Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu vai trò của cation kiềm đến cường độ bê tông geopolymer

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:70

Thêm vào BST

Báo xấu

14
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Nghiên cứu vai trò của cation kiềm đến cường độ bê tông geopolymer" nhằm ứng dụng thành phần tỷ lệ dung dịch thủy tinh lỏng với KOH, tỷ lệ dung dịch thủy tinh lỏng với NaOH có nồng độ và thời gian dưỡng hộ như thế nào cho hợp lý trong bê tông Geopolymer vào chế tạo bê tông ứng dụng trong các công trình xây dựng. Xác định cường độ chịu nén, của bê tông Geopolymer dựa trên những tiêu chuẩn đã có trong nước cũng như nước ngoài.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu vai trò của cation kiềm đến cường độ bê tông geopolymer

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHAN PHÚ LỘC NGHIÊN CỨU VAI TRÒ CỦA CATION KIỀM ĐẾN CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG GEOPOLYMER NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP – 60580208 S K C0 0 5 9 0 1 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHAN PHÚ LỘC NGHIÊN CỨU VAI TRÒ CỦA CATION KIỀM ĐẾN CƢỜNG ĐỘ BÊ TÔNG GEOPOLYMER NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 Tp. Hồ Chí Minh tháng 04 năm 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHAN PHÚ LỘC NGHIÊN CỨU VAI TRÒ CỦA CATION KIỀM ĐẾN CƢỜNG ĐỘ BÊ TÔNG GEOPOLYMER STUDY OF THE ROLE OF CATIONGEOPOLYMER CONCRETE MEASUREMENT NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP – 60580208 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHAN ĐỨC HÙNG Tp. Hồ Chí Minh tháng 04 năm 2018
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI
MSHV: 1680828 Ngành: Khóa: 2016 ): 1. Nh n xét v tinh th làm vi c và nghiên c u c a h c viên: 2. Nh n xét v k t qu th c hi n c a lu 2.1 2.2 : 2.3 Không K T LU N
MSHV: 1680828 Ngành: Khóa: 2016 nh ng: 0698069559 2.1. Nh n xét v 2.2. Nh 2.3. Nh c tiêu nghiên c u, ph ng pháp nghiên c u s d ng trong LVTN 2.4. Nh n xét T ng quan c tài 2.5. n 2.6. kh ng d tài 2.7. Lu t sót và t n t i): II. CÁC V C N LÀM RÕ 1 2 14 và 16 10 và 12?
TT Không 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x ” hay “ ”)
MSHV: 1680828 Ngành: Khóa: 2016 nh ng: 2.1. Nh n xét v 2.2. Nh 2.3. Nh c tiêu nghiên c u, ph ng pháp nghiên c u s d ng trong LVTN 2.4. Nh n xét T ng quan c tài 2.5. n 2.6. kh ng d tài cao. 2.7. Lu t sót và t n t i): không II. CÁC V C N LÀM RÕ
1 2 3 4 sao? TT Không 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x ” hay “ ”)
LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Phan Phú Lộc Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 1979 Nơi sinh: Phú An – An Giang Quê quán: Phú An, H.Phú Tân, An Giang; Dân tộc:Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: xã Phú An, huyện Phú Tân, tỉnh, An Giang. Điện thoại cơ quan: 02963956762 Điện thoại riêng: 0918849053 Fax: E-mail: phulocag@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Tại chức Thời gian đào tạo: 4,5 năm Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Cần Thơ Ngành học: Xây dựng công trình