Bài viết trình bày phương pháp sử dụng cát biển, kết hợp tro bay, xỉ lò cao với dung dịch kiềm hoạt hóa và phụ gia siêu dẻo giảm nước để chế tạo bê tông Geopolymer có cường độ nén từ M30 đến M60. Bê tông Geopolymer thiết kế có tính công tác tốt, cường độ nén đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật cho thi công các công trình thủy lợi. Bê tông Geopolymer là một loại bê tông xanh thân thiện với môi trường.
VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT BIỂN, KẾT HỢP TRO BAY VÀ XỈ LÒ CAO CHẾ TẠO BÊ TÔNG GEOPOLYMER ỨNG DỤNG CHO CÁC CƠNG TRÌNH THỦY LỢI STUDY ON USING SEA SAND, COMBINING FLY ASH AND GRANULATED BLAST FURNACE SLAG TO MANUFACTURE THE POLYMER CONCRETE APPLICATIONS FOR IRRIGATION WORKS PGS TS NGUYỄN QUANG PHÚ1; TS NGUYỄN THÀNH LỆ Khoa Cơng trình, Trường đại học Thủy lợi Vụ Tổ chức cán bộ, Bộ Nơng nghiệp PTNT Email: phuvlxd99@gmail.com Tóm tắt: Sử dụng cát biển, kết hợp tro bay, xỉ lò xây dựng phát triển ngày nhiều nhằm cao với dung dịch kiềm hoạt hóa phụ gia siêu dẻo đáp ứng u cầu cơng nghiệp hố, đại hố đất giảm nước để chế tạo bê tơng Geopolymer có cường nước Đa số cơng trình xây dựng theo xu độ nén từ M30 đến M60 Bê tông Geopolymer thiết hướng sử dụng bê tông thông thường với chất kết kế có tính cơng tác tốt, cường độ nén đáp ứng dính xi măng Pooclăng truyền thống, chất kết yêu cầu kỹ thuật cho thi cơng cơng trình thủy dính truyền thống có ưu điểm tính dễ thi cơng lợi Bê tông Geopolymer loại bê tông xanh đảm bảo độ tin cậy Tuy nhiên, cơng trình thủy thân thiện với môi trường Đây loại bê tơng mới, lợi cơng trình ven biển chịu tác động mạnh không sử dụng xi măng Pooclăng, bê tơng chế tạo có việc xâm thực bê tơng xi măng, cần thiết phải tính bền axit, bền sunfat mác chống thấm cao nghiên cứu loại vật liệu bổ Từ khóa: Bê tơng Geopolymer; cát biển; dung dịch kiềm hoạt hóa; phụ gia siêu dẻo; tro bay; xỉ lò cao thủy lợi vùng biển Để bước hạn chế việc sử dụng xi măng nghiền mịn Abstract: Using sea sand, combining fly ash, and granulated blast furnace slag with alkalineactivated solution superplasticizer to and manufacture water-reducing Geopolymer concrete with compressive strength from M30 to M60 (MPa) The designed Geopolymer concrete with good workability and compressive strength to meet the technical requirements for the construction of irrigation works Geopolymer concrete is an environmentally friendly green concrete This is a new type of concrete that does not use Portland cement, sung, đa dạng thêm vật liệu sử dụng cho cơng trình manufactured resistance, sulphate concrete with acid resistance and high waterproofing mark Pooclăng làm chất kết dính chế tạo bê tơng hạn chế xâm thực bê tơng xi măng cho cơng trình bê tông thường xuyên làm việc môi trường nước cơng trình thủy lợi, loại chất kết dính kiềm hoạt hố nghiên cứu, bước ứng dụng vào thực tế xây dựng, vật liệu Geopolymer Vật liệu Geopolymer hình thành q trình hoạt hóa vật liệu Alumino-silicate môi trường dung dịch chứa kiềm Trong vật liệu Alumino-silicate VĐH chứa thành phần