CHƯƠNG 3 : NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
3.6 Đánh giá mức độ ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến cường độ chịu kéo
chịu kéo gián tiếp (ép chẻ) của bê tông geopolymer
Kết quả phân tích phương sai (ANOVA) của cường độ chịu kéo gián tiếp bê tông geopolymer với độ tin cậy 90% được thể hiện trong Bảng 3.15 và Bảng 3.16 cho thấy điều kiện nhiệt độ dưỡng hộ (F=42,79), tỷ lệ dung dịch sodium silicate – sodium hydroxide (F=17,23), thời gian dưỡng hộ (F=11,03) là những thông số ảnh hưởng mạnh nhất đến cường độ chịu kéo gián tiếp của bê tông geopolymer, tỷ lệ dung dịch hoạt hóa - tro bay (F=8,06), nồng độ dung dịch NaOH (F=1,33) là những thơng số có ảnh hưởng ít nhất.
Bảng 3.15: Bảng ANOVA trị số cường độ chịu kéo gián tiếp.
TT Thông số Bậc tự do Tổng bình phương Phương sai Trị số F Hệ số Fisher Trị số P 1 CMNaOH 2 0,0891 0,0445 1,33 2,668 - 2 AL/FA 2 0,5417 0,2709 8,06 2,668 0,004 3 SS/SH 2 1,1578 0,5789 17,23 2,668 0,000 4 Thời gian 2 0,7408 0,3704 11,03 2,668 0,001 5 Nhiệt độ 2 2,8751 1,4376 42,79 2,668 0,000 6 Lỗi 16 0,53748 0,0336 - - 7 Tổng 26 5,9421 - - -
Bảng 3.16: Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến cường độ chịu kéo gián tiếp.
Ảnh hưởng của các thông số và sự tương tác của chúng đến cường độ chịu kéo của bê tơng được chỉ ra như trên Hình 3.16 và Hình 3.17.
47
Hình 3.17: Sự tương tác giữa các thơng số đến cường độ chịu kéo gián tiếp.
Kết quả cho thấy:
- Ảnh hưởng của điều kiện nhiệt độ dưỡng hộ: Cũng giống như cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo gián tiếp
cũng có khuynh hướng tăng theo nhiệt độ dưỡng hộ. Khi tăng nhiệt độ từ 600C đến 900C giá trị cường độ chịu kéo gián tiếp tăng 8,24% và cường độ tiếp tục tăng thêm 12,8% khi tăng nhiệt độ từ 900C đến 1200C. Kết quả này chứng minh cường độ đạt được ở nhiệt độ 1200C chưa phải là sản phẩm đóng rắn cuối cùng của thành phần
cấp phối đã thiết kế. Quá trình kết hợp giữa các khống alumino - silicate và dung dịch akaline cần có nhiệt độ cao để thực hiện phản ứng tạo chuỗi –O-Si-O-Al, do đó cần lựa chọn nhiệt độ thích hợp trong mơi trường hoạt hóa sẽ có khả năng thúc đẩy q trình hoạt hóa tạo cường độ cho bê tơng geopolymer.
Hình 3.18: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến
- Ảnh hưởng của thành phần dung dịch hoạt hóa chủ yếu làm thay đổi khả năng tạo chuỗi gopolymer trong q trình hoạt hóa. Kết quả cho thấy cường độ chịu kéo gián tiếp tăng từ 3,21 MPa ở tỷ lệ
1,5 đến 3,72 MPa ở tỷ lệ 2,5, điều này có thể giải thích khi hàm lượng của sodium silicate so với hàm lượng (Al2O3+SiO2) có trong tro bay càng tăng sẽ kích hoạt mạnh mẽ quá trình geopolymer tạo liên kết Si-O-Si bền hơn, tăng độ đặc chắc của cấu trúc từ đó làm tăng cường độ. Điều này cho thấy không chỉ vai trò của sodium
silicate làm tăng khả năng liên kết trong chuỗi geopolymer mà cần sự hỗ trợ của thành phần sodium hydroxide phù hợp.
- Ảnh hưởng của thời gian dưỡng hộ nhiệt: Cường độ chịu kéo gián tiếp tăng 5,48% khi dưỡng hộ ở thời gian từ 4h
đến 6h, cường độ tiếp tục tăng 5,7% khi dưỡng hộ ở thời gian 8h. Điều này cho thấy thời gian dưỡng hộ nhiệt càng dài thì quá trình geopolymer giữa akaline và khoáng alumino silicate diễn ra với tốc độ càng nhanh, tạo môi trường thuận lợi cho dung dịch akaline phá hủy các khoáng Al và Si trong tro bay tạo hệ gel liên kết
nhanh, dẫn tới việc bê tông tăng cường độ theo thời gian.
Hình 3.19: Ảnh hưởng của tỷ lệ SS/SH đến
cường độ chịu kéo.
Hình 3.20: Ảnh hưởng của thời gian đến
49
- Khi tăng tỷ lệ khối lượng dung dịch hoạt hóa – tro bay từ 0,4 đến 0,5 thì cường độ chịu kéo gián tiếp tăng
8,91%. Khi tiếp tục tăng đến tỷ lệ 0,6 thì cường độ có xu hướng giảm 1,11%. Điều này có thể giải thích khi tăng tỷ lệ khối lượng AL/FA thì hàm lượng SiO2 tăng nên dẫn đến tỷ số SiO2/Al2O3 tăng, q trình geopolymer hóa tạo ra nhiều liên kết Si-O-Al và lực liên kết của các chuỗi Si-O-Al mạnh hơn, kết quả là làm cho cường
độ của sản phẩm sau phản ứng tăng. Hơn nữa sự tăng tỷ lệ dung dịch kiềm NaOH làm cho q trình hoạt hóa vật liệu aluminosilicate diễn ra mạnh mẽ và triệt để hơn, do các lỗ rỗng chứa nước và các sản phẩm phụ của quá trình trùng ngưng, các sản phẩm này có Na2SiO3 phản ứng hết làm tăng cường độ.
- Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch NaOH: Cường độ chịu kéo của bê tông giảm 3,37% khi tăng nồng độ từ 12 đến 14 mol, khi tiếp tục tăng nồng độ dung dịch NaOH lên 16 mol thì cường độ chịu
kéo tiếp tục giảm thêm 0,58%. Kết quả cho thấy nếu nồng độ dung dịch NaOH vừa đủ sẽ tránh được hiện tượng cô đặc của dung dịch, do lớp sản phẩm bao bọc trên bề mặt hạt tro bay. Lớp gel này hình thành rất sớm khi alumino silicate tiếp xúc với dung dịch alikaline, dẫn đến tính linh động thấp của dung dịch và đặc biệt là lớp
sản phẩm này làm chậm sự hòa tan các ion trên bề mặt hạt tro bay hay ngăn cản phần tro bay bên trong tiếp xúc với dung dịch kiềm để tạo gel liên kết.
Hình 3.21: Ảnh hưởng của tỷ lệ AL/FA
đến cường độ chịu kéo.
Hình 3.22: Ảnh hưởng của nồng độ NaOH