp nhiệt độ cao áp suất cao thiết bị Autoclave để chế tạo geopolymer - Cấp phối sử dụng bùn đỏ độc lập để chế tạo geopolymer: Sử dụng 100 % bùn đỏ phối liệu Tận dụng lượng kiềm dư có sẵn bùn đỏ thêm nước tạo mẫu đem dưỡng hộ chưng áp ký hiệu (RM0) Mẫu có bổ sung thêm kiềm NaOH với nồng độ 1M, 2M 3M có ký hiệu RM1, RM2 RM3 Điều kiện dưỡng hộ chưng áp cố định nhiệt độ 201oC, áp suất 1,6 MPa thời gian 16 - Cấp phối sử dụng bổ sung thêm tro bay: Lượng tro bay bổ sung để thay bùn đỏ 26 % Khảo sát trường hợp thêm nước, không bổ sung kiềm, ký hiêu mẫu (FA0) mẫu có bổ sung thêm kiềm nồng độ NaOH 1M ký hiệu (FA1) Mẫu tạo hình ép bán khơ, sau tháo khuôn, dưỡng hộ chưng áp theo chế độ: áp suất dưỡng hộ khảo sát 0,4; 0,8; 1,2; 1,6 MPa tương ứng nhiệt độ chưng áp 144oC, 170oC, 188oC, 201oC Trong thời gian 4h, 8h, 12h 16h Mẫu sau chưng áp xong, lại tiếp tục dưỡng hộ điều kiện thường phòng thí nghiệm đến 28 ngày để xác định tính chất geopolymer như: khối lượng thể tích, cường độ nén (ở trạng thái khơ trạng thái bão hịa nước), hệ số hóa mềm, độ pH kiềm dư Na2Otd Đối với mẫu thí nghiệm hệ số hóa mềm ngâm bão hòa nước 48h thời điểm (từ ngày thứ 26 đến ngày thứ 28), đến thời điểm 28 ngày xác định hệ số hóa mềm Thời gian chưng áp trình bày luận án thời gian áp, nhiệt, chưa tính đến giai đoạn tăng áp hạ áp Các thông số dưỡng hộ chưng áp trình bày Bảng 2.4; Hình 2.9 Hình 2.10 -60- Bảng 2.4 Các thông số dưỡng hộ chưng áp Giai đoạn tăng áp Tốc độ tăng áp: 0,013 MPa/ phút (Tương ứng tăng khoảng 2oC/ phút, đến nhiệt độ cài đặt) Giai đoạn áp Giai đoạn hạ áp Hằng áp, nhiệt theo thông số cài đặt Tốc độ hạ áp: 0,013 MPa/ phút (Tương ứng giảm khoảng 2oC/ phút nhiệt độ môi trường) Áp suất dưỡng hộ (MPa) 1,8 1,6 1,4 1,2 Tăng áp 0,8 Hằng áp 0,6 Hạ áp 0,4 0,2 0 10 11 12 13 14 15 Thời gian dưỡng hộ (giờ) Hình 2.9 Sơ đồ dưỡng hộ khảo sát áp suất chưng áp Áp suất dưỡng hộ (MPa) 1,4 1,2 0,8 Tăng áp Hằng áp 0,6 Hạ áp 0,4 0,2 0 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Thời gian dưỡng hộ (giờ) Hình 2.10 Sơ đồ dưỡng hộ khảo sát thời gian chưng áp -61- CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO GẠCH XÂY KHÔNG NUNG HỆ GEOPOLYMER TỪ BÙN ĐỎ TÂN RAI Hàm lượng oxit silic hịa tan phối liệu có vai trị quan trọng việc chế tạo geopolymer từ bùn đỏ Để nâng cao tính chất geopolymer cần phải nâng cao hàm lượng oxit silic hòa tan phối liệu chế tạo Để chứng minh cho giả thuyết khoa học đặt ra, nghiên cứu tiến hành khảo sát ảnh hưởng số yếu tố dưỡng hộ nhiệt độ, thời gian, hay áp suất đến khả hòa tan oxit SiO2 Al2O3 dung dịch kiềm NaOH nồng độ khác 1M÷18M Từ đánh giá khả hịa tan SiO2 môi