Hình 4.8: iểu đồ tải trọng uốn nứt – gãy 06 mức nhiệt độ dƣỡng hộ cọc rỗng GPC
Hình 4.9: iểu đồ mô men nứt - gãy ở 6 mức nhiệt độ dƣỡng hộ cọc rỗng GPC
55
Mô men uốn gãy của cọc rỗng OPC và cọc rỗng GPC tƣơng đồng nhau ở nhiệt độ dƣỡng hộ 100º đến 120ºC. Mô men uốn gãy phát triển nhanh nhất của cọc rỗng GP ở nhiệt độ dƣỡng hộ từ 40º đến 100º . Khi dƣỡng hộ ở nhiệt độ từ 100º đến 120º thì mô men tăng rất chậm.
Tóm lại: Nhiệt độ dƣỡng hộ 40º đến nhiệt độ 100º , cƣờng độ uốn nứt tăng khoảng 77%, cƣờng độ uốn gãy tăng khoảng 70%, mô men uốn nứt tăng khoảng 74%, mô men uốn gãy tăng khoảng 69%. Nhiệt độ dƣỡng hộ từ 100º đến 120º cƣờng độ tăng không đáng kể, do vậy trong giai đoạn này tăng thêm nhiệt hoặc kéo dài thời gian dƣỡng hộ thì hiệu quả kinh tế sẽ không cao. Trong tƣơng lai có thể sử dụng bê tông Geopolymer đúc cọc rỗng GP dƣỡng hộ ở nhiệt độ 100º , trong thời gian 10 giờ cho các cấu kiện bê tông sau này.
ọc rỗng GP tăng không cao trong nhiệt độ dƣỡng hộ 40º đến nhiệt độ 100ºC do quá trình hoạt hóa chứa sodium silicate và sodium hydroxide diễn ra rất chậm, dẫn đến bê tông Geopolymer đông kết chậm. o đó ảnh hƣởng của môi trƣờng hoạt hóa chứa sodium silicate và sodium hydroxide chỉ có thể thay đổi cƣờng độ thấp hoặc cao là do nhiệt độ dƣỡng hộ dƣỡng hộ thấp hay cao. ể chế tạo cọc rỗng GP cƣờng độ cao ngoài việc chọn một cấp phối có cƣờng độ cao cần quan tâm đến nhiệt độ cao.
4.4.5 Từ thực nghiệm ta tính lại quan hệ giữa MTNcrc và MTNbr :
TN TN br crc
M M (4.10) Sau khi tính toán ta đƣợc bảng dƣới đây:
Bảng 4.5: Quan hệ giữa mô men uốn nứt - gãy thực nghiệm
Loại cọc dƣỡng hộ Nhiệt độ Thời gian dƣỡng hộ nhiệt (giờ) Momen uốn nứt thực nghiệm Mcrc (kNm) Momen uốn gãy thực nghiệm Mbr (kNm) Hệ số ɣ OPC 60ºC 6 21,25 37,39 1,76 GPC 40ºC 10 5,82 10,98 1,89 60ºC 10 9,69 21,90 2,26
56
80ºC 10 18,70 25,50 1,36
100ºC 10 21,31 34,09 1,60
110ºC 10 21,57 34,32 1,59
120ºC 10 21,83 34,42 1,58
Với các kết quả thực nghiệm có thể ƣớc lƣợng quan hệ TN crc M và MTNbr nhƣ sau: (1, 58 1,89) TN TN br crc M M (4.11)
ác hệ số tìm đƣợc nhƣ trên khá tƣơng đồng và phù hợp với giá trị tiêu chuẩn là 1.5 theo TCVN 7888-2014 (dùng cho bê tông xi măng). Sự chênh lệch có thể đƣợc phỏng đoán do sự khác biệt về ứng xử của vật liệu bê tông geopolymer khi chịu tải ở trạng thái giới hạn II và cần có những nghiên cứu sâu hơn để làm rõ vấn đề này.
Ta nhận thấy có thể do một số điều kiện khách quan từ thực nghiệm, các giá trị 1,58 và 1,89 là các giá trị khá dị biệt so với giá trị trung bình nên không đại diện đƣợc cho mối quan hệ giữa 2 đại lƣợng mô men, nên đƣợc loại ra khỏi công thức tính.
4.4.6 Độ võng khi uốn nứt của cọc rỗng OPC và cọc rỗng GPC.
Bảng 4.6: ộ võng khi uốn nứt Loại cọc Nhiệt độ dƣỡng hộ Thời gian dƣỡng hộ nhiệt (giờ) Độ võng thực nghiệm (δ=1mm) OPC 60ºC 6 11,55 GPC 40ºC 10 1,22 60ºC 10 2,79 80ºC 10 6,08 100ºC 10 6,73 110ºC 10 9,40 120ºC 10 11,96
57
ộ võng khi uốn nứt thực tế của cọc rỗng OPC và cọc rỗng GPC chênh lệch nhau đối với cọc rỗng OPC dƣỡng hộ nhiệt ở 120º và cọc rỗng OPC ở nhiệt độ phòng 32º đến 35 º trong vòng 28 ngày dƣỡng hộ. ụ thể:
- Cọc GP võng 11,96 mm
- ọc OP võng 11,55 mm
ộ võng khi uốn nứt thực tế của cọc rỗng OPC và cọc rỗng GPC chênh lệch nhau. Sự chênh lệch này cho thấy cọc rỗng GPC có độ cứng cao hơn cọc rỗng OPC.
4.4.7 Tải trọng uốn nứt và độ võng khi uốn nứt
Hình 4.10: iểu đồ độ võng khi uốn nứt của cọc rỗng OP và cọc rỗng GPC
58
ộ võng tăng theo tải trọng uốn nứt, cho thấy cấu trúc cơ lý của cọc rỗng GPC ở nhiệt độ dƣỡng hộ thấp từ 40⁰ đến 80⁰ không bền vững. Lúc đó độ võng chƣa cao thì cọc xảy ra hiện tƣợng răng nứt cọc ( vết nứt δ =1mm). Khi dƣỡng hộ ở nhiệt độ từ 100⁰ đến 120⁰ cọc có độ bền cao và độ võng tăng lên khi xuất hiện vết nứt.
4.4.8 Mô men uốn nứt và độ võng khi uốn nứt
Tải trọng và mô men tăng gần nhƣ tỷ lệ thuận khi dƣỡng hộ nhiệt độ tăng dần, do đó vết nứt xuất hiện thì độ võng tăng theo. Nhiệt độ dƣỡng hộ 40º thì độ võng 1,22 mm, mô men uốn nứt 5,39 kN.m, khi nhiệt độ dƣỡng hộ tăng lên 120º thì độ võng tăng 90 %, mô men tăng 75%.
59
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
5.1 KẾT LUẬN:
Luận văn trình bày ảnh hƣởng của nhiệt độ dƣỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông Geopolymer. Trong đó, cọc rỗng bê tông Geopolymer đƣợc chế tạo và dƣỡng hộ ở 6 mức nhiệt độ từ 400C đến 1200C. ọc bê tông xi băng có cùng cấp độ bền cũng đƣợc sản xuất và thí nghiệm làm cơ sở so sánh. Một số kết luận đƣợc rút ra nhƣ sau:
- Mẫu bê tông Geopolymer dƣỡng hộ nhiệt ở 1000C trong vòng 12 giờ cho cƣờng độ chịu nén tƣơng đƣơng với mẫu bê tông xi măng và cả 2 đạt cấp độ bền 45. ả 2 cấp phối này đƣợc dùng để sản xuất cọc bê tông rỗng.
- ọc rỗng GP dƣỡng hộ nhiệt ở 1000C cho kết quả mô men kháng uốn, mô men kháng nứt tƣơng đồng với cọc rỗng OP có cùng cấp độ bền chịu nén, trong khi mô men uốn gãy của cọc rỗng OP lớn hơn của cọc rỗng GP này khoảng 9,7%.
- Từ kết quả thực nghiệm, ta xác định lại đƣợc quan hệ giữa mô men uốn nứt và mô men uốn gãy của cọc rỗng GP cho từng trƣờng hợp nhiệt độ dƣỡng hộ:
(1, 58 1,89)
TN TN
br crc
M M .
- Nhiệt độ dƣỡng hộ từ 400 đến 800
C trong 12 giờ không đủ cung cấp nhiệt lƣợng để vật liệu đƣợc polymer hóa hoàn toàn do đó cƣờng độ và khả năng chịu uốn của cọc không cao và chƣa đạt giá trị tối ƣu. Nhiệt độ dƣỡng hộ lớn hơn 1000
C không có lợi về mặt kinh tế.
5.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI:
Nghiên cứu trên tạo tiền đề cho việc ứng dụng cọc rỗng GP rộng rải trong các công trình xây dựng thấp tầng, cao tầng, nhằm đƣa cọc rỗng bê tông Geopolymer ứng dụng rộng rãi trong ngành xây dựng. Sử dụng nguyên liệu có sẳn thải ra từ các nhà máy nhiệt điện, với giá thành thấp, giảm thiểu những tác hại do ô nhiễm môi trƣờng gây ra.
Tuy nhiên về tính toán các giá trị theo lý thuyết cho các yếu tố mô men uốn nứt tính toán và mô men uốn gãy tính toán vẫn phải vận dụng T VN 5574:2014, T VN 7888:2014 do hiện nay chƣa có chỉ dẫn về tính toán này cho cấu kiện GP . hính vì
60
thế cơ sở khoa học chƣa vững nhƣ các thầy phản biện chỉ ra. Hy vọng trong tƣơng lại sẽ có nhiều nghiên cứu vững chắc để khắc phục đƣợc nhƣợc điểm này.
Thực tế cho thấy, việc sử dụng bê tông gepolymer để sản xuất các cấu kiện bê tông đúc sẵn nhƣ dầm, cống, tấm panel, tấm lát vĩa hè… là rất phù hợp, vẫn đảm bảo chất lƣợng, làm giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng, tiết kiệm kinh phí, cần đƣợc đầu tƣ nghiên cứu và mở rộng các ứng dụng. ần tiếp tục nghiên cứu đặc tính của cọc rỗng GP cũng nhƣ tìm ra những chỉ dẫn tính toán cụ thể về loại cọc này để có thể thƣơng mại hóa sản phẩm ở quy mô lớn và phát triển trên thị trƣờng hiện nay cũng nhƣ trong tƣơng lai./.
61
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]: http://www.vietan-enviro.com/cac-thanh-phan-khi-thai-gay-o-nhiem-cua-nha-
may-nhiet-dien-la-gi/.
[2] Tống Tôn Kiên, Phạm Thị Vinh Lanh, Lê Trung Thành (2013): Bê tông geopolymer – những thành tựu, tính chất và ứng dụng. Hội nghị khoa học kỹ niệm 50 năm ngày thành lập Viện KH N Xây dựng.
[3] Davidovits J. (2002) Environmentally Driven Geopolymer Cement Applications. Geopolymer Institute, 02100 Saint-Quentin, France.
[4] J.Davidovits, D., R., and James (1999), The Proceeding of Geopolmer 99. 2nd International Conference on Geopolymers, 1999: p. 368.
[5] Palomo, A., Grutzeck, M.W., & Blanco, M.T.(1999) Alkali-activated fly ash cement for furthure. Cement and Concrete Research.
[6] Van Jaarsveld, J.G.S., Van Deventer J.S.J., & Lukey, G.C (2002), The effect off composition and temperature on the properties of fly ash and kaolinite-based geopolymers. Chemical Engineering.
[7] Suresh.G.Patil and Manojkumar( 2013), Factors influencing compressive
strength of Geopolymer concrete. IJRET : Inetrnational Journal of Research in Engineering and Technology.
[8] Roy Della M. (1999) Alkali-activated cements. Opportunities and challenges. Cement Concrete Research 29:249-254.
[9] Bakri, A.M.M.A., H.Kamarudin, and M.Binhussain (2012), Microstructure
study in optimization of high strength fly ash based geopolymer. Advanced Material Research, 2012: p. 2173- 2180.
[10] Zejak, R., I. Nikolic, and D. Blecic (2002) Mechanical and microstruture properties of the fly ash based Geopolymer paste and mortar. Materials and technology, 2012: p. 535-540.
[11] Djwantoro Hardjito, S.E.W., Dody M.J.Sumajouw and B.Vranagn (2004),
Factors influencing the compressive strength of fly ash based Geopolymer concrete. Civile Engineering Dimension.
[11] Hardjito, D., Wallah, S.E. and Rangan, B.V (2002). Study of engineering proesties of fly ash based Geopolymer concrete, Journal of the Australian ceramic Society, 38(1), pp.4-47.
[12] Rangan, V. B., M. Sumajouw, S. Wallah, and D. Hardjito. (2006)“Heat-Cured Low Calcium Fly Ash-Based Reinforced Geopolymer Concrete Beams and Columns.” In 5th Asian Symposium on Polymers in Concrete, Sep 11, 2006.
[13] Palomo A, Mw Grutzek & Mt. Blanco (1999) Alkali – activated fly ashes. A cement for the future. Cemet Conrete Research 25:1333-1346.
[14] Provis Jl, et al. (2005) The role of mathematical modeling and gel chemistry in advancing geopolymer technology. Chem Eng Res Des Vol. 83:853–860.
[15] Roy Della M. (1999) Alkali-activated cements. Opportunities and challenges. Cement Concrete Research 29:249-254.
62
[16] Glukhovsky Vd, Rostovskaja Gs& Rumyna Gv. (1980) High strength slag alkaline cements. Proceedings of the seventh international congress on the chemistry of cement, pp 164-168.
[17] Shi Caijun& Day Robert (1995) A calorimetric study of early hydration of alkali- slag cements. Cement Concrete Research 25:1333-1346.
[18] Pacheco-Torgal Fernando, Castro-Gomes João& Jalali Said (2008): Alkali- activated binders: A review Part 1. Historical background, terminology, reaction mechanisms and hydration products. Construction and Building Materials Vol. 22:1305–1314.
[19] Fha (2010) In the USA recently published a Technical Briefing on geopolymer concrete.
[20] Phan ức Hùng, Lê Anh Tuấn (2015): Ảnh hƣởng của thành phần hoạt hóa đến cƣờng độ chịu uốn và kéo gián tiếp của bê tông geopolymer. Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng số 03/2015.
[21] Phan ức Hùng và Lê Anh Tuấn (2016): Nghiên cứu tính chất cơ học của bê tông geopolymer sử dụng tro bay gia cƣờng sợi Poly-propylene. Tạp chí Khoa học công nghệ xây dựng, số 1.
[22] Phan ức Hùng, Nguyễn Tấn Khoa và Lê Anh Tuấn (2016) : Nghiên cứu phân tích ứng xử của dầm bê tông geopolymer bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn. Tạp chí xây dựng 2016, số 4, trang 183-186.
[23] Phan ức Hùng, Lê Anh Tuấn (2017): Khả năng dính bám của cốt thép trong bê tông geopolymer. Thƣ viện số- Trƣờng ại học Sƣ phạm Kỹ thuật TP.H M.
[24] Phan ức Hùng, ƣơng Văn ũng và Lê Anh Tuấn: Ảnh hƣởng của sợi Poly- propylene đến ứng xử chịu uốn của dầm bê tông geopolymer cốt thép sử dụng tro bay. Tạp chí ngƣời Xây dựng 3 và 4/2016,pp 82-86.
[25] Phan ức Hùng và Lê Anh Tuấn (2015): Ảnh hƣởng của nhiệt độ cao đến cƣờng độ của vữa geopolymer. Tạp chí xây dựng, số 6, trang 74.
[26] Nguyễn Hồng ức, Phan ức Hùng (2017): Nghiên cứu sự phát triển cƣờng độ chịu nén bê tông geopolymer bằng thí nghiệm không phá hoại mẫu. Tạp chí Xây dựng .- Số 3/2017 .- Tr. 111 – 115.
[27] Phan ức Hùng và Lê Anh Tuấn (2015): Ảnh hƣởng của môi trƣờng hoạt hóa và điều kiện dƣỡng hộ đến bê tông geopolymer cƣờng độ cao. Tạp chí xây dựng, số 5, trang 91- 93.
[28] Boutterin C.& Davidovits J. (1988) Geopolymeric Cross-Linking (LTGS) and Building materials. Geopolymer ' 88 Vol.1:pp. 79-88.
[29] Hardjito, D., Wallah, S.E. and Rangan, B.V (2002). Study of engineering proesties of fly ash based Geopolymer concrete, Journal of the Australian ceramic Society, 38(1), pp.4-47.
[30] Chao Li, Sun Henghu& Li Longtu (2010) A review: The comparison between alkali-activated slag (Si +Ca) and metakaolin (Si +Al) cements. Cement and Concrete Research Vol. 40:1341–1349.
[31] Davidovits J. (2002) Environmentally Driven Geopolymer Cement Applications. Geopolymer Institute, 02100 Saint-Quentin, France
[32] Tiêu chuẩn Việt Nam: T VN 7572 - 1†20: 2006: ốt liệu cho bê tông và vữa- Phƣơng pháp thử.
63
[33] Palomo, A., Grutzeck, M.W., & Blanco, M.T(1999), Alkali-activated fly ash cement for furthure.Cement and Concrete Research.
[34] Fly ash and raw or calcined natural Pozzolan use as a mineral admixture in Portland Cement Concrete, in ASTM C6181994.
[35] Khang, P.H (2002), Tro bay và Ứng dụng trong xây dựng đƣờng ô tô và sân bay điều kiện Việt Nam. Tại https://bacsonjsc.vn/files/08_2010_1504.pdf
[36] Trung, B.D (2008), Nghiên cứu chế tạo bê tông bền vững không sử dụng xi măng Portland, tại ại học ông nghệ TP.H M .
[37] Tiêu chuẩn Việt Nam: T VN 7572 - 1†20: 2006: ốt liệu cho bê tông và vữa- Phƣơng pháp thử.
[38]Tiêu chuẩn Việt Nam: T VN 1651 - 1÷2: 2008: Thép cốt bê tông.
[39] Tiêu chuẩn Việt Nam: T VN 3105:1993: Hổn hợp bê tông nặng- Phƣơng pháp thử độ sụt.
[40] Tiêu chuẩn Việt Nam: T VN 3118: 1993: ê tông nặng – Phƣơng pháp xác định cƣờng độ nén.
[41] Tiêu chuẩn Việt Nam: T VN 4453: 1995: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối- quy phạm thi công và nghiệm thu.
[42] Tiêu chuẩn Việt Nam: T VN 7888:2014: ọc bê tông ly tâm dự ứng lực ( xuất bản lần 2).