Nghiên cứu phụ gia cải thiện khả năng hút nước cho gạch block AAC

i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN LÊ THANH QUÃNG NGHIÊN CỨU PHỤ GIA CẢI THIỆN KHẢ NĂNG HÚT NƯỚC CHO GẠCH BLOCK AAC CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VẬT LIỆU MÃ SỐ CHUYÊN NGÀNH: 60520309 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2016 ii ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN LÊ THANH QUÃNG NGHIÊN CỨU PHỤ GIA CẢI THIỆN KHẢ NĂNG HÚT NƯỚC CHO GẠCH BLOCK AAC CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VẬT LIỆU MÃ SỐ CHUYÊN NGÀNH: 60520309 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN KHÁNH SƠN TP HỒ CHÍ MINH – 2016 iii Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG- HCM Cán hướng dẫn: TS Nguyễn Khánh Sơn Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm Thành phần Hội đồng đảnh giá luận văn thạc sĩ gồm: Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đảnh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khỉ luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự Do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ •••• Họ tên: Năm sinh: Ngành: NGUYỄN LÊ THANH QUÃNG 10/11/1989 KỸ THUẬT VẬT LIỆU MSHV: 13031228 Nơi sinh: Quảng Ngãi MN: 60 52 03 09 Đề tài luận văn: Nghiên cứu phụ gia cải thiện khả hút nước cho gạch block AAC Nhiệm vụ (yêu cầu nội dung số liệu ban đầu): • Tìm hiểu nghiên cứu khả cải thiện độ hút nước cho gạch block AAC phụ gia polydimethyl siloxane (PDMS) đưa vào công đoạn phối trộn giai đoạn tạo hình gạch block AAC nhà máy sản xuất • Khảo sát tiêu tính chất theo yêu cầu tiêu chuẩn TCVN 7959: 2011, tính liên kết với vữa xây tơ gạch block AAC có dùng phụ gia PDMS so với gạch thương mại khơng dùng phụ gia • Khảo sát, phân tích vật liệu kỹ thuật XRD, SEM, FTIR đánh giá hiệu chế chống thấm bên cấu trúc phụ gia PDMS Ngày giao luận văn: 11/01/2016 Ngày hoàn thành luận văn: 25/12/2016 Cán hướng dẫn: (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): TS Nguyễn Khánh Sơn TpHCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA (Họ tên chữ ký) V LỜI NĨI ĐẦU Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy, cô môn SilicatKhoa Công Nghệ Vật Liệu - Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM, đặc biệt thầy hướng dẫn, TS Nguyễn Khánh Sơn tận tình hỗ trợ suốt q trình thực luận văn Tơi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: KS Trịnh Quang Thảo (Công ty cổ Phần Tân Kỷ Nguyên E-block) giúp tư vấn chuyên môn hỗ trợ kỹ thuật suốt trình làm luận văn nhà máy Ban lãnh đạo công ty cổ Phần Tân Kỷ Nguyên E-block tạo điều kiện cho thực nghiên cứu đề tài luận văn cao học Vì thời gian thực luận văn ngắn, nên khó tránh khỏi sai sót, tơi mong nhận thơng cảm ý kiến đánh giá thầy cô để thực nghiên cứu tiếp sau tốt Thực Nguyễn Lê Thanh Quãng vi TÓM TẤT LUẬN VĂN Ở Việt Nam ửong năm gần đây, gạch block AAC nghiên cứu sản xuất tương đối rộng Với tính ưu việt gạch block AAC xu hướng phát triển ngành vật liệu xây dựng tiến tới vật liệu thân thiện với mơi trường gạch block AAC đánh giá loại gạch xây dựng không nung tốt Tuy nhiên bên cạnh tính vượt hội gạch block AAC nhắc phải nhược điểm độ hút nước gạch block AAC cao Khi hút nước khối lượng thể tích gạch block AAC tăng lên làm tăng tải trọng cơng trình, làm giảm cường độ khả cách nhiệt gạch block AAC Bên cạnh đó, độ hút nước gạch block AAC cao nên sử dụng vữa thông thường theo TCVN 6016: 1995 vữa bị khô nhanh, dễ bị nứt, lóp vữa bị chẻ đục lõm, khiếm khuyết khác thường tăng lên Vì vữa chuyên dụng cho gạch block AAC, vữa lớp đáy mỏng (thin-bed mortar) theo tiêu chuẩn thay dùng vữa xi măng truyền thống khuyến cáo sử dựng xây Nhưng q trình thi cơng gặp nhiều khó khăn thói quen, tay nghề đòi hỏi độ xác cao, điều hạn chế khả phổ biến loại gạch xây dựng Trong nghiên cứu đề cập đến loại phụ gia hữu gốc silicon polydimethyl siloxane (PDMS) dạng chất lỏng suốt chống thấm bên cấu trúc gạch block AAC nhằm cải thiện độ hút nước gạch block AAC mà không ảnh hưởng đến tính chất ưu việt tiêu kỹ thuật gạch block AAC Thực nghiệm đo độ hút gạch block AAC sử dụng phụ gia PDMS cải thiện độ hút nước đáng kể cho mẫu gạch block AAC Các kết đo phổ hồng ngoại (FTIR) kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy rõ chế chống thấm bên ttong cấu trúc gạch block AAC sử dụng phụ gia chống thấm hữu PDMS SUMMARY vii In recent years, AAC block has been researching and developing in Viet Nam With advantages of AAC block in the trend of development building materials, is approaching envnomental and friendly material AAC block is the best kind of unbaked brick construction today However, AAC block has a disadvantage, water absorption is high When AAC block absorbs water, it will increase the load of building and reduce the strength as well as ability insulation of AAC block Besides, AAC block’s water absorption is high that’s why AAC block has to use specialized mortar instead of conventional mortar In this study, we mention the using of organic additive waterproofing polydimethyl siloxane (PDMS) in liquid form to improve the water absorption inside the structure of AAC block without affecting the excellent properties and technical indicators of AAC block Measurement of water absorption experiment of AAC block use waterproofing additive PDMS has demonstrated the using of additive PDMS has improved water absorption of the sample AAC block Results of Infrared Spectroscopy (FUR) and Scanning Electron Microscope (SEM) showed us clearly the waterproofing mechanism inside the structure of AAC block when using additive PDMS LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ LUẬN VĂN Tôi xin cam đoan nội dung thực luận văn thực theo quy định Trường Đại học Bách Khoa - ĐH Quốc gia Tp.HCM Toàn liệu thực trung thực, không chép người khác 24 MỤC LỤC MỤC LỤC .I MỤC LỤC HÌNH ẢNH MỤC LỤC BẢNG DANH MỤC VIẾT TẮT CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ GẠCH BLOCK AAC 1.1 GIỚI THỆU ố 1.2 KHÁI QUÁT LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 1.3 NHỮNG ƯU ĐIỂM CỦA GẠCH BLOCK AAC TRONG SỬ DỤNG 11 1.4 NGUYÊN LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO 14 1.4.1 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT GẠCH BLOCK AAC 14 1.4.2 PHỐI LIỆU VÀ SƠ ĐỔ CÔNG NGHỆ 18 1.5 TIÊU CHUẨN VỀ CÁC YÊU CẦU CHỈ TIÊU KĨ THUẬT SẢN PHẨM 19 1.5.1 T1ÊU CHUẨN TCVN 7959:2011 19 1.5.2 CÁC CHỈ TIÊU KĨ THUẬT CO BẢN CỦA SẢN PHẨM 20 CHƯƠNG VI CẤU TRÚC RỖNG VÀ HỆ QUẢ HÚT NƯỚC CỦA GẠCH BLOCK AAC 23 2.1 THÀNH PHẦN KHOÁNG SẢN PHẨM VÀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VI CẤU TRÚC CỦA VẬT LỆU BÊ-TƠNG KHÍ CHƯNG ÁP AAC 23 2.1.1 HÌNH THÀNH THÀNH PHẦN KHOÁNG SẢN PHẨM 23 2.2 HÌNH THÀNH VI CẤU TRÚC RỖNG 26 2.3 PHÂN TÍCH ĐẶC TÍNH HÚT NƯỚC CỦA GẠCH BLOCK AAC 29 2.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC 29 2.5 PHỤ GIA CHỐNG THẤM POLYDIMETHYL SILOXANE (PDMS) VÀ CO CHẾ CHỐNG THẤM NHỜ PHẢN ƯNG KẾT HỌP 30 2.6 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 32 2.6.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN cứu VÀ MỤC TIÊU 32 PHẠM VI GIỚI HẠN CỦA NỘI DUNG NGHIÊN cứu 33 2.6.2 CHƯƠNG QUY TRÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 34 3.1 Cơ SỞ XÂY DỤNG QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM 34 3.2 Sơ ĐỔ QUY TRÌNH VÀ THUYẾT MINH 34 3.4 CÁC PHUƠNG PHÁP TIẾN HÀNH VÀ THIẾT BỊ PHÂN TÍCH VẬT LỆU 36 3.4.1 THÍ NGHỆM ĐO ĐỘ HÚT NƯỚC CỦA GẠCH BLOCK AAC 36 3.4.2 THÍ NGHỆM ĐO CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN VÀ KHỐI LƯỢNG THÊ TÍCH 37 3.4.3 THÍ NGHỆM ĐỘ BÁM DÍNH CỦA VỮA TƠ VỚI GẠCH BLOCK AAC 39 3.4.4 PHÂN TÍCH VI CẤU TRÚC BẰNG KÍNH HIÊN VIĐỆN TỬ QUÉT (SEM) 39 3.4.5 PHÂN TÍCH PHỔ HẤP PHỤ BẰNG HỔNG NGOẠI (FTIR) 40 3.4.6 PHÂN TÍCH THÀNH PHÂN KHỐNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ TIA X 40 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 4.1 KẾT QUẢ ĐO ĐỘ HÚT NƯỚC 41 4.2.1 PHỔ PHÂN TÍCH THÀNH PHÂN KHỐNG XRD 43 4.2.2 ANH CHỤP VI CẤU TRÚC RỖNG (SEM) 43 4.2.3 PHỔ PHÂN TÍCH HỔNG NGOẠI FTIR 45 4.3.1 CHỈ TIÊU KHỐI LƯỢNG THÊ TÍCH KHƠ 48 4.3.2 CHỈ TIÊU CƯỜNG Độ CHỊU NÉN 48 4.3.3 KẾT QUẢ THỦNGHỆM ĐỘ BÁM DÍNH CỦA GẠCH AAC VÀ VỮA 49 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51 5.1 KẾT LUẬN 51 5.1.1 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG GIẢM THIÊU ĐỘ HÚT NƯỚC CỦA GẠCH BLOCK A AC KHI DÙNG PHỤ GIA POLYDIMETHYL SILOXANE (PDMS) 51 5.1.2 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA HỮU POLYDIMETHYL SILOXANE (PDMS) ĐỐI VỚI CHỈ TIÊU Cơ LÝ CỦA GẠCH THÀNH PHẨM 51 56 thấu nước Kết chụp SEM gạch block AAC block sử dụng phụ gia PDMS ta thấy xung quanh cấu trúc mao dẫn micro (micro capillary) cố khác biệt vệt mờ màu trắng lấm dự đoản gốc alkyl (-CH3), thuộc nhóm ky nước nhóm silanol liên kết với tạo thành lớp màng mỏng bịt kín lỗ rỗng vỉ mao dẫn kích thước 50 nm làm cho nước thẩm thấu qua lỗ rỗng mao quản vào bên mẫu gạch block 4.2.3 Phổ phân tích hồng ngoại FTIR Đồng thời với phân tích kết chụp quan sát vi cấu trúc tiến hành phân tích phổ hồng ngoại (FTIR) đối phụ gỉa PDMS, mẫu gạch block AAC thương mại gạch block AAC sử dụng phụ gia PDMS ❖ Trên phổ FT1R phụ gia chống thấm PDMS (hình 4.4) ta thấy vị trí 1025, 1094 cm1 peak đặc trưng liên kết Si-O-Si, Si-O Ta thấy 1260cm"1 phù hợp với liên kết S1-CH3, đặc biệt ý bước sóng 1466cm1 peak đặc trưng nhóm alkyl CH3 phụ gia .»«■ 11M lâv Ú-* PHEM ỉftr am ’>» UM aw ryv.r.ự-., , n,, M ft MM »J« 1ŨM IW 4*E> 5« ‘J*-.* ĨFT -ỉ u llMHTVAbU.' 1Ei ■ IM ■■■ ■ =.KiT-r- ,1.76- Hình 4.4 Phổ FTIR phụ gia polydimethyl siloxane PDMS ❖ Trên phổ FTIR mẫu gạch block AAC thương mại gạch block AAC sử dụng phụ gia PDMS (hình 4.5 4.6) cho thấy vị trí peak trường hợp thuộc bước sóng đặc trưng chất calcium siliacte Cụ thể ưên bảng 4.3 thống kê vùng peak bước sống đặc trưng 45 ‘ ^TĩinamrtiiHi 56 Hình 4.5 Phổ FTIR mẫu gạch block AAC thương mại Bảng 4.3 Đảng vùng bước sống đặc trưng calcium silicate Bước sóng (cm1) Nhóm liên kết 3436 V-OH 1634 H-O-H 1425 COs2- 1045 V3 Si-0 771 vSi-O 465 V4 O-Si-O ♦♦♦ Tuy nhiên, peak 1455,3 cm"1 phổ FTIR mẫu gạch block AAC sử dụng phụ gia PDMS cho thấy peak đặc trưng gốc akyl (-CH3) thể rõ ràng Điều chứng tỏ ngồi sản phẩm canxỉ sỉlỉcat có liên kết phụ gia hình thành vi cấu trúc gạch Kết phần trùng khớp với vệt sáng màu quan sát thấy ảnh chụp vỉ cấu trúc 46 56 Như vậy, nói dựa kết phổ hống ngoại ta thấy mẫu gạch block AAC sử dụng phụ gia PDMS có tồn nhóm chức -OH nhóm silanol sản phẩm phản ứng trùng ngưng phụ gia PDMS đặc biệt có liên kết nhóm akyl CH3 bước sóng 1455.3 cm'1 nằm vùng bước sóng 1450- 1470 cm'1 peak đặc chưng cho nhóm chức -CH3, nhóm akyl nhóm kỵ nước nhóm silanol liên kết với tạo thành lóp màng mỏng phủ lên lỗ rỗng vi mao dẫn giúp hạn chế nước thẩm thấu qua lỗ rỗng mao quản vào bên ửong mẫu gạch block AAC Như vậy, kết hợp phép phân tích thành phần vật liệu nhận thấy vai trò phụ gia hữu PDMS không cho thấy ảnh hưởng đến q trình hình thành khống tobermorite mẫu vật liệu bê-tơng khí chưng áp Ngồi quan sát vi cấu trúc phân tích định tính thành phần liên kết hoá học cho thấy tồn liên kết gốc alkyl (-CH3), thuộc nhóm kỵ nước thành phẩm Có thể điều định thay đổi đáng kể ứng xử nước gạch block AAC so với mẫu thương mại Sự liên kết liên hệ với tìm hiểu chúng tơi canxi silicat hydrat q trình thuỷ nhiệt Chính liên kết giúp lí giải tồn bền vững liên kết điều kiện chưng áp nhiệt độ áp suất cao 4.3 Kết đo tiêu lý độ bám dính vữa 4.3.1 Chỉ tiêu khối lượng thể tích khơ Đảng 4.4 Bảng so sánh kết đo khối lượng thể tích gạch block AAC thương 47 56 mại gạch block AAC sử dụng phụ gia PDMS Theo kết ta thấy khối lượng thể tích khơ gạch block AAC sử dụng phụ gỉa PDMS khối lượng thể tích khơ gạch block AAC thương mại xấp xỉ nhau, không chênh lệch nhiều Điều chứng tỏ việc sử dụng phụ gia chống thấm PDMS không ảnh hưởng nhiều đến khối lượng thể tích gạch block AAC So vớỉ tiêu chuẩn nằm khoảng giá trị phổ biến cấp mác gạch thấp 4.3.2 Chỉ tiêu cường độ chịu nén Lần lượt kết theo dõi cường độ chịu nén mẫu gạch gồm mẫu thương mại mẫu có sử dụng phụ gia PDMS Bảng 4.5 Bảng kết đo cường độ chịu nén mẫu gạch block AAC Cũng khối lượng thể tích khơ, ta thấy cường độ chịu nén gạch block AAC sử dụng phụ gia PDMS AAC thương mại xấp xỉ Chứng tỏ việc sử dụng phụ gia chống thấm PDMS không ảnh hưởng nhiều đến cường độ nén gạch block AAC Cả hai trường hợp đạt so với yêu cầu tiêu chuẩn 7959:2011 với cấp mác B3 với giá trị khối lượng thể tích danh nghĩa 500 48 56 4.3.3 Kết thử nghiệm độ bám dính gạch AAC vữa Thơng thường gạch block AAC thương mại có tính hút nước mạnh nên việc sử dụng vữa xây thông thường không đạt yêu cầu khả liên kết yếu mà thường yêu cầu sử dụng vữa xây tô chuyên dụng Bằng thử nghiệm độ hút nước chứng tỏ mẫu gạch block AAC dùng phụ gia PDMS cỗ tính hút nước thấp (