CHƯƠNG 3 : NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
3.4 Đánh giá mức độ ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến cường độ chịu nén
chịu nén của bê tông geopolymer
Kết quả phân tích phương sai (ANOVA) của cường độ chịu nén bê tông geopolymer với độ tin cậy 90% (R-squared = 88,96%, mơ hình dự đốn tuyến tính được xem là tốt vì R-squared hoặc adjusted R-squared >80%) được thể hiện trong Bảng 3.11 và Bảng 3.12 cho thấy điều kiện nhiệt độ dưỡng hộ (F=46,47), tỷ lệ dung dịch hoạt hóa - tro bay (F=7,12), nồng độ dung dịch NaOH (F=5,30) là những thông số ảnh hưởng mạnh nhất đến cường độ chịu nén của bê tông, tỷ lệ dung dịch sodium silicate – sodium hydroxide (F=3,05) và thời gian dưỡng hộ bê tông (F=2,51) là những thơng số có ảnh hưởng ít nhất. Trong đó, điều kiện nhiệt độ dưỡng hộ là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất và thời gian dưỡng hộ là yếu tố có ảnh hưởng nhỏ nhất.
Bảng 3.11: Bảng ANOVA trị số cường độ chịu nén
TT Thông số Bậc tự do Tổng bình phương Phương sai Trị số F Fisher Hệ số Trị số P 1 CMNaOH 2 38,179 19,089 5,30 2,668 0,017 2 AL/FA 2 51,283 25,641 7,12 2,668 0,006 3 SS/SH 2 21,965 10,983 3,05 2,668 0,075 4 Thời gian 2 18,072 9,036 2,51 2,668 - 5 Nhiệt độ 2 334,467 167,234 46,47 2,668 0,000 6 Lỗi 16 57,586 3,599 - - 7 Tổng 26 521,552 - - -
37
- Để kiểm tra sự tương thích của phương trình hồi qui với thực nghiệm dùng tiêu chuẩn Fisher. Vì khoảng tin cậy là 90% nên trị số P < 0,1 được xem là có ý nghĩa thống kê, các yếu tố có trị số P > 0,1 không đảm bảo theo phương pháp kiểm định ý nghĩa thống kê của bảng phân phối chuẩn Fisher.
Bảng 3.12: Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến cường độ chịu nén.
Ảnh hưởng của các thông số và sự tương tác của chúng đến cường độ chịu nén của bê tơng được chỉ ra như trên Hình 3.7 và Hình 3.8.
Hình 3.8: Sự tương tác giữa các thông số đầu vào đến cường độ chịu nén.
Kết quả cho thấy:
-Nhiệt độ dưỡng hộ càng cao thì cường độ chịu nén của bê tơng càng tăng: Khi dưỡng hộ ở nhiệt độ từ 600C đến 900C thì cường độ tăng 8,76%, khi tăng nhiệt độ từ 900C đến 1200C thì cường độ
tăng thêm 12,3%, điều này chứng tỏ khi sử dụng nhiệt độ dưỡng hộ càng cao thì tốc độ geopolymer hóa xảy ra càng nhanh, nhiệt độ cao thúc đẩy quá trình kết hợp giữa các khống alumino silicate có trong tro bay và dung dịch alkaline làm phản ứng trùng ngưng giữa những monomer xảy ra nhanh, ngoài ra khi thời gian hằng nhiệt đủ
dài còn làm các phản ứng tạo chuỗi –O-Si-O-Al xảy ra triệt để hơn. Giải thích cho cường độ bê tơng geopolymer cao ở mức nhiệt 1200C là do lượng hơi nước giảm đi dẫn đến lực liên kết giữa các phân tử gel có trong hỗn hợp bê tơng tăng lên.
Hình 3.9: Ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng
39
-Tỷ lệ dung dịch hoạt hóa – tro bay làm cho cường độ chịu nén cao nhất ở tỷ lệ 0,4, sau đó giảm 0,79% ở tỷ lệ 0,5
và tiếp tục giảm 7,08% ở tỷ lệ 0,6, hàm lượng tro bay giảm xuống không đủ để tác dụng với dung dịch làm giảm cường độ bê tông, nhưng nếu hàm lượng tro bay trong hỗn hợp quá nhiều thì dung dịch hoạt hóa khơng đủ để phản ứng hết lượng tro bay trong hỗn hợp. Do vậy cân bằng được tỷ lệ dung dịch hoạt hóa – tro bay sẽ
làm tăng cường độ bê tơng geopolymer nhưng vẫn đảm bảo được tính cơng tác của hỗn hợp.
- Cường độ chịu nén của bê tông geopolymer tăng 4,61% khi nồng độ dung dịch NaOH tăng từ 12 đến 14 mol và
tăng thêm 2,84% khi nồng độ dung dịch tăng đến 16 mol. Điều này có thể giải thích, khi lượng mol chất tan trong dung dịch NaOH tăng lên làm tăng sự kích hoạt dung dịch alkaline và tăng quá trình phản ứng với tro bay, dẫn đến tăng nhanh sự đơng đặc của hỗn hợp kết dính, từ đó lượng gel sản phẩm bắt đầu dính với nhau tạo
thành cấu trúc liên kết, làm cho q trình giải phóng các ion SiO4+ và AL3+ trong tro bay vào dung dịch triệt để hơn, sử dụng hết tồn bộ lượng ion hiện có, dẫn đến làm giảm thể tích hạt tro bay, làm cấu trúc của vật liệu ít lỗ rỗng, trở nên đặc chắc, từ đó làm tăng cường độ.
Hình 3.10: Ảnh hưởng của tỷ lệ AL/FA
đến cường độ chịu nén.
Hình 3.11: Ảnh hưởng của nồng độ NaOH
-Thành phần dung dịch hoạt hóa ảnh hưởng khơng đáng kể đến cường độ chịu nén của bê tông, dung dịch hoạt hóa
chủ yếu làm thay đổi khả năng tạo chuỗi geopolymer trong q trình hoạt hóa, tỷ lệ dung dịch hoạt hóa và thành phần dung dịch hoạt hóa đều có sự ảnh hưởng qua lại lẫn nhau. Do đó, việc thiết kế thành phần cấp phối cũng cần quan tâm đến hàm lượng dung dịch hoạt hóa, khi cấp phối tăng thêm dung dịch hoạt hóa nghĩa là
nghĩa là tăng thêm môi trường chứa NaOH và thủy tinh lỏng để thực hiện phản ứng với alumino silicate, tạo điều kiện cho các khống hoạt tính kết hợp tạo cường độ.
- Kết quả cho thấy cường độ bê tông tăng 4,25% ở thời gian 4 giờ đến 6 giờ, sau đó tăng chậm lại chỉ được 0,46%
ở thời gian 6 giờ đến 8 giờ. Thời gian dưỡng hộ nhiệt ảnh hưởng không đáng kể đến cường độ chịu nén của bê tông geopolymer, điều này cũng phù hợp với các nghiên cứu trước đây cho rằng bê tơng geopolymer có cường độ khơng phụ thuộc nhiều vào thời gian dưỡng hộ, nghĩa là cường độ tăng khơng đáng kể theo thời gian.
Hình 3.12: Ảnh hưởng của tỷ lệ SS/SH đến
cường độ chịu nén.
Hình 3.13: Ảnh hưởng của thời gian đến
41