Māc tiêu đÁ tài Đề tài nghiên cāu thiÁt kÁ cấp phối bê tông có sử dāng các lo¿i phā gia khống khác nhau phāc vā cho cơng nghệ in 3D.. Māc tiêu cÿa đề tài là nghiên cāu khÁ năng tận dāng,
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH 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 Mà SỐ: SV2020-164 SKC 0 0 7 3 6 8 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2020 Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯äNG ĐH S¯ PH¾M KĀ THUÀT TPHCM BÁO CÁO TàNG K¾T ĐÀ TÀI NGHIÊN CĄU KHOA HàC CĂA SINH VIÊN ÀNH H¯æNG CĂA CÁC LO¾I PHĀ GIA KHOÁNG Đ¾N C¯äNG Đà BÊ TÔNG PHĀC VĀ CÔNG NGHà IN 3D Mã số đÁ tài: SV2020-164 Chă nhiám đÁ tài: Hoàng NhÁt Quân Thuác nhóm ngành khoa hác: QUI HO¾CH – KI¾N TRÚC – XÂY DĀNG TP Hß Chí Minh, 10/2020 Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯äNG ĐH S¯ PH¾M KĀ THUÀT TPHCM BÁO CÁO TàNG K¾T ĐÀ TÀI NGHIÊN CĄU KHOA HàC CĂA SINH VIÊN ÀNH H¯æNG CĂA CÁC LO¾I PHĀ GIA KHOÁNG Đ¾N C¯äNG Đà BÊ TÔNG PHĀC VĀ CÔNG NGHà IN 3D Mã số đÁ tài: SV2020-164 Thuác nhóm ngành khoa học: QUI HO¾CH – KIÀN TRÚC –XÂY DĀNG SV thāc hiện: Trần Hÿu Thanh - Mã số SV: 18149162 Hoàng Nhật Quân - Mã số SV: 18149152 Nguyễn Duy Quang - Mã số SV: 18149151 Hà Tấn Quang - Mã số SV: 18149150 Nam, Nÿ: Nam Dân tác: Kinh Lớp, khoa: Lớp 18149CL1, khoa: Đào t¿o CLC Năm thā: 2/Số năm đào t¿o: 4 Ngành học: Công nghệ kĩ thuật công trình xây dāng Ng°ßi h°ớng dẫn: PGS.TS Phan Đāc Hùng TP Hß Chí Minh, 10/2020 MĀC LĀC MĀC LĀC 1 DANH MĀC HÌNH ÀNH 4 DANH MĀC BÀNG BIÂU 6 THÔNG TIN K¾T QUÀ NGHIÊN CĄU ĐÀ TÀI NCKH SINH VIÊN 6 CH¯¡NG 1: TàNG QUAN 10 1.1 Giới thiệu chung 10 1.2 Tình hình nghiên cāu 12 1.2.1 Tình hình nghiên cāu ngoài n°ớc 12 1.2.2 Tình hình nghiên cāu trong n°ớc 15 1.3 Tính cấp thiÁt cÿa đề tài 15 1.3.1 Vấn đề về môi tr°ßng 15 1.3.2 Āng dāng các phā gia khoáng vào thành phần cấp phối vật liệu in 3D 17 1.4 Māc tiêu cÿa đề tài 18 1.5 Nhiệm vā cÿa đề tài 18 1.6 Ph°¡ng pháp nghiên cāu 19 1.7 Ý nghĩa khoa học và thāc tiễn 19 1.7.1 Ý nghĩa khoa học 19 1.7.2 Ý nghĩa thāc tiễn 19 CH¯¡NG 2: C¡ Sæ LÝ THUY¾T 21 2.1 Tổng quan về công nghệ in 3D và công nghệ in 3D trong lĩnh vāc xây dāng 21 2.1.1 Công nghệ in 3D 21 1 2.1.1.1 Khái niệm công nghệ in 3D 20 2.1.1.2 Lÿi ích cÿa công nghệ in 3D 21 2.1.1.3 Āng dāng công nghệ in 3D 22 2.1.2 Công nghệ in 3D trong lĩnh vāc xây dāng 23 2.1.2.1 In nhà 3D trong xây dāng 25 2.1.2.2 ¯u nh°ÿc điểm cÿa công nghệ in 3D trong xây dāng 27 2.2 Thành phần cấp phối vÿa dùng cho in 3D 29 2.3 Phā gia cho cấp phối vÿa phāc vā công nghệ in 3D 30 2.3.1 Phā gia tro bay 30 2.3.2 Phā gia Nano Silica 33 2.3.2.1 Hÿp chất silica 33 2.3.2.2 Nano silica 35 2.4 Các yÁu tố Ánh h°áng đÁn c°ßng đá và tính công tác cÿa cấp phối 38 2.4.1 Các yÁu tố Ánh h°áng đÁn đÁn c°ßng đá 38 2.4.2 Các yÁu tố Ánh h°áng