(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu khả năng chống mài mòn của bê tông geopolymer sử dụng sợi thép

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH CƯỜNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỐNG MÀI MỊN CỦA BÊ TƠNG GEOPOLYMER SỬ DỤNG SỢI THÉP NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP SKC006275 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08/2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHUYÊN ĐỀ THẠC SĨ NGUYỄN THANH CƯỜNG MSHV: 1780806 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỐNG MÀI MỊN CỦA BÊ TƠNG GEOPOLYMER SỬ DỤNG SỢI THÉP NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Hướng dẫn khoa học: PGS TS PHAN ĐỨC HÙNG Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 8/2019 2 đạt 0.49 g/cm 0.33 g/cm Quy luật ứng xử bê tông sử dụng sợi Hook có L=6 cm tương tự Cường độ chịu nén 20.58 MPa,16.69 MPa 39.56 tương 2 ứng với HLS 0.5%,1% 1.5 % với ĐMM 0.2 g/cm , 0.28 g/cm 0.25 g/cm Bên cạnh ưu điểm cải thiện khả kéo bê tơng, đề cập chương hai Nhìn chung, cường độ chịu nén bê tơng sử dụng sợi có chiều dài sợi lớn hơn, cho cường độ chịu nén lớn HLS với kích thước cm phân bố hơn, nên cường độ chịu nén cao hơn, điều giúp cải thiện cường độ chịu nén Đây đặc tính tốt bê tơng Geopolymer, cần cung cấp HLS phù hợp để giảm ĐMM đến mức tối thiểu, tạo bê tơng có chất lượng cao 4.3.2 Đối với sợi Thẳng Độ mài mòn (g/cm2) Ảnh hưởng hàm lượng & kích thước sợi đến độ mài mịn (Sợi thẳng) 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0.0 0.5 1.0 Hàm lượng sợi thép (%) 1.5 2.0 Hình 4.7 Biểu đồ ảnh hưởng kích thước sợi thép đến độ mài mòn (Loại sợi thẳng) 65 Cường độ chịu nén (MPa) Ảnh hưởng hàm lượng sợi kích thước sợi thẳng L=3.5 cm L=6 cm Không sợi 5 0.5 1.5 Hàm lượng sợi thép (%) Hình 4.8 Cường độ chịu nén bê tông geopolymer sử dụng sợi thẳng Từ kết đạt kết luận, ĐMM bê tơng giảm bê tơng có xu hướng cứng khó bị phá hủy hơn, ngồi nhờ hổ trợ lượng sợi thép thêm vào làm cho bê tơng khó bị mài mịn Kết thí nghiệm xét ảnh hưởng sợi thẳng đến ĐMM (Hình 4.7 4.8) phù hợp với nhận xét, đánh sợ Hook Với kích thước sợi cm, Cường độ chịu nén 21.06 MPa, 33.18 38.03, tương ứng với HLS bổ sung 1%, 2 1.5% 2% với ĐMM 0.59 g/cm , 0.41 g/cm 0.27 g/cm Từ kết thu được, để nâng cao chất lượng bê tông, thông qua việc giảm ĐMM bê tông HLS 2% kích thước sợi cm đạt hiệu cải thiện Hình 4.8 cho thấy, Xét hai loại sợi, cường độ chịu nén HLS 0.5% sấp xỉ cường độ chịu nén HLS 1.5% Giá trị cường độ tương ứng 22.01 MPa 23.64 MPa sợi có L= 3.5 cm giá trị cường độ tương ứng 31.49 MPa (0.5%) 33.18 MPa (1.5%) cho sợi có L= cm Cường độ chịu nén chênh lệch 39.4% so với cấp phối không chứa sợi HLS 2% (Sợi L=3.5 cm), cường độ chịu nén sai khác 77.7% so với cấp phối không chứa sợi HLS 2% ( Sợi L=6cm) 66 Đánh giá chung: Khi cường độ bê tông lớn, độ mài mịn bê tơng nhỏ Cần định lượng HLS phù hợp để, giúp cải thiện chất lượng bê tơng, thơng qua việc giảm độ mài mịn Theo điều kiện thực tế, HLS 2% cho hai kính thước sợi 6.0 cm 3.5cm đạt hiệu thay 67 5.Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 Kết luận Kết nghiên cứu cho thấy, bổ sung thành phần sợi thép cấp phối bê tông Geopolymer nhằm cải thiện độ mài mòn, yếu tố biết đến ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bê tông Một số kết luận rút sau: 2  ĐMM bê tơng sợi thép trung bình từ 0.45 g/cm – 0.7 g/cm  HLS hợp lý cấp phối bê tông Geopolymer từ 1% đến 2%, cải thiện chất lượng bê tông thông qua việc giảm ĐMM Đối với sợi Hook, HLS=2% ĐMM lớn 41.28 g/cm , Đối với sợi Thẳng, HLS=2% ĐMM đạt 37.4 g/cm , Khi sử dụng chiều dài sợi L=3.5cm  HLS có tác động mạnh đến ĐMM, HLS (1% ~ 2%), ĐMM chênh 2 lệch sấp xĩ nửa giá trị ban đầu 0.71 g/cm so với 0.33 g/cm – bê 2 tông sợi Hook (L=3.5) 0.46 g/cm so với 0.2 g/cm – bê tông sợi thẳng (L=3.5)  Quan hệ ĐMM Cường độ chịu nén tỷ lệ nghịch, bê tông sử dụng chiều dài sợi lớn hơn, cho cường độ chịu nén lớn ĐMM nhỏ Xét kích thước sợi Hook có L=3.5mm, Cường độ chịu nén thấp 15.4 MPa tương ứng với ĐMM cao 0.71 g/cm Với L= 6mm cường độ chịu nén 20.58 MPa tương ứng ĐMM 0.2 g/cm  Một kết luận rút từ kết quả đạt được, HLS 2% giá trị để ĐMM lớn phạm vi nghiên cứu Tại HLS này, ĐMM cải thiện từ 27% đến 40% Cùng với đó, HLS 1% không làm tăng ĐMM 5.2 Hướng phát triển đề tài Ngoài kết đạt được, báo cáo số hạn chế như: chưa khảo sát vùng giá trị HLS làm giảm ĐMM đến mức thấp hay 68 yếu tố khác phối hợp loại sợi, bổ sung phụ gia,…ảnh hưởng đến ĐMM khảo sát đến mức độ vi mơ vật liệu cấu thành Một khó khăn gặp phải q trình nghiên cứu hạn chế thiết bị, nên chưa kiểm tra nhiều phương pháp chưa kết hợp phương pháp thí nghiệm, để đưa nhìn khách quan xác cho tượng gặp phải nghiên cứu Các kết nghiên cứu kế thừa phát triển rộng hơn, đánh giá toàn yếu tố, không dừng lại khảo sát đánh giá độ mài mịn bê tơng Geopolymer sử dụng sợi thép Có thể mở rộng đánh giá liên quan đến yếu tố ăn mòn, chủng loại sợi đến độ mài mòn, đưa giải pháp khắc phục Kết nghiên cứu góp phần làm phong phú thêm sở liệu khoa học cho lĩnh vực vật liệu thân thiện với môi trường, đồng thời việc gia cường thêm sợi thép để tăng khả chống mài mòn cấu kiện bê tông 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Thomas T C Hsu, Floyd O Slate, Gerald M Sturman, George Winter, "Microcracking of Plain Concrete and the Shape of the Stress-Strain Curve," Journal Proceedings, vol 60, no 2, pp 209-224, 1936 [2] J.Davidovits, Geopolymers – Inorganic polymeric new materials, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 1991 [3] J.Davidovits, "Properties of Geopolymer Cement," in International conference on Alkaline cements and concretes, 1994 [4] B V Rangan, D Hardjito, "Development and Properties of Low-calcium fly ash based Geopolymer concrete," Faculty of Engineering Curtin University of Technology Perth, Australia, 2005 [5] M Bakri, Abdullah, K Hussin, M Binhussain, I Nizar, R Razak, Y Zarina, "Microstructure study in optimization of high strength fly ash based geopolymer," in Advanced Material Research, 2012, pp 2173-2180 [6] Hardjito, "Studies of fly ash-based geopolymer concrete," Dept of Civil Engineering, 2005 [7] D Naveen Kumar, K Ramujee, "Abrasion resistance of polypropylene fiber reinforced geopolymer concrete," Journal of Emerging Technologies and Innovative Research (JETIR), vol 4, no 11, pp 276-283, 2015 [8] Romualdi, J., Baston, G., "Mechanics of crack arrest in concrete," ASCE, vol 89, no 3, pp 147-168, 1963 [9] Charles H., Henage , Doberty T.J., "Analysis of reinforced fibrous concrete," ASCE, vol 2, no 1, pp 177-188, 1976 [10] Naaman A.E., Shah S.P., "Pull Out Mechanism in Steel-Fibre Reinforced Concrete," ASCE, vol 102, no 8, pp 1537-1548, 1976 [11] Hughes B.P., and Fattuhi., N.I., "The Steel Fibre- Reinforced Concrete," 70 Magazine of Concrete Research, vol 28, no 96, pp 157-161, 1976 [12] V Ramakrishnan, Terje Brandshaug, W.V Coyle, and Ernest K Schrader, "A comparative evaluation of concrete reinforced with straight steel fibres and fibres with deformed ends glued together in to bundles," Journal Proceedings, vol 77, no 3, pp 135-143, 1980 [13] Kukreja C.B, Kaushik S.K., Kanchi M.B., Jain O.P., "Flexural characteristics of steel fibre reinforced concrete," Concrete Journal, pp 184188, 1980 [14] Tống Tôn Kiên cộng sự, "Bê tơng geopolymer – thành tựu, tính chất ứng dụng," in Hội nghị khoa học kỷ niệm 50 năm ngày thành lập Viện KHCN xây dựng, 2013 [15] Nguyễn Văn Dũng, "Nghiên cứu chế tạo bê tông Geopolymer từ tro bay," tạp chí khoa học cơng nghệ Đà Nẵng, 2014 [16] 2010 Nguyễn Viết Trung, Bê tông cốt sợi thép, Nhà xuất xây dựng, [17] Trần Bá Việt, "Bê tơng cốt sợi hỗn hợp: tính cao phù hợp với khí hậu Việt Nam," Viện Khoa Học- Công Nghệ Xây Dựng, 2015 [18] M Olivia, "Durability Related Properties of Low Calcium Fly ash based Geopolymer Concrete,," Curtin University of Technology, 2011 [19] Anil Khajuria, Kailash Bohra, P Balaguru, "Long Term Durability of Synthetic Fibers in Concrete," ACI, vol 126, pp 851-868, 1991 [20] Makhova, "Crystallization of basalt fibers," Glass Ceram, vol 25, p 672–674, 1968 [21] S Marikunte, P Soroushian, "Statistical evaluation of long-term durability characteristics of cellulose fiber reinforced cement composites," Materials Journal, vol 91, no 6, pp 607-616, 1995 [22] Y Liu, "Improving the abrasion resistance of hydraulic-concrete containing surface crack by adding silica fume," Constr Build Mater, vol 21, pp 972-977, 2007 71 [23] X.H Cai, Z He, S.W Tang, X.R Chen, "Abrasion erosion characteristics of concrete made with moderate heat Portland cement, fly ash and silica fume using sandblasting test," Constr Build Mater, vol 127, p 804– 814, 2016 [24] S.K Rao, P Sravana, T C Rao, "Abrasion resistance and mechanical properties of Roller Compacted Concrete with GGBS," Constr Build Mater., vol 114, pp 925-933, 2016 [25] Z He, X Chen, X Cai, "Influence and mechanism of micro/nano- mineral admixtures on the abrasion resistance of concrete," Constr Build Mater, vol 197, p 91–98, 2019 [26] R Siddique, "Effect of fine aggregate replacement with Class F fly ash on the abrasion resistance of concrete," Cem Concr Res, vol 33, pp 18771881, 2003 [27] A García, D.C Fresno, J.A Polanco,, "Effect of dry-shaking treatment on concrete pavement properties," Constr Build Mater, vol 22, pp 2202-2211, 2008 [28] R.Siddique, K Kapoor, El-HadjKadri, R Bennacer, "Effect of polyester fibres on the compressive strength and abrasion resistance of HVFA concrete," Constr Build Mater, vol 29, pp 270-278., 2012 [29] Richards IG, "Tobermorite/jennite and tobermorite/calcium hydroxide-based models for the structure of C–S–H, applicability to hardened pastes of tricalcium silicate, beta-dicalcium silicate, Portland cement, and blends of Portland cement with blast furnace slag, Metaka," Cem Concr Res, vol 34, p 1733–1777, 2004 [30] A.M Ramezanianpour, Kh Esmaeili, S.A Ghahari, A.A Ramezanianpour,, "Influence of initial steam curing and different types of mineral additives on mechanical and durability properties of self-compacting concrete," Constr Build Mater, vol 73, pp 187-194, 2014 [31] made S S M H T.R Naik, "Abrasion resistance of high strength concrete 72 with class C fly ash," ACI, vol 92, pp 649-659, 1995 [32] C.D Atis, "High volume fly ash abrasion resistant concrete," J Mater Civ Eng., pp 274-277, 2002 [33] C.D Atis, "Abrasion-porosity-strength model for fly ash concrete," J Mater Civ Eng., pp 408-410, 2003 [34] vol 86, pp [35] A Nanni, "Abrasion resistance of roller-compacted concrete,," ACI, 559-565, 1989 Zoran J.Grdic, Gordana A Toplicic Curcic, N Ristic, D Iva, "Abrasion resistance of concrete micro-reinforced with polypropylene fibers," Construction and Building Materials, vol 27, no 1, pp 304-312, 2012 [36] Cristina V.Silva, Janete E.Zorzi, Robinson C.D.Cruz, Denise C.C.Dal Molin,, "Experimental evidence that micro and macrostructural surface properties markedly influence on abrasion resistance of concretes," Wear, Vols 422-423, pp [37] 191-200, 2019 E.K Horszczaruk, "Hydro-abrasive erosion of high performance fiber-reinforced concrete," Wear, vol 267, pp 110-115, 2009 [38] Juhong Han, Mengmeng Zhao, Jingyu Chen, Xiaofang Lan, "Effects of steel fiber length and coarse aggregate maximum size on mechanical properties of steel fiber reinforced concrete," Construction and Building Materials, vol 209, pp 577-591, 2019 73 ... [7], nghiên cứu Khả chống mài mòn bê tông Geopolymer, kết thử nghiệm cuối kết hợp sợi dẫn đến việc cải thiện khả chống mài mòn nhiều bê tông geopolymer so với bê tông xi măng Bê tông sợi thép nghiên. .. thấy việc nghiên cứu ứng dụng sợi thép vào bê tông geopolymer nhằm tăng cương khả chống mài mòn cho kết cấu cần nghiên cứu vấn đề:  Thành phần bê tông geopolymer tro bay  Nghiên cứu khả làm việc... bê tông Geopolymer sử dụng tro bay [6] Khối lượng cốt liệu bê tông Geopolymer sử dụng giống hỗn hợp bê tông truyền thống khoảng 60-75% Khác với bê tông xi măng truyền thống, hỗn hợp bê tông Geopolymer