trường dưỡng hộ khác để làm sở cho việc chế tạo geopolymer Nâng cao hàm lượng SiO2 hòa tan phối liệu cách bổ sung từ nguồn phụ gia bên tro bay silica fume Mức độ, hàm lượng oxit silic hòa tan tro bay silica fume khác nhau, hàm lượng bổ sung tro bay silica fume khác phối liệu chế tạo Nâng cao hàm lượng SiO2 hòa tan phương pháp dưỡng hộ chưng áp thiết bị Autoclave, điều kiện nước bão hòa nhiệt độ cao, áp suất cao khoảng thời gian đủ dài Các điều kiện dưỡng hộ, thông số chưng áp cần nghiên cứu cụ thể để chế tạo gạch xây không nung geopolymer từ bùn đỏ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật đặt 3.1 Ảnh hưởng số yếu tố đến độ hòa tan SiO2 Al2O3 nguyên liệu Giai đoạn q trình tổng hợp vật liệu geopoymer có ý nghĩa định đến q trình geopolymer hóa tính chất vật liệu geopolymer q trình hịa tan SiO2 Al2O3 Trong nghiên cứu tiến hành đánh giá khả hòa tan oxit bùn đỏ tro bay điều kiện áp suất nhiệt độ khác Chế độ dưỡng hộ bao gồm dưỡng hộ điều kiện áp suất thường, không chưng áp (Bảng 3.1) điều kiện chưng áp (Bảng 3.2) Đối với tro bay trước thí nghiệm, bổ sung lượng kiềm để với lượng kiềm bùn đỏ quy Na2Otd 0,664% để có sở đánh giá với bùn đỏ thí nghiệm mơi trường kiềm tương đương -62- 3.1.1 Ảnh hưởng nồng độ kiềm nhiệt độ Bảng 3.1 Tỷ lệ SiO2 Al2O3 hòa tan dưỡng hộ áp suất thường Chế độ nhiệt Nồng độ dd NaOH T, (ºC) τ, (h) bổ sung 80 80 80 80 80 80 80 80 50 100 150 200 50 100 150 200 24 24 24 24 24 24 24 24 10 10 10 10 10 10 10 10 1M 3M 5M 7M 9M 11M 13M 15M 1M 1M 1M 1M Tỷ lệ oxít hịa tan, khối lượng (%) Bùn đỏ SiO2 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Al2O3 4,13 4,74 4,76 4,76 4,76 4,76 4,76 4,76 1,20 2,20 2,26 2,29 1,74 2,95 3,02 3,22 Tro bay SiO2 2,33 4,58 8,66 10,65 13,68 14,98 15,15 15,21 1,06 1,41 1,75 2,20 2,23 3,65 4,10 4,37 Al2O3 4,56 4,66 4,70 4,76 4,76 4,76 4,76 4,76 1,47 2,41 2,48 2,56 2,11 3,14 3,88 4,25 Silica fume SiO2 90,06 90,07 90,32 90,32 90,32 90,32 90,32 90,32 - Kết thu cho thấy, SiO2 bùn đỏ khơng hịa tan điều kiện áp suất thường dung dịch NaOH bổ sung có nồng độ từ 1M đến 15M Q trình hịa tan khơng kích hoạt tăng nhiệt độ phản ứng từ 80ºC đến 200ºC Trong đó, tỷ lệ SiO2 hòa tan tro bay sau 24 h 80ºC tăng mạnh từ 2,33% lên đến 15,21% tăng nồng độ dung dịch NaOH từ 1M lên 15M Tăng nhiệt độ phản ứng 80ºC đến 200ºC làm tăng tỷ lệ SiO2 hòa tan tro bay với mức độ nhỏ Với thời gian phản ứng 10 h, tỷ lệ tăng từ 2,33% lên đến 4,37% Khi gia nhiệt mà khơng thêm NaOH, có lượng định SiO2 tro bay hòa tan nhờ lượng Na2O ban đầu bổ sung có vật liệu Kết cho thấy SiO2 bùn đỏ khơng hịa tan điều kiện thường, thay đổi tỷ lệ nồng độ dung