hoạt tính (SiO2 Al2O3) có phụ gia khống (tro bay, xỉ lị cao nghiền mịn, tro trấu…) Q trình phản ứng mơi trường hoạt hóa tạo chuỗi -Si-O-Al làm cho vật liệu có cường độ bền vững theo thời gian Key words: Geopolymer concrete; sea sand; Chất kết dính kiềm hoạt hố sử dụng dung dịch alkaline-activated solution; superplasticizer; fly ash; kiềm hoạt hóa gồm dung dịch xút dung dịch thuỷ granulated blast furnace slag tinh lỏng, kết hợp sử dụng phụ gia khống vật hoạt Đặt vấn đề tính với số hố chất thơng thường khác [1] Trong năm gần đây, cơng trình xây Trong sản xuất bê tơng cần thiết phải có cốt liệu dựng nói chung cơng trình thuỷ lợi nói riêng mịn (cát) Do trữ lượng cát tự nhiên để sản suất bê Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2021 35 VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MƠI TRƯỜNG tơng nước ta đi, phân bố khơng thiểu nhiễm môi trường đồng vùng miền nên nhiều nơi phải nhập Xuất phát từ ý tưởng trên, đề tài sử dụng cát biển thay cát tự nhiên để chế tạo bê tông Geopolymer (BT GPM) Đề tài ứng dụng nguồn phụ phẩm công nghiệp (xỉ lị cao hoạt tính tro bay) làm phụ gia khống, kết hợp với dung dịch hoạt hóa (dung dịch NaOH Na2SiO3), kết hợp phụ gia siêu dẻo giảm nước để sản xuất bê tông Geopolymer ứng dụng cho cơng trình thuỷ lợi cơng trình ven biển Bê tơng Geopolymer thiết kế có cường độ tính bền cao, mác chống thấm vượt trội so với bê tông truyền thống, đặc biệt khả chống xâm thực tốt Bê tông Geopolymer loại “bê tông xanh” thân thiện với môi trường, nghiên cứu đưa vào ứng dụng cơng trình xây dựng nói chung cơng trình thủy lợi, cơng trình vùng biển nói riêng mang lại hiệu kinh tế, góp phần bảo vệ mơi trường cát vận chuyển xa, giá thành tăng lên, thiếu chủ động nguồn cát để chế tạo bê tơng Trong đó, tỉnh ven biển Việt Nam có trữ lượng cát biển lớn, giá thành hạ, có vị trí xây dựng cơng trình Vì vậy, sử dụng loại cát sản xuất bê tơng có thêm nguồn cốt liệu mịn, mở rộng việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên sẵn có, giải phần khan cát dùng cho bê tông lâu dài Ở số vùng khan cát đạt tiêu chuẩn để sản xuất cho bê tông, sẵn nguồn cát biển với giá thành rẻ, khai thác chỗ, việc sử dụng cát biển thay cát tự nhiên góp phần làm giảm giá thành bê tơng, giảm giá thành xây dựng cơng trình Để chế tạo bê tông Geopolymer, người ta thường sử dụng cốt liệu mịn (cát) có chất lượng tốt, cụ thể cát có cấp phối hạt hợp lý, tạp chất bụi, bùn, sét…; cát có mơ đun độ lớn Mdl ≥2 (cát thô) thỏa mãn tiêu chuẩn TCVN 7570: 2006 Tuy nhiên, Vật liệu phương pháp nghiên cứu 2.1 Phụ gia khoáng a Tro bay nước ta có trữ lượng cát biển lớn, cát Tro bay: dùng loại tro bay nhiệt điện lấy trực tiếp biển mịn có mơ đun độ lớn Vì vậy, chưa tuyển có độ ẩm 1,05%; khối lượng riêng 2,42 cần phải nghiên cứu đưa loại cát biển vào sản g/cm ; khối lượng thể tích xốp 1,18 g/cm thành phần xuất bê tông Geopolymer cho tất cơng trình hóa học tro bay sau: SiO2 = 51,3%; Al2O3 = xây dựng cách hợp lý 31,65%; Fe2O3 = 3,61%; SO3= 0,29%; MgO = 0,82%; Tại Việt Nam, theo báo cáo Bộ Cơng