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 hịa 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.
3.2 Thiết kế thí nghiệm
Trong q trình tìm kiếm thành phần cấp phối tối ưu của bê tông geopolymer mà mục đích là đạt được cường độ chịu nén, chịu kéo “càng lớn càng tốt” và giá thành “càng nhỏ càng tốt” phụ thuộc đồng thời vào nhiều yếu tố đầu vào mà bản chất qui luật của quá trình xảy ra bên trong đối tượng chưa được biết rõ. Dựa vào những hiểu biết ban đầu về đối tượng, trước khi tiến hành thực nghiệm cần xác định sơ bộ mơ hình tốn học của đối tượng, cần giải thích những yếu tố nào phải thay đổi, những yếu tố nào giữ ở mức cố định và mục tiêu cần đạt được tối ưu.
3.2.1 Tính tốn thành phần cấp phối định hướng
Đối tượng trong công nghệ bê tơng geopolymer phụ thuộc vào các yếu tố có thể điều chỉnh như nồng độ NaOH, tỷ lệ Na2SiO3/NaOH, tỷ lệ Alkaline/tro bay, thời gian, nhiệt độ dưỡng hộ và các yếu tố ngẫu nhiên không điều khiển được (sai số khi đo, rung động từ bên ngoài, thay đổi nhiệt độ của mơi trường, …). Vì vậy nếu sử dụng phương pháp thiết kế thí nghiệm truyền thống có thể dẫn đến kết quả bài tốn có độ chính xác thấp. Các kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy phương pháp Taguchi đã được ứng dụng hiệu quả để giải bài tốn có số lượng các yếu tố đầu vào
27
Cường độ chịu kéo Cường độ chịu nén Giá thành
Thời gian dưỡng hộ Nhiệt độ dưỡng hộ
TTL/NaOH Alkaline/Tro bay Nồng độ NaOH
lớn do số lượng thí nghiệm rất ít, các thơng số này có thể khơng cần định lượng và trị số các mức thể lựa chọn tùy ý. Ngoài ra, kết quả nhận được từ phương pháp này có độ chính xác cao do đã loại bỏ được các yếu tố không điều khiển được.
Hình 3.3: Mơ hình các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông geopolymer.
- Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ chịu nén, chịu kéo và giá thành của bê tông bao gồm nhiều yếu tố, nhưng để giảm thiểu số thí nghiệm, cần phải giả thiết một số yếu tố giữ nguyên không thay đổi như: Cốt liệu lớn, cốt liệu nhỏ, tro bay đã tính tốn được sơ bộ ban đầu, trong kế hoạch thực nghiệm không thay đổi.
3.2.2 Lựa chọn thông số đầu vào
Để nhận được các kết quả thí nghiệm chính xác và đầy đủ thì các thơng số đầu vào phải thỏa mãn các yêu cầu: Các biến độc lập và điều chỉnh được. Từ các cơng trình thực nghiệm đã được cơng bố cho thấy thơng số đầu vào có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng cùng nhiều cấp độ khác nhau. Tuy nhiên, vì thời gian có hạn nên khơng thể khảo sát tất cả các cấp độ nên trong luận văn chỉ chọn các cấp độ sau để tiến hành nghiên cứu. Các thông số đầu vào và điều kiện biên được tổng hợp ở Bảng 3.4.