Nghiên cứu độ bền của vữa sử dụng phụ gia polyvinyl acetate trong môi trường nhiệt ẩm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ************* PHẠM NGỌC LÂN NGHIÊN CỨU ĐỘ BỀN CỦA VỮA SỬ DỤNG PHỤ GIA POLYVINYL ACETATE TRONG MÔI TRƢỜNG NHIỆT ẨM Chuyên ngành : VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU XÂY DỰNG Mã số : 60.58.80 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2012 Cơng trình hồn thành tại: Trƣờng Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN NINH THỤY Cán hướng dẫn khoa học: TS HUỲNH ĐẠI PHÚ Cán chấm nhận xét 1: TS LÊ ANH TUẤN Cán chấm nhận xét 2: TS TRẦN VĂN MIỀN Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày…… tháng…… năm 2012 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: ……………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………… Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn chỉnh sửa CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA …………………… ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: PHẠM NGỌC LÂN MSHV: 10190716 Ngày, tháng, năm sinh: 07/02/1986 Nơi sinh: Tp Hồ Chí Minh Chuyên ngành : VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU XÂY DỰNG Mã số : 60.58.80 I TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU ĐỘ BỀN CỦA VỮA SỬ DỤNG PHỤ GIA POLYVINYL ACETATE TRONG MÔI TRƢỜNG NHIỆT ẨM II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : - Nghiên cứu tỷ lệ thành phần nguyên vật liệu thích hợp vữa sử dụng phụ gia polymer để tạo hỗn hợp vữa polymer tối ưu - Nghiên cứu ảnh hưởng polymer đến tính chất vữa (độ lưu động, độ co ngót, độ bền) - Nghiên cứu độ bền học vữa (các tính chất học chủ yếu) sử dụng phụ gia polymer môi trường nhiệt ẩm so với môi trường thường III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: tháng năm 2011 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : tháng năm 2012 V CÁN BỘ HƢỚNG DẪN : TS NGUYỄN NINH THỤY TS HUỲNH ĐẠI PHÖ Tp HCM, ngày…… tháng… năm 2012 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TS NGUYỄN NINH THỤY PGS TS NGUYỄN VĂN CHÁNH TRƢỞNG KHOA……………… LỜI CẢM ƠN Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất quý thầy, cô trường Đại học Bách Khoa, khoa Kỹ thuật Xây dựng đặc biệt quý thầy, cô mơn Vật liệu Xây dựng hết lịng truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện tốt để tác giả hồn thành thí nghiệm mục tiêu luận văn Tác giả xin gửi lởi cảm ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Ninh Thụy TS Huỳnh Đại Phú, với lòng nhiệt huyết cộng với phương pháp giảng dạy hướng dẫn đề tài đặc biệt, thầy cho tác giả hướng giải để đề tài có chiều rộng chiều sâu, giúp đỡ tận tình, hết lịng để tác giả hoàn thành đề tài Xin cảm ơn tất bạn bè, người bên cạnh giúp đỡ tác giả Xin cảm ơn đồng nghiệp Ban Kế hoạch Tài – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, người ln động viên, tạo điều kiện tốt để tác giả học hoàn thành Luận văn Thạc sĩ Và cuối cùng, từ tận đáy lòng, tác giả muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất người gia đình, đặc biệt ba, má, chị hai Hoài Thu, ủng hộ, động viên tinh thần giúp tác giả hoàn thành mục tiêu nghiệp Mặc dù luận văn hồn thành với tất nỗ lực thân chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Tuy nhiên tác giả hy vọng số liệu kết đạt tài liệu tham khảo hữu ích cho đề tài nghiên cứu vữa sử dụng phụ gia polymer sau TP Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng năm 2012 Học viên thực PHẠM NGỌC LÂN TĨM TẮT LUẬN VĂN Trong ngành cơng nghiệp xây dựng vai trò polymer ngày nâng cao, vữa sử dụng phụ gia polymer (PMM) sử dụng phổ biến cho cơng trình xây dựng giới nhờ cải thiện cường độ, độ bám dính, khả chống