Nghiên cứu chế tạo chất kết dính geopolyme

Nhan đề : Nghiên cứu chế tạo chất kết dính Geopolyme Tác giả : Nguyễn Văn Hoan Người hướng dẫn: Tạ Ngọc Dũng Từ khoá : Chất kết dính Năm xuất bản : 2013 Nhà xuất bản : Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Tóm tắt : Trình bày tổng quan về vật liệu Geopolyme. Nội dung và phương pháp thiết bị sử dụng trong nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu và thảo luận. Mô tả: Luận văn (Thạc sỹ khoa học) Ngành Khoa học kỹ thuật vật liệu

Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội NGUYỄN VĂN HOAN Nghiên cứu chế tạo Chất kết dính Geopolyme Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khoa học kỹ thuật vật liệu hà nội – 2013 Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội NGUYỄN VĂN HOAN Nghiên cứu chế tạo Chất kết dính Geopolyme Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khoa học Kỹ thuật vật liệu Người hướng dẫn PGS TS KH Nguyễn Anh Dũng TS Tạ Ngọc Dũng Hà Nội – 2013 Luận văn thạc sĩ NGUYỄN VĂN HOAN Mục lục Trang Lời cam đoan i Mục lục ii Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt v Danh mục bảng biểu vi Danh mục hình đồ thị viii MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Tổng quan tình hình nghiên cứu vật liệu geopolyme giới Việt Nam Tình hình sử dụng tro bay nhiệt điện Việt Nam Mục tiêu nghiên cứu đề tài 5 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU GEOPOLYME 1.1 Cơ sở khoa học đề tài 1.1.1 Cơ chế đóng rắn CDK geopolyme 1.1.2 Cơ sở khoa học thực tiễn cho việc chọn lựa nguyên vật liệu 10 sản xuất CKD geopolyme 1.2 Các tính chất ứng dụng vật liệu geopolyme 12 1.2.1 Tính chất chất kết dính geopolyme 12 1.2.2 Ứng dụng vật liệu geopolyme 14 1.3 Các nguyên liệu để chế tạo vật liệu geopolyme 18 1.3.1 Nguyên liệu gốc 18 1.3.2 Dung dịch kiềm 19 1.4 Kết luận chương 20 ii Luận văn thạc sĩ NGUYỄN VĂN HOAN CHƯƠNG II NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu 21 2.2 Phương pháp thiết bị sử dụng nghiên cứu 21 2.2.1 Phương pháp tiêu chuẩn 21 2.2.2 Các phương pháp phi tiêu chuẩn 21 2.3 Kết luận chương 25 CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nguyên vật liệu sử dụng cấp phối nghiên cứu 26 3.1.1 Nguyên vật liệu sử dụng trình nghiên cứu 26 3.1.2 Các cấp phối thí nghiệm 28 3.2 Kết thí nghiệm 28 3.2.1 Các kết thí nghiệm cường độ nén uốn mẫu vữa 28 geopolyme 3.2.2 Các kết thí nghiệm với điều kiện bảo dưỡng khác 29 3.2.3 Kết cường độ mẫu ngâm nước ngâm môi trường sun phát 30 3.2.4 Các kết thí nghiệm độ thải kiềm 31 3.2.5 Các kết thí nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ đến cường độ 32 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp vật liệu geopolyme 32 3.3.1 Ảnh hưởng hàm lượng NaOH đến cường độ 32 3.3.2 Ảnh hưởng hàm lượng thủy tinh lỏng 34 3.3.3 Ảnh hưởng điều kiện bảo dưỡng đến cường độ nén 34 3.4 Nghiên cứu tính chất vật liệu geopolyme 35 3.4.1 Nghiên cứu độ bền môi trường nước 35 3.4.2 Nghiên cứu độ bền geopolyme môi trường sun phát 37 iii Luận văn thạc sĩ NGUYỄN VĂN HOAN 3.4.3 Nghiên cứu độ bền môi trường nhiệt độ cao vữa geopolyme 38 3.4.4 So sánh cường độ uốn mẫu vữa geopolyme với mẫu vữa xi măng Pooc lăng 40 3.5 Nghiên cứu tìm hiểu vi cấu trúc vật liệu geopolyme 40 3.5.1 Phân tích thành phần khống 40 3.5.2 Nhận xét, đánh giá 43 3.6 Đánh giá sơ hiệu kinh tế, môi trường 44 3.6.1 Hiệu kinh tế 44 3.6.2 Hiệu môi trường 44 3.7 Định hướng nghiên cứu ứng dụng CKD geopolyme vật liệu xây dựng 45 3.7.1 Các cấp phối nghiên cứu chế tạo CKD geopolyme 46 3.7.2 Nghiên cứu ứng dụng CKD geopolyme chế tạo gạch bê tông geopolyme 46 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 iv Luận Văn Thạc Sĩ Nguyễn Văn Hoan Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Thuật ngữ Ký hiệu, viết tắt Chất kế dính CKD Đốt than tầng sơi FBC Xi măng XM Xi măng pc lăng PC Xi măng poóc lăng hỗn hợp PCB Hiển vi điện tử HVĐT Mất nung MKN Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Mỹ ASTM v Luận Văn Thạc Sĩ Nguyễn Văn Hoan Danh mục bảng biểu Bảng 1.1: Các ứng dụng vật liệu geopolyme dựa theo tỷ lệ Si:Al Bảng 3.1:Thành phần hóa tro bay Phả lại Bảng 3.2:Thành phần hóa thủy tinh lỏng Bảng 3.3:Các cấp phối thí nghiệm chế tạo CKD geopolyme Bảng 3.4:Kết thí nghiệm cường độ nén uốn mẫu vữa geopolyme Bảng 3.5:Kết cường độ nén mẫu vữa geopolyme với điều kiện bảo dưỡng khác Bảng 3.6: Kết thí nghiệm cường độ nén mẫu ngâm nước ngâm dung dịch sun phát Bảng 3.7: Kết thí nghiệm độ thải kiềm Bảng 3.8: Các kết thí nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ đến cường độ Bảng 3.9: Ảnh hưởng hàm lượng NaOH đến cường độ nén Bảng 3.10: Cường độ nén mẫu vữa geopolyme ngâm nước Bảng 3.11: Các kết thí nghiệm só sánh cường độ mẫu bảo dưỡng môi trường khác Bảng 3.12: Giảm khối lượng theo giản đồ DTA Bảng 3.13: So sánh cường độ uốn mẫu vữa geopolyme vữa xi măng Pooc lăng Bảng 3.14: Giá thành CKD geopolyme Bảng 3.15: So sánh lượng CO sinh sản xuất CKD geopolyme xi măng Pooc lăng Bảng 3.16: Các cấp phối chế tạo CKD thu nghiên cứu Bảng 3.17: Thành phần vật liệu cho m3 bê tông geopolyme làm gạch Bảng 3.18: Kết thí nghiệm cấp phối gạch block bê tông geopolyme vi Luận Văn Thạc Sĩ Nguyễn Văn Hoan Bảng 3.19: Khái toán giá thành sản xuất nguyên liệu aluminosilicat Bảng 3.20: Khái toán giá thành sản xuất m3 gạch block bê tông geopolyme Bảng 3.21: So sánh hiệu kinh tế gạch block bê tông geopolyme với gạch block bê tông cốt liệu vii Luận Văn Thạc Sĩ Nguyễn Văn Hoan Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình 1: Bản đồ số phịng thí nghiệm nghiên cứu vật liệu geopolyme tăng từ năm 1999 đến năm 2010 giới Hình 2: Biểu đồ tăng số báo KH liên quan đến vật liệu geopolyme Hình 1.1: Phương trình geopolyme hóa kiềm tạo sialate – siloxo Hình 1.2: Cấu trúc geopolyme K- Poly (sialate – siloxo) Hình 1.3: Ba dạng geopolyme Hình 1.4: Các hạt tro bay trước sau geopolyme hóa Hình 1.5: Đóng rắn bê tơng từ CKD geopolyme K –poly (sialate –siloxo) Hình 1.6: So sánh độ chịu lửa mẫu geopolyme mẫu từ xm Pooc lăng Hình 1.7: Độ nở kiềm - cốt liệu vữa geopolyme so với xm Pooc lăng Hình 1.8: So sánh lượng khí CO thải từ SXXM Geopolyme Pooc lăng Hình 1.9: Các panel E – Crete cảng Melbourne, Victoria, Australia Hình 1.10: Mơ tả sử dụng xi măng đóng rắn nhanh Pyrament Hình 1.11: Sử dụng bê tơng geopolyme bền axit Hình 1.12: Sơ đồ sản xuất gạch geopolyme Hình 2.1 : Sơ đồ nguyên lý máy phân tích nhiễu xạ tia X Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo thiết bị vi phân tích nhiệt Hình 2.3: Đúc mẫu hồ CKD geopolyme Hình 2.4: Lị điện nung mẫu Hình 3.1: Biểu đồ thành phần hạt tro bay Phả Lại Hình 3.2: Biểu đồ ảnh hưởng hàm lượng NaOH đến cường độ nén mẫu vữa geopolyme viii Luận Văn Thạc Sĩ Nguyễn Văn Hoan Hình 3.3: Biểu đồ ảnh hưởng hàm lượng thủy tinh lỏng đến cường độ nén mẫu vữa geopolyme Hình 3.4: Biều đồ ảnh hưởng điều kiện bảo dưỡng đến cường độ nén Hình 3.5: Biểu đồ cường độ mẫu M5 ngâm nước Hình 3.6: Biểu đồ cường độ mẫu M12 ngâm nước Hình 3.7: Biểu đồ cường độ nén mẫu vữa geopolyme ngâm mơi trường Hình 3.8: Biều đồ so sánh khả chịu nhiệt mẫu CKD geopolyme xi măng Pooc lăng Hình 3.9: Giản đồ DTA mẫu geopolyme M9 Hình 3.10: Giản đồ DTA mẫu xi măng Pooc lăng Hình 3.11: Biểu đồ phân tích Rơnghen tro bay Phả Lại Hình 3.12: Biểu đồ phân tích Rơnghen mẫu geopolyme M9 Hình 3.13: Ảnh SEM mẫu tro bay ban đầu Hình 3.14: Ảnh SEM mẫu geopolyme M9 Hình 3.15: Biểu đồ so sánh pick quang phổ hồng ngoại IR mẫu vữa geopolyme đá xi măng pooc lăng ix Luận văn thạc sĩ Nguyễn Văn Hoan ngâm nước Ta thấy ngâm dung dịch sun phát cường độ mẫu tiếp tục phát triển Do thành phần sản phẩm đóng rắn CKD geopolyme khơng có CaO Ca(OH) nên ngâm dung dịch Na SO khơng chịu tác động mơi trường sun phát với xi măng Pooc cường độ nén Mpa lăng 45 40 35 30 25 20 15 10 24 tuần không ngâm 24 tuần ngâm nước 24 tuần ngâm dd sun phát M5 M12 ký hiệu mẫu Hình 3.7 Biểu đồ cường độ nén mẫu vữa geopolyme ngâm môi trường 3.4.3 Nghiên cứu độ bền môi trường nhiệt độ cao vữa geopolyme (khả Cuong nen, MPa chịu nhiệt) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 M8 M9 M11 M12 MP 27 200 400 500 600 700 800 Nhiet do, oC Hình 3.8 Biều đồ so sánh khả chịu nhiệt mẫu CKD geopolyme xi măng Pooc lăng 39 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Văn Hoan Từ kết thí nghiệm Bảng 3.8 biểu đồ Hình 3.8 ta thấy khả chịu nhiệt độ cao mẫu từ CKD geopolyme cao hẳn mẫu từ xi măng Pooc lăng Các mẫu từ xi măng Pooc lăng tăng nhiệt độ nung làm cường độ mẫu giảm mẫu bị phá hủy 400 oC, mẫu geopolyme chịu 800 oC Lý giải cho tính chất này, thấy sản phẩm hydrat hóa xi măng Pooc lăng có chứa lượng nước liên kết hóa học tương đối lớn, nhiệt độ tăng lên 300, 400 oC phần nước liên kết bị mất, kéo theo liên kết sản phẩm hydrat hóa bị phá hủy Trong sản phẩm đóng rắn geopolyme khơng có chứa lượng nhỏ nước liên kết hóa học khơng có tượng mẫu bị phá hủy nước liên kết Ta thấy điều giản đồ DTA mẫu geopolyme mẫu xi măng Pooc lăng Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.9 Giản đồ DTA mẫu geopolyme M9 Hình 3.10 Giản đồ DTA mẫu xi măng Pooc lăng Từ giản đồ DTA ta tóm tắt thành Bảng 3.12 Giảm khối lượng theo giản đồ DTA đây: vật liệu geopolyme lượng nước chủ yếu nằm dạng nước vật lý lượng nhỏ nước liên kết dạng OH- Bảng 3.12 Giảm khối lượng theo giản đồ DTA Mẫu đá xi măng Pooc lăng 40 Mẫu geopolyme Luận văn thạc sĩ Nguyễn Văn Hoan Mất nước vật lý Khoảng % Khoảng % Mất nước liên kết, 100 – 400 oC Khoảng % Khoảng % Mất nước 400 – 600 oC Khoảng % 0,94 % Hàm lượng chất khơ cịn lại sau 84 % 90 nung đến 1000 oC 3.4.4 So sánh cường độ uốn mẫu vữa geopolyme với mẫu vữa xi măng Pooc lăng Bảng 3.13 So sánh cường độ uốn mẫu vữa geopolyme vữa xi măng Pooc lăng STT KHM Cường độ Nén 28 ngày, MPa Uốn 28 ngày, MPa M8 32,5 9,9 M9 33,3 9,9 M10 27,2 7,8 M11 33,5 10,2 M12 36,9 10,6 PCB30 35,6 8,7 Từ kế thí nghiệm Bảng 3.13 ta thấy cường độ uốn mẫu vữa geopolyme cao so với mẫu vữa xi măng Pooc lăng có cường độ nén Điều giải thích sau: Thứ chất liên kết vữa geopolyme mạng lưới khơng gian 3D mà liên kết bền uốn Thứ hai chế bám dính tốt CKD geopolyme với bề mặt cốt liệu 3.5 Nghiên cứu tìm hiểu vi cấu trúc vật liệu geopolyme 3.5.1 Phân tích thành phần khống a) Kết phân tích mẫu nhiễu xạ Rơnghen Thí nghiệm xác định thành phần khống Rơnghen tro bay Phả Lại mẫu geopolyme M9 thực máy Rơnghen Viện Vật liệu xây dựng (IBM D8 ADV) Biểu đồ phân tích trình bày Hình 3.11 Hình 3.12 đây: 41 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Văn Hoan d=3.33899 IBM D8 ADV - Mau tro bay PhaLai Trung tam XMBT 1300 1200 1100 1000 900 Lin800 (Cps) 700 d=4.25181 d=3.39063 600 d=3.41820 d=5.37370 500 d=2.69213 d=2.54079 d=2.20497 d=2.51897 d=2.88279 d=2.45595 d=1.81789 d=2.28162 d=2.12246 d=2.94896 d=1.97857 d=2.23710 d=2.41689 d=2.08997 d=1.84236 d=1.88817 400 d=4.81610 300 d=1.69876 d=1.71297 200 100 10 20 30 40 50 2-Theta - Scale File: mau Tro bay Phalai- a Hoan XMBT.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 55.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: s - Creation: 5/11/2010 2:22:59 PM - Anode: Cu - Temp.: 25 °C (Ro Operations: Import 01-085-0930 (C) - Quartz - SiO2 - WL: 1.5406 - Hexagonal - Primitive - Y: 90.30 % 00-015-0776 (I) - Mullite, syn - Al6Si2O13 - WL: 1.5406 - Orthorhombic - Primitive - Y: 21.40 % 00-001-1111 (D) - Magnetite - Fe3O4 - WL: 1.5406 - Cubic - Face-centered - Y: 9.38 % Hình 3.11 Biểu đồ phân tích Rơnghen tro bay Phả Lại d=3.34812 VIBM D8 ADV - mau MTB 25 1,2 Hoan _ TT XM&BT 400 d=1.75814 d=2.09332 d=2.21055 d=2.69756 d=3.03652 200 d=3.39666 d=4.26405 d=5.40158 Lin (Cps) 300 100 10 20 30 40 50 2-Theta - Scale MTB 25 1,2 - File: MTB 25 - Hoan Trung tam XM&BT.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 55.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 1304223360 s - 2-Theta: 5.000 Operations: Smooth 0.048 | Import 01-085-0930 (C) - Quartz - SiO2 - WL: 1.5406 - Hexagonal - Primitive 00-015-0776 (I) - Mullite, syn - Al6Si2O13 - WL: 1.5406 - Orthorhombic - Primitive 01-072-1937 (C) - Calcite - CaCO3 - WL: 1.5406 - Hexagonal (Rh) - Primitive Hình 3.12 Biểu đồ phân tích Rơnghen mẫu geopolyme M9 42 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Văn Hoan b) Kết chụp kính hiểm vi điện tử quét SEM Hình 3.13 Ảnh SEM mẫu tro bay ban đầu Hình 3.14 Ảnh SEM mẫu geopolyme M9 43 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Văn Hoan c) Kết nghiên cứu phổ hồng ngoại IR Hình 3.15 Biểu đồ so sánh pick quang phổ hồng ngoại IR mẫu vữa geopolyme đá xi măng pooc lăng Nhận xét: Từ kết biểu đồ chồng phổ IR mẫu vữa geopolyme mẫu đá xi măng pooc lăng ta thấy: Các pick đặc trưng liên kết geopolyme đá xi măng pooc lăng khác Điều cho thấy chất liên kết vữa geopolyme khác với chất kiên kết đá xi măng pooc lăng 3.5.2 Nhận xét, đánh giá Từ kết phân tích Rơn ghen Hình 3.10 Hình 3.11 ( mẫu tro bay Phả lại ban đầu mẫu geopolyme M9) ta thấy xuất khoáng Quartz, Mullite (3Al O 2SiO ), Calcite (CaCO ), pha vơ định hình Thành phần khoáng Quartz, Mullite (3Al O 2SiO ), Calcite (CaCO ) tương đương nhau: Quartz khoảng -7 %, Mullite – 5%, Calcite khoảng %, cịn lại pha vơ định hình Từ kết ta thấy lượng silic Si nhôm Al tham gia phản ứng để geopolyme hóa nằm chủ yếu pha vơ định hình, Si Al pha tinh thể không phản ứng Sản phẩm q trình geopolyme hóa dạng vơ định hình, khoảng 88 – 90 % 44 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Văn Hoan Từ kết ảnh SEM Hình 3.12 Hình 3.13 ta thấy thành phần pha chủ yếu sản phẩm sau geopolyme hóa nằm chủ yếu pha vơ định hình, điều phù hợp với thành phần, cấu trúc vật liệu geopolyme ta biết Trong sản phẩm goepolyme phần nhỏ hạt tro bay chưa bị hòa tan chưa tham gia phản ứng 3.6 Đánh giá sơ hiệu kinh tế, môi trường 3.6.1 Hiệu kinh tế Hiệu kinh tế việc chế tạo CKD geopolyme đánh giá thông qua so sánh giá thành đơn vị sản phẩm CKD geopolyme với xi măng Pooc lăng STT Bảng 3.14 Giá thành CKD geopolyme (cường độ >30 MPa tuổi 28 ngày) Vật liệu Đơn vị Đơn giá Lượng Giá thành/tấn Tro bay Tấn 400.000 0,72 288.000 Thủy tinh lỏng Tấn 3.500.000 0,20 700.000 Kiềm CN (NaOH) Tấn 11.000.000 0,08 880.000 Năng lượng 20.000 Nhân công 30.000 Tổng Tấn 1,0 Giá XM Pooc lăng PCB30 1.918.000 1.000.000 Qua tính tốn sơ bộ, kết cho thấy giá thành cho CKD geopolyme sản xuất từ nguyên liệu chủ yếu tro bay nhiệt điện cao gần gấp lần so với xi măng Pooc lăng Như hiệu kinh tế việc chế tạo CKD geopolyme từ tro bay Phả Lại để thay xi măng Pooc lăng chưa có 3.6.2 Hiệu mơi trường - Thành phần nguyên liệu chế tạo CKD geopolyme từ tro bay, việc ứng dụng CKD geopolyme sản xuất vật liệu xây dựng góp phần giải vấn đề chất thải rắn gây ô nhiễm mơi trường - Về phát thải khí CO so với xi măng Pooc lăng: 45 Luận văn thạc sĩ Vật liệu Tro bay Nguyễn Văn Hoan Bảng 3.15 So sánh lượng CO sinh sản xuất CKD geopolyme xi măng Pooc lăng Lượng Lượng CO2 sinh Lượng CO xinh Đơn CO Lượng sản xuất xi để SX CKD vị xinh ra, vật liệu măng Pooc lăng, geopolyme, tấn Tấn 0,72 Thủy Tấn tinh lỏng Kiềm CN Tấn (NaOH) 0,6 0,20 0,12 0,5 0,08 0,04 Tổng 0,16 1,0 Theo tính tốn lượng phát thải CO cho sản xuất CKD geopolyme 0,16 Trong để sản xuất xi măng Pooc lăng thải khoảng khí CO Ngồi mặt giảm thải CO , sản xuất CKD geopolyme tiêu tốn lượng so với sản xuất xi măng Pooc lăng, cịn góp phần tiết kiệm lượng Như vậy, việc ứng dụng CKD geopolyme sản xuất vật liệu xây dựng có ý nghĩa mặt môi trường tiết kiệm lượng 3.7 Định hướng nghiên cứu ứng dụng CKD geopolyme vật liệu xây dựng Từ kết nghiên cứu CKD geopolyme từ tro bay Phả Lại ta thấy, việc sản xuất loại CKD có giá thành cao, chưa phù hợp để ứng dụng làm vật liệu xây dựng điều kiện nước ta Trên sở kết nghiên cứu CKD geopolyme từ tro bay Phả Lại, đề tài đưa hướng nghiên cứu loại CKD geopolyme có giá thành thấp Các kết nghiên cứu trình bày đề tài “Nghiên cứu sản xuất gạch không nung từ phế thải tro bay xỉ lò cao sở CKD geopolyme”[17] Một số kết nghiên cứu thu đây: 46 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Văn Hoan 3.7.1 Các cấp phối nghiên cứu chế tạo CKD geopolyme Bảng 3.16 Các cấp phối chế tạo CKD thu nghiên cứu Thành phần, % STT KHM Ký hiệu loại CKD Cường độ nén 28 ngày tuổi, MPa 0,7 KD1 25,0 CN20 Tro bay Cao Ngạn 54,2 CN23 51,7 34,4 12,9 1,0 KD2 28,7 CN26 49,3 32,9 16,5 1,3 KD3 31,2 CN29 36,1 54,2 9,0 0,7 KD4 27,4 CN32 34,4 51,7 12,9 1,0 KD5 31,1 CN35 32,9 49,3 16,5 1,3 KD6 36,2 Xỉ lò cao Thủy tinh lỏng NaOH 36,1 9,0 3.7.2 Nghiên cứu ứng dụng CKD geopolyme chế tạo gạch bê tơng geopolyme a) Các cấp phối thí nghiệm Các cấp phối thí nghiệm trình bày Bảng 3.17 đây: Bảng 3.17 Thành phần vật liệu cho m3 bê tông geopolyme làm gạch CKD Ký hiệu mẫu G1 G2 G3 Loại Lượng CKD (kg) KD1 KD1 KD1 400 450 500 47 Cát (kg) Đá mạt (kg) Nước trộn (lít) 529 514 499 1235 1200 1165 175 180 185 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Văn Hoan b) Kết xác định tính chất lý mẫu nghiên cứu Các kết thí nghiệm trình bày Bảng 3.18 Bảng 3.18 Kết thí nghiệm cấp phối gạch block bê tông geopolyme Độ ẩm Khối lượng tạo thể tích, KHM hình, % kg/m3 2215 G1 8,0 Cường độ nén ngày, MPa Cường độ nén 28 ngày, MPa Độ hút nước, % Hệ số hóa mềm, % 6,0 13,6 7,6 89,9 G2 8,5 2257 6,9 14,2 7,2 90,4 G3 8,7 2270 7,0 14,6 7,1 90,8 c) Tính tốn sơ giá thành sản phẩm Bảng 3.19 Khái toán giá thành sản xuất nguyên liệu aluminosilicat Đơn vị Định mức sử dụng Xỉ lò cao Thái Nguyên Tấn /tấn sản phẩm 0,4 200.000 80.000 Tro bay Cao Ngạn Tấn /tấn sản phẩm 0,6 50.000 30.000 Vận chuyển 1,0 20.000 20.000 Sấy Nghiền xỉ lò cao Trộn 15.000 Nhân công 40.000 Tổng 255.000 STT Loại chi phí Đơn giá, đồng Thành tiền, đồng Nguyên liệu 20.000 0,5 48 100.000 50.000 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Văn Hoan Bảng 3.20 Khái toán giá thành sản xuất m3 gạch block bê tông geopolyme STT Đơn vị Loại chi phí Định mức sử dụng A Chi phí vật tư trực tiếp Nguyên vật aluminosilicat Phụ gia Tấn/m3sp 0,038 Đá dăm m3/m3 sp Cát vàng Đơn giá, đồng Thành tiền, đồng 487.288 liệu Tấn/m3sp 255.000 102.000 4.000.000 152.000 0,7 220.000 155.800 m3/m3 sp 0,35 180.000 63.000 Điện kwh 6,0 1.200 7.200 Nước trộn m3 0,4 7.000 2.800 Vật tư khác (1%) B Chi phí nhân cơng trực tiếp C D 0,4 4.488 70.000 Chi phí sản xuất chung 10.000 Chi phí quản lý DN 10% giá thành SP 62.000 E Chi phí khấu hao 42.000 F Chi phí lãi vay 60.000 Tổng 731.288 d) Hiệu kinh tế Để đánh giá hiệu kinh tế việc sản xuất gạch block bê tông geopolyme, ta so sánh giá thành loại gạch với gạch block xi măng cốt liệu có tiêu kỹ thuật tương đương 49 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Văn Hoan Từ Bảng so sánh giá thành sản phẩm gạch block bê tông geopolyme block xi măng cốt liệu, ta thấy giá thành sản xuất gạch block bê tơng geopolyme có giá thành tương đương thấp sản phảm gạch block xi măng cốt liệu Ngoài ra, sử dụng phế thải tro bay làm nguyên liệu cho sản xuất gạch block bê tơng geopolyme, góp phần tiết kiệm diện tích bãi chứa chi phí chơn lấp Bảng 3.21 So sánh hiệu kinh tế gạch block bê tông geopolyme với gạch block xi măng cốt liệu STT Các tiêu kỹ thuật giá thành Đơn vị tính Cường độ nén Loại gạch Block bê tông geopolyme Block xi măng cốt liệu MPa > 10 > 10 Độ hút nước % 6÷8 ÷ 10 Khối lượng thể tích kg/m3 2250 ÷ 2300 2250 Giá thành đồng/m3 731.288 750.000 50 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Văn Hoan KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ kết nghiên cứu, đề tài đưa kết luận sau: 1- Đề tài nghiên cứu chế tạo CKD geopolyme mục tiêu đề tài 2- Các tính chất CKD geopolyme: - Vật liệu geopolyme đóng rắn mơi trường cao kiềm, điều kiện thủy nhiệt, nhiệt độ tăng làm tốc độ đóng rắn tăng - Cường độ vật liệu geopolyme tăng tăng hàm lượng NaOH thủy tinh lỏng - Các kết nghiên cứu cho thấy vật liệu geopolyme bền môi trường nước, môi trường sun phát, đặc biệt chịu nhiệt độ cao tốt so với xi măng Pooc lăng 3- Đánh giá sơ hiệu kinh tế, môi trường: - Trong điều kiện nước ta nay, việc sử dụng CKD geopolyme từ tro bay nhiệt điện Phả Lại chưa mang lại hiệu kinh tế So với xi măng Pooc lăng, giá thành CKD geopolyme cịn cao Tuy nhiên sử dụng tro bay Cao Ngạn (tro bay theo công nghệ FBC) xỉ lò cao Thái Nguyên chế tạo CKD geopolyme ứng dụng cho sản xuất gạch không nung để mang lại hiệu kinh tế môi trường - Việc sử dụng CKD geopolyme sản xuất vật liệu xây dựng có ý nghĩa lớn mặt bảo vệ môi trường tiết kiệm lượng Kiến nghị Đề tài thu số kết định, nhiên đề tài số vấn đề cần giải như: - Nghiên cứu thêm ảnh hưởng tỷ lệ Si/Al, độ mịn nguyên liệu, điều kiện bảo dưỡng đến tính chất vật liệu geopolyme - Nghiên cứu thêm khả ứng dụng CKD geopolyme làm CKD chịu nhiệt, bền sun phát, … 51 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Văn Hoan TÀI LIỆU THAM KHẢO Caijun Shi, Pavel V Krivenko, Della Roy Alkali-Activated Cements and Concretes, First published 2006 by Taylor & Francis Park Square, Milton Park, Abingdon, Oxon OX14 4RN Davidovits J, 2005, Proceeding of the World Congress Geopolymer, Geopolymer institute, 02100 Saint-Quentin, France Davidovits J, Geopolymer Chemistry and Applications, 2008 Davidovits J, Properties of geopolymer cements, Geopolymer Institute, 1994 E S Wallah and B V Rangan, Low – calcium fly ash - based geopolymer concrete: long – term properties, Research Report GC Faculty of Engineering Curtin University of Technology Perth, Australia 2006 Xu, H & Van Deventer, Geopolymerisation of aluminosilicates: Relevance to the minerals industry, , J.S.J., AusIMM Bulletin, no 1, Jan./Feb, 2002 Bê tông geopolyme sản phẩm xanh thực hóa, Tạp chí Viện VLXD, Số 1/T3-2011 Nguyễn Văn Chánh Trần Vũ Minh Nhật, Nghiên cứu dùng xỉ công nghiệp sản xuất xi măng pooc lăng xỉ - Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Đại học Bách Khoa, Tp Hồ Chí Minh, Việt Nam Chương trình phát triển vật liệu xây khơng nung đến năm 2020 10 Đào Văn Đông (2009), Vữa bê tông “xanh” sử dụng chất kết dính polyme vơ cơ, Tạp chí Khoa học GTVT 11 Cty CP CNTM Huệ Quang, Công nghệ sản xuất gạch không nung – gạch đất hóa đá 12 Quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2011 – 2020 có xét đến năm 2030 13 TCVN 6016:1995 Xi măng – Phương pháp thử - Xác định độ bền 52 Luận văn thạc sĩ Nguyễn Văn Hoan 14 Viện KHCN Vật liệu xây dựng – Hà Nội 2002, Báo cáo dự án Điều tra, định hướng sử dụng phế thải công nghiệp vào lĩnh vực sản xuất VLXD 15 Viện Vật liệu xây dựng, 2010, Báo cáo tổng kết dự án Nghiên cứu sử dụng tro nhiệt đốt than tầng sơi có khử khí sunphua CFBC nhà máy nhiệt điện Cao ngạn cho sản xuất vật liệu xây dựng 16 Viện Vật liệu xây dựng, 2010, Báo cáo tổng kết đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp sử dụng tro xỉ nhiệt điện đốt tầng sôi FBC sản xuất vật liệu xây dựng 17 Viện Vật liệu xây dựng, 2012, Báo cáo tổng kết đề tài, Nghiên cứu sản xuất gạch không nung từ tro bay xỉ lò cao sở chất kết dính geopolyme 18 www.geopolymer.org/ 53 ... TRONG NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu lựa chọn nguyên vật liệu chế tạo CKD geopolyme - Nghiên cứu cấp phối chế tạo CKD geopolyme - Nghiên cứu khảo sát điều kiện tổng hợp vật liệu geopolyme. .. hướng nghiên cứu ứng dụng CKD geopolyme vật liệu xây dựng 45 3.7.1 Các cấp phối nghiên cứu chế tạo CKD geopolyme 46 3.7.2 Nghiên cứu ứng dụng CKD geopolyme chế tạo gạch bê tông geopolyme 46 KẾT... liệu quý Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu chế tạo CKD geopolyme từ tro bay - Khảo sát đánh giá số tính chất CKD geopolyme nghiên cứu - Nghiên cứu đánh giá ứng dụng CKD geopolyme vật liệu