dịch NaOH 1M÷15M Tỷ lệ Al2O3 hịa tan gần khơng thay đổi không phụ thuộc vào nồng độ dung dịch NaOH; đạt giá trị cao 4,76 % nồng độ dung dịch NaOH 5M lớn hơn, thấp đạt 4,13 % Như có -63- thể khẳng định điều kiện thường bùn đỏ khơng có chứa oxit silic hịa tan mà có oxit nhơm hịa tan Silica fume có tỷ lệ SiO2 hịa tan gần không thay đổi nồng độ NaOH, độ hòa tan đạt 90,06% nồng độ kiềm 1M, đạt giá trị cao không đổi 90,32% từ nồng độ 5M đến 15M Điều chứng tỏ mơi trường kiềm NaOH thành phần silic silica fume hòa tan tham gia phản ứng mạnh Như điều kiện áp suất thường: oxit silic bùn đỏ khơng hịa tan Lượng oxit silic, oxit nhơm vật liệu việc phụ thuộc vào nồng độ dung dịch kiềm NaOH, phụ thuộc nhiệt độ phụ thuộc vào thời gian dưỡng hộ Do coi tro bay, silica fume phụ gia khoáng để bổ sung hàm lượng oxit silic hòa tan phối liệu để chế tạo geopolymer điều kiện thường 3.1.2 Ảnh hưởng điều kiện áp suất cao Khi tăng áp suất, SiO2 bùn đỏ bắt đầu hòa tan Tỷ lệ SiO2 hòa tan bùn đỏ sau 10 h dưỡng hộ chưng áp tăng từ 0,34% lên 2,25% tương ứng với mức tăng áp suất từ 0,4 MPa lên 1,6 MPa Với áp suất chưng 1,2 MPa, tăng thời gian chưng từ 4h lên 16 h, tỷ lệ SiO2 hòa tan tăng từ 1,46% lên 2,71% Bổ sung thêm NaOH điều kiện chưng áp làm tăng tỷ lệ SiO2 hòa tan bùn đỏ tất điều kiện dưỡng hộ Kết thí nghiệm cho thấy, điều kiện chưng áp, tỷ lệ SiO hòa tan bùn đỏ đạt vượt tỷ lệ SiO2 hòa tan tro bay dùng dung dịch có nồng độ NaOH điều kiện dưỡng hộ khơng chưng áp Điều có ý nghĩa lớn, cho phép phán đoán bùn đỏ điều kiện chưng áp có khả tham gia phản ứng geopolymer hóa khơng thua tro bay điều kiện áp suất bình thường Chưng áp có tác dụng gia tăng đáng kể tỷ lệ SiO2 hòa tan tro bay Tỷ lệ SiO2 hòa tan tăng đáng kể tăng áp suất tăng thời gian dưỡng hộ Sau 10 h dưỡng hộ nhiệt độ 200ºC với dung dịch NaOH 1M, tỷ lệ SiO hòa tan tăng gấp ba, từ 4,37% lên đến 13,72% Để đạt tỷ lệ SiO2 hịa tan, dưỡng hộ chưng áp để kích hoạt vật liệu cho phép giảm nồng độ NaOH sử dụng Điều khơng cho phép tiết kiệm chi phí vật liệu mà cải thiện điều kiện làm việc môi trường giảm lượng dùng NaOH Với tỷ lệ SiO2 hịa tan lớn hơn, tro bay sử dụng -64- để thay phần bùn đỏ nhằm cung cấp thêm nguồn SiO2 hòa tan cho phản ứng geopolymer hóa nhằm cải thiện tính chất vật liệu Bảng 3.2 Tỷ lệ SiO2 Al2O3 hòa tan dưỡng hộ điều kiện chưng áp Chế độ chưng áp P, (MPa) T, (ºC) τ, (h) Nồng độ dd NaOH bổ sung 0,4 0,8 1,2 1,6 1,2 1,2 1,2 1,2 0,4 0,8 1,2 1,6 1,2 1,2 1,2 1,2 144 170 188 201 188 188 188 188 144 170 188 201 188 188 188 188 10 10 10 10 12 16 10 10 10 10 12 16 1M 1M 1M 1M 1M 1M 1M 1M Tỷ lệ oxít hịa tan , khối lượng (%) Bùn đỏ SiO2 0,34 1,05 2,18 2,25 1,46 1,95 2,22 2,71 1,28 1,87 2,38 2,89 1,95 2,08 2,44 2,98 Al2O3 3,87 5,65 7,22 8,12 5,74 6,25 7,48 8,35 4,25 6,25 7,98 8,45 6,42 7,02 8,33 9,03 Tro bay SiO2 1,94 6,75 7,58 8,18 6,86 7,08 7,84 8,94 8,34 9,69 11,65 13,72 10,33 11,46 13,00 18,25 Al2O3 5,22 8,25 13,65 16,58 8,69 11,88 15,88 16,87 6,25 10,25 16,35 20,25 10,33 13,65 17,98 20,33 Khác với SiO2, oxít nhơm Al2O3 bùn đỏ tro bay hịa tan tất điều kiện dưỡng hộ Ở điều kiện áp suất bình thường mức độ hịa tan Al2O3 phụ thuộc vào nồng độ NaOH Tăng nồng độ NaOH từ 1M đến 15M, sau 24 h 80ºC, tỷ lệ Al2O3 hòa tan bùn đỏ tro bay tăng từ 4,13% lên 4,76% bùn đỏ từ 4,56% lên 4,76% tro bay Tuy nhiên, tốc độ tăng khơng tuyến tính Tỷ lệ Al 2O3 không thay đổi nồng độ NaOH tăng từ 5M đến 15M bùn đỏ từ 7M đến 15M tro bay Tăng nhiệt độ dưỡng hộ làm tăng đáng kể độ hòa tan Al2O3 Theo đó, tăng nhiệt độ dưỡng hộ từ 50ºC lên 200ºC, sau 10 h phản ứng, tỷ lệ Al 2O3 hòa tan bùn đỏ tăng từ 1,20% lên 2,29% không thêm NaOH, từ 1,74% lên 3,22% nồng độ NaOH thêm vào 1M Các giá trị tro bay tương ứng từ 1,47% lên 2,56% từ 2,11% lên 4,25% Khi dưỡng hộ chưng áp, mức độ hòa tan Al2O3 bùn đỏ tro bay cải thiện đáng kể Tỷ lệ Al2O3 hòa tan tăng tăng áp suất chưng thời gian chưng -65- Ngoài ra, điều kiện này, tăng nồng độ NaOH gia tăng đáng kể tỷ lệ Al2O3 hòa tan Các kết nghiên cứu cho thấy điều kiện chưng áp tỷ lệ Al2O3 hịa tan tro bay đạt 20,33% bùn đỏ đạt 9,03% Các kết thu khả hòa tan SiO2 Al2O3 cho thấy hồn tồn sử dụng chế độ chưng áp để kích hoạt thành phần bùn đỏ nhằm tạo tiền đề cho phản ứng geopolymer hóa 3.2 Ảnh hưởng số yếu tố đến tính chất geopolymer dưỡng hộ điều kiện thường Từ kết Bảng 3.1 thấy, điều kiện thường SiO2 bùn đỏ khơng hịa tan dung dịch kiềm, có lượng Al2O3 hòa tan định Để chế tạo geopolymer điều kiện thường cần bổ sung hàm lượng SiO2 hịa tan từ nguồn phụ gia khác bên (như tro bay, silica fume ) Để xác định ảnh hưởng vật liệu sử dụng đến cường độ nén khả geopolymer hóa ta lập bảng kế hoạch thí nghiệm, điều kiện dưỡng hộ mẫu thử điều kiện thường phịng thí nghiệm Mẫu thử thí nghiệm độ bền nén tuổi 28 ngày Các thông số cấp phối chế tạo geopolymer bổ sung lượng oxit silic hịa tan từ nguồn phụ gia khống bên ngồi tro bay silaca fume trình bày Bảng 3.3 Bảng 3.4 -66- Bảng 3.3 Thông số cấp phối bổ sung oxit silic hòa tan tro bay Lượng dùng vật liệu cho m3, (kg) Kí hiệu mẫu 072BTN1 143BTN1 215BTN1 072BTN2 143BTN2 215BTN2 072BTN3 143BTN3 215BTN3 072BTN4 143BTN4 215BTN4 072BTN5 143BTN5 215BTN5 072BTN6 143BTN6 215BTN6 Bùn đỏ Tro bay 1601 1294 989 1598 1292 988 1608 1297 993 1606 1300 995 1613 1306 1004 