thương dự kiến đến năm 2020, nước có thêm 12 dự án nhiệt điện than vào hoạt động, thải 3 CaO = 0,81% MKN = 5,24% Chỉ số hoạt tính sau ngày đạt 72,6% sau 28 ngày đạt 89,8% Diện tích bề mặt riêng 3600 cm /g thải lượng tro xỉ thải ra, gây ô nhiễm nguồn nước Tro bay phân tích kết thí nghiệm tiêu lý cho thấy loại tro bay nghiên cứu thuộc loại F, phù hợp TCVN 10302:2014 ASTM C618-03 mơi trường Bên cạnh đó, nước ta cơng b Xỉ lị cao hoạt tính thêm khoảng 23÷25 triệu tro xỉ năm, nguy khơng có đủ diện tích trống để làm bãi nghiệp luyện gang thép phát triển Xỉ lị cao hoạt tính nghiền mịn có khối lượng mang tính chủ động nguồn thép sản xuất riêng 2,67 g/cm , diện tích bề mặt (độ mịn) 3600 nước, điển hình nhà máy sản xuất thép cm /g Xỉ lò cao hoạt tính có thành phần hóa học Formosa Hà Tĩnh, Thái Nguyên, FuCo, Ponima, Nhà bản: SiO2 = 36,38%; Al2O3 = 15,76%; Fe2O3 = máy Thép Phú Mỹ, Khu liên hợp gang thép Hòa Phát 0,55%; SO3= 1,25% MKN = 0,91% Các tiêu Kinh Môn - Hải Dương,… hàng năm thải lý xỉ lị cao hoạt tính thỏa mãn theo TCVN lượng xỉ gang thép lớn Do lượng xỉ gang thép 11586:2016 BS EN 15167-1:2006 thải nhiều, nên công tác tổ chức xử lý tốn cần diện tích lớn để chứa xỉ, gây nên tượng ô nhiễm môi trường nguồn nước ngầm Do cần 2.2 Cốt liệu a Cốt liệu mịn nghiên cứu xử lý, tận dụng nguồn xỉ lò cao hoạt Trong nghiên cứu sử dụng loại cát để chế tính tro bay nhiệt điện than làm phụ gia khống để tạo bê tơng Geopolymer: Cát biển cát tự nhiên sản xuất bê tông mang lại hiệu kinh tế cao, giảm (cát sử dụng để sản xuất bê tông thông thường) 36 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2021 VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG Cát tự nhiên: cát lấy từ cơng trình đưa kiểm tra tiêu lý phịng thí nghiệm Cát có khối lượng riêng 2,62 g/cm ; khối lượng thể tích xốp 1,65 g/cm ; độ rỗng 37,0%; mơ đun độ lớn 2,62; hàm lượng ion Clo Cl = 0,0016%; tạp chất nằm phạm vi cho phép Cát tự nhiên dùng chế tạo bê tơng Geopolymer có thành phần hạt tiêu lý phù hợp TCVN 7570:2006 Cát biển: Thí nghiệm tiêu lý khối lượng riêng 2,55 g/cm ; khối lượng thể tích xốp 1,58 g/cm ; độ rỗng 38,04%; độ ẩm 3,5%; mô đun - độ lớn 1,85; hàm lượng ion Clo Cl = 0,22%; tạp chất nằm phạm vi cho phép Thành phần hạt cát biển bảng Bảng Thành phần hạt cát biển Kích thước mắt sàng, mm 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14 Lượng sót tích lũy, % 0 8,60 28,50 59,30 88,60 Một số tiêu lý cát biển (khối lượng Để hỗn hợp BT GPM có tính cơng tác tốt hỗn riêng, khối lượng thể tích, tạp chất ) thỏa mãn yêu hợp bê tông thiết kế không phép xảy cầu TCVN 7570:2006 Tuy nhiên, thành phần hạt tượng phân tầng tách nước Khi chế tạo BT mô đun độ lớn cát biển không thỏa mãn GPM đề tài nghiên cứu sử dụng phụ gia siêu TCVN 7570:2006 (Mdl = 1,85 < 2) cát biển mịn dẻo giảm nước bậc cao gốc Polycarboxylate, giảm nhiều cát tự nhiên Trong thiết kế thành nước khoảng 40%; thơng qua thí nghiệm để xác phần BT GPM điều chỉnh hàm lượng PGK định tỷ lệ pha trộn hợp lý, đảm bảo tính cơng tác phụ gia siêu dẻo hợp lý để đạt yêu cầu kỹ yêu cầu hỗn hợp bê tông, điều kiện thuật bê tông thiết kế thi công bê tông Geopolymer thiết kế b Cốt liệu thô Thiết kế bê tông geopolymer kết thí nghiệm Cốt liệu thơ (đá dăm) lấy cơng trình xây dựng đưa phịng để thí nghiệm phối trộn thành cấp phối liên tục có Dmax = 20mm, đá dăm cỡ (5-20) mm có hàm lượng hạt thoi dẹt 4,2%; khối 3.1 Thiết kế thành phần bê tông Geopolymer Thiết kế lựa chọn thành phần loại vật liệu BT GPM sau: lượng riêng 2,65 g/cm ; khối lượng thể tích xốp 1,68 g/cm ; độ hút nước 1,25%; tạp chất nằm phạm vi cho phép Đá có thành phần hạt tính chất lý đạt tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 - Phụ gia khoáng (PGK) tro bay (FA) xỉ lị cao hoạt tính nghiền mịn (GBFS); - Dung dịch kiềm hoạt hóa (DD) sử dụng thí nghiệm để kích hoạt q trình geopolymer 2.3 Dung dịch hoạt hóa hóa Dung dịch kết hợp NaOH Dung dịch hoạt hóa hỗn hợp dung dịch Natri hydroxyt (NaOH) thuỷ tinh lỏng (Na2SiO3) Natri hydroxyt dạng vảy khơ có độ tinh khiết 98% Dung dịch Natri hydroxyt có nồng độ mol theo yêu cầu thiết kế Dung dịch Natri silicat đặt mua có tỷ lệ SiO2/Na2O = 2,5 2.4 Phụ gia siêu dẻo Na2SiO3, tỷ lệ khối lượng dung dịch Na2SiO3/NaOH theo thiết kế Từ vật liệu xây dựng thí nghiệm trên, dựa vào lựa chọn PGK dung dịch kiềm hoạt hóa, tiến hành tính tốn thành phần vật liệu cho cấp phối bê tông khác bảng Bảng Thành phần vật liệu cấp phối bê tông GPM thiết kế Mác thiết kế M60 M50 M40 M30 FA (kg) 316,6 294,0 274,4 257,3 PGK GBFS (kg) 211,1 196,0 183,0 171,5 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2021 DD Na2SiO3 (kg) NaOH (kg) 113,1 45,2 140,0 56,0 163,3 65,3 183,8 73,5 Cốt liệu Cát biển (kg) Đá (kg) 600 1165 600 1165 600 1165 600 1165 PGSD (lít) 6,6 6,1 5,7 5,4 37 VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG Tiến hành trộn mẫu bê tông Geopolymer thiết kế theo cấp phối bảng 2, thí nghiệm kiểm tra 3.2 Kết thí nghiệm độ sụt hỗn hợp bê tơng GPM tính cơng tác hỗn hợp bê tơng (độ sụt, Sn) Khi hỗn hợp bê tông đạt yêu cầu tính cơng tác, tiếp tục đúc mẫu kiểm tra cường độ nén (Rn), Trộn hỗn hợp bê tông GPM với cấp phối thiết kế bảng 2, sử dụng nón cụt tiêu mác chống thấm, độ bền axit độ bền sunfat cho chuẩn thí nghiệm xác định độ sụt hỗn hợp cấp phối bê tông GPM sử dụng cát biển Thay bê tông (HHBT) theo tiêu chuẩn TCVN 3106:2007 cát biển cát tự nhiên, tiến hành thí Kết thí nghiệm độ sụt (Sn, cm) hỗn hợp nghiệm tương tự để so sánh đánh giá bê tông thể bảng Bảng Kết thí nghiệm độ sụt hỗn hợp bê tông GPM Độ sụt, Sn (cm) Mác thiết kế Cấp phối BT GPM cát biển BT GPM cát tự nhiên M60 CP1 15,8 19,2 M50 CP2 17,6 20,8 M40 CP3 19,5 23,2 M30 CP4 20,2 23,8 Nhận xét: Từ kết độ sụt HHBT Trong trình làm thí nghiệm, quan sát bảng nhận thấy, tỷ lệ dung dịch kiềm hoạt hóa hỗn hợp BT GPM sau trộn thấy độ phụ gia khống tăng lên độ sụt HHBT GPM sử dụng cát biển tăng lên, tăng từ 15,8 cm lên 20,2 cm Khi sử dụng cát tự nhiên, độ sụt tăng đồng HHBT tươi tốt, khơng có tượng phân tầng khơng xuất tách nước lên từ 19,2 cm đến 23,8 cm tương ứng Độ sụt mép rìa ngồi HHBT sau trộn sau làm HHBT GPM sử dụng cát biển giảm từ 3,4 cm đến thí nghiệm kiểm tra độ sụt 3,6 cm so với HHBT GPM sử dụng cát tự nhiên; 3.3 Kết thí nghiệm cường độ nén bê nhiên cấp phối bê tông GPM thiết kế thỏa mãn tơng GPM u cầu tính cơng tác cho bê tơng thi cơng cơng trình thủy lợi theo TCVN 8218:2009 (Bê tông thủy công Để kiểm tra cường độ nén cấp phối bê - Yêu cầu kỹ thuật) TCVN 9139:2012 (Cơng trình tơng GPM, tiến hành đúc tổ mẫu thí nghiệm thủy lợi - Kết cấu bê tông, bê tông cốt thép vùng ven chế tạo theo TCVN 3105:1993, mẫu bê biển - Yêu cầu kỹ thuật) Điều cho thấy, cát biển mịn cát tự nhiên nhiều nên hút nước mạnh tông sau đúc tháo khuôn, bảo dưỡng (Mô đun độ lớn cát biển Mđl = 1,85; cát điều kiện tiêu chuẩn mẫu đủ ngày tự nhiên Mđl = 2,62), làm cho độ sụt HHBT tuổi thí nghiệm; thí nghiệm kiểm tra cường độ nén sử dụng cát biển giảm mạnh Sự có mặt phụ cấp phối bê tông GPM 28 ngày tuổi gia siêu dẻo giảm nước bậc cao gốc Polycarboxylate BT GPM sử dụng cát biển Kết thí nghiệm cường độ nén 28 ngày cần thiết để trì độ sụt HHBT tuổi cấp phối bê tông GPM thiết kế với cát trình thi cơng biển cát tự nhiên bảng hình Bảng Kết thí nghiệm cường độ nén cấp phối bê tông GPM Cấp phối 38 Rn 28 (MPa) - Cát biển Rn 28 (MPa) - Cát tự nhiên CP1 66.8 78.5 CP2 55.4 59.5 CP3 45.8 48.6 CP4 33.6 36.7 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2021 VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MƠI TRƯỜNG Hình Biểu đồ so sánh cường độ nén cấp phối BT GPM Nhận xét: Từ kết thí nghiệm cường độ nén cấp phối BT GPM thiết kế nhận thấy: tất cấp phối BT GPM thiết kế có cường độ nén tuổi 28 ngày đạt mác 30 ÷ 60 MPa, mác BT GPM thiết kế phù hợp với số mác bê tông thi công cho cơng trình thủy lợi cơng trình vùng biển Cường độ nén mẫu BT GPM chế tạo cát biển giảm từ 6% đến 15% so với mẫu BT GPM chế tạo cát tự nhiên, giảm cường độ nén chênh lệnh nhiều thay cát biển cát tự nhiên để chế tạo BT GPM Như vậy, việc thay cát biển cát tự nhiên để chế tạo BT GPM khả thi 3.4 Kết thí nghiệm mác chống thấm bê tơng GPM Các mẫu bê tơng thí nghiệm mác chống thấm chuẩn bị thí nghiệm theo TCVN 3116:2007 Tiến hành đúc 06 mẫu kích thước (D15xH15)cm cho cấp phối bê tông GPM thiết kế, mẫu bê tông sau đúc tháo khuôn bảo dưỡng điều kiện tiêu chuẩn mẫu đủ 28 ngày tuổi, sau tiến hành kiểm tra mác chống thấm Kết thí nghiệm mác chống thấm cấp phối bê tông GPM thiết kế sau 28 ngày tuổi thể bảng Bảng Kết thí nghiệm mác chống thấm cấp phối BT GPM Mác thiết kế M30 M40 M50 M60 Mác chống thấm, W (at) BT GPM cát biển BT GPM cát tự nhiên W12 W12 W14 W14 W16 W16 W16 W16 Về mác chống thấm loại BT GPM chế tạo cát biển cát tự nhiên đạt mác chống thấm cao từ W12 đến W16 Tất mẫu BT GPM thiết kế vượt mác chống thấm yêu cầu bê tông dùng cho cơng trình thủy lợi (TCVN 8218:2009, Bê tơng thủy công - Yêu cầu kỹ thuật TCVN 9139:2012, Công trình thủy lợi Kết cấu bê tơng, bê tơng cốt thép vùng ven biển Yêu cầu kỹ thuật) truyền thống mác từ đến cấp (mỗi cấp Từ kết thí nghiệm bảng so sánh với học độ bền tốt bê tông xi măng thông số nghiên cứu mác chống thấm bê tông thường, điều phù hợp với cường độ nén mác thiết kế sử dụng 100% xi măng [10], bê tơng thí nghiệm tương ứng 2at) Điều cho thấy, mặt tiếp xúc chất kết dính Geopolymer cốt liệu bê tơng Geopolymer bền đặc xít so với bê tông xi măng Đối với BT GPM sử dụng PGK tro bay xỉ lò cao hoạt hóa, đặc điểm ranh giới chất kết dính Geopolymer cốt liệu khơng có vùng chuyển tiếp, BT GPM có tính chất nhận thấy: mác chống thấm BT GPM cao Khi thiết kế thành phần bê tông GPM với hàm mác chống thấm bê tông sử dụng xi măng lượng pha trộn phụ gia khống dung dịch hoạt Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2021 39 VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MƠI TRƯỜNG hóa, kết hợp phụ gia siêu dẻo giảm nước hợp lý hiệu quả, giúp tăng cường độ kéo uốn cho bê tông, loại bê tơng GPM có mác chống thấm tăng độ đặc chắc, tăng độ bền cho bê tông; bê tông cao, điều cho thấy bê tông GPM thiết kế có độ Geopolymer chế tạo có khả chịu va đập đặc cao Với mác chống thấm cao chống nứt tốt, mác chống thấm cao, bê tơng có khả BT GPM thiết kế sử dụng cho số chống xâm thực tốt làm việc mơi cơng trình Thủy lợi vùng biển có yêu cầu cao trường nước có tác nhân xâm thực mạnh chống thấm, chống xâm thực môi trường nước biển, môi trường nước thải 3.5 Hiệu ứng dụng BT Geopolymer cho các khu công nghiệp, môi trường chứa axit, môi cơng trình thủy lợi trường sulfat… Một ngun nhân gây hư hỏng Với cơng trình thủy lợi thường xuyên làm cho kết cấu bê tông bê tông cốt thép công việc môi trường nước, thường xun chịu áp trình thủy lợi thấm nước qua bê tông Do lực nước, đặc biệt cơng trình ven biển đặc điểm cơng trình thủy lợi có phận kết cấu bê tông bê tông cốt thép ln chịu tác tồn cơng trình thường xun, không động môi trường xâm thực khắc nghiệt Vì vậy, thường xun tiếp xúc với nước Trong mơi trường ứng dụng BT GPM xây dựng cho nước có chứa tác nhân ăn mịn bê tơng cơng trình thủy lợi có tác dụng tích cực, -2 CO2; SO4 ; +2 +2 Ca ; Mg ; NH3… bê tơng có chất lượng tốt, đặc chắc, lỗ rỗng, khả BT GPM bền sunfat, bền axit, không gây trương nở a Bê tông Geopolymer bền Axit chống thấm nước cao nước khó thấm vào Nghiên cứu độ bền mẫu BT GPM bên kết cấu, khơng gây tượng ăn mịn ngâm dung dịch axit Sulfuric (H2SO4) nồng độ phá hủy cốt thép; ngược lại, khả chống 0,5%; 1% 2% Sau năm, bề mặt mẫu bị ăn thấm nước thấp, nước thấm vào bê tông, với mòn tăng lên nồng độ dung dịch axit tăng tác nhân ăn mòn nước làm rỉ cốt thép, Quan sát mẫu thí nghiệm thấy tượng ăn nở thể tích gây nứt vỡ kết cấu bê tơng, mịn xảy lớp vỏ bên ngồi khoảng 3÷9 mm tượng xâm thực xảy có nguy phá vỡ kết cấu mẫu trụ (D10 x H20) cm Sự mát khối làm suy giảm cường độ tính bền lượng tối đa mẫu thử thu khoảng cơng trình 2,5÷3,5% sau năm, kết tương đối nhỏ Một số dạng phá hủy cơng trình bê tơng so với bê tơng xi măng Pclăng Sự sụt giảm bê tơng cốt thép thường xuyên làm việc môi cường độ nén phụ thuộc vào nồng độ trường nước tượng xâm thực hóa học, xâm dung dịch axit thời gian tiếp xúc thực học, xâm thực vi sinh vật xâm thực - ion Clo (Cl ) Các kết nghiên cứu trước cho thấy vật liệu Geopolymer kháng axit tốt so với xi măng Để khắc phục phá hoại bê tơng bê tơng Pclăng [3] Tính chất vượt trội lượng cốt thép cơng trình thủy lợi có nhiều giải pháp Canxi (Ca ) BT GPM thấp nhiều so khác nhau, nhiên tùy vào hạng mục công với bê tông xi măng Pclăng, ứng trình điều kiện làm việc cơng trình khác dụng BT GPM cho cơng trình có u cầu độ bền nhau, đưa giải pháp hạn chế xâm thực cao, cơng trình chịu tác nhân ăn mịn phá hoại kết cấu bê tơng Một giải mơi trường nước có chứa nhiều loại axit pháp từ đầu lựa chọn loại bê tơng thích hợp cống dẫn nước, cơng trình ngầm, đập ngăn với hạng mục cơng trình, sau tính tốn nước, cơng trình vùng biển, khu nuôi trồng thiết kế cấp phối cách hợp lý thủy sản Thiết kế sử dụng bê tông GPM với loại phụ gia khống gồm tro bay xỉ lị cao hoạt tính kích hoạt chất hoạt hóa gồm (Na2SiO3 NaOH) ý tưởng cần quan tâm xây dựng cơng trình nói chung ứng dụng cho cơng trình thủy lợi nói riêng Đây giải pháp 40 +2 b Bê tông Geopolymer bền Sunfat Để nghiên cứu độ bền Sunfat mẫu BT GPM ngâm dung dịch Na2SO4 5% thời gian năm Hình ảnh trực quan mẫu sau ngâm khơng có dấu hiệu xói mịn bề mặt, nứt nứt vỡ Các thử Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2021 VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG nghiệm cho thấy khơng có thay đổi đáng kể khối lượng cường độ nén mẫu thử thời điểm tiếp xúc khác sau năm ngâm mẫu Sự thay đổi chiều dài mẫu nhỏ 0,012% đến 0,015% Kết phù hợp với số nghiên cứu tác giả nước ngồi [4, 5] Sự suy thối bê tơng xi măng Pclăng chịu xâm thực Sunfat hình thành thạch cao (CaSO4.2H2O) Ettrigite (3CaO.Al2O3 3CaSO4.31H2O) gây giãn nở dẫn đến nứt, nứt vỡ bên làm giảm cường độ độ bền học +2 bê tông Bê tông Geopolymer canxi (Ca ) trải qua chế khác hồn tồn so với bê tơng xi măng Pclăng sản phẩm q trình Geopolymer hóa khác với sản phẩm q trình thủy hóa Khơng có thạch cao hay Ettrigite hình thành sản phẩm trình Geopolymer hóa, khơng có chế tác dụng Sunfat vào bê tơng Geopolymer Vì vậy, BT GPM bền môi trường Sunfat, phù hợp thi cơng cơng trình thủy lợi cơng trình vùng biển Kết luận Trong đề tài sử dụng phụ gia khống tro bay xỉ lị cao hoạt tính, dung dịch hoạt hóa (dung dịch NaOH Na2SiO3), kết hợp phụ gia siêu dẻo giảm nước bậc cao gốc Polycarboxylate để chế tạo BT GPM cát biển cát tự nhiên đạt mác bê tông thiết kế 30 ÷ 60 MPa Khi sử dụng cát biển thay cát tự nhiên chế tạo BT GPM cường độ nén BT GPM cát biển giảm từ đến 15% so với BT GPM sử dụng cát tự nhiên Mác chống thấm tương đương nhau, đạt từ W12 đến W14 Tất mác bê tông GPM thỏa mãn yêu cầu thi công cho số cơng trình thủy lợi cơng trình vùng biển Qua cho thấy, việc nghiên cứu đưa vào sử dụng cát biển thay cát tự nhiên để sản xuất BT GPM cần thiết vùng ven biển có nguồn cát biển dồi Khi sử dụng loại cát biển chế tạo BT GPM có thêm nguồn cốt liệu mịn đa dạng, tận dụng tài nguyên thiên nhiên sẵn có chỗ, giải phần khan cát dùng cho bê tông lâu dài, cần nghiên cứu đưa vào thử nghiệm với cơng trình thực tế BT GPM có mác chống thấm cao, tính bền axit bền sunfat, phù hợp thi cơng số cơng trình thủy lợi cơng trình vùng biển (giới hạn cho số hạng mục công trình khơng có cốt thép Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2021 cốt thép) thường xuyên làm việc môi trường nước, chịu tác nhân tượng xâm thực mạnh Trong thiết kế BT GPM cần thiết phải điều chỉnh hàm lượng PGK, dung dịch hoạt hóa phụ gia siêu dẻo giảm nước hợp lý để đạt tiêu kỹ thuật theo yêu cầu TÀI LIỆU THAM KHẢO Davidovits J (2011), Geopolymer Chemistry and rd Application, edition, Geopolymer Institute Feng Rao, Qi Liu, (2015), Geopolymerization and Its Potential Application in Mine Tailings Consolidation: A Review, Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review 36 J T Gourley and G B Johnson (2005), “Developments in Geopolymer Precast Concrete” Paper presented at the International Workshop on Geopolymers and Geopolymer Concrete, Perth, Australia Palomoa, P Krivenkob, I Garcia-Lodeiroa, E Kavalerovab (2014), A review on alkaline activation: New analytical perspectives Materiales de construccion, vol 64, No 315 S.E Wallah and B.V Rangan (2006), “Low calcium fly ash based geo-polymer concrete: Long term properties, Research report GC2” Curtin University of Technology, Australia S.V Joshi and M.S Kadu (2012), “Role of akaline activator in development of Eco-friendly fly ash based Geopolymer Concrete”, International Journal of Enviromental Science and Development, vol.3 (5), pp 417- 421 Sarker P., A (2008), Constitutive model for fly ash based Geopolymer concrete Architecture Civil Engineering Environment Turner L K and Collins F G (2013), Carbon dioxide equivalent (CO2-e) emissions: A comparison between geopolymer and OPC cement concrete, Construction and Building Materials, vol.43, pp 125-130 XU H, Van geopolymerisation Deventer of J.S.J (2000), alumino-silicate the minerals, International Journal of Mineral Processing, vol.59, pp 247-266 10 Nguyễn Quang Phú, Cao Đức Việt, Hồng Phó Un (2010), Nghiên cứu xác định mối quan hệ mác chống thấm W hệ số thấm K bê tông truyền thống dùng cơng trình thủy lợi Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Thủy lợi Môi trường, số tháng 9/2010 Ngày nhận bài: 27/7/2021 Ngày nhận sửa: 10/8/2012 Ngày chấp nhận đăng: 17/8/2021 41 VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MƠI TRƯỜNG Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2021 ... trên, đề tài sử dụng cát biển thay cát tự nhiên để chế tạo bê tông Geopolymer (BT GPM) Đề tài ứng dụng nguồn phụ phẩm cơng nghiệp (xỉ lị cao hoạt tính tro bay) làm phụ gia khoáng, kết hợp với dung... chứa xỉ, gây nên tượng ô nhiễm môi trường nguồn nước ngầm Do cần 2.2 Cốt liệu a Cốt liệu mịn nghiên cứu xử lý, tận dụng nguồn xỉ lò cao hoạt Trong nghiên cứu sử dụng loại cát để chế tính tro bay. .. với bê tông truyền thống, đặc biệt khả chống xâm thực tốt Bê tông Geopolymer loại ? ?bê tông xanh” thân thiện với môi trường, nghiên cứu đưa vào ứng dụng cơng trình xây dựng nói chung cơng trình thủy