(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian dưỡng hộ nhiệt đến ứng xử của cọc rỗng bê tông GEOPOLYMER

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THÀNH TÂM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN DƯỠNG HỘ NHIỆT ĐẾN ỨNG XỬ CỦA CỌC RỖNG BÊ TÔNG GEOPOLYMER NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP - 60580208 SKC005860 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THÀNH TÂM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN DƯỠNG HỘ NHIỆT ĐẾN ỨNG XỬ CỦA CỌC RỖNG BÊ TÔNG GEOPOLYMER NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 Hướng dẫn khoa học: TS PHẠM ĐỨC THIỆN Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ tên học viên: Chuyên ngành: Nguyễn Thành Tâm Kỹ thuật XD cơng trình DD CN MSHV: Khóa: 1680847 XDC16B Tên đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến ứng xử cọc rỗng Bê tông Geopolymer Học viên hoàn thành LVTN theo yêu cầu nội dung hình thức (theo qui định) luận văn thạc sĩ Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng năm 2018 Giảng viên hướng dẫn TS Phạm Đức Thiện Mô men uốn nứt thực nghiệm M tn crc cọc GPC-6H dưỡng hộ tn crc tăng Moment uốn nứt tnM crc (kNm) đạt 14,91 kNm Khi dưỡng hộ nhiệt tăng lên đến 12 mơ men uốn nứt M lên 35,25% Hình 4.3: Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến mô men uốn nứt M Mô men uốn nứt thực nghiệm M tn crc tn crc cọc GPC dưỡng hộ nhiệt mốc thời gian từ đến có giá trị biến thiên thay đổi lớn, tăng 14,28% Trong cấu kiện cọc GPC dưỡng hộ nhiệt mốc thời gian từ đến 12 có giá trị biến thiên tăng khơng đáng kể, trung bình tăng thời gian dưỡng hộ giá trị mơ men uốn nứt tăng 2,40% Có thể kết luận q trình polymer hóa tạo cường độ vật liệu diễn với tốc độ nhanh thời gian đầu chậm dần sau Do cần nghiên cứu lựa chọn thời gian dưỡng hộ phù hợp tối ưu mặt kinh tế cần 4.4.2 Khả bền gãy thân cọc 54 Bảng 4.6: Kết tính tốn mơ men gãy Stt Mô men uốn gãy cọc OPC từ thực nghiệm chưa phù hợp với lý thuyết tính tốn, sai lệch 20,88% Kết cho thấy mô men uốn gãy thực nghiệm M tn br cọc GPC-12H gần Tải trọng gãy Pcr (kN) tương đối phù hợp khả chịu uốn gãy thực nghiệm cọc bê tông xi măng thông thường, mức chênh lệch không lớn, xấp xỉ 8,42% o Thời gian dưỡng hộ nhiệt (100 C) (giờ) Hình 4.4: Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến tải trọng gãy P cr 55 Mô men uốn gãy thực nghiệm M tn br cọc GPC-6H dưỡng hộ đạt tn br Moment uốn gãy crcM tn (kNm) 22,19 kNm Khi tăng thời gian dưỡng hộ nhiệt lên đến 12 mô men uốn gãy M tăng lên 52,24% tn Hình 4.5: Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến mô men uốn gãy M br Kết thực nghiệm phản ánh tương đối thực tế việc thiết kế cấp phối cọc bê tông Geopolymer cọc bê tông xi măng OPC thơng thường có cấp độ bền B45 (mác 600) cho kết khả chịu tải (mô men uốn nứt, uốn gãy) gần phù hợp 4.4.3 Quan hệ lực gây nứt độ võng thời điểm nứt Ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến cường độ chịu uốn thông qua độ võng thí nghiệm đo hình 4.6 Khả chịu tải cấu kiện lớn 56 đạt tới cấp tải độ võng định cấu kiện xuất với nứt Độ võng Lực gây nứt P tn crc (kN) xác định xuất vết nứt bề rộng Wc=0,1 mm Hình 4.6: Mối quan hệ lực gây nứt P tn crc độ võng thời điểm nứt uốn Moment uốn nứt Mtncrc (kNm) 25 20 15 10 3,35 5,24 6,58 8,65 9,74 11,38 12,27 Độ võng ∆ (mm) tn Hình 4.7: Mối quan hệ mơ men uốn nứt M crc độ võng thời điểm nứt uốn cấu kiện cọc GPC 57 4.4.4 Quan hệ mô men uốn nứt M crc Từ thực nghiệm ta tìm lại quan hệ M tn mơ men uốn gãy M tn ∼γ M br crc br tn tn Bảng 4.7: mô men nứt mô men uốn gãy T (giờ) 10 11 12 Với kết thực nghiệm ước lượng quan hệ M tn tn br tn –M crc: tn M br = (1,34 ÷ 1,68) M crc Ngồi khoảng gia số (1,34 – 1,68) có giá trị trung bình xấp xỉ giá trị 1,5 cho tiêu chuẩn TCVN 7888-2014, điều khẳng định độ tin cậy cao kết nghiên cứu 58 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 Kết luận Luận văn trình bày ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến ứng xử cọc rỗng bê tông Geopolymer Trong đó, cọc bê tơng Geopolymer chế tạo dưỡng hộ nhiệt mức thời gian từ đến 12 Cọc bê tông xi măng có cấp độ bền sản xuất thí nghiệm làm sở so sánh Một số kết luận rút sau: - Mẫu bê tơng Geopolymer dưỡng hộ nhiệt 100 C vịng 12 cho cường độ chịu nén tương đương với mẫu bê tông xi măng đạt cấp độ bền B45 Cả cấp phối dùng để sản xuất cọc bê tông rỗng - Cọc rỗng GPC dưỡng hộ nhiệt 100 C 12 cho kết mô men kháng nứt tương đồng với cọc rỗng OPC có cấp độ bền chịu nén, mô men uốn gãy cọc rỗng GPC lớn cọc rỗng OPC khoảng 8,42% - Từ kết thực nghiệm, ta xác định lại quan hệ mô men uốn nứt mô men uốn gãy cọc rỗng GPC cho mốc nhiệt độ dưỡng hộ: M (1,34 ÷ 1,68) M tn tn br = crc o - Nhiệt độ dưỡng hộ môi trường 100 C đến 10 không đủ cung cấp nhiệt lượng để vật liệu polymer hóa hồn tồn cường độ khả chịu uốn cọc không cao chưa đạt giá trị tối ưu 5.2 Hướng phát triển đề tài Nghiên cứu tạo tiền đề áp dụng bê tông Geopolymer vào cấu kiện cơng trình điển hình cấu kiện cọc rỗng, đưa bê tông Geopolymer vào sử dụng rộng rãi lĩnh vực xây dựng 59 Vì thời gian có hạn lĩnh vực nghiên cứu rộng nên đề tài chưa thể mối liên hệ bao quát ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến khả chịu tải cọc rỗng Geopolymer có cấp độ bền khác Từ nghiên cứu định hướng phát triển đề tài sau:  Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ mole dung dịch NaOH đến khả quay ly tâm cấu kiện cọc Bê tông Geopolymer  Nghiên cứu khả ứng xử cọc Bê tông Geopolymer môi trường đất theo thời gian 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Quyết định 1488/QĐ-TTg ngày 29/8/2011 Thủ tướng Chính phủ [2] Nguồn http://ximangfico.com/ung-dung-xi-lo-cao-vao-san-xuat-xi-mang [3] Nguồn http://www.sggp.org.vn/27-nha-may-du-an-co-nguy-co-gay-o-nhiem- moi-truong-163804.html [4] Nguồn http://imsat.vn/Tin-tuc/Tin-tuc-su-kien/28855/bo-cong-thuong hop-tim- giai-phap-xu-ly-tro-xi-thach-cao-tai-nha-may-nhiet-dien-than [5] Natalie A Lloyd, Vijaya Rangan "Geopolymer Concrete." Curtin University of Technology, 2010 [6] Joseph Davidovits Environmentally Driven Geopolymer Cement Applications Geopolymer Institute, 02100 Saint-Quentin, France, 2002 [7] Natalie A Lloyd, Vijaya Rangan Geopolymer Concrete with Fly Ash in 2nd Int Conf on Sustainable Construction Materials and Technologies, ed J Zachar P Claisse, T R Naik, E Ganjian (Università Politecnica delle Marche, Ancona, Italy), 2010 [8] Angel Palomo, Grutzek & Blanco Alkali-activated fly ashes A cement for the future Cement Concrete Research, 1999 Vol 29: p.1323-1329 [9] http://ximang.vn/ Bê tông geopolymer – Một sản phẩm thương mại, 2011 [10] http://ximang.vn/ Chế tạo thành công Bê tông chịu lửa không xi măng, 2012 [11] Nguyễn Văn Hoan Nghiên cứu sản xuất vật liệu không nung từ phế thải tro bay xỉ lò cao sở chất kết dính geopolyme (Viện Vật liệu Xây dựng, 2012) [12] Angel Palomo, Grutzeck & Blanco Alkali-activated fly ash cement for furthure Cement and Concrete Research, 1999 [13] Van Jaarsveld, Van Deventer & Lukey The effect off composition and temperature on the properties of fly ash and kaolinite-based geopolymers Chemical Engineering, 2002 61 [14] Djwantoro Hardjito, Dody M.J.Sumajouw and Vijaya Rangan Factors influencing the compressive strength of fly ash based Geopolymer concrete Civile Engineering Dimension, 2004 [15] Djwantoro Hardjito and Vijaya Rangan Development and Properties of Low- calcium fly ash based Geopolymer concrete, in Research report GC1 2005: Faculty of Engineering Curtin University of Technology Perth, Australia p 103 [16] Mo Bing-hui , He Zhu, Cui Xue-min, He Yan and Gong Si-yu Effect of curing temperature on geopolymerization of fly ash-based geopolymers, 2014 [17] Nuruddin Compressive strength and interfacial transition zone characteristic of Geopolymer concrete with different cast In-Situ curing conditions International Scholarly and Scientific Research&Innovation, 2011 P.5 [18] Al Bakri, Kamarudin, and Binhussain Microstructure study in optimization of high strength fly ash based geopolymer Advanced Material Research, 2012: p 2173-2180 [19] Djwantoro Hardjito and Vijaya Rangan Development and Properties of Low- calcium fly ash based Geopolymer concrete, in Research report GC1 2005: Faculty of Engineering Curtin University of Technology Perth, Australia p 103 [20] Natalie A Lloyd and Vijaya Rangan "Geopolymer Concrete." Curtin University of Technology (2010) [21] Benny Joseph and George Mathew "Influence of aggregate content on the behavior of fly ash based." Scientia Iranica (2012): p.1188-1194 [22] Sofi, Van Deventer, Mendis and Lukey.“Bond performance of reinforcing bars in inorganic polymer concrete (IPC) [23] Sarker.“ Bond strength of reinforcing steel embedded in fly ash-based geopolymer concrete.” Materials and Structures 44 (5): 2011 p.1021-1030 [24] Company Wagner Visit to Geopolymer Concrete Airport and Eco-Building Internet: https://www.geopolymer.org/news/visit-airport-eco-building/, 2013 [25] Company Wagner World’s first public building with structural Geopolymer Concrete Internet: https://www.geopolymer.org/news/worlds-first-public-building-with-structuralgeopolymer-concrete/, 2015 62 [26] Monita Olivia Durability Related Properties of Low Calcium Fly ash based Geopolymer Concrete, in Civil Engineering 2011, Curtin University of Technology [27] Tống Tôn Kiên, Phạm Thị Vinh Lanh Lê Trung Thành Bê tông Geopolymer - Những thành tựu, tính chất ứng dụng Hội nghị khoa học kỷ niệm 50 năm ngày thành lập Viện KHCN Xây dựng [28] Nguyễn Văn Hoan Nghiên cứu sản xuất vật liệu không nung từ phế thải tro bay xỉ lò cao sở chất kết dính Geopolymer Viện Vật liệu xây dựng, 2012 [29] Phan Đức Hùng, Lê Anh Tuấn Dương Văn Dũng (2016), “ Ảnh hưởng sợi poly-propylene đến ứng xử chịu uốn dầm bê tông geopolymer cốt thép sử dụng tro bay”, Tạp chí Người Xây Dựng 3&4/2016, p.82-86 [30] Trần Văn Miền.