1621 1313 1007 245 462 648 244 461 647 246 463 650 245 464 652 246 467 658 248 469 660 Dung dịch NaOH Lượng dùng Nồng độ (M) 369 351 327 368 351 327 371 352 329 370 353 330 372 355 332 374 356 333 1 2 3 4 5 6 Thơng số tính tốn Nồng độ NaOH tổng, (M) Tổng Na2O ban đầu (%) 1,92 1,78 1,64 2,90 2,76 2,62 3,86 3,72 3,59 4,81 4,68 4,54 5,75 5,62 5,48 6,68 6,55 6,41 1,190 1,105 1,019 1,795 1,711 1,625 2,393 2,309 2,224 2,983 2,900 2,815 3,567 3,484 3,400 4,143 4,061 3,977 Các tính chất Geopolymer đo Tro bay KLTT, KLTT, bổ sung (kg/m3) (kg/m3) (%) 13 26 40 13 26 40 13 26 40 13 26 40 13 26 40 13 26 40 1991 1909 1832 2028 1943 1865 2063 1977 1896 2098 2009 1926 2131 2040 1955 2164 2070 1983 -67- 1860 1770 1650 1870 1780 1660 1895 1800 1680 1905 1815 1695 1925 1835 1720 1945 1855 1735 Cường độ nén khô, (MPa) Cường độ nén bão hịa nước, (MPa) Hệ số hóa mềm pH Kiềm dư Na2Otd (%) 8,88 8,90 8,02 11,00 13,84 12,15 11,24 18,61 17,63 12,39 23,54 21,84 13,00 25,32 24,56 13,58 27,00 26,80 1,33 3,20 3,29 2,86 6,23 8,02 5,62 12,65 14,10 7,56 18,13 18,35 9,23 22,79 22,84 10,86 25,65 25,73 0,15 0,36 0,41 0,26 0,45 0,66 0,50 0,68 0,80 0,61 0,77 0,84 0,71 0,90 0,93 0,80 0,95 0,96 10,52 10,48 10,42 10,79 10,75 10,67 10,81 10,78 10,74 10,90 10,82 10,78 10,93 10,86 10,82 10,94 10,92 10,87 0,977 0,852 0,805 1,120 1,050 0,956 1,170 1,092 1,062 1,238 1,188 1,188 1,401 1,405 1,380 1,588 1,563 1,536 Bảng 3.4 Thông số cấp phối bổ sung oxit silic hòa tan silica fume Lượng dùng vật liệu cho m3, (kg) Kí hiệu mẫu 072BSN1 143BSN1 215BSN1 286BSN1 358BSN1 072BSN2 143BSN2 215BSN2 286BSN2 358BSN2 072BSN3 143BSN3 215BSN3 286BSN3 358BSN3 Dung dịch NaOH Bùn đỏ SF 1864 1810 1763 1714 1670 1869 1816 1768 1724 1680 1880 1827 1779 1734 1691 42 80 118 152 185 42 80 118 153 186 42 81 119 154 188 Lượng dùng Nồng độ (M) 381 378 376 373 371 382 379 377 375 373 384 382 380 378 376 1 1 2 2 3 3 Thông số tính tốn Các tính chất Geopolymer đo Nồng độ NaOH tổng, (M) Tổng Na2O ban đầu (%) SF bổ sung (%) KLTT, (kg/m3) 2,04 2,02 2,00 1,98 1,96 3,01 2,99 2,97 2,95 2,93 3,98 3,95 3,93 3,92 3,90 1,263 1,250 1,237 1,226 1,214 1,867 1,855 1,842 1,830 1,819 2,465 2,452 2,440 2,428 2,417 10 10 10 2065 2049 2035 2021 2008 2104 2088 2073 2059 2045 2142 2126 2110 2096 2082 -68- KLTT, (kg/m3) Cường độ nén khơ, (MPa) Cường độ nén bão hịa nước, (MPa) Hệ số hóa mềm pH Kiềm dư Na2Otd (%) 1920 1905 1895 1880 1870 1940 1925 1915 1905 1895 1965 1950 1940 1930 1920 10,29 12,22 12,98 13,68 14,55 13,25 15,22 15,87 16,58 16,98 17,21 19,35 21,00 21,81 22,64 2,26 3,79 4,93 5,75 6,26 3,45 7,61 8,73 9,28 9,68 6,20 11,61 14,70 15,49 16,53 0,22 0,31 