Nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch hoạt hóa đến tính chất cơ lý của bê tông geopolymer không sử dụng xi măng dùng trong công trình dân dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - PHẠM TRUNG TRỰC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA DUNG DỊCH HOẠT HĨA ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG GEOPOLYMER KHÔNG SỬ DỤNG XI MĂNG DÙNG TRONG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG Tai Lieu Chat Luong ḶN VĂN THẠC SỸ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP TP Hồ Chí Minh, Năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - PHẠM TRUNG TRỰC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA DUNG DỊCH HOẠT HÓA ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TƠNG GEOPOLYMER KHƠNG SỬ DỤNG XI MĂNG DÙNG TRONG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG Chun ngành : Xây dựng Cơng trình dân dụng Công nghiệp Mã số chuyên ngành : 60 58 02 08 ḶN VĂN THẠC SỸ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: Ts Lê Anh Tuấn TP Hồ Chí Minh, Năm 2016 Tôi cam đoan luận văn với tên đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng dung dịch hoạt hóa đến tính chất lý bê tơng Geopolymer khơng sử dụng xi măng dùng cơng trình dân dụng” nghiên cứu tơi Khơng có sản phẩm/nghiên cứu người khác sử dụng luận văn mà khơng trích dẫn theo quy định Luận văn chưa nộp để nhận cấp trường đại học sở đào tạo khác Thành phố Hồ Chí Minh, 2016 Người cam đoan Phạm Trung Trực i LỜI CẢM ƠN Thực Luận văn đánh dấu hồn thành khóa học Thạc Sĩ kết sau trình học tập nghiên cứu Trường Đại học Mở TP.HCM Tôi vô biết ơn nhiều giúp đỡ, tạo điều kiện nhiệt tình quý báu suốt thời gian Tơi xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Ba, Mẹ ủng hộ để hồn thành khóa học Tơi xin chân thành lòng biết ơn đến Thầy hướng dẫn luận văn TS Lê Anh Tuấn, người tận tình giúp đỡ từ lúc hình thành ý tưởng đề tài xun suốt q trình hồn thành luận văn Bên cạnh Thầy động viên mặt tinh thần truyền đạt kiến thức xã hội bổ ích Tơi xin chân thành cảm ơn đến Thầy, Cô môn trực tiếp giảng dạy, truyền đạt kiến thức phương pháp luận học tập Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo nhà trường, Thầy Cô Phòng Đào Tạo Sau Đại học tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt khóa học Tơi xin gởi lời cảm ơn bạn lớp XD2 học tập, giúp đỡ lẫn suốt q trình học tập Tơi xin trân trọng cảm ơn! ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN Error! Bookmark not defined LỜI CẢM ƠN Error! Bookmark not defined DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH .vii CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Tổng quan tình hình phát triển bê tông Geopolymer 1.1.1 Cơ sở phát triển khái niệm bê tông Geopolymer 1.1.2 Tình hình nghiên cứu phát triển Geopolymer 1.1.2.1 Tình hình phát triển giới 1.1.2.2 Tình hình phát triển Việt Nam 