intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon RTV hai thành phần sử dụng xảm kín khe co giãn đường bê tông xi măng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:94

Thêm vào BST
Báo xấu
33
lượt xem 7
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu chế tạo được vật liệu chèn khe tự chảy trên cơ sở chất kết dính silicon RTV hai thành phần ứng dụng chèn mối nối và khe co giãn cho mặt đường bê tông xi măng đạt được mức chỉ tiêu chất lượng: Không dính bề mặt tại 300 ± 10 phút; ảnh hưởng của lão hóa nhiệt ≤ 10 %; độ dãn dài khi đứt ≥ 600 %; độ bền kéo tại độ dãn dài 150% ≤ 310 kPa; độ cứng (Shore A) lớn hơn ≥ 30.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon RTV hai thành phần sử dụng xảm kín khe co giãn đường bê tông xi măng

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ------------------------------- NINH XUÂN THẮNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHÈN KHE TỰ SAN PHẲNG TRÊN CƠ SỞ SILICON RTV HAI THÀNH PHẦN SỬ DỤNG XẢM KÍN KHE CO GIÃN ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. BẠCH TRỌNG PHÚC 2. TS. TRỊNH MINH ĐẠT Hà Nội – Năm 2017
  2. Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon RTV hai thành phần sử dụng xảm kín khe co giãn đường bê tông xi măng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết quả thí nghiệm nêu trong luận văn này là trung thực và chƣa từng công bố trên bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Ninh Xuân Thắng i
  3. Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon RTV hai thành phần sử dụng xảm kín khe co giãn đường bê tông xi măng LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Bạch Trọng Phúc và TS. Trịnh Minh Đạt và đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo cũng nhƣ tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp. Em cảm ơn các thầy, cô Trung tâm Vật liệu Polyme & Compozit - Viện Kỹ thuật hóa học - Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội và Trung tâm Vật liệu hữu cơ & Hóa phẩm xây dựng - Viện Vật liệu xây dựng đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn này. Cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè và gia đình đã ủng hộ, động viên tôi hoàn thành khóa cao học 2015B. Hà Nội, tháng 8 năm 2017 Học viên NINH XUÂN THẮNG ii
  4. Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon RTV hai thành phần sử dụng xảm kín khe co giãn đường bê tông xi măng MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................................ 5 1.1 Vật liệu chèn khe cho đƣờng bê tông xi măng........................................................... 5 1.1.1 Nguyên nhân hình thành các khe nối trên đƣờng bê tông xi măng …………5 1.1.2 Các loại khe nối của đƣờng bê tông xi măng ……………………………….5 1.1.2.1 Khe nối ngang .......................................................................................... 5 1.1.2.2 Khe nối dọc .............................................................................................. 7 1.1.3 Lịch sử phát triển và tình hình nghiên cứu, ứng dụng vật liệu chèn khe cho đƣờng xi măng bê tông trên thế giới ……………………………………………...7 1.1.4 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng vật liệu chèn khe cho đƣờng bê tông xi măng tại Việt Nam …..……………………………………………………………9 1.1.5 Các tính chất của vật liệu chèn khe cho đƣờng bê tông xi măng……………9 1.1.6 Phân loại vật liệu chèn khe cho đƣờng bê tông xi măng ……………..……10 1.1.6.1 Vật liệu chèn khe Polysunfit ................................................................... 10 1.1.6.2 Vật liệu chèn khe Silicon ........................................................................ 13 1.1.6.3 Vật liệu chèn khe Polyuretan ................................................................. 15 1.1.6.4 Vật liệu chèn khe nhựa đường cao su hóa ............................................. 17 1.2 Silicon ..................................................................................................................... 18 1.2.1 Lịch sử phát triển …………………………………………………………..18 1.2.2 Phƣơng pháp chế tạo silicon ………………………………………………19 1.2.2.1 Polyme Silicon………………………………………………………………..19 1.2.2.2 Cao su Silicon ........................................................................................ 23 1.2.3 Các loại silicon nhóm chức và cơ chế lƣu hóa …………………………….26 1.2.3.1 Polyme nhóm chức vinyl ........................................................................ 28 iii
  5. Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon RTV hai thành phần sử dụng xảm kín khe co giãn đường bê tông xi măng 1.2.3.2 Polyme hydrit ......................................................................................... 29 1.2.3.3 Polyme nhóm chức Silanol ..................................................................... 30 1.2.4 Cơ chế tƣơng tác giữa silicon và bề mặt nền xi măng bê tông……………..32 1.2.5 Tính chất của cao su silicon………………………………………………..33 1.2.5.1 Tính chất chung ...................................................................................... 33 1.2.5.2 Khả năng chịu nhiệt ............................................................................... 33 1.2.5.3 Khả năng chịu thời tiết ........................................................................... 34 1.2.5.4 Khả năng chống chịu nước và hơi nước ................................................ 34 1.2.5.5 Khả năng chịu dầu, dung môi và các hóa chất khác …………………... 34 1.2.5.6 Tính chất điện ........................................................................................ 35 1.2.5.7 Khả năng chống cháy ............................................................................. 35 1.2.5.8 Khả năng dẫn nhiệt ................................................................................ 36 1.2.5.9 Độ bền kéo và độ bền xé ........................................................................ 36 1.2.5.10 Tính thấm khí........................................................................................ 36 1.2.5.11 Biến dạng khi nén ................................................................................ 36 1.2.5.12 Tính trong và tính màu ......................................................................... 36 1.2.5.13 Khả năng chịu các loại tia bức xạ của................................................. 37 1.2.6 Ứng dụng của cao su silicon……………………………………………….37 1.3 Chất hóa dẻo ............................................................................................................ 38 1.4 Chất độn ................................................................................................................... 39 1.4.1 Tro bay …………………………………………………………………….39 1.4.2 Bột đá ……………………………………………………………………...40 CHƢƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU………...43 2.1 Nguyên liệu và hóa chất…………………………………………………………...43 2.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu................................................................................... 43 2.2.1 Các phƣơng pháp xác định tính chất nguyên liệu………………………….43 2.2.1.1 Phương pháp xác định tỷ trọng .............................................................. 43 iv
  6. Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon RTV hai thành phần sử dụng xảm kín khe co giãn đường bê tông xi măng 2.2.1.2 Phương pháp xác định độ nhớt Brookfield ............................................ 43 2.2.2 Quy trình chế tạo mẫu vật liệu chèn khe…………………………………...44 2.2.3 Các phƣơng pháp xác định tính chất vật liệu chèn khe……………………44 2.2.3.1 Phương pháp đánh giá lưu hóa ............................................................. 44 2.2.3.2 Phương pháp đánh giá khả năng chảy .................................................. 45 2.2.3.3 Phương pháp đánh giá thời gian không dính bề mặt............................. 45 2.2.3.4 Phương pháp xác định độ bền kéo đứt của vật liệu ............................... 46 2.2.2.5 Phương pháp xác định độ dãn dài khi đứt của vật liệu ......................... 47 2.2.2.6 Phương pháp xác định độ cứng của vật liệu.......................................... 47 2.2.2.7 Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại IR ........................................... 48 2.2.2.8 Phương pháp khảo sát cấu trúc hình thái (SEM – EDX)....................... 48 2.2.2.9 Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA - DTG) ...................... 49 2.2.3.10 Phương pháp xác định sự thay đổi khối lượng trong môi trường hoá chất ..................................................................................................................... 49 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................. 51 3.1 Phân tích nguyên liệu đầu ........................................................................................ 51 3.1.1 Đặc tính của nguyên liệu đầu………………………………………………51 3.1.1.1 Polyme silicon ........................................................................................ 51 3.1.1.2 Chất hóa dẻo .......................................................................................... 51 3.1.1.3 Chất độn ................................................................................................. 52 3.1.2 Nghiên cứu lựa chọn loại polyme silicon phù hợp………………………...53 3.1.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng của chất xúc tác tới sự lƣu hóa và thời gian không dính bề mặt ………………………………………………………………………54 3.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng của tỷ lệ chất lƣu hóa tới tính chất của vật liệu chèn khe .. 55 3.3 Phân tích cấu trúc phân tử của vật liệu chèn khe qua phổ hồng ngoại IR ............... 59 v
  7. Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon RTV hai thành phần sử dụng xảm kín khe co giãn đường bê tông xi măng 3.4 Nghiên cứu lựa chọn loại và ảnh hƣởng của tỷ lệ chất hóa dẻo tới tính chất của vật liệu chèn khe .................................................................................................................. 60 3.4.1 Khảo sát lựa chọn loại chất hóa dẻo phù hợp………………………………60 3.4.2 Ảnh hƣởng của tỷ lệ chất hóa dẻo tới tính chất của vật liệu chèn khe…….61 3.5 Nghiên cứu lựa chọn loại và ảnh hƣởng của tỷ lệ chất độn tới tính chất của vật liệu chèn khe.......................................................................................................................... 64 3.5.1 Khảo sát lựa chọn loại chất độn phù hợp…………………………………..64 3.5.2 Ảnh hƣởng của loại và tỷ lệ chất độn tới tính chất của vật liệu chèn khe…65 3.6 Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ chất lƣu hóa, chất hóa dẻo, chất độn tối ƣu để chế tạo vật liệu chèn khe .................................................................................................................. 68 3.6.1 Chọn hàm mục tiêu………………………………………………………...69 3.6.2 Các yếu tố ảnh hƣởng………………………………………………………69 3.6.3 Thiết lập phƣơng trình……………………………………………………...69 3.6.4 Kết luận…………………………………………………………………….72 3.7 Nghiên cứu các tính chất của vật liệu chèn khe theo cấp phối tối ƣu ...................... 73 3.8 Phân tích hình thái cấu trúc và thành phần vật liệu bằng phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM – EDX)............................................................................................. 74 3.9 Khảo sát độ bền nhiệt của vật liệu bằng phƣơng pháp TGA và DTG ……………76 3.10 Khảo sát độ bền hóa của vật liệu chèn khe trong các môi trƣờng hóa chất khác nhau theo thời gian ......................................................................................................... 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................................ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 82 vi
  8. Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon RTV hai thành phần sử dụng xảm kín khe co giãn đường bê tông xi măng DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Thuật ngữ Ký hiệu và chữ viết tắt Axit nitric HNO3 CH3CO- Ac Dioctyl terephtalate DOTP Ethylsilicate TEOS Hydroxy terminated Polydimethyl siloxane SIL YF70C - 2M -TH Hóa dẻo polydimetylsiloxan AK100 Kính hiển vi điện tử quét SEM Lƣu hóa ở nhiệt độ phòng RTV Mẫu sản phẩm chế tạo Si-15 Metyl Me Natri hydroxit NaOH Nhôm oxit Al2O3 Phân tích nhiệt trọng lƣợng TGA Phần khối lƣợng PKL Phổ hồng ngoại IR Silic dioxit SiO2 Tin (di-butyl di-lauryl thiếc) DBTL Tro bay TB Vinyl Vi vii
  9. Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon RTV hai thành phần sử dụng xảm kín khe co giãn đường bê tông xi măng DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: So sánh tính chất của các loại chèn khe cho đƣờng bê tông xi măng ........... 11 Bảng 1.2: Ảnh hƣởng của chất hóa dẻo ......................................................................... 38 Bảng 3. 1: Tính chất vật lý của các loại poyme silicon………………………………..51 Bảng 3. 2: Tính chất vật lý của các chất hóa dẻo ........................................................... 52 Bảng 3. 3: Tính chất vật lý của tro bay .......................................................................... 