0,38 0,42 0,43 0,26 0,50 0,55 0,56 0,57 0,36 0,60 0,70 0,71 0,73 10,31 10,28 10,24 10,18 10,16 10,55 10,54 10,50 10,44 10,38 10,69 10,67 10,63 10,58 10,52 0,886 0,875 0,843 0,838 0,833 1,238 1,211 1,141 1,132 1,120 1,528 1,503 1,488 1,445 1,405 3.2.1 Ảnh hưởng vật liệu đến cường độ hệ số hóa mềm geopolymer Trong nghiên cứu chế tạo mẫu geopolymer sử dụng bùn đỏ mà không thêm tro bay dưỡng hộ điều kiện thường, sử dụng dung dịch kiềm hoạt hóa NaOH với nồng độ dung dịch từ 1M đến 18 M Các cấp phối khơng đóng rắn bị phân rã, cường độ ngâm bão hịa nước khơng trình bày luận án Điều lần khẳng định thân bùn đỏ khả tự đóng rắn, phản ứng geopolymer hóa khơng xảy khơng chứa SiO2 hịa tan điều kiện thường Điều phù hợp với kết thể (Bảng 1) bùn đỏ điều kiện thường khơng có oxit silic hịa tan, chứa 4,76 % oxit nhơm hịa tan Biểu đồ ảnh hưởng tỷ lệ tro bay bổ sung đến cường độ hệ số hóa mềm geopolymer thể Hình 3.1, Hình 3.2 Hình 3.3 Tải FULL (151 trang): https://bit.ly/3qaAFWw Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Cường độ nén khô 28 ngày (MPa) 30 25 20 15 10 10 Nồng độ dd NaOH 15 20 25 30 35 40 1M 2M 3M 4M 5M 6M 45 Hàm lượng tro bay bổ sung (%) Hình 3.1 Ảnh hưởng lượng tro bay bổ sung đến cường độ nén khơ GP Từ kết Hình 3.1 thấy rằng, việc bổ sung thêm hàm lượng SiO2 hòa tan tro bay cường độ nén mẫu GP tăng dần Cường độ nén geopolymer tỷ lệ thuận với nồng độ dung dịch kiềm NaOH sử dụng Trong khoảng khảo sát, nồng độ NaOH sử dụng từ 1M ÷ 6M, cường độ nén geopolymer đạt giá trị cao 27 MPa tỷ lệ tro bay 26% với nồng độ NaOH 6M; cường độ thấp 8,88 MPa nồng độ NaOH 1M Ở tỷ lệ sử dụng tro bay nhiều 40% lại không không cho cường độ nén trạng thái khô GP lớn nhất, điều trạng thái khơ -69- cường độ GP có gồm hai yếu tố cường độ liên kết hóa học sản phẩm phản ứng cường độ lèn chặt vật lý tạo hình mẫu Cường độ nén GP trạng thái bão hòa nước phản ánh chất sản phẩm mức độ hoàn thiện cấu trúc Trạng thái bão hòa nước, mẫu GP nghiên cứu nhiều thành phần nguyên liệu chưa phản ứng, nên hút nước, gây trương nở, phá hủy cấu trúc làm suy giảm cường độ mẫu Kết (Hình 3.2) trạng thái bão hịa nước, cường độ nén GP tỷ lệ thuận với lượng tro bay bổ sung, hay nói cách khác cường độ nén cao bổ sung lượng SiO2 hòa tan từ tro bay nhiều Cường độ nén thấp tỷ lệ tro bay 13% cao 40% Trong khoảng khảo sát tro bay, kết cho thấy tỷ lệ tro bay bổ sung tối ưu khoảng từ 26÷40% Tải FULL (151 trang): https://bit.ly/3qaAFWw Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Cường độ nén, bảo hòa nước (MPa) 30 25 20 15 10 10 Nồng độ dd NaOH 15 20 25 30 35 40 1M 2M 3M 4M 5M 6M 45 Hàm lượng tro bay bổ sung (%) Hình 3.2 Ảnh hưởng lượng tro bay bổ sung đến cường độ nén bão hòa nước GP Trong phạm vi khảo sát, cường độ nén phụ thuộc lớn vào nồng độ dung dịch kiềm hoạt hóa sử dụng Cường độ geopolymer tỷ lệ thuận, tuyến tính với nồng độ NaOH Cường độ nén GP đạt cao 27,00 MPa nồng độ NaOH 6M Điều giải thích nồng độ NaOH cao, độ pH cao, môi trường tốt để hòa tan thành phần Si, Al nguyên liệu Nồng độ NaOH cao dẫn đến hòa tan Si, Al nhiều, mạnh mẽ, môi trường tốt để phản ứng geopolymer hóa diễn ra, tạo nhiều sản phẩm có liên kết bền vững làm tăng cường độ nén mẫu -70- 1,00 0,90 0,80 Hệ số hóa mềm 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 10 15 20 Nồng độ dd NaOH 25 30 35 40 45 1M 2M 3M 4M 5M 6M Hàm lượng tro bay bổ sung (%) Hình 3.3 Ảnh hưởng lượng tro bay bổ sung đến hệ số hóa mềm GP Khi nồng độ NaOH tăng, làm cho sản phẩm geopolymer phản ứng mạnh hơn, tạo nhiều sản phẩm liên kết bền vững hơn, tăng nồng độ NaOH làm hệ số hóa mềm tăng, khả bền nước geopolymer tăng Tỷ lệ tro bay bổ sung ảnh hưởng nhiều tới hệ số hóa mềm tương ứng với hàm lượng tro bay cấp phối từ 13÷26% Sau hệ số hóa mềm gần bị ảnh hưởng tỷ lệ tro bay từ 26÷40% (Hình 3.3) Điều giải thích dưỡng hộ mẫu điều kiện thường phịng thí nghiệm, hàm lượng SiO2 hịa tan bùn đỏ gần khơng có, khơng tham gia vào phản ứng Nên phải bổ sung thành phần SiO2 hòa tan từ tro bay, nên tỷ lệ ban đầu tro bay từ 13 ÷ 26% hàm lượng SiO2 hịa tan cung cấp từ tro bay đủ để tham gia phản ứng, tạo liên kết bền vững, hệ số hóa mềm tăng Nhưng tỷ lệ tro bay bổ sung cao lượng SiO2 khơng phản ứng hết, dư thừa, điều kiện nhiệt độ thường nồng độ NaOH sử dụng từ 1M ÷ 6M khơng đủ để kích hoạt SiO2 thành phần dư thừa tro bay, hệ số hóa mềm khơng tăng nhiều phạm vi Biểu đồ ảnh hưởng tỷ lệ silica fume bổ sung đến tính chất geopolymer thể Hình 3.4 Hình 3.5 -71- 24 Cường độ nén 28 ngày (MPa) 22 20 18 16 14 12 10 2,0 dd NaOH 4,0 6,0 1M 8,0 2M 10,0 3M Hàm lượng SF bổ sung (%) Hình 3.4 Ảnh hưởng lượng SF bổ sung đến cường độ nén GP 0,90 0,80 Hệ số hóa mềm 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 2,0 dd NaOH 4,0 6,0 1M 8,0 2M 10,0 3M Hàm lượng SF bổ sung (%) Hình 3.5 Ảnh hưởng lượng SF bổ sung đến hệ số hóa mềm GP Đối với silica fume, coi loại phụ gia khoáng hoạt tính mạnh, hàm lượng SiO2 cao >90% Trong nghiên cứu sử dụng silica fume có hàm lượng SiO2 hòa tan lên tới 90,32% để bổ sung lượng SiO2 hòa tan để làm mẫu đối chứng chế tạo geopolymer từ bùn đỏ Kết Hình 3.4, Hình 3.5 cho thấy cường độ nén hệ số hóa mềm geopolymer tỷ lệ thuận với hàm lượng silica fume bổ sung vào hỗn hợp, tức tỷ lệ SiO2 hịa tan tăng cường độ nén