1.1.2.3 Tình hình nghiên cứu sử dụng tro bay 1.3 Mục tiêu nghiên cứu: 11 CHƯƠNG 13 CƠ SỞ KHOA HỌC 13 2.1 Cơ sở khoa học vật liệu Geopolymer 13 2.1.1 Cấu trúc phân tử Geopolymer 13 2.1.2 Cơ chế hóa học Geopolyner sử dụng tro bay 14 2.1.3 Cơ chế đóng rắn Geopolymer sử dụng tro bay 16 2.2 Cơ sở lưu biến vật liệu 21 2.2.1 Phương pháp số xác định độ linh động hỗn hợp bê tông 25 CHƯƠNG 28 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 28 3.1 Nguyên liệu 28 3.1.1 Tro bay 28 iii 3.1.2 Dung dịch hoạt hóa 28 3.1.2.1 Sodium silicate 28 3.1.2.2 Sodium hydroxide 29 3.1.3 Đá 29 3.1.4 Cát 30 3.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu 33 3.2.2 Nhào trộn, đúc mẫu kiểm tra độ linh động 33 3.2.3 Phương pháp dưỡng hộ 35 3.2.4 Xác định tính chất học 36 3.2.5 Xác định độ linh động hỗn hợp phương pháp số 38 3.3 Thành phần cấp phối bê tông geopolymer 39 CHƯƠNG 42 THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 42 4.1 Ảnh hưởng hàm lượng tro bay thành phần dung dịch hoạt hóa đến khả lưu biến bê tông 42 4.1.1 Ảnh hưởng hàm lượng tro bay dung dịch đến độ linh động bê tông ………………………………………………………………………… 44 4.1.2 Ảnh hưởng tỉ lệ dung dịch thành phần SS-SH dung dịch 46 4.1.3 Ảnh hưởng độ nhớt hỗn hợp bê tông đến độ linh động 49 4.2 Sự ảnh hưởng hàm lượng tro bay dung dịch hoạt hóa đến độ co ngót bê tông Geopolymer 60 4.2.1 Ảnh hưởng hàm lượng tro điều kiện phòng 61 4.2.2 Ảnh hưởng dung dịch hoạt hóa - tro bay đến độ co ngót bê tơng geopolymer điều kiện nhiệt độ phịng 63 4.2.3 Sự ảnh hưởng hàm lượng tro bay đến độ co ngót bê tông geopolymer điều kiện 90oC 65 4.2.4 Ảnh hưởng dung dịch hoạt hóa đến độ co ngót bê tông geopolymer điều kiện 90oC 68 iv 4.3 Sự ảnh hưởng hàm lượng tro bay tỷ lệ dung dịch hoạt hóa đến cường độ bê tông geopolymer 71 4.3.2 Sự ảnh hưởng dung dịch hoạt hóa – tro bay đến cường độ bê tông geopolymer 75 CHƯƠNG 82 KẾT LUẬN – PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 82 5.1 Kết luận 82 5.2 Hướng phát triển đề tài 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 v DANH MỤC BẢNG CHƯƠNG 1: Bảng 1Mốc thời gian phát triển ngành công nghệ vật liệu Geopolymer (Roy, D.M., 1999) Bảng Mức sử dụng tro bay Mỹ vào năm gần (Roy Della M., 1999) CHƯƠNG 3: Bảng 1Thành phần hóa học tro bay Formosa (Bùi Đăng Trung, 2008) 28 Bảng Chỉ tiêu tiêu chuẩn ngành 64 TCN 38 – 86 .28 Bảng 3 Thành phần cấp phối bê tông geopolymer .40 CHƯƠNG 4: Bảng 1Ảnh hưởng dung dịch hoạt hóa hàm lượng tro bay đến độ linh động bê tông Geopolymer 42 Bảng Xác định độ linh động theo công thức Coussot 50 Bảng Độ linh động theo công thức Coussot hiệu chỉnh hệ số A1=234 53 Bảng 4 Độ linh động theo công thức Coussot hiệu chỉnh hệ số A2=4,9 54 Bảng Độ linh động theo công thức Coussot hiệu chỉnh hệ số A3=6.6 56 Bảng Độ co ngót hỗn hợp bê tông geopolymer theo thời gian nhiệt độ 60 Bảng Cường độ nén mẫu bê tông Geopolymer 72 DANH MỤC HÌNH CHƯƠNG 1: Hinh 1 Các panel bê tông E-Crete 55MPa Cảng Melbourne, Victoria, Úc.6 Hinh Mơ hình sản xuất, ứng dụng tro bay (Trần Thị Minh Huyền, 2012) Hình Tro bay NHiệt Điện Vĩnh Tân – Bình Thuận .10 Hình Bãi thải tro bay nhà máy NHiệt Điện Vĩnh Tân – Bình Thuận 10 CHƯƠNG 2: vii Hình Bộ khung không gian liên kết cầu nối – Si – O – Al – 13 Hình 2 Cấu trúc loại poly sialate 14 Hình Mơ hình q trình hoạt hóa dung dịch kiềm Alkali tro bay 15 Hình Thủy tinh lỏng phản ứng với nước 17 Hình Sơ đồ chế phản ứng (Davidovits, 1999) .17 Hình Phản ứng tạo Poly sialate với tỉ lệ Si/Al=1 17 Hình Phản ứng tạo Poly sialate với tỉ lệ Si/Al=2 18 Hình Đồ thị lưu biến tương ứng với loại ứng xử lưu biến khác 22 Hình Nguyên lý hoạt động lưu biến kế kiểu Poiseuille 23 Hình 10 Xác định độ lỏng bê tơng Geopolymer thí nghiệm Abrams 26 CHƯƠNG 3: Hình Sodium hydroxide rắn .29 Hình Đá dăm theo TCVN 7570:2006 29 Hình 3 Cát theo tiêu chuẩn TCVN 1770:1986 30 Hình Quy trình chuẩn bị mẫu 31 Hình Quy trình thí nghiệm kiểm tra độ co ngót bê tơng Geopolymer .32 Hình Định lượng hệ nguyên vật liệu 33 Hình Quá trình nhào trộn đúc mẫu bê tơng Geopolymer máy trộn 34 Hình Thí nghiệm xác định độ linh động bê tông Geopolymer 35 Hình Bê tơng Geopolymer dưỡng hộ khn theo tiêu chuẩn 35 Hình 10 Sấy mẫu bê tông Geopolymer 90oC sau .36 Hình 11Khn theo kích thước tiêu chuẩn ASTM C490 .36 Hình 12 Đo co ngót bê tơng Geopolymer theo tiêu chuẩn 37 Hình 13 Mẫu bê tông Geopolymer bị phá hoại sau nén 37 Hình 14 Lưu đồ tính tốn độ linh động hỗn hợp betong geopolymer 39 CHƯƠNG 4: Hình 1Mối quan hệ độ linh động tro bay với tỉ lệ dung dịch/tro bay 0,5 44 Hình Mối quan hệ độ linh động tro bay với tỉ lệ dung dịch/tro bay 0,6 45 Hình Mối quan hệ độ linh động tro bay với tỉ lệ dung dịch/tro bay 0,7 45 Hình 4 Mối quan hệ độ sụt tỉ lệ SS-SH với hàm lượng tro bay 300kg .47 Hình Mối quan hệ độ linh động tỉ lệ SS-SH với hàm lượng tro bay 400kg 48 Hình Mối quan hệ độ linh động tỉ lệ SS-SH với hàm lượng tro bay 500kg 48 Hình So sánh giá trị thực nghiệm tính tốn độ chảy xịe hỗn hợp bê tơng Geopolymer .51 viii Hình Mối quan hệ ngưỡng chảy độ chảy xòe hỗn hợp theo Cao Xuân Phong(2009) 52 Hình Độ chảy xịe thực nghiệm tính tốn hiệu chỉnh hệ số A=234 58 Hình 10 Độ chảy xịe tính tốn hiệu chỉnh hệ số A1=234, A2=4.9, A3=6.6 .58 Hình 11 Độ co ngót sau 24 hàm lượng tro bay khác 61 Hình 12 Độ co ngót sau 48 hàm lượng tro bay khác 61 Hình 13 Độ co ngót sau 72 hàm lượng tro bay khác 62 Hình 14 Mối quan hệ độ co ngót sau 24 tỷ lệ dung dịch hoạt hóa/tro bay 63 Hình 15 Mối quan hệ độ co ngót sau 48 tỷ lệ dung dịch hoạt hóa/tro bay 64 Hình 16 Mối quan hệ độ co ngót sau 72 tỷ lệ dung dịch hoạt hóa/tro bay 64 Hình 17 Mối quan hệ độ co ngót sau 24 hàm lượng tro bay với tỉ lệ dung dịch hoạt hóa/tro bay 0,3 điều kiện 90oC 66 Hình 18 Mối quan hệ độ co ngót sau 48 hàm lượng tro bay với tỉ lệ dung dịch hoạt hóa/tro bay 0,3 điều kiện 90oC 66 Hình 19 Mối quan hệ độ co ngót sau 72 hàm lượng tro bay với tỉ lệ dung dịch hoạt hóa/tro bay 0,3 điều kiện 90oC 67 Hình 20 Mối quan hệ độ co ngót sau 24 tỷ lệ dung dịch hoạt hóa/tro bay điều kiện 90oC 68 Hình 21 Mối quan hệ độ co ngót sau 48 tỷ lệ dung dịch hoạt hóa/tro bay điều kiện 90oC 69 Hình 22 Mối quan hệ độ co ngót sau 72 tỷ lệ dung dịch hoạt hóa/tro bay điều kiện 90oC 69 Hình 23 So sánh co ngót mẫu bê tơng dưỡng hộ nhiệt dưỡng hộ điều kiện thường theo nghiên cứu D Hardjito and B V Rangan (2005) 71 Hình 24 Mối quan hệ cường độ tro bay với tỉ lệ dung dịch/tro bay 0.3, tỷ lệ SS/SH 0.5 .73 Hình 25 Mối quan hệ cường độ tro bay với tỉ lệ dung dịch/tro bay 0.6, tỷ lệ SS/SH 0.5 .74 Hình 26 Mối quan hệ cường độ tro bay với tỉ lệ dung dịch/tro bay 0.7, tỷ lệ SS/SH 0.5 .74 Hình 27 Mối quan hệ cường độ tỉ lệ dung dịch/tro bay với tỷ lệ SS/SH 0.5 75 Hình 28 Mối quan hệ cường độ tỉ lệ dung dịch/tro bay với tỷ lệ SS/SH 2.5 76 Hình 29 Mối quan hệ cường độ tỉ lệ dung dịch sodium silicate - dung dịch sodium hydroxide – SS/SH=[0,5;1;2;2,5] với hàm lượng tro bay 300kg 77 ix 4.3.1 Sự ảnh hưởng hàm lượng tro bay đến cường độ bê tông geopolymer Khi cấp phối thay đổi hàm lượng tro bay từ 300 – 500 kg/m3, tỷ lệ dung dịch hoạt hóa – tro bay 0.3 tỷ lệ SS/SH 0.5 cường độ hỗn hợp bê tơng Geopolymer thay đổi Kết trình bày hình 4.25, 4.26, 4.27 sau 25 20 Cường độ (MPa) 15 y = 6.25x + 1.5 R² = 0.774 10 300 400 500 Hàm lượng tro bay (kg) Hình 24 Mối quan hệ cường độ tro bay với tỉ lệ dung dịch/tro bay 0.3, tỷ lệ SS/SH 0.5 73 25 20 Cường độ (MPa) 15 y = 6.25x + 1.5 R² = 0.774 10 300 400 500 Hàm lượng tro bay (kg) Hình 25 Mối quan hệ cường độ tro bay với tỉ lệ dung dịch/tro bay 0.6, tỷ lệ SS/SH 0.5 30 y = 6x + 5.9667 R² = 0.6105 25 Cường độ (MPa) 20 15 10 300 400 500 Hàm lượng tro bay (kg) Hình 26 Mối quan hệ cường độ tro bay với tỉ lệ dung dịch/tro bay 0.7, tỷ lệ SS/SH 0.5 74 Kết thực nghiệm hình 4.24, 4.25, 4.26 cho thấy: cấp phối bê tông geopolymer tăng hàm lượng tro bay khảo sát tăng từ 300 đến 500kg/m3, tỷ lệ dung dịch hoạt hóa – tro bay tăng từ 0.3 đến 0.6 cường độ có khuynh hướng giảm tỷ lệ dung dịch hoạt hóa – tro bay 0.7 Khi tỷ lệ dung dịch hoạt hóa – tro bay 0.6 0.7 cường độ cấp phối A4 cho kết cường độ lớn cấp phối A5 Ngồi ra, thấy rõ cường độ cấp phối A3 tương đối thấp, khoảng 25-30% cường độ cấp phối A4, A5 Mối quan hệ giũa hàm lượng tro bay cường độ tuyến tính Tuy nhiên cấp phối cho thấy tỷ lệ 400 kg tro bay cho cường độ tốt Nguyên nhân tỷ lệ dung dịch hoạt hóa kèm theo hàm lượng tro bay nhiều gây bất lợi cho q trình hoạt hóa Do dó, cân hàm lượng tro bay thành phần dung dịch hoạt hóa kèm theo cần thiết thiết kế thành phần cấp phối 4.3.2 Sự ảnh hưởng dung dịch hoạt hóa – tro bay đến cường độ bê tông geopolymer Khi cấp phối thay đổi tỉ lệ dung dịch hoạt hóa – tro bay từ 0.3 đến 0.7 tỷ lệ SS/SH 0.5 2.5 cường độ hỗn hợp bê tơng Geopolymer thay đổi Kết trình bày hình 4.27, 4.28 30 25 Cường độ (MPa) 20 TB 300 15 TB 400 10 TB 500 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Tỷ lệ DD/TB Hình 27 Mối quan hệ cường độ tỉ lệ dung dịch/tro bay với tỷ lệ SS/SH 0.5 75 45 40 35 Cường độ (MPa) 30 25 TB 300 20 TB 400 15 TB 500 10 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Tỷ lệ DD/TB Hình 28 Mối quan hệ cường độ tỉ lệ dung dịch/tro bay với tỷ lệ SS/SH 2.5 Kết thực hình 4.28, 4.29 cho thấy: cấp phối bê tơng tỷ lệ dung dịch hoạt hóa – tro bay thay đổi từ 0.3 đến 0.7 cường độ bê tơng có khuynh hướng tăng từ 0.3 đến 0.6 cấp phối cường độ có khuynh hướng giảm cấp phối A4, A5 Ngoài ra, thay đổi tỷ lệ dung dịch hoạt hóa – tro bay từ 0.3 đến 0,7 thay đổi cường độ cấp phối A3 tương đối thấp, tăng 0.2 – 1.1 MPa, cấp phối A4 A5 1-4.9MPa 0.9-2.8MPa Ta nhận thấy, hàm lượng tro bay 400-500 kg cho kết khác biệt so với 300 kg Đồng thời tỷ lệ dung dịch cần thiết 0.6 theo khối lượng tro bay Khi hàm lượng SS dung dịch hoạt hóa tăng lên lần cường độ thay đổi đến 30% Điều cho thấy cung cấp Na2O dung dịch SS quan trọng trình hoạt hóa tro bay 76 4.3.3 Sự ảnh hưởng tỷ lệ dung dịch hoạt hóa đến cường độ bê tơng geopolymer Khi cấp phối thay đổi tỉ lệ dung dịch hoạt hóa với tỉ lệ dung dịch sodium silicate/dung dịch sodium hydroxide – SS/SH thay đổi cường độ hỗn hợp bê tông Geopolymer thay đổi Kết trình bày hình 4.29, 4.30, 4.31 12 10 Cường độ (MPa) DD/TB 0.3 DD/TB 0.4 DD/TB 0.5 DD/TB 0.6 DD/TB 0.7 2.5 0.5 Tỷ lệ SS/SH Hình 29 Mối quan hệ cường độ tỉ lệ dung dịch sodium silicate - dung dịch sodium hydroxide – SS/SH=[0,5;1;2;2,5] với hàm lượng tro bay 300kg 77 45 40 35 30 DD/TB 0.3 Cường độ (MPa) 25 DD/TB 0.4 20 DD/TB 0.5 15 DD/TB 0.6 10 DD/TB 0.7 2.5 0.5 Tỷ lệ SS/SH Hình 30 Mối quan hệ cường độ tỉ lệ dung dịch sodium silicate - dung dịch sodium hydroxide – SS/SH=[0,5;1;2;2,5] với hàm lượng tro bay 400kg 40 35 Cường độ (MPa) 30 25 DD/TB 0.3 20 DD/TB 0.4 DD/TB 0.5 15 DD/TB 0.6 10 DD/TB 0.7 2.5 0.5 Tỷ lệ SS/SH Hình 31 Mối quan hệ cường độ tỉ lệ dung dịch sodium silicate - dung dịch sodium hydroxide – SS/SH=[0,5;1;2;2,5] với hàm lượng tro bay 500kg 78 Kết thực nghiệm hình 4.29, 4.30, 4.31 cho thấy: cấp phối bê tông geopolymer có cường độ tăng tỉ lệ dung dịch sodium silicate - dung dịch sodium hydroxide – SS/SH thay đổi từ 0.5 đến 2.5, cường độ tăng tỉ lệ dung dịch hoạt hóa - tro bay tăng từ 0.3 đến 0.6 cường độ có khuynh hướng giảm tỉ lệ dung dịch hoạt hóa - tro bay 0.7 Ta nhận thấy, hàm lượng chất kết dính alumino-silicate sử dụng cấp phối hợp lý nên q trình geopolymer hóa diễn hồn tồn, làm cho cường độ bê tông geopolymer tăng lên Nếu hàm lượng tro bay thấp cao, gây tượng thiếu hụt dư thừa phân tử tro bay trình phản ứng với dung dịch hoạt hóa để tạo mắc xích mạng cấu trúc bê tơng Từ khả liên kết giảm, dẫn đến cường độ bê tông geopolymer giảm Cường độ bê tơng geopolymer tuyến tính với hàm lượng dung dịch hoạt hóa tỷ lệ sodium silicate có dung dịch Kết thí nghiệm cho thấy, cấp phối bê tông sử dụng hàm lượng tro bay 400kg/m3, tỉ lệ dung dịch hoạt hóa – tro bay 0.6; tỉ lệ dung dịch sodium silicate - dung dịch sodium hydroxide – SS/SH 2,5 cho cường độ đạt đến 40 MPa tương đương với thành phần cấp phối bê tông ximăng sử dụng hàm lượng khoảng 400 kg ximăng 79 Hình 32 Bề mặt bê tơng sau hoạt hóa Hình 33 Bề mặt bêtơng sau hoạt hóa hồn chỉnh 80 Kết chụp bề mặt vật liệu bê tông geopolymer phương pháp SEM (scanning electron microscope) cho thấy phản ứng đóng rắn tro bay tạo thành cường độ vật liệu tác dụng nhiệt độ Hình 32 cho thấy hàm lượng tro bay kết hợp với tỷ lệ dung dịch khơng phù hợp q trình hoạt hóa diễn khơng hồn tồn Các hạt tro bay cịn làm khơng phản ứng phân bố bề mặt vật liệu với kích thước hạt cầu tro bay từ – 10 µm Đồng thời, ta nhận thấy khe nứt xuất bề mặt vật liệu q trình co ngót tác dụng nhiệt độ Hình 4.33 cho thấy trình hoạt hóa hồn chỉnh khơng cón xuất hạt cầu tro bay, bề mặt có khe nứt q trình hoạt hóa gây co ngót kích thước phân bố giảm nhiều so với q trình hoạt hố hình 4.32 Kết nghiên cứu cho thấy, hỗn hợp bê tơng geopolymer hồn tồn có khả đạt độ linh động cao bê tông tự lèn cách thiết kế thành phần cấp phối dùng tro bay 400 kg tỷ lệ dung dịch phù hợp 0.4 – 0.6 theo khối lượng tro bay Trong đó, hàm lượng sodium silicate dung dịch hoạt hóa nhiều làm giảm độ linh động hỗn hợp bê tơng geopolymer lại có tác dụng làm tăng cường độ nhiều Do đó, yêu cầu thiết kế phải đặt yêu cầu độ linh động cường độ thích hợp để thiết kế tỷ lệ sodium silicate – sodium hydroxide phù hợp 81 CHƯƠNG KẾT LUẬN – PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 Kết luận Luận văn nghiên cứu ảnh hưởng tro bay dung dịch hoạt hóa đến khả lưu biến bê tơng Geopolymer, hay nói cách khác: tro bay dung dịch hoạt hóa nhân tố tác động trực tiếp đến độ linh động, độ co ngót tính chất cường độ bê tơng Geopolymer Từ kết thực nghiệm, nghiên cứu rút kết luận sau: Độ linh động bê tông Geopolymer: phụ thuộc vào hai nhân tố hàm lượng tro bay tỉ lệ dung dịch hoạt hóa - Hàm lượng tro bay tăng độ linh động hỗn hợp bê tông Geopolymer tăng theo tương ứng - Tỉ lệ dung dịch hoạt hóa/tro bay tăng độ linh động hỗn hợp bê tông tăng theo tương ứng - Tỉ lệ sodium silicate/sodium hydroxide tăng, hay nói cách khác lượng sử dụng sodium hydroxide độ linh động hỗn hợp bê tông giảm xuống - Tuy nhiên cần phải giới hạn hai tác nhân này, lượng sử dụng lớn làm cho hỗn hợp bê tông Geopolymer bị phân tầng tách nước Phương pháp tính tốn Coussot - Nghiên cứu đề xuất cách xác định hệ số thiết kế Coussot nhằm đánh giá độ linh động hỗn hợp bê tông Geopolymer cho kết tính tốn sát với kết thực nghiệm - Phương pháp giải pháp nhằm tiết kiệm thời gian, để đưa nhận định ban đầu biến thiên khả lưu biến bê tơng Geopolymer từ xác định hàm lượng dung dịch độ linh động cần thiết cho hỗn hợp betong geopolymer Độ co ngót bê tơng Geopolymer: phụ thuộc vào hàm lượng tro bay tỉ lệ dung dịch hoạt hóa sử dụng 82 - Hàm lượng tro bay sử dụng tăng làm tăng độ co ngót bê tơng Geopolymer - Tỉ lệ dung dịch hoạt hóa/tro bay sử dụng tăng độ co ngót bê tơng Geopolymer tăng theo - Bê tơng Geopolymer có độ co ngót phát triển nhanh khoảng thời gian ngày đầu, sau theo thời gian độ co ngót phát triển chậm - Bê tơng Geopolymer sau gia nhiệt độ co ngót tăng theo thời gian, xem ưu điểm loại bê tông Cường độ bê tông Geopolymer: phụ thuộc vào hàm lượng tro bay tỉ lệ dung dịch hoạt hóa sử dụng - Hàm lượng tro bay tăng cường độ bê tơng Geopolymer tăng theo tương ứng - Tỉ lệ dung dịch hoạt hóa/tro bay tăng cường độ bê tơng tăng theo tương ứng - Tỉ lệ sodium silicate/sodium hydroxide tăng, hay nói cách khác lượng sử dụng sodium silicate nhiều cường độ bê tơng tăng lên - Tuy nhiên, cần phải khống chế hàm lượng tro bay dung dịch hoạt hóa phù hợp cường độ bê tông geopolymer đạt mong muốn Vì sử dụng chúng nhiều làm giảm cường độ bê tông đáng kể 5.2 Hướng phát triển đề tài Xét mặt khoa học, nghiên cứu có nhận định khả lưu biến bê tông Geopolymer thay đổi thành phần cấu thành Dựa vào đó, chế tạo loại bê tơng với đầy đủ phẩm chất ứng dụng tốt thực tế Đối với bê tông xi măng tự lèn thông thường chế tạo phải sử dụng loại phụ gia nhằm tăng độ linh động cho bê tông như: phụ gia siêu dẻo, bột đá vôi, tro bay Đối với bê tơng Geopolymer khơng sử dụng phụ gia bê tơng có độ linh động cao đáp ứng điều kiện chế tạo bê tông tự lèn Do đó, dựa vào đặc trưng đề tài, phát triển nghiên cứu cho mảng bê tông Geopolymer tự lèn cách điều chỉnh lại thành phần cấp phối, cốt liệu, hàm lượng dung dịch, tỷ lệ thành phần sodium silicate dung dịch tiến hành số thí nghiệm kiểm tra khác theo tiêu 83 chuẩn chế tạo bê tơng Geopolymer tự lèn Đó hướng phục vụ cho ngành cơng nghiệp xây dựng nói chung đưa định hướng có ngành vật liệu xây dựng nói riêng 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO A Fernadez – Jimenez (2005), Microstructure development off Alkali – activated fly ash cement: a descriptive model, cement and concrete research 35 A Mohd Mustafa Al – Bakari, Omar A.K.A.Abdul Kareem, San Myint, “Optimization of alkaline activator/fly ash ratio on the compressive strength of fly ash – based geopolymer” Bùi Đăng Trung (2008), “Nghiên cứu chế tạo bê tông bền vững không sử dụng xi măng Portland”, Luận văn thạc sỹ, Đại học Bách Khoa Cao Xuân Phong – Hoàng Thanh Liêm (2009), “Ứng xử lưu biến mơ hình thí nghiệm chảy xịe bê tơng tự đầm lèn” Davidovits (1994) “Properties of Geopolymer Cements” The proceeding First International Conference on Alkaline Cements and concretes, pp 131 -139 Davidovits, J (2002), “Environmentally Driven Geopolymer Cement Applications”, Geopolymer 2002 Conference, Melbourne, Australia, page D Hardjito (2005), “Development and Properties of low- calcium flyash based Geopolymer concrete”, Curtin University of Technology, Australia Hoàng Trọng Minh (2007), Dự án nhà máy chế biến tro bay nhiệt điện, Tạp chí Hoạt động khoa học công nghệ, số 4,(2007), 29-31 Ioanna Giannopulou and Dimitrious Panias (2008),“Structure, Design and Application of Geopolimer Material”, pp – J Davidovits (2011), “Geopolymer Chemistry and Applications”, Saint –Quenten – France, Geopolymer Institute , 612 page John L Provis and Jannie S.J van Deveter, “Geopolymers – Structure, processing, properties and industrial applications”, pp – Jose Davidovit, “Man – Make rock geosynthesic and the resulting development of veryearly high strength cement” Mehta P.K (1999) Concrete Technology for Sustainable Development, Concrete International, 21(11), trang 47-52 85 Malhotra, V.M (2002), “Introduction: Sustainable Development and Concrete Technology”, ACI Concrete International, Vol.24, No.7, 22 page McCaffrey, R (2002), “Climate Change and the Cement Industry”, Global Cement and Lime Magazine, pp 15-19 Mohd Mustafa Al Bakri Abdullah and Prof Dr Mohammed Binhussain, “Geopolymer Materials For Building Industry” Nguyễn Văn Chánh (2008), “Recent Research Geopolymer Concrete”, The 3rd ACF International Conference – ACF/VCA – Số A.18 Nguyễn Văn Chánh (2009), “Tận dụng phế thải bùn đỏ từ quặng boxit để sản xuất gạch đất sét không nung nhiệt độ thấp”, Đại học Bách Khoa TPHCM N A Lloyd - B V Rangan (2010), “Geopolymer Concrete : A Review Of Development AndOpportunity” N.K.L (Dịch từ Global Cement Magazine, tháng 2/2011), Bê tông xi măng, sản phẩm thương mại http://ximangvn.com/index.aspx?id=2126nd Prof Dr Joseph Davidovits (2002), “30 Years of Successes and Failures in Geopolymer Applications Market Trends and Potential Breakthroughs” Phạm Huy Khang (2002), “Tro bay ứng dụng xây dựng đường ô tô sân bay điều kiện Việt Nam” Phạm Duy Hữu, Phùng Quang Lự, Phan Khắc Trí (2002), “Vật liệu xây dựng” NXB Giáo Dục Palomo, A, Grutzeck M.W and Blanco, MT (1999), “Alkali – Activated Fly Ashes, A cement for the Future”, Cement and concrete research, Vol 9, No 08, pp 1323 – 1329 P Coussot et al, “Rheological interpretation of deposites of yield stress fluids”, J Non – Newt.Fluid Mech, 66 (1996) 55 – 70 86 U.S Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, Jan 2011 Roy, D.M (1999), “Alkali – Activated Cements, Opportunities and Challenges”, Cement and Concrete Reasearch, Vol.23, No.03, pp.25-34 Trần Thị Minh Huyền (2012), “Nghiên cứu biến tính tro bay Phả Lại với Polyme chức để tăng dung lượng hấp thụ crom ứng dụng xử lý nước thải” Zongjin Li, Zhu Ding and Yunshen Zhang, “Development of sustainable Cementitious Marterial”, pp 55 – 73 87