“ Nghiên cứu quy trình dưỡng hộ nhiệt ẩm cho bê tơng đúc sẵn”, Tạp chí KHCN Xây dựng – số 1/2016 [31] Joseph Davidovits Chemistry of Geopolymer System Terminology Geopolymer: Second international Conferencen, 1999, p.9-39 [32] Djwantoro Hardjito Development and properties of low-calcium fly ash based geopolymer concrete CurtinUniversity of Technology Perth, Austalia, 2005 [33] Peter Duxson Geopolymer technology: the current state of the art Journal Materials Science 2007 Vol 42: p 2917–2933 [34] Glukhovsky, Rostovskaja and Rumyna High strength Slag alkaline cements Proceedings of the seventh international congress on the chemistry of cement, 1980 p.164-168 [35] Joseph Davidovits "Alkali Activated Materials." Lecture 2015 [36] Sidney Diamond, Particle morphologies in fly ash, Cement and concrete Research, 1986, p.16, 569-579 [37] Fernandez Jimanez Microstructure development of Alkali-activated fly ash cement : a descriptive model Cement and Concrete Research, 2005, p.35 [38] Joseph Davidovits Geopolymer chemistry and sustainable development The poly(sialate) terminology: a very useful and simple model for the promotion and understanding of green-chemistry.in In: Proceedings of 2005 geopolymere conference, 2005, p.9-15 63 [39] Cherdsak Suksiripattanapong "Compressive strength development in fly ash geopolymer masonry units manufactured from water treatment sludge." Construction and Building Materials (2015): p.20-30 [40] Djwantoro Hardjito, Rangan Studies of fly ash-based geopolymer concret Paper presented France: the World Congress Geopolymer, 2005 [41] Joseph Davidovits Geopolymer Chemistry&Applications, ed J 3th edition 2011, Institut Geopolymer, p.630 [42] Fly ash and raw or calcined natural Pozzolan use as a mineral admixture in Portland Cement Concrete, in ASTM C618 1994 [43] Djwantoro Hardjito, Wallah and Rangan Study of engineering proesties of fly ash based Geopolymer concrete, Journal of the Australian ceramic Society, 38(1), 2002, p.4-47 64 ... 2016B iv TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ đến ứng xử cọc rỗng bê tông Geopolymer Luận văn tập trung nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ dưỡng hộ cấp thời gian từ giờ, giờ, giờ,... nghiệm để có nghiên cứu so sánh phù hợp Do mục tiêu đề tài nghiên cứu ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt ẩm đến ứng xử chịu uốn cọc rỗng bê tông geopolymer ứng với 07 cấp thời gian dưỡng hộ nhiệt: ... (2014) [16], nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ dưỡng hộ, thời gian dưỡng hộ đến cường độ bê tơng geopolymer, qua cho thấy thời gian nhiệt độ dưỡng hộ ảnh hưởng đến cường độ bê tơng Nhiệt độ thích