thấm chống lại tác nhân hóa học Tuy nhiên polymer thường không bền môi trường nhiệt ẩm Luận văn nghiên cứu tỷ lệ thành phần nguyên vật liệu thích hợp PMM, từ chọn cấp phối tối ưu để nghiên cứu ảnh hưởng polymer đến tính chất vữa (độ lưu động, độ co ngót, độ bền) Tác giả tập trung nghiên cứu cường độ PMM môi trường thường chu kỳ dưỡng hộ nhiệt ẩm (12 nhiệt độ 30 20C, độ ẩm 80 3% 12 nhiệt độ 60 20C, với độ ẩm 85 3%) Cường độ vữa xác định ngày, 28 ngày, 60 ngày 120 ngày Từ kết nghiên cứu thực nghiệm, cho thấy cấp phối PMM ứng với tỷ lệ X/C = 1/3, tỷ lệ N/X = 0,4 tỷ lệ PVAc = 0,8% cho cường độ tốt Việc sử dụng phụ gia Polyvinyl acetate giúp cải thiện, nâng cao đáng kể độ lưu động, độ co ngót độ bám dính vữa Sau 120 ngày ảnh hưởng chu kỳ nhiệt ẩm đến cường độ PMM thể rõ In modern concrete construction and repair works the role of polymers is increasing day by day Polymer-modified mortars (PMM) have recently been widely used in construction work throughout the world because of their high strength, excellent adhesion, waterproofness, and chemical resistance… However, the quality of PMM is lessened over time by the hot weather and high humidity The Thesis studies about dosage of PMM then decide the optimal dosage to study The strength of PMM by Polyvinyl acetate (PVAc) in hot weather and high humidity was the main focus in this study This master thesis showed that the durability of PMM depends on the polymer-cement ratio, water-cement ratio and curing condition in in hot weather and high humidity The specimens were cured in cycles curing condition: 60±20C, RH 85±3% during 12 hours and at 30±20C, RH 80±3% during 12 hours The strength of PMM was measured at the age of days, 28 days, 60 days, 120 days The study show that the ratio of C/S = 1/3, W/C = 0.4 and P/C = 0.8% is the optimal dosage for the strength of PMM The effect of PVAc on the flowability, drying shrinkage, adhesion of PMM is higher than normal mortar After 120 days, hot weather and high humidity have adverse effect to the strength of PMM Keywords: Polymer-modified mortar (PMM), Polyvinyl acetate (PVAc), compressive strength, flexural strength, hot weather and high humidity LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp cơng trình nghiên cứu thực cá nhân, thực sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức kinh điển, nghiên cứu thực nghiệm sở nguyên vật liệu địa phương khu vực Thành phố Hồ Chí Minh lân cận Các số liệu kết luận văn trung thực, chưa công bố hình thức Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu, thơng tin đăng tải tác phẩm, tạp chí trang web theo danh mục tài liệu tham khảo luận văn Tác giả luận văn PHẠM NGỌC LÂN Luận văn cao học GVHD: TS Nguyễn Ninh Thụy TS Huỳnh Đại Phú MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN iv DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH TRONG LUẬN VĂN v CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN ix Chƣơng I: TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm chung 1.2 Giới thiệu bê tông vữa sử dụng phụ gia polymer 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu bê tơng vữa có sử dụng phụ gia polymer giới .3 1.4 Các nghiên cứu vữa polymer Việt Nam 1.5 Biện luận đề tài, nhiệm vụ phương pháp nghiên cứu 1.5.1 Biện luận đề tài 1.5.2 Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài 1.5.3 Phương pháp nghiên cứu .8 Chƣơng II: CƠ SỞ KHOA HỌC .9 2.1 2.1.1 2.1.2 Quá trình rắn xi măng hình thành cấu trúc đá xi măng S 10 2.2 Cơ chế hydrat hóa chất kết dính xi măng – polymer .11 2.3 Tính chất học vật lý vữa sử dụng phụ gia polymer 15 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính kết dính polymer 16 2.4.1 Khối lượng phân tử 16 2.4.2 Độ co ngót ứng suất nội 16 2.4.3 Nhiệt độ thời gian đóng rắn hệ keo 17 2.4.4 Chiều dày màng keo 18 2.5 Sự phân hủy polymer 18 2.5.1 Phân hủy hóa học 19 2.5.2 Phân hủy oxi hóa .19 2.5.3 Phân hủy quang hóa 20 2.5.4 Q trình hóa 20 i HVTH: Phạm Ngọc Lân Luận văn cao học GVHD: TS Nguyễn Ninh Thụy TS Huỳnh Đại Phú 2.5.5 Phân hủy nhiệt 21 2.5.6 Phân hủy ảnh hưởng tác động vật lý .21 Chƣơng III: HỆ NGUYÊN VẬT LIỆU - CÁC THÍ NGHIỆM CHÍNH TRONG NGHIÊN CỨU 22 3.1 Hệ nguyên vật liệu 22 3.1.1 Các tính kỹ thuật cần khảo sát xi măng .22 3.1.2 Các tính kỹ thuật cần khảo sát cát 23 3.1.3 Nước 25 3.1.4 Polyvinyl acetate (PVAc) 25 3.2 Thiết kế thành phần cấp phối cho hỗn hợp vữa 27 3.3 Chu kỳ dưỡng hộ mẫu thiết bị tạo môi trường nhiệt ẩm .29 3.4 Các thí nghiệm sử dụng cho nghiên cứu .31 3.4.1 Xác dịnh độ lưu động PMM .31 3.4.2 Xác định cường độ uốn nén PMM (xác định theo TCVN 3121-11:2003) 33 3.4.3 Xác định độ co ngót PMM (xác định theo ASTM C 490 – 00a ASTM C 596 – 96) 34 3.4.4 Xác định độ bền kéo PMM (xác định theo ASTM 2523) 35 3.4.5 Xác định cường độ bám dính PMM đóng rắn (xác định theo TCVN 3121-3:2003) 36 Chƣơng IV: CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA VỮA SỬ DỤNG PHỤ GIA POLYVINYL ACETATE TRONG MÔI TRƢỜNG NHIỆT ẨM .37 4.1 Ảnh hưởng Polyvinyl acetate đến độ lưu động độ bẹt hỗn hợp vữa sử dụng phụ gia Polyvinyl acetate (PMM) .37 4.1.1 Độ lưu động PMM 38 4.1.2 Độ bẹt PMM .41 4.2 Cường độ chịu uốn chịu nén vữa sử dụng phụ gia PVAc 43 4.2.1 Cường độ chịu uốn vữa sử dụng phụ gia PVAc 44 4.2.2 Cường độ chịu nén vữa sử dụng phụ gia PVAc 59 4.3 Độ bền kéo PMM 68 4.4 Cường độ bám dính vữa đóng rắn .71 4.5 Độ co ngót PMM 73 ii HVTH: Phạm Ngọc Lân Luận văn cao học GVHD: TS Nguyễn Ninh Thụy TS Huỳnh Đại Phú KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 PHỤ LỤC 83 iii HVTH: Phạm Ngọc Lân Luận văn cao học GVHD: TS Nguyễn Ninh Thụy TS Huỳnh Đại Phú DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN Bảng 1.1 Khí hậu bình qn Thành phố Hồ Chí Minh Bảng 3.1 Kết tiêu thí nghiệm xi măng 23 Bảng 3.2 Kết tiêu thí nghiệm cát 24 Bảng 3.3 Thành phần hạt module độ lớn cát 24 Bảng 3.4 Kết tiêu thí nghiệm Polyvinyl acetate 27 Bảng 3.5 Những ứng dụng đặc trưng tiêu chuẩn thiết kế cấp phối vữa sử dụng phụ gia Polymer 28 Bảng 3.6 Thông số kỹ thuật thiết bị tạo môi trường nhiệt ẩm 30 Bảng 3.7 Các tiêu chất lượng vữa tươi 31 Bảng 3.8 Các tiêu chất lượng vữa tươi 32 Bảng 4.1 Kết ảnh hưởng tỷ lệ PVAc đến độ lưu động độ bẹt PMM 37 Bảng 4.2 Thành phần cấp phối PMM 43 Bảng 4.3 Cường độ chịu uốn PMM 44 Bảng 4.4 Cường độ chịu nén PMM 59 Bảng 4.5 Ảnh hưởng tỷ lệ PVAc đến độ bền kéo PMM ứng với tỷ lệ N/X = 0,40 0,45 68 Bảng 4.6 Ảnh hưởng tỷ lệ PVAc đến cường độ bám dính PMM đóng rắn ứng với tỷ lệ N/X = 0,45 0,5 71 Bảng 4.7 Ảnh hưởng tỷ lệ PVAc đến độ co ngót PMM ứng với tỷ lệ N/X=0,45 73 Bảng 4.8 Ảnh hưởng tỷ lệ PVAc đến độ co ngót PMM ứng với tỷ lệ N/X=0,40 74 iv HVTH: Phạm Ngọc Lân ... TÀI : NGHIÊN CỨU ĐỘ BỀN CỦA VỮA SỬ DỤNG PHỤ GIA POLYVINYL ACETATE TRONG MÔI TRƢỜNG NHIỆT ẨM II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : - Nghiên cứu tỷ lệ thành phần nguyên vật liệu thích hợp vữa sử dụng phụ gia. .. vữa (độ lưu động, độ co ngót, độ bền) - Nghiên cứu độ bền học vữa (các tính chất học chủ yếu) sử dụng phụ gia polymer môi trường nhiệt ẩm so với môi trường thường 1.5.3 Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên. .. PHỤ GIA POLYVINYL ACETATE TRONG MÔI TRƢỜNG NHIỆT ẨM .37 4.1 Ảnh hưởng Polyvinyl acetate đến độ lưu động độ bẹt hỗn hợp vữa sử dụng phụ gia Polyvinyl acetate (PMM) .37 4.1.1 Độ lưu động PMM