đÁn đÁn tính công tác 37 CH¯¡NG 3: NGUYÊN VÀT LIàU VÀ PH¯¡NG PHÁP THÍ NGHIàM 39 3.1 Nguyên vật liệu 39 3.1.1 Xi măng 39 3.1.2 Phā gia tro bay 41 3.1.3 Phā gia Nano Silica (NaSiO2) 42 3.1.4 Cốt liệu Cát 42 3.1.5 N°ớc s¿ch 45 3.2 Thành phần cấp phối 45 3.3 Ph°¡ng pháp t¿o mẫu và thí nghiệm 47 3.3.1 Ph°¡ng pháp t¿o mẫu 47 2 3.3.2 Ph°¡ng pháp thí nghiệm 48 3.3.2.1 Nhào trán và đúc mẫu 47 3.3.2.2 Thí nghiệm xác định đá l°u đáng cÿa cấp phối 49 3.3.2.3 Thí nghiệm xác định c°ßng đá chịu uốn 50 3.3.2.4 Thí nghiệm xác định c°ßng đá chịu nén 52 CH¯¡NG 4: K¾T QUÀ THÍ NGHIàM VÀ ĐÁNH GIÁ 55 4.1 Ành h°áng cÿa đá l°u đáng và tỷ lệ N°ớc/Chất kÁt dính đÁn khÁ năng xây cÿa hßn hÿp vÿa t°¡i 55 4.2 Xác định c°ßng đá chịu uốn và c°ßng đá chịu nén và khối l°ÿng thể tích cÿa mẫu vÿa 57 4.3 Các yÁu tố Ánh h°áng đÁn tính công tác, khÁ năng giÿ hình d¿ng, c°ßng đá cÿa khối in 3D 59 4.3.1 Hàm l°ÿng chất kÁt dính có trong cấp phối 61 4.3.2 Tỷ lệ N°ớc/Chất kÁt dính có trong cấp phối 61 4.3.3 Tốc đá rÁi từng lớp in 3D 62 4.3.4 Thßi gian rÁi từng lớp in 3D 63 4.3.5 Vệ sinh đ°ßng ống và thiÁt bị in 3D 63 4.4 Áp dāng công nghệ in 3D để t¿o kÁt cấu t°ßng chịu lāc 64 CH¯¡NG 5: K¾T LUÀN VÀ H¯âNG PHÁT TRIÂN CĂA ĐÀ TÀI 66 5.1 KÁt luận 66 5.2 H°ớng phát triển cÿa đề tài 67 TÀI LIàU THAM KHÀO 68 3 DANH MĀC HÌNH ÀNH CH¯¡NG 1: TàNG QUAN Hình 1.1 Công nghệ in 3D trong chÁ t¿o các sÁn phẩm có cấu trúc phāc t¿p 9 Hình 1.2 Render mô phỏng công nghệ in 3D cho các ngôi nhà nhỏ 11 Hình 1.3 Thí nghiệm kiểm tra khÁ năng giÿ ổn định hình dáng cÿa khối in 13 Hình 1.4 Máy in (trái) và mẫu khối in (phÁi) trong nghiên cāu cÿa Maleab 14 Hình 1.5 Bãi xử lý tro bay 15 CH¯¡NG 2: C¡ Sæ LÝ THUY¾T Hình 2.1 T¿o ra vật thể biÁn hình từ công nghệ in 3D 21 Hình 2.2 Ngôi nhà văn phòng 3D á Dubai đ°ÿc xây từ hßn hÿp xi măng và các lo¿i phā gia 23 Hình 2.3 Āng dāng công nghệ in 3D trong lĩnh vāc xây dāng 25 Hình 2.4 Ngôi nhà in 3D trong 24 giß t¿i Nga trong bang tuyÁt năm 2018 26 Hình 2.5 Biệt thā xây bằng công nghệ in 3D-Winsun 28 Hình 2.6 Ành h°áng cÿa khÁ năng xây cÿa các lớp vÿa cho công nghệ in 3D 30 Hình 2.7 Các d¿ng tồn t¿i cÿa silica 34 Hình 2.8 Bát Nano silica 35 CH¯¡NG 3: NGUYÊN VÀT LIàU VÀ PH¯¡NG PHÁP THÍ NGHIàM Hình 3.1 Xi măng PCB 40- Phúc S¡n 39 Hình 3.2 Tro bay lo¿i F – Formosa 41 Hình 3.3 Nano silica (Nano SiO2) 41 Hình 3.4 Cát sử dāng thí nghiệm 42 Hình 3.5 Biểu đồ thành phần h¿t cát dāng trong thí nghiệm 43 Hình 3.6 ThiÁt bị đùn ép vÿa rÁi phāc vā cho in 3D 46 Hình 3.7 Hình dáng lớp in 46 Hình 3.8 Quá trình đẩy vÿa ra khỏi đầu in t¿o nên lớp in 3D 47 Hình 3.9 Các lớp in đ°ÿc rÁi chồng chất lên nhau 48 4 Hình 3.10 Khối in sau khi đóng rắn 49 Hình 3.11 Thí nghiệm xác định đá l°u đáng cÿa hßn hÿp 50 Hình 3.12 Mẫu vÿa thí nghiệm uốn nén 51 Hình 3.13 Thí nghiệm xác định c°ßng đá chịu uốn 51 Hình 3.14 Thí ngiệm xác định c°ßng đá chịu nén 52 CH¯¡NG 4: K¾T QUÀ THÍ NGHIàM VÀ ĐÁNH GIÁ Hình 4.1 Đá l°u đáng và tyt lệ N°ớc/Chất kÁt dính cho từng cấp phối 54 Hình 4.2 C°ßng đá chịu nén theo từng cấp phối 56 Hình 4.3 C°ßng đọ chịu uốn theo từng cấp phối 57 Hình 4.4 Khối l°ÿng thể tích theo từng cấp phối 58 Hình 4.5 Hßn hÿp vÿa bị khô t¿o nhiều vÁt nāt đāt đo¿n trên bề mặt lớp in 60 Hình 4.6 Các điểm đùn vÿa khí tốc đá rÁi không đều 61 Hình 4.7 Chiều cao lớp từng chịu lāc in 3D 62 Hình 4.8 KÁt cấu t°ßng chịu lāc in 3D sau khi in 62 Hình 4.9 KÁt cấu t°ßng chịu lāc in 3D sau khi đã đóng rắn 63 CH¯¡NG 5: K¾T LUÀN VÀ H¯âNG PHÁT TRIÂN CĂA ĐÀ TÀI 5 DANH MĀC BÀNG BIÂU CH¯¡NG 1: TàNG QUAN CH¯¡NG 2: C¡ Sæ LÝ THUY¾T BÁng 2.1 Thành phần vật lý cÿa tro bay 32 BÁng 2.2 Thành phần hóa học cÿa tro bay 33 BÁng 2.3 Thành phần vật lý cÿa Nano Silica (Nano SiO2) 36 BÁng 2.4 Thành phần hóa học cÿa Nano Silica (Nano SiO2) 36 CH¯¡NG 3: NGUYÊN VÀT LIàU VÀ PH¯¡NG PHÁP THÍ NGHIàM BÁng 3.1 Thông số ký thuật cÿa xi măng Phúc S¡n PCB 40 40 BÁng 3.2 Số l°ÿng tích lũy thành phần h¿t cát sử dāng trong thí nghiệm 43 BÁng 3.3 Thành phần cấp phối in 3D có sử dāng tro bay và nano silica 44 CH¯¡NG 4: K¾T QUÀ THÍ NGHIàM VÀ ĐÁNH GIÁ BÁng 4.1 KÁt quÁ đá l°u đáng và tỷ lệ N°ớc/Chất kÁt dính cÿa hßn hÿp vÿa t°¡i 53 BÁng 4.2 KÁt quÁ c°ßng đá chịu nén, c°ßng đá chịu uốn và khối l°ÿng thể tích vÿa t°¡i theo từng cấp đá 55 CH¯¡NG 5: K¾T LUÀN 6 Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯äNG ĐH S¯ PH¾M KĀ THUÀT TPHCM THÔNG TIN K¾T QUÀ NGHIÊN CĄU CĂA ĐÀ TÀI 1 Thông tin chung - Tên đề tài: Ành h°áng cÿa các lo¿i phā gia khoáng đÁn c°ßng đá vÿa phāc vā công nghệ in 3D - Chÿ nhiệm đề tài: Hoàng Nhật Quân Mã số SV: 18149152 - Lớp: 18149CL1B Khoa: Chất l°ÿng cao - Thành viên đề tài: Stt Họ và tên MSSV Lớp Khoa 1 Hoàng Nhật Quân 18149152 18149CL1B Chất l°ÿng cao 2 Trần Hÿu Thanh 18149162 18149CL1B Chất l°ÿng cao 3 Hà Tấn Quang 18149150 18149CL1B Chất l°ÿng cao 4 Nguyễn Duy Quang 18149151 18149CL1B Chất l°ÿng cao - Ng°ßi h°ớng dẫn: PGS.TS Phan Đāc Hùng 2 Māc tiêu đÁ tài Đề tài nghiên cāu thiÁt kÁ cấp phối bê tông có sử dāng các lo¿i phā gia khoáng khác nhau phāc vā cho công nghệ in 3D Māc tiêu cÿa đề tài là nghiên cāu khÁ năng tận dāng, phối trán các lo¿i phā gia khoáng nh° tro bay, nano silica cho cấp phối vật liệu in Từ đó h°ớng đÁn giÁm thiểu ô nhiễm môi tr°ßng nh°ng vẫn đÁm bÁo các yêu cầu về vật liệu in 3D nh° tính công tác, đá l°u đáng, khÁ năng xây, giÿ hình dáng khối in và các yêu cầu về c°ßng đá phāc vā cho công nghệ in 3D trong xây dāng Bên c¿nh đó các cấp phối có sử dāng phā gia có thể cÁi thiện khÁ năng chịu lāc cho các lớp in, rút ngắn thßi gian in và h¿n chÁ lß rßng bên trong lớp in, giúp cho khối in đặc chắc h¡n 7