hệ số hóa mềm cao Mẫu đạt cường độ nén cao 22,64 MPa hệ số hóa mềm KM = 0,73 nồng độ NaOH -72- 3M Khác với geopolymer từ bùn đỏ bổ sung tro bay có giá trị cực trị (tối ưu) khoảng khảo sát tỷ lệ SiO2 cịn có ảnh hưởng thành phần nhơm hịa tan tro bay cung cấp thêm vào Nên với silica fume cường độ GP tỷ lệ thuận với hàm lượng silica fume bổ sung, với GP bổ sung tro bay tỷ lệ SiO2 26% cho giá trị cường độ cao nồng độ NaOH 1M÷6M Có khác biệt quy luật ảnh hưởng việc bổ sung SiO2 hòa tan đến cường độ nén trường hợp geopolymer từ tro bay silica fume Bởi thành phần tro bay ngồi SiO2 hòa tan chứa Al2O3 hòa tan (còn silica fume khơng có) Mặc dù tỷ lệ SiO2 tổng hàm lượng SiO2 hòa tan hàm lượng Al2O3 hòa tan hỗn hợp loại cấp phối có khác đáng kể Cấp phối có sử dụng tro bay có hàm lượng tổng SiO2 Al2O3 hòa tan cao cấp phối sử dụng silica fume Hơn khác biệt tổng hàm lượng Al2O3 hịa tan cấp phối có ảnh hưởng khác đến tính chất geopolymer, thành phần nhơm (Al) thay đồng hình Silic (Si) thông qua oxy cầu nối liên kết với Si tạo thành liên kết aluminosilicate (-Si-O-Al-) bền vững đặc trưng geopolymer liên kết không bền yếu so với liên kết có mạch chứa silic (-Si-O-Si-) tăng hàm lượng nhôm hệ cường độ giảm Điều tạo nên khác biệt quy luật ảnh hưởng việc bổ sung SiO2 hòa tan tro bay silica fume 3.2.2 Ảnh hưởng vật liệu đến độ pH kiềm dư geopolymer Độ pH hàm lượng kiềm dư geopolymer có bổ sung tro bay tăng dần nồng độ NaOH tăng dần (Hình 3.6, Hình 3.7) Độ pH có xu hướng giảm dần tỷ lệ SiO2 tăng dần Đối với mẫu sử dụng tro bay độ pH kiềm dư cao sử dụng nồng độ NaOH cao tỷ lệ bùn đỏ nhiều hỗn hợp Khi bổ sung tro bay nhiều, lượng SiO2 hòa tan nhiều lượng kiềm tham gia phản ứng tốt hơn, ion kiềm tham gia vào cấu trúc mạng lưới geopolymer làm cân điện tích nút mạng, lượng kiềm dư giảm Điều thể thơng qua kết cụ thể độ pH cao 10,94 (ở tỷ lệ tro bay 13%) nồng độ NaOH 6M Nhỏ pH 10,42 (ở tỷ lệ tro bay 40%) với nồng độ NaOH 1M, tương ứng hàm lượng kiềm dư đạt giá trị nhỏ 0,805% -738307523 ... nghiên cứu sử dụng bùn đỏ chế tạo geopolymer Chương Nguyên vật liệu phương pháp nghiên cứu Chương Nghiên cứu chế tạo gạch xây không nung hệ geopolymer từ bùn đỏ Tân Rai Chương Các tính chất gạch. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG LÊ VĂN QUANG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO GẠCH XÂY KHÔNG NUNG HỆ GEOPOLYMER TỪ BÙN ĐỎ TÂN RAI LÂM ĐỒNG LUẬN ÁN TIẾN... án ? ?Nghiên cứu chế tạo gạch xây không nung hệ geopolymer từ bùn đỏ Tân Rai Lâm Đồng” thực Viện Chuyên ngành Bê tông - Viện Khoa học Cơng nghệ Xây dựng -8- CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU