1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tà
3.4 Kiểm tra độ hấp thụ, trương nở trong nước biển và dầu DO 0,25S
3.4.1 Kiểm tra độ hấp thụ nước biển.
Đánh giá độ hấp thụ nước của vật liệu bê tông polyme với kích thước vật mẫu là: 50mmx50mmx50mm (60 ngày tuổi)
- Giá trị cần tính là phần trăm tăng trọng lượng, được tính theo công thức: %P = (Pướt – P0) / P0 (3.7)
Trong đó: Pướt - Trọng lượng của mẫu khi hút nước tới bão hòa. P0 - Trọng lượng khô ban đầu của mẫu.
Qui trình kiểm tra mẫu:
Bước 1: 3 phôi 50x50x50 mm được bỏ vào bình có dung tích là 1000 ml
Bước 2: Đổ nước biển được lấy tại tp Nha Trang vào các bình chứa vật mẫu Bê tông polyme
Không Nix
Bê tông polyme Chứa 25% Nix
Bê tông polyme Chứa 50% Nix
Bê tông polyme Chứa 75% Nix
Bê tông polyme Không Nix
Bê tông polyme Chứa 25% Nix
Bê tông polyme Chứa 50% Nix
Bê tông polyme Chứa 75% Nix
Bước 3: Sau 10 ngày ta lấy các mẫu và tiến hành cân, ta có kết quả đánh giá mức độ hấp thụ nước của vật liệu bê tông polyme như bảng 3.6.
Bảng 3.6. Độ hấp thụ nước của vật liệu bê tông polyme
Mẫu Kích thước (mm) Thời gian đạt tới bão hòa (giờ) Trọng lượng khô P0 (g) Trọng lượng bão hòa Pướt (g) Phần trăm tăng trọng lượng (%) Bê tông poly me
Không Nix 50x50x50 240 23.65 23.7 0.21
Bê tông poly me
Chứa 25% Nix 50x50x50 240 22.4 22.45 0.22
Bê tông poly me
Chứa 50% Nix 50x50x50 240 21.7 21.75 0.23
Bê tông poly me
Chứa 75% Nix 50x50x50 240 20.8 20.84 0.19
Trung bình 50x50x50 240 22.14 22.19 0.21 3.4.2 Kiểm tra độ hấp thụ dầu DO 0,25S
Tương tự như làm thí nghiệm hấp thụ nước biển, ta thay nước biển bằng dầu DO 0,25S (được mua tại cây xăng Vĩnh Nguyên, tp Nha Trang, Khánh Hòa)
Hình 3.6: Các mẫu được ngâm trong dầu DO 0,25S
Sau 10 ngày ta lấy các mẫu và tiến hành cân, ta có kết quả đánh giá mức độ hấp thụ dầu của vật liệu bê tông polyme như bảng 3.7
Bảng 3.7. Độ hấp thụ dầu DO 0,25S của vật liệu bê tông polyme
Mẫu Kích thước (mm) Thời gian đạt tới bão hòa (giờ) Trọng lượng khô P0 (g) Trọng lượng bão hòa Pướt (g) Phần trăm tăng trọng lượng (%) Bê tông poly me
Không Nix 50x50x50 240 23.71 23.77 0.25
Bê tông poly me
Chứa 25% Nix 50x50x50 240 22.46 22.52 0.27
Bê tông poly me
Chứa 50% Nix 50x50x50 240 21.75 21.8 0.23
Bê tông poly me
Chứa 75% Nix 50x50x50 240 20.85 20.9 0.24
Trung bình 50x50x50 240 22.19 22.25 0.25 Bê tông polyme
Không Nix
Bê tông polyme Chứa 25% Nix
Bê tông polyme Chứa 50% Nix
Bê tông polyme Chứa 75% Nix
3.4.3. Kiểm tra độ trương nở trong môi trường nước biển và dầu DO 0.25S 0.25S
Từ các giá trị đo kích thước mẫu sau thời gian ngâm nước biển, dầu DO 0,25S ở 3.4.1 và 3.4.2 ta có kết quả đánh giá sự trương nở của vật liệu bê tông polyme như Bảng 3.8.
Bảng 3.8. Độ trương nở của bê tông polyme trong nước biển, dầu DO 0.25S
Mẫu
Kích thước mẫu khô
(mm)
Kích thước sau khi ngâm 240 giờ
(mm)
Phần trăm tăng kích thước
(%) Bê tông poly me
Không Nix 50x50x50 50x50x50 0
Bê tông poly me
Chứa 25% Nix 50x50x50 50x50x50 0
Bê tông poly me
Chứa 50% Nix 50x50x50 50x50x50 0
Bê tông poly me
Chứa 75% Nix 50x50x50 50x50x50 0
Trung bình 50x50x50 50x50x50 0
Nhận xét: Từ kết quả kiểm tra độ hấp thụ nước biển, dầu DO 0.25S và trương
nở vật liệu bê tông polyme như bảng 3.6, 3.7, 3.8 ta thấy rằng:
- Vật liệu bê tông polyme có hấp thụ nước, dầu DO 0.25S; nhưng mức độ hấp thụ nước %P = 0,21% hay mức độ hấp thụ dầu DO %P = 0,25% là rất nhỏ so với tiêu chuẩn cho phép [%P] = 1%
- Vật liệu bê tông polyme không bị trương nở và phân hủy khi ngâm lâu trong môi trường nước biển và dầu DO 0.25S
3.5 Thí nghiệm độ cứng
Được thí nghiệm tại Viện nghiên cứu chế tạo tàu thủy_Trường Đại Học Nha Trang
Phương pháp thử: ASTM E18
Hình 3.7: Máy đo độ cứng hardmatic HH-140 Kết quả thí nghiệm như sau:
Bảng 3.9. Độ cứng của bê tông polyme
Kết quả kiểm tra độ cứng (HV)
TT Tên mẫu Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 TB 1 Bê tông poly me
Không Nix 50 ngày tuổi
38 34 40 38 41 38.2
2 Bê tông poly me Chứa 25% Nix
50 ngày tuổi
35 45 37 45 38 40
3 Bê tông poly me Chứa 50% Nix
50 ngày tuổi
38 36 38 37 47 39.2
4 Bê tông poly me Chứa 75% Nix
50 ngày tuổi
43 34 36 44 40 39.4
Nhận xét: khi ta thay hạt sỏi bằng thành phần hạt Nix là 25%, 50%, 75% thì độ cứng của vật liệu mới có độ cứng lớn hơn vật liệu nguyên thủy ban đầu và thành phần đạt độ cứng cao nhất là thay 25% hạt Nix.
3.6 Thí nghiệm uốn
Được thí nghiệm tại Viện nghiên cứu chế tạo tàu thủy_Trường Đại Học Nha Trang
Thiết bị thử: máy thử HOUNSFEILD H50K-S
Mẫu thử: 10 ngày tuổi
Bê tông polyme Không Nix
Bê tông polyme Chứa 25% Nix
Bê tông polyme Chứa 50% Nix
Bê tông polyme Chứa 75% Nix
Kết quả thí nghiệm như bảng sau:
Bảng 3.10. Ứng suất uốn của bê tông polyme
KÍCH THƯỚC STT LOẠI MẪU Rộng Cao Dài ỨNG SUẤT MPa ỨNG SUẤT Trung bình MPa
Bê tông polyme 23,1 23,1 140 19.8
1 Không hạt Nix 23,2 23,1 140 19.6
10 ngày tuổi 23,3 23,2 140 17.8
19.1
Bê tông polyme 23,1 22,9 140 23.3
2 Chứa 25% Nix 23,1 23,1 140 19.6
10 ngày tuổi 23,0 22,9 140 18.2
20.4
Bê tông polyme 23,1 23,1 140 17.3
3 Chứa 50% Nix 23,1 23,1 140 10.7
10 ngày tuổi 23,0 22,8 140 21.2
16.4
Bê tông polyme 23,0 22,8 140 21.3
4 Chứa 75% Nix 23,0 23,0 140 20.8
10 ngày tuổi 23,1 23,0 140 17.9
20
Hình 3.9: Biểu đồ chịu uốn của bê tông polyme chứa 25% Nix
Hình 3.11: Biểu đồ chịu uốn của bê tông polyme chứa 75% Nix Nhận xét: khi ta thay hạt sỏi bằng thành phần hạt Nix là 25%, 50%, 75% thì ứng suất uốn của 2 tỉ lệ phần trăm hạt Nix là 25% và 75% có giá trị lớn hơn vật liệu nguyên thủy ban đầu và thành phần đạt ứng suất uốn cao nhất là thay 25% hạt Nix.
3.7 Kết luận và kiến nghị
a. Bê tông polymer sử dụng hạt Nix thải có cường độ đạt gần xấp xỉ cường độ của bê tông polymer sử dụng hạt sỏi truyền thống. Như vậy, với yêu cầu kết cấu bê tông ximăng hoặc các kết cấu khác dùng trong chế tạo các các vật dụng cơ khí, xây dựng có thể dùng loại bê tông polymer sử dụng hạt Nix thải thay cho hạt sỏi truyền thống.
b. Bê tông polymer có chứa 75% hạt Nix có giới hạn các chỉ số Iγ = 0,128 - 0,153 và Iα = 0,05 - 0,06 (giới hạn phán tán phóng xạ) dưới mức cho phép của các nước trên thế giới rất nhiều. Như vậy có thể nói là bê tông polymer bảo đảm an toàn bức xạ.
c. Về chỉ tiêu kinh tế, trong một giới hạn cự ly vận chuyển hạt Nix thải đến các công trình có nhu cầu, cho thấy việc sử dụng hạt Nix thải có giá trị kinh tế cao hơn
hẳn so với sử dụng hạt sỏi.
d. Trữ lượng hạt Nix tại bãi thải hiện nay của nhà máy HyunDai-Vinashin ước tính khoảng trên 750.000 tấn, và được bổ sung hằng năm khoảng từ 100.000 đến 150.000 tấn. Nếu lượng Nix thải này có thể sử dụng để chế tạo bê tông polymer trong xây dựng, cơ khí sẽ rất tốt cho Nhà máy đóng tàu.
e. Tuy nhiên vì điều kiện không cho phép, các mẫu đúc ra được thử nén, phóng xạ có độ tuổi 41; thử độ cứng, độ uốn, độ hấp thụ nước biển, dầu DO 10 ngày tuổi nên chưa thể khẳng định một cách chắc chắn những tính năng của bê tông polymer, vì thế cần có những thử nghiệm lâu dài hơn.
f. Nếu có điều kiện nghiên cứu tiếp ta có thể thay thế cát vàng và hạt sỏi bằng hạt Nix với tỉ lệ lớn hơn, và nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu bê tông polymer khi bị phá hủy trong môi trường nước biển trong thời gian lâu hơn
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Đăng Cường (1996), Composite sợi thủy tinh và ứng dụng, NXB Khoa học & kỹ thuật.
2. Lê Công Dưỡng (2000), Vật liệu học, NXB Khoa học & kỹ thuật, Hà Nội. 3. Nguyên Hùng (2002), Vật liệu học cơ sở, NXB Khoa học & kỹ thuật. 4. Nguyễn Trọng Hiệp (1993), Thiết kế chi tiết máy, NXB Giáo dục.
5. Quách Đình Liên (2005), Vật liệu mới trong nghành đóng tàu, Trường Đại Học Nha Trang.
6. Đoàn Thị Thu Loan, Kỹ thuật vật liệu composite, Đại Học Kỹ Thuật – Đại Học Đà Nẵng.
7. Nguyễn Đắc Lộc (1998), Công nghệ chế tạo máy II, NXB Khoa học & kỹ thuật, Hà Nội.
8. Quách Hoài Nam (2007), Phương pháp tính độ bền vật liệu dị hướng, Trường Đại Học Nha Trang.
9. Trần Công Nghị (2002), Độ bền kết cấu vật liệu composite, NXB Đại Học Quốc Gia, Tp. Hồ Chí Minh.
10. Vũ Phương (2011), Tạo vật liệu composite để chế tạo cánh bơm làm việc trong môi trường nước biển, Luận văn thạc sỹ, Đại Học Nha Trang.
11. N.Q. Huy and T.V. Luyen. Study on external exposure doses from terrestrial radioactivity in Southern Vietnam. Radiation Protection Dosimetry, 118, 331-336 (2006).
12. Báo cáo Đánh giá tác động môi trường bổ sung Nhà máy tàu biển Hyundai – Vinashin của Trung tâm Kỹ thuật Môi trường Đô thị và Khu Công nghiệp – CEETIA tháng 8/2005.
13. Nội dung Thông báo số 19/TB-BTNMT ngày 09 tháng 02 năm 2007 của Bộ Tài nguyên và Môi trường về kết quả kiểm tra công tác bảo vệ môi trường đối với Công ty TNHH Nhà máy tàu biển Hyundai-Vinashin.
14. Klaeger, S.; Bär, J.: Der Einsatz von polymeren Leichtbauwerkstoffen am Beispiel eines Rundtisches Tagungsband CFK 2004, 4. Chemnitzer Produktionstechnisches Kolloquium, IWU
15. E. Baumeister, S. Klaeger and A. Kaldos: Lightweight, Hollow-Sphere- Composite (HSC) materials for mechanical Engineering Applications. Journal of Materials Processing Technology, Dublin, 2003
16. E. Baumeister, S. Klaeger: Advanced New Lightweight Materials - Hollow-Sphere-Composites (HSC) for Mechanical Engineering Applications. Advanced Engineering Materials, WILEY-VCH, Weinheim 2003,
17. Bär, J.; Klaeger, S; Wiele,H.: Einsatz von Polymerbeton zur Massereduzierung von Maschinenbauteilen (geplant). Maschinenbautechnische Tagung, Oktober 2005 , Universität Magdeburg 18. Bär, J.: Einsatz eines Material-Daten-Management-System zur funktionsgerechten Auswahl von Polymerverbundwerkstoffen (geplant) Dissertation Fakultät für Maschinenbau, Uni – Magdeburg
19. Bộ Tài Nguyên và Môi Trường thông báo số 19/TB_BTNMT ngày 9 tháng 7 năm 2007.
20. PGS.TS Trần Tuấn Hiệp và ThS. Phan Thanh Phương. “Nghiên cứu sử dụng hạt NIX phế thải của nhà máy HUYNDAI làm bê tông xi măng”.
Phụ lục
I/ Kết quả thí nghiêm độ bền nén mẫu 41 ngày tuổi: