CHƯƠNG 3 : NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
3.1 Nguyên vật liệu thí nghiệm
Nguyên vật liệu để chế tạo bê tông geopolymer bao gồm: Cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ, nước, tro bay, dung dịch NaOH và dung dịch Na2SiO3.
3.1.1 Cốt liệu lớn (đá dăm)
Đá sử dụng cho thí nghiệm sử dụng đá 1x2 cịn gọi là đá 20mm được vệ sinh sạch nhằm loại bỏ hàm lượng bụi, bùn, sét trong đá. Sàng lọc kỹ nhằm chọn ra loại đá chứa ít hạt thoi, dẹt (là những hạt có kích thước lớn nhất vượt quá 3 lần kích thước nhỏ nhất) vì các hạt này chịu lực kém, dễ gãy vỡ nên ảnh hưởng xấu đến khả năng chịu lực của bê tông. Thông thường đá chiếm từ 85 - 90% thể tích khơ trong hỗn hợp bê tơng. Độ hút nước của đá phải đạt yêu cầu không lớn hơn 3%.
Hình 3.1: Cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ. 3.1.2 Cốt liệu nhỏ (cát) 3.1.2 Cốt liệu nhỏ (cát)
Cát sử dụng để làm thí nghiệm theo TCVN 7570:2006, là cát thiên nhiên có kích thước cỡ hạt từ 0,14 – 5 mm. Cát được vệ sinh, sàng lọc để tránh bị nhiễm mặn, nhiễm phèn, lẫn nhiều tạp chất, vì cát chứa nhiều tạp chất sẽ tạo nên một màng mỏng trên bề mặt cốt liệu ngăn cản sự tiếp xúc giữa các thành phần cốt liệu sẽ làm giảm sự kết dính và làm giảm cường độ của bê tơng. Các yêu cầu về đặc tính cơ lí của cát được quy định theo tiêu chuẩn TCVN 1770 - 1986.
Bảng 3.1: Đặc tính của cát dùng cho bê tông.
STT Tên các chỉ tiêu
Mức theo mác vữa Nhỏ hơn
75 Lớn hơn hoặc bằng 75
1 Mô đun độ lớn không nhỏ hơn 7.5 1.5
2 Khối lượng thể tích xốp, tính bằng kg/m3,
khơng nhỏ hơn 1150 1250
3 Hàm lượng muối gốc sunfat, sunfit tính ra SO3,
tính bằng % khối lượng cát, khơng lớn hơn. 2 1 4 Hàm lượng bùn, bụi, sét tính bằng % khối
lượng cát , khơng lớn hơn. 10 3
5 Lượng hạt nhỏ hơn 0.14mm, tính bằng % khối
lượng cát, khơng lớn hơn. 35 20
Cát thơ có thành phần được quy định trong bảng sau thì được phép sử dụng để chế tạo bê tông (theo TCVN 7570:2006).
Bảng 3.2: Thành phần của hạt cát.
Kích thước lỗ sàn Lượng sót tích lũy trên sàn, đơn vị %
Cát thô Cát mịn 2.5mm Từ 0 đến 20 0 1.25mm Từ 15 đến 45 Từ 0 đến 15 630µm Từ 35 đến 70 Từ 0 đến 35 315µm Từ 65 đến 90 Từ 5 đến 65 140µm Từ 90 đến 100 Từ 65 đến 90 Lượng qua sàn 140µm khơng lớn hơn 10 35 3.1.3 Nước
Nước dùng trong hỗn hợp bê tông tuân theo tiêu chuẩn TCXDVN 302:2004. “Nước trộn bê tông và vữa – Yêu cầu kỹ thuật”, nước có hàm lượng tạp chất vượt quá giới hạn sẽ làm ảnh hưởng tới quá trình đơng kết cũng như làm giảm độ bền lâu của kết cấu bê tơng trong q trình thí nghiệm. Vì vậy nước sử dụng để điều chế nồng độ dung dịch NaOH để thí nghiệm cần thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Không chứa váng dầu, váng mỡ, khơng có màu, có mùi. - Lượng tạp chất hữu cơ không lớn hơn 15mg/l,
25
- Độ pH không nhỏ hơn 4 và không lớn hơn 12,5.
- Tổng hàm lượng ion natri, kali không được lớn hơn 1.000mg/l.
3.1.4 Tro bay
Tro bay sử dụng trong thí nghiệm là tro loại F có hàm lượng CaO < 6%, được lấy từ các cơ sở thu gom từ nhà máy nhiệt điện Formosa Đồng Nai. Để đảm bảo chất lượng và các chỉ tiêu đặc trưng của tro bay, tro được chia ra chứa trong nhiều bao nilông nhỏ tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời, cũng như những nơi ẩm ướt hoặc có độ ẩm cao. Tro bay có thành phần như Bảng 3.3.
Bảng 3.3: Thành phần hóa học của tro bay Formosa.
MKN SiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 CaO Na2O K2O TiO2 P2O5 SO3
2.39 55.26 16.58 0.124 12.31 5.25 0.62 0.71 1.206 0.129 0.21 1
3.1.5 Dung dịch hoạt hóa (Alkaline)
Hỗn hợp dung dịch hoạt hóa dùng để tạo phản ứng kết dính vật liệu bao gồm hỗn hợp dung dịch Sodium Hydroxit (NaOH) và dung dịch Sodium Silicat (Na2SiO3).
3.1.5.1 Dung dịch Sodium Hydroxit (NaOH)
Hình 3.2: Natri Hydroxit dạng vảy nến.
Dung dịch NaOH được pha chế từ Natri khan nguyên chất ở dạng rắn, màu trắng đục, độ tinh khiết trên 90%, khối lượng riêng 2,130 kg/m3. Nồng độ dung dịch được xác định trước từ đó tính được khối lượng NaOH khan cần pha trộn vào dung dịch theo công thức sau:
dd 100 1000 M NaOH C M V m P
Trong đó: + mNaOH là khối lượng NaOH khan cần cho vào. + M là khối lượng Mol của NaOH (M=40). + Vdd là thể tích dung dịch cần pha trộn.
+ P là độ tinh khiết của dung dịch NaOH lấy bằng 99%.
3.1.5.2 Dung dịch Sodium Silicate (Na2SiO3)
Sodium Silicate dùng trong thí nghiệm có tỉ lệ thành phần là SiO2 = 30,1%, Na2O = 9,4%, H2O = 60,5%. Hàm lượng SiO2/Na2O = 3,2, tỷ trọng 1,420,01 g/ml.
Dung dịch thủy tinh lỏng (Na2SiO3) là dung dịch có màu trắng đục, có đặc tính sệt, sánh, dễ dàng hòa tan trong nước. Thủy tinh lỏng là dung dịch có khả năng tác dụng với nhiều chất ở dạng rắn, lỏng, khí. Thủy tinh lỏng dễ bị các axít phân hủy ngay cả axit cacbonic và tách ra kết tủa keo đông tụ axit silic.