52 Bảng 3. 4: Tính chất vật lý của bột đá ........................................................................... 53 Bảng 3. 5: Tính chất cơ học của vật liệu chèn khe với các loại polyme silicon khác nhau ................................................................................................................................ 54 Bảng 3. 6: Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xúc tác DBTL đến thời gian không dính bề mặt và sự lƣu hóa của silicon ................................................................................................ 55 Bảng 3. 7: Tính chất cơ học của vật liệu khi thay đổi tỷ lệ chất lƣu hóa ....................... 56 Bảng 3. 8: Tính chất cơ học của vật liệu với các loại chất hóa dẻo khác nhau.............. 61 Bảng 3. 9: Tính chất cơ học của vật liệu khi thay đổi tỷ lệ chất hóa dẻo ...................... 62 Bảng 3. 10: Tính chất cơ học của vật liệu chèn khe với các loại chất độn khác nhau ... 65 Bảng 3. 11: Tính chất cơ học của vật liệu khi thay đổi tỷ lệ chất độn ........................... 66 Bảng 3. 12: Cấp phối chế tạo mẫu vật liệu chèn khe ..................................................... 68 Bảng 3. 13: Ma trận kế hoạch bậc một toàn phần .......................................................... 70 Bảng 3. 14: Cấp phối chế tạo vật liệu chèn khe trong vùng thực nghiệm ..................... 73 Bảng 3. 15: Một số tính chất của vật liệu chèn khe theo ASTM D 5893–10 ................ 74 Bảng 3. 16: Sự thay đổi khối lƣợng của vật liệu trong các môi trƣờng hóa chất .......... 79 Bảng 3. 17: Sự thay đổi độ bền cơ học của vật liệu trong môi trƣờng hoá chất ............ 79 viii
  10. Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon RTV hai thành phần sử dụng xảm kín khe co giãn đường bê tông xi măng DANH MỤC HÌNH Hình 1. 1: Khe giãn nở đƣờng bê tông xi măng ............................................................... 6 Hình 1. 2: Khe co ngót đƣờng bê tông xi măng ............................................................... 6 Hình 1. 3: Các loại polyme silicon và phản ứng lƣu hóa ............................................... 27 Hình 1. 4: Cơ chế bám dính giữa silicon lƣu hóa và bề mặt nền ................................... 32 Hình 2. 1: Khuôn rót mẫu thử độ lƣu biến………………………………………… …45 Hình 2. 2: Mẫu đo độ bền kéo đứt ................................................................................. 46 Hình 2. 3: Máy đo độ bền cơ lý WDW - 50 ................................................................... 46 Hình 2. 4: Đồng hồ đo độ cứng SUNDOO .................................................................... 47 Hình 2. 5: Kính hiển vi điện tử quét (SEM - EDX) ....................................................... 48 Hình 2. 6: Thiết bị phân tích nhiệt trọng lƣợng (TGA - DTG) ...................................... 49 Hình 3. 1: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của hàm lƣợng TEOS tới độ bền kéo và độ dãn dài khi đứt...........................................................................................................57 Hình 3. 2: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của TEOS tới độ nhớt và độ cứng Shore A. .... 57 Hình 3. 3: Đồ thị ứng suất của mẫu khảo sát ảnh hƣởng của TEOS ............................. 58 Hình 3. 4: Phổ hồng ngoại của mẫu YF70C .................................................................. 59 Hình 3. 5: Phổ hồng ngoại của mẫu M0 ........................................................................ 60 Hình 3. 6: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của hàm lƣợng AK100 tới độ bền kéo và độ dãn dài khi đứt....................................................................................................................... 62 Hình 3. 7: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của hàm lƣợng AK100 tới độ nhớt và độ cứng Shore A ........................................................................................................................... 63 Hình 3. 8: Đồ thị ứng suất của mẫu khảo sát ảnh hƣởng của AK 100 ........................... 63 Hình 3. 9: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của hàm lƣợng tro bay tới độ bền kéo và độ dãn dài khi đứt....................................................................................................................... 66 Hình 3. 10: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của hàm lƣợng tro bay tới độ nhớt và độ cứng Shore A ........................................................................................................................... 67 Hình 3. 11: Đồ thị ứng suất của mẫu khảo sát ảnh hƣởng của tro bay .......................... 67 ix
  11. Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon RTV hai thành phần sử dụng xảm kín khe co giãn đường bê tông xi măng Hình 3. 12: Giản đồ EDX của mẫu Si-15 ...................................................................... 75 Hình 3. 13: Giản đồ EDX của mẫu M0.......................................................................... 75 Hình 3. 14: Ảnh SEM bề mặt gẫy của mẫu M0 và mẫu Si-15 ...................................... 76 Hình 3. 15: Giản đồ TG và DTG mẫu M0 ..................................................................... 77 Hình 3. 16: Giản đồ TG và DTG mẫu Si -15 ................................................................. 77 x
  12. Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon RTV hai thành phần sử dụng xảm kín khe co giãn đường bê tông xi măng MỞ ĐẦU Ngày nay, mặt đƣờng bê tông xi măng vẫn luôn đƣợc các nhà nghiên cứu và các nhà quản lý quan tâm trong việc hoàn thiện hệ thống tiêu chuẩn và công nghệ xây dựng. Do có lợi thế về tuổi thọ và công nghệ xây dựng ngày càng phát triển nên mặt đƣờng bê tông xi măng đang đƣợc các nƣớc sử dụng nhiều cho các đƣờng cấp cao, đƣờng cao tốc và đƣờng sân bay. Vì vậy, tỷ trọng nói chung về mặt đƣờng bê tông xi măng so với mặt đƣờng các loại khác ngày càng tăng theo thời gian. Trong những năm gần đây các dự án đƣờng giao thông lớn đã đƣợc xây dựng bằng đƣờng bê tông xi măng nhƣ: tuyến đƣờng bộ nối cao tốc Hà Nội - Hải Phòng với cao tốc Cầu Giẽ - Ninh Bình (thuộc tỉnh Hƣng Yên và Hà Nam); Tuyến đƣờng nối cao tốc Cầu Giẽ - Ninh Bình với QL1A; QL8B (đoạn từ đƣờng vào cầu Bến Thủy đến QL1A, tỉnh Hà Tĩnh); Dự án điều chỉnh QL32C, đoạn qua TP Việt Trì, tỉnh Phú Thọ; Khoảng 10km QL15A khu vực Truông Bồn, tỉnh Nghệ An; và hầu hết các đƣờng sân bay nhƣ: Sao Vàng, Tân Sơn Nhất, Nội Bài, Phú Bài, Cát Bi, Kép,… Khi thi công đƣờng bê tông, các dự án này đều đã sử dụng các loại vật liệu chèn khe để chèn khe co giãn và mối nối nhƣ nhựa đƣờng, mastic, polyurethane, vật liệu chèn khe gốc silicon. Thị trƣờng vật liệu xây dựng Việt Nam từ trƣớc tới nay thƣờng sử dụng các loại vật liệu chèn khe gốc bitum nhựa đƣờng, vật liệu này có nhiều nhƣợc điểm nhƣ phải thi công ở nhiệt độ cao từ 150 – 200 oC, dễ xảy ra hiện tƣợng quá nhiệt, bám dính kém nếu khe nền thi công không khô, độc hại và gây ô nhiễm môi trƣờng khi thi công, không bền trong môi trƣờng xăng dầu, và với yêu cầu thực tế hiện nay thì các khe co giãn và mối nối có bề rộng chỉ khoảng từ 3 ÷ 8 mm nên loại vật liệu này thi công rất khó khăn. Hiện nay, trên thế giới đã và đang sử dụng các loại vật liệu chèn khe một thành phần hoặc hai thành phần gốc polyurethane, polysunfit, acrylic, silicon [14] có các tính năng khắc phục đƣợc những nhƣợc điểm của vật liệu chèn khe gốc bitum nhƣ: khả năng co giãn cao, đàn hồi, không tạo bọt khí, kháng hóa chất và độ bền cơ học tốt, kết 1
  13. Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon RTV hai thành phần sử dụng xảm kín khe co giãn đường bê tông xi măng dính tốt với hầu hết các loại vật liệu xây dựng và đặc biệt là khả năng thi công ở nhiệt độ thƣờng, thi công trên nền bê tông ẩm ƣớt, không độc hại. Tại Việt Nam, các loại vật liệu chèn khe này chủ yếu đƣợc nhập khẩu từ các hãng nổi tiếng trên thế giới nhƣ Dow Corning, DuPont, Sika,… và một số nguồn từ các nƣớc nhƣ Trung Quốc, Hàn Quốc,… Trong số các loại vật liệu chèn khe hiện nay thì vật liệu đi từ gốc silicon là loại vật liệu có nhiều ƣu điểm nổi bật là không độc hại, thân thiện với môi trƣờng, chịu đƣợc mọi tác động của thời tiết và lão hóa, có khả năng kháng tốt các loại hóa chất nhƣ axit yếu, kiềm, dung môi phân cực và các dung dịch muối và vẫn giữ đƣợc tính năng của nó khi chịu tác động của dung môi nhƣ xăng dầu, tính chất đàn hồi đƣợc duy trì tốt ở nhiệt độ từ - 40 oC tới 100oC, có khả năng chịu nhiệt rất tốt, loại đặc biệt có khả năng chịu đƣợc tới nhiệt độ 250 oC, độ co giãn của vật liệu từ 20 – 25% tùy theo bề rộng của khe co giãn. Vì vậy, để chủ động việc cung cấp sản phẩm cho các công trình xây dựng nhằm thay thế sản phẩm nhập khẩu thì việc nghiên cứu chế tạo đƣợc loại vật liệu này trong điều kiện hiện nay ở nƣớc ta là rất cần thiết. * Mục đích nghiên cứu của luận văn Nghiên cứu chế tạo đƣợc vật liệu chèn khe tự chảy trên cơ sở chất kết dính silicon RTV hai thành phần ứng dụng chèn mối nối và khe co giãn cho mặt đƣờng bê tông xi măng đạt đƣợc mức chỉ tiêu chất lƣợng dƣới đây: + Không dính bề mặt tại 300 ± 10 phút + Ảnh hƣởng của lão hóa nhiệt ≤ 10 % + Độ dãn dài khi đứt ≥ 600 % + Độ bền kéo tại độ dãn dài 150% ≤ 310 kPa + Độ cứng (Shore A) lớn hơn ≥ 30. * Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu: Hiện nay trên thị trƣờng Việt Nam có một số công ty cung cấp các loại Silicon có cấu trúc ngắt mạch khác nhau nhƣ Vinyl, hydrit, silanol,… Tuy nhiên, để chế tạo đƣợc vật liệu chèn khe có khả năng tự chảy đƣợc và đóng rắn ở nhiệt độ thƣờng thì đề tài đã 2
  14. Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon RTV hai thành phần sử dụng xảm kín khe co giãn đường bê tông xi măng định hƣớng sử dụng silicon có cấu trúc ngắt mạch silanol có khả năng đóng rắn ở nhiệt độ phòng (RTV) kết hợp cùng một số tác nhân khâu mạch và chất hóa dẻo có độ nhớt thấp để làm tăng khả năng dàn chảy của vật liệu. Đồng thời, để công nghệ chế tạo đơn giản không quá phức tạp phù hợp với ứng dụng thực tiễn thì đề tài định hƣớng nghiên cứu chế tạo sản phẩm là hệ hai thành phần không sử dụng chất ức chế nhƣ hệ một thành phần. * Tóm tắt các nội dung chính của luận văn - Nghiên cứu ảnh hƣởng của chất xúc tác tới sự lƣu hóa và thời gian không dính bề mặt. - Nghiên cứu ảnh hƣởng của tỷ lệ chất lƣu hóa tới tính chất của vật liệu chèn khe. - Nghiên cứu lựa chọn loại và ảnh hƣởng của tỷ lệ chất hóa dẻo tới tính chất của vật liệu chèn khe. - Nghiên cứu lựa chọn loại và ảnh hƣởng của tỷ lệ chất độn tới tính chất của vật liệu chèn khe. - Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ chất lƣu hóa, chất hóa dẻo, chất độn tối ƣu để chế tạo vật liệu chèn khe. - Nghiên cứu các tính chất của vật liệu chèn khe theo cấp phối tối ƣu bằng các thiết bị thử cơ lý hóa và thiết bị phân tích. * Ý nghĩa khoa học và kinh tế xã hội Luận văn nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon là một hƣớng nghiên cứu mới có sử dụng nguyên liệu phế thải là tro bay, tạo ra sản phẩm có tính năng cao, độ bền lâu cao, thân thiện môi trƣờng để thay thế vật liệu chèn khe gốc bitum truyền thống gây ô nhiễm môi trƣờng. Sản phẩm của luận văn là vật liệu chèn khe tự san phẳng có thể thay thế các sản phẩm nhập ngoại do sử dụng nguồn nguyên liệu sẵn có trong nƣớc. 3
  15. Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon RTV hai thành phần sử dụng xảm kín khe co giãn đường bê tông xi măng * Phƣơng pháp nghiên cứu Phương pháp tiêu chuẩn: - Phƣơng pháp đánh giá lƣu hóa, phƣơng pháp đánh giá tính chất lƣu biến, phƣơng pháp đánh giá thời gian không dính bề mặt theo tiêu chuẩn ASTM D 5893 – 10. - Phƣơng pháp xác định độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của vật liệu theo tiêu chuẩn ASTM D 412 – 98. - Phƣơng pháp xác định độ cứng của vật liệu theo tiêu chuẩn ASTM D 661 – 98. Phương pháp phi tiêu chuẩn: - Phƣơng pháp khảo sát cấu trúc hình thái bề mặt và thành phần vật liệu bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM - EDX). - Phƣơng pháp phân tích nhiệt trọng lƣợng (TGA - DTG). - Phƣơng pháp phân tích phổ hồng ngoại (IR). - Phƣơng pháp xác định sự thay đổi khối lƣợng trong môi trƣờng hoá chất. 4
  16. Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon RTV hai thành phần sử dụng xảm kín khe co giãn đường bê tông xi măng CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu chèn khe cho đƣờng bê tông xi măng 1.1.1 Nguyên nhân hình thành các khe nối trên đƣờng bê tông xi măng Mặt đƣờng bê tông xi măng, cũng nhƣ tất cả các kết cấu bê tông đều có xu hƣớng dịch chuyển theo thời gian. Sự co khô và cacbonat hóa tạo ra sự co ngót của mặt đƣờng. Chu kỳ giãn nở và co ngót đồng thời gây ra bởi sự thay đổi khí hậu và chuyển động theo chiều dọc của mặt đƣờng do tải trọng giao thông và biến đổi khí hậu. Các khe nối đƣợc đặt trong hệ thống mặt đƣờng cho phép các tấm bê tông giảm bớt ứng suất do dịch chuyển theo chiều ngang và chiều dọc. Các khe nối đƣợc chèn kín bằng vật liệu có mô đun đàn hồi thấp hơn nhiều so với bê tông. Các khe co dãn trên mặt đƣờng bê tông xi măng đƣợc chèn kín để ngăn chặn sự xâm nhập của nƣớc và tác động không chịu nén vào hệ thống mặt đƣờng [1]. Nƣớc và tác động không chịu nén sẽ làm ảnh hƣởng đến mặt đƣờng bởi vì sự tác động của chúng sẽ làm cho hệ thống đƣờng bị hƣ hại. Độ bền kéo thấp của bê tông làm cho tất cả các kết cấu bê tông có xu hƣớng cần phải co lại, bao gồm cả mặt đƣờng. Trong thực tế, đƣờng bê tông cốt thép và các tấm mặt đƣờng bê tông dài nối liên tục đều có xu hƣớng nứt [7]. Những vết nứt sẽ dẫn đến cùng một loại hƣ hại nhƣ các khe nối hở. Đƣờng bê tông liên tục có khe co giãn với chiều dài ngắn (từ 3m đến 6m) đƣợc định hƣớng giữ cho tấm tránh nứt. Năm 1903, khe co giãn bê tông lần đầu tiên đƣợc sử dụng làm hệ thống đƣờng tại Hoa Kỳ. Kể từ đó, gỗ, nhựa, cao su, chất đàn hồi vô cơ, và nhiều vật liệu khác đã đƣợc sử dụng để chèn các khe co giãn. Hiện nay đã có hàng trăm chất chèn khe có sẵn cho các nhà thiết kế đƣờng lựa chọn. 1.1.2 Các loại khe nối của đƣờng bê tông xi măng 1.1.2.1 Khe nối ngang Khe nối ngang [1] của mặt đƣờng bê tông xi măng đƣợc thiết kế phù hợp với chuyển động dọc và ngang của mặt đƣờng để các tấm nứt đƣợc kiểm soát. Khe nối có thể vuông góc với hƣớng làn đƣờng hoặc lệch một chút để giữ trọng lƣợng của cả hai 5
  17. Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon RTV hai thành phần sử dụng xảm kín khe co giãn đường bê tông xi măng bánh xe của trục xe tác động đến các tấm cùng một lúc. Các khe có thể đƣợc đặt cách nhau theo chu kỳ để làm giảm tiếng ồn và chống rung. Có hai loại khe nối chính của khe nối ngang là khe giãn nở và khe co ngót. - Khe giãn nở Hình 1.1: Khe giãn nở đường bê tông xi măng Khe co giãn kéo dài qua toàn bộ chiều sâu của tấm. Khe rộng khoảng 2 cm đến 5 cm. Những khe đƣợc thiết kế để cho phép toàn bộ các tấm mặt đƣờng có thể giãn nở. - Khe co ngót Khe co ngót đƣợc thiết kế để kiểm soát các vết nứt ngẫu nhiên của mặt đƣờng do ứng suất nhiệt, co ngót, và tải trọng ứng suất bằng cách cung cấp một khe nối kín, làm giảm mặt phẳng mà tại đó mặt đƣờng có thể nứt. Hình 1.2: Khe co ngót đường bê tông xi măng 6
  18. Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon RTV hai thành phần sử dụng xảm kín khe co giãn đường bê tông xi măng 1.1.2.2 Khe nối dọc Khe dọc [1] thực hiện các chức năng tƣơng tự nhƣ khe ngang. Khe dọc nằm giữa làn đƣờng và ở mép mặt đƣờng, giữa một làn đƣờng và dải phân cách. Khe dọc bình thƣờng không có các chuyển động lớn nhƣ các khe ngang, do đó các khe thƣờng hẹp hơn. Khe theo chiều dọc đƣợc gắn bằng cách kết hợp các thanh vào mặt đƣờng trên các khe. Các thanh tà vẹt giữ các tấm bê tông lại với nhau và giữ chúng trong cùng mặt phẳng thẳng đứng, do đó vật liệu chèn khe chịu ứng suất rất nhỏ. 1.1.3 Lịch sử phát triển và tình hình nghiên cứu, ứng dụng của vật liệu chèn khe cho đƣờng xi măng bê tông trên thế giới Ngƣời tiền sử đã sử dụng vật liệu chèn khe tự nhiên nhƣ đất sét, cỏ, rơm trộn lẫn với nhau để bảo vệ ngôi nhà của họ trƣớc thời tiết. Ngƣời Neandethal đã sử dụng nhựa cây bạch dƣơng để kết dính công cụ sản xuất của họ từ 80.000 năm trƣớc [15]. Sau đó, vào khoảng 40.000 năm trƣớc ngƣời Syria đã sử dụng bitum đƣợc xử lý ở nhiệt độ cao để nối tay cầm của các công cụ. Một ví dụ vẫn còn tồn tại đƣợc tìm thấy tại tàn tích của Babylon tại thời điểm 1500 TCN, đó là một minh chứng cho việc sử dụng nguyên liệu độn trong bitum đƣợc dùng để kết dính và chèn khe gạch đất sét đỏ. Vào khoảng thế kỷ 17, chất chèn khe đầu tiên đƣợc làm từ dầu hạt lanh dùng để chèn khe vào khe của cửa sổ các nhà thờ. Bắt đầu từ thế kỷ 20, một số lƣợng nhỏ các công ty đã bắt đầu sản xuất dầu hạt lanh theo quy mô công nghiệp. Cùng với sự phát triển của công nghệ xây dựng và sự gia tăng của việc sử dụng kính đã làm tăng tốc độ phát triển của vật liệu này. Trƣớc năm 1920, toàn bộ chất chèn có nguồn gốc từ thực vật, động vật, khoáng sản. Sự phát triển của vật liệu chèn khe gốc polyme phù hợp với sự phát triển của ngành công nghiệp polyme, bắt đầu từ giữa những năm 1920 ÷ 1930. Trong khoảng thời gian ngắn 20 năm, nhựa tổng hợp chính là chìa khóa để vật liệu chèn khe hiện đại phát triển và trở thành quy mô công nghiệp. 7
  19. Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon RTV hai thành phần sử dụng xảm kín khe co giãn đường bê tông xi măng Nhựa Acrylic, cả nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn, là một trong những loại nhựa tổng hợp lâu đời nhất. Acrylic este đƣợc biết đến từ những năm 1890 và đƣợc thƣơng mại hóa vào năm 1929. Tiếp đến là cao su butyl là một polyme khá phổ biến đƣợc phát minh bởi Thomas và Spark vào năm 1930. Năm 1937, Otto Bayer đã có bằng sáng chế cho phản ứng giữa polyisocyanat và polyol để tạo thành sản phẩm polyurethan khối lƣợng phân tử cao. Năm 1940, Patrick và Ferguson đã đặt nền tảng cho sản phẩm công nghiệp polysunfit với việc tìm ra quá trình giảm độ ẩm. Cũng vào khoảng thời gian đó, Rochow và Muller phát triển quá trình tổng hợp silan để tạo thành polyme silicon. Từ những năm 1960 khi tốc độ xây dựng đƣờng bê tông phát triển mạnh và đã vấp phải những vấn đề của bê tông nhƣ co ngót giãn nở bởi khí hậu khiến cho mặt đƣờng xuất hiện nhiều vết nứt, từ những vấn đề đó hãng Dow corning đã cho ra đời sản phẩm vật liệu chèn khe silicon cho đƣờng bê tông xi măng để giải quyết những vấn đề trên. Đến những năm 1990 thì vật liệu silicon sử dụng cho đƣờng bê tông xi măng đƣợc sử dụng rộng rãi để xử lý bê tông cũ và thi công trên đƣờng bê tông mới. Năm 1986, Alexander và các cộng sự [1] đã tiến hành thử nghiệm so sánh tính chất và sử dụng tại điều kiện thực tế của các loại vật liệu chèn khe khác nhau cho đƣờng bê tông. Năm 1991, John W. Dean [12] đã tiến hành nghiên cứu và đƣa ra cấp phối chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng cho đƣờng bê tông xi măng sử dụng polydimetyl siloxan ngắt mạch silanol và chất độn silicafum. Năm 2002, Dae-Jun Kim và các nhà khoa học Hàn Quốc [8] đã tiến hành nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu chèn khe silicon loại alkoxy trên các loại polyme silicon ngắt mạch alkoxy có độ nhớt khác nhau. Năm 2011, Mohamad và các cộng sự [17] đã tiến hành nghiên cứu khảo sát mạng lƣới không gian của polydimetyl siloxan bằng phổ hồng ngoại và NMR. Kết quả 8
  20. Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe tự san phẳng trên cơ sở silicon RTV hai thành phần sử dụng xảm kín khe co giãn đường bê tông xi măng thu đƣợc cho thấy tính chất nhiệt và độ cứng của vật liệu tăng lên khi mật độ liên kết ngang tăng. 1.1.4 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng của vật liệu chèn khe cho đƣờng bê tông xi măng tại Việt Nam Tại Việt Nam, vật liệu chèn khe đƣợc sử dụng từ những năm 1990 khi đƣờng bê tông xi măng bắt đầu xuất hiện tại nƣớc ta. Ban đầu các khe nối của đƣờng bê tông xi măng đƣợc chèn kín bằng loại nhựa đƣờng thông thƣờng có nguồn gốc từ dầu mỏ có nhiệt độ chảy mềm khoảng 40oC, tuy nhiên điều này làm cho vật liệu chèn khe khi tiếp xúc với nhiệt độ thời tiết cao đã nóng chảy và bám dính vào các phƣơng tiện tham gia giao thông và làm hở khe co giãn. Trƣớc những vấn đề đó, Viện Vật liệu xây dựng – Bộ Xây dựng đã chế tạo thành công vật liệu matit bitum MTBC-95 chèn khe cho đƣờng bê tông xi măng đáp ứng đƣợc các yêu cầu của vật liệu này. Cũng trong thời gian đó, Học viện Kỹ thuật quân sự cũng đã chế tạo thành công vật liệu chèn khe TK- 01 đƣợc sản xuất vào những năm 1990 đảm bảo đƣợc những chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản nhƣng trong thành phần có sử dụng một loại nguyên liệu là bột amiang nên sau này không tiếp tục sản xuất. Đến năm 2015, nhóm cán bộ kỹ thuật của Học viện Kỹ thuật Quân sự (KTQS) đã tiếp tục nghiên cứu, cải tiến, sử dụng loại nguyên liệu có gốc từ bột xenlulô để thay thế cho bột amiăng và chế tạo thành công Mastic ĐMT-03. Loại Mastic mới (ĐMT-03) khi sử dụng bột Genicel (có gốc từ bột xenlulô) thay cho bột amiang có những tính chất hoàn toàn đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cơ bản và phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam. Cho đến nay tại Việt Nam cũng chƣa có công trình nào nghiên cứu chế tạo vật liệu chèn khe đi từ nguồn gốc silicon sử dụng cho đƣờng bê tông xi măng. 1.1.5 Các tính chất của vật liệu chèn khe cho đƣờng bê tông xi măng [1] + Chống thấm nƣớc - Các chất chèn khe không đƣợc phép cho nƣớc xâm nhập vào khe nối. + Độ dẻo dai - Các chất chèn khe nên có khả năng chống tác động không chịu nén. 9
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.09: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Quản Trị Kinh Doanh
81 tài liệu
1643 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
4=>1