Nghiên cứu ảnh hưởng của bột diatomite đến cường độ của bê tông xi măng portland

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BỘT DIATOMITE ĐẾN CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG XI MĂNG PORTLAND MÃ SỐ: SV2022-208 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: BÀNH TUẤN KIỆT SKC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2022 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 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BỘT DIATOMITE ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG XI MĂNG PORTLAND Mã số đề tài: SV2022-208 Thuộc nhóm ngành khoa học: QUI HOẠCH – KIẾN TRÚC –XÂY DỰNG SV thực hiện: Bành Tuấn Kiệt - Mã số SV: 18149114 Nguyễn Tiến Trung - Mã số SV: 18149195 Nguyễn Phúc Minh - Mã số SV: 18149125 Trần Văn Khải - Mã số SV: 17149086 Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: Lớp 18149CL, khoa: Đào tạo CLC Năm thứ: 2/Số năm đào tạo: Ngành học: Cơng nghệ kĩ thuật cơng trình xây dựng Người hướng dẫn: TS Trần Thanh Tài TP Hồ Chí Minh, 11/2022 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Tình hình nghiên cứu 11 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 11 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 12 1.3 Tính cấp thiết đề tài 13 1.3.1 Vấn đề môi trường 13 1.3.2 Ứng dụng Diatomite vào sản xuất xi măng 16 1.4 Mục tiêu đề tài 17 1.5 Nhiệm vụ đề tài 17 1.6 Phương pháp nghiên cứu 17 1.7 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 17 1.7.1 Ý nghĩa khoa học 17 1.7.2 Ý nghĩa thực tiễn 18 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 19 2.1 Tổng quan Diatmite Diatomite lĩnh vực xây dựng 19 2.1.1 Diatomite 19 2.1.2 Diatomite lĩnh vực xây dựng 21 2.2 Thành phần cấp phối bê tông sử dụng Diatomite 26 2.3 Phụ gia cho cấp phối bê tông phục vụ việc nghiên cứu 27 2.3.1 Phụ gia Sika R7-N 27 2.3.1.1 Phụ gia R7 gì? 27 2.3.1.2 Ưu điểm chất phụ gia đông kết nhanh R7 27 2.3.1.3 Ứng dụng Sika R7-N thực tế 28 2.3.1.4 Ứng dụng phụ gia sika R7 vào thi công xây dựng 28 2.3.1.5 Tại phụ gia sika R7 lại cho phép bê tông chống thấm nước 32 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ tính cơng tác cấp phối 33 2.4.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến đến cường độ 33 2.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến đến tính cơng tác 34 CHƯƠNG 3: NGUN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 35 3.1 Nguyên vật liệu 35 3.1.1 Xi măng 35 3.1.2 Cốt liệu Cát 36 3.1.3 Nước 38 3.1.4 Đá dăm 38 3.1.5 Diatomite 39 3.1.6 Phụ gia Sika R7-N 40 3.2 Thành phần cấp phối 40 3.3 Phương pháp tạo mẫu thí nghiệm 41 3.3.1 Phương pháp tạo mẫu 41 3.3.2 Phương pháp thí nghiệm 42 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 44 4.2 Kết luận 46 4.3 Hướng phát triển đề tài 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Hình 1.1 Bột diatomite tạo từ khống sản tự nhiên Hình 1.2 Người chăn ni dùng diatomite làm chất hấp thụ mùi hôi chăn nuôi 10 Hình 1.3 Tài liệu nước ngồi Diatomite 12 Hình 1.4 Một phần mỏ quặng Diatomite 13 Hình 1.5 Khai thác cát 14 Hình 1.6 Một phần sơng Đồng Nai bị sạt lở nạn khai thác cát lậu 15 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.1 Đất tảo cát nước 19 Hình 2.2 Bột trợ lọc thực phẩm Đại Việt 25 Hình 2.3 Chất độn đất Diatomite để gia cơng sản xuất 25 Hình 2.4 Cơng nhân đổ bê tơng có trộn phụ gia Sika R-7n 29 Hình 2.5 Cơng nhân bảo quản bê tơng 31 Hình 2.6 Cơng nhân làm ướt bề mặt bê tông sau đổ 32 CHƯƠNG 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM Hình 3.1 Xi măng PCB 40- Phúc Sơn 35 Hình 3.2 Cát sử dụng thí nghiệm 37 Hình 3.3 Biểu đồ thành phần hạt cát dùng thí 38 Hình 3.4 Diatomite dùng để đúc cấp phối bê tơng 39 Hình 3.5 Phụ gia Sika R7-N dùng để đúc cấp phối bê tơn 40 Hình 3.6 Khn đúc bê tơng hình trụ D100x200 42 Hình 3.7 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén 43 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ Hình 4.1: Biểu đồ thể khối lượng mẫu bê tông ứng với phần trăm diatomite chiếm 44 Hình 4.2: đồ thị biểu diễn ảnh hưởng diatomite đến cường độ bê tông 45 Hình 4.3:Mẫu SEM mẫu 0% diatomite 46 Hình 4.4: Mẫu SEM mẫu 40% diatomite 46 CHƯƠNG 5: TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM Bảng 3.1 Thơng số ký thuật xi măng Phúc Sơn PCB 40 36 Bảng 3.2 Lượng sót tích lũy thành phần hạt cát sử dụng thí nghiệm 37 Bảng 3.3 Thành phần cấp phối bê tông sử dụng diatomite phụ gia Sika 41 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 5: TÀI LIỆU THAM KHẢO 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: Nghiên cứu ảnh hưởng bột diatomite đến cường độ bê tông xi măng Portland - Chủ nhiệm đề tài: Bành Tuấn Kiệt Mã số SV: 18149114 - Lớp: 18149CL1B Khoa: Chất lượng cao - Thành viên đề tài: Stt Họ tên MSSV Lớp Khoa Bành Tuấn Kiệt 18149114 18149CL1B Chất lượng cao Nguyễn Phúc Minh 18149125 18149CL1B Chất lượng cao Nguyễn Tiến Trung 18149195 18149CL4B Chất lượng cao Trần Văn Khải 17149086 17149CL Chất lượng cao - Người hướng dẫn: TS Trần Thanh Tài Mục tiêu đề tài Đề tài nghiên cứu thiết kế cấp phối bê tơng có sử dụng loại phụ gia diatomite phục vụ cho việc xây dựng Mục tiêu đề tài nghiên cứu khả tận dụng, phối trộn dùng phụ gia diatomite nhằm mục đích thay phần cát cho bê tơng Diatomite dùng làm cốt liệu cho sản xuất gạch panel với ưu điểm cách âm, cách nhiệt chịu nhiệt Có thể tận dụng xốp phế thải qua trình gia cơng kết hợp với diatomite để làm cốt liệu cho loại tường Đem lại hiệu kinh tế hiệu bảo vệ môi trường Tính sáng tạo Diatomite có tính chất nhẹ, xốp, khả chịu nhiệt tính ổn định môi trường axit lẫn môi trường kiềm góp phần vào việc nghiên cứu sản xuất bê tông nhẹ đem lại hiệu kinh tế hiệu bảo vệ môi trường Kết nghiên cứu Thiết kế thành phần bê tông theo TCVN, qua thay đổi lượng dùng Diatomite để thay cát thành phần bê tông (thay 0%; 20%; 40%; 60%; 80%) thành phần vật liệu khác bê tơng Các thí nghiệm tiến hành bê tông đối chứng Qua thí nghiệm tìm tỷ lệ thay Diatomite hợp lý nhất, đảm bảo bê tơng có cường độ tính bền cao Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài Đóng góp vào nguồn khai thác nguyên liệu cát ạt, giúp cho giảm thiểu nạn khai thác cát hạn chế đến trữ lượng cát dịng sơng Việc sử dụng Diatomite thay ngun liệu bê tơng Từ làm giảm giá thành thành bê tơng 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 Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài: …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………… Ngày tháng Người hướng dẫn năm CHƯƠNG 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.1 Nguyên vật liệu Nguyên vật liệu để chế tạo lớp in 3D bao gồm: Xi măng PCB40, Cát, Nước, phụ gia tro bay phụ gia nano silica Các thành phần nguyên vật liệu phối trộn với tỷ lệ hàm lượng xi măng khác cho cấp phối 3.1.1 Xi măng Xi măng sử dụng thí nghiệm xi măng PCB40 phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 6260-2009: Xi măng Pooc lăng hỗn hợp – Yêu cầu kỹ thuật Hình 3.1 Xi măng PCB 40 - Phúc Sơn Xi măng Phúc Sơn PCB 40 có thơng số kỹ thuật Bảng 3.1 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật xi măng Phúc Sơn PCB 40 35 3.1.2 Cốt liệu Cát Cát dùng cho nghiên cứu cát vàng xây dựng có nguồn gốc Bình Dương, sàng rửa thỏa mãn yêu cầu theo TCVN 7570-2006: Cốt liệu cho bê tơng vữa- u cầu kỹ thuật 36 Hình 3.2 Cát sử dụng thí nghiệm Cát sử dụng cát thô với modul độ lớn 2,18 khối lượng thể tích 1,7g/cm3 Thành phần kích cỡ hạt cát thể theo Bảng biểu đồ thành phần kích thước hạt cát thể Hình 3.5 Bảng 3.2 Lượng sót tích lũy thành phần hạt cát sử dụng thí nghiệm Kích thước lỗ sàn (mm) 0.14 0.315 0.63 1.25 2.5 Lượng sót tích lũy (%) 100 66.8 35.6 15.3 37 Hình 3.3 Biểu đồ thành phần hạt cát dùng thí nghiệm 3.1.3 Nước Nước sử dụng thí nghiệm nước sinh hoạt, phù hợp sử dụng cho hỗn hợp bê tông theo TCVN 4506-2012 3.1.4 Đá dăm Đá dăm sử dụng thí nghiệm đá dăm 2x4 nước sinh hoạt, phù hợp sử dụng cho hỗn hợp bê tơng theo TCVN 4506-2012 38 3.1.5 Diatomite Hình 3.4 Diatomite dùng để đúc cấp phối bê tông 39 3.1.6 Phụ gia Sika R7-N Hình 3.5 Phụ gia Sika R7-N dùng để đúc cấp phối bê tông 3.2 Thành phần cấp phối Thành phần cấp phối bê tông nghiên cứu sử dụng cốt liệu mịn cát, xi măng, phụ gia R7-N, đá dăm,bột diatomite nước với lượng bột diatomite cát thay đổi nhằm đánh giá tính cơng tác hỗn hợp Thành phần cấp phối bê tông sử dụng diatomite thiết kế dựa thành phần phụ gia tham gia phối trộn thay phần cho cát; cát chiếm từ 30.11% đến 40 40.95% tổng khối lượng cấp phối Các cấp phối thay đổi hàm lượng cát giảm dần nhằm tiết kiệm chi phí Trong hàm lượng diatomite thay lên đến 60% khối lượng Thành phần cấp phối thể theo Bảng 3.3 Bảng 3.3 Thành phần cấp phối bê tông sử dụng diatomite phụ gia Sika Cấp phối CP chuẩn Xi măng(g) 2324,7 Cát (g) 3360 Nước (g) Đá (g) 1230 7170 Phụ Gia R7-N(g) - Diatomite Ghi (g) - - Diatomite CP1 2324 2688 1230 7170 116 thay 528.7 20%cát Diatomite CP2 2324 2016 1230 7170 116 thay 1057.48 40%cát Diatomite CP3 2324 1344 1230 7170 116 1586.233 thay 40%cát 3.3 Phương pháp tạo mẫu thí nghiệm 3.3.1 Phương pháp tạo mẫu Sử dụng khn đúc bê tơng hình trụ để đúc cấp phối khuôn D100x200 41 Hình 3.6 Khn đúc bê tơng hình trụ D100x200 3.3.2 Phương pháp thí nghiệm 3.3.2.1 Nhào trộn đúc mẫu Các thành phần nguyên vật liệu sau định lượng bao gồm xi măng diatomite nhào trộn khơ khoảng phút; sau tiếp tục nhào trộn khô với cát,đá phút Cuối cùng, nước cho vào tiến hành trộn ướt vòng phút Hỗn hợp sau nhào trộn xong tiến hành kiểm tra độ sụt bê tông Khi độ sụt đạt giá trị so với thiết kế TIến hành đổ khn bê tơng 3.3.2.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén Đề tài thực nén mẫu bê tơng kích thướcD100x200mm máy nén thủy lực sau 7,28,56,90 ngày kể từ ngày tạo mẫu để xác định cường độ chịu nén mẫu theo TCVN 31212003: Vửa xây dựng – Phương pháp thử 42 Hình 3.7 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén 43 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 4.1 Kết thí nghiệm 4.1.1 Về khối lượng Khi tiến hành thay diatomite dần cho cốt liệu cát hỗn hợp bê tông xi măng Pooc-lăng, tiến hành cân khối lượng mẫu bê tông sau thời gian bảo dưỡng 28 ngày cho biểu sau 4.5 Khối lượng mẫu (Kg) 3.5 2.5 Khối Lượng (kg) 1.5 0.5 0 10 20 30 40 50 60 70 Phần Trăm Diatomite chiếm (%) Hình 4.1: Biểu đồ thể khối lượng mẫu bê tông ứng với phần trăm diatomite chiếm Ta thấy thay diatomite cho cát khối lượng thể tích bê tơng giam đáng kể theo % diatomite thay Đúng với dự kiến ban đầu ý tưởng thiết kế bê tông nhẹ cách thay cốt liệu nhẹ 4.1.2 Về cường độ Ta có biểu đồ thể cường độ bê tông qua cấp phối 44 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng diatomite đến cường độ bê tông 30 Cường độ chịu nén bê tông 25 20 15 10 28 56 90 8.03 14.47 16.61 18.18 20 5.89 11.49 13.5 14.63 40 11.43 20.62 24.05 25.21 60 10.92 20.24 23.97 25.1 Axis Title 20 40 60 Hình 4.2: đồ thị biểu diễn ảnh hưởng diatomite đến cường độ bê tông Ta thấy giá trị CP2( 40% diatomite) có cường độ cao so với cấp phối chuẩn (0% diatomite) ban đầu Thêm vào tiến hành đem mẫu phân tích, mẫu SEM ta thấy 0% điatomite cấu trúc tinh thể nhiều lỗ rỗng Và đặc mẫu 40% diatomte 45 Hình 4.3:Mẫu SEM mẫu 0% diatomite Hình 4.4: Mẫu SEM mẫu 40% diatomite 4.2 Kết luận Đề tài tập trung nghiên cứu ảnh hưởng bột Diatomite đến cường độ bê tông Portland Kết cho thấy sử dụng hàm lượng 40% diatomite cho hàm lượng bê tông tốt Mẫu bê tơng tạo đảm bảo tính cơng tác tốt, nhào trộn tốt Bên cạnh đó, cường độ 46 chịu nén cấp phối đạt giá trị cao chứng tỏ tác động phụ gia Sika R7-N cấp phối đạt hiệu cao Tuy nhiên bên cạnh ưu điểm vật liệu diatomite 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 yêu cầu tính linh động, tính cơng tác liên kết với xi măng tạo thành phần CSH trình thuỷ hố tăng cường độ cho bê tơng 4.3 Hướng phát triển đề tài Kết nghiên cứu đề tài cho thấy khả thay diatomite với cốt liệu truyền thống cho kết mặt cường độ,khối lượng tương đối khả quan 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 thích hợp để gỡ khn khả chịu nhiệt diatomite Bên cạnh đề tài tiếp tục phát triển để đến mục tiêu chế tạo bê tông nhẹ sử dụng cốt liệu nhẹ Đề tài nghiên cứu ứng dụng số loại vật liệu xỉ tro bay, vật liệu nông nghiệp cho việc chế tạo bê tông Ngồi đề tài tìm thêm chất độn cách âm cách nhiệt để tạo nên đa dạng vật liệu cho cơng nghệ diatomite có mẻ 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Use of diatomite in the production of lightweight building elements with cement as binder (Mehmedi Vehbi GƯKÇE, İlhan K) [2] Study of the effect of diatomite on physico-mechanical properties of concrete (A R S Macedo, D S da Luz, C S Lourenỗo) https://vi.wikipedia.org/wiki/In_3D_trong_x%C3%A2y_d%E1%BB%B1ng [3] https://diatomite.vn/gioi-thieu-ung-dung-diatomite-trong-vat-lieu-xay-dung/ [4] Usage Possibilities of Diatomite in the Concrete Production for Agricultural Buildings(Sedat Karaman,C B Sisman) [5] Peng Wu, (2016) A critical review of the use of 3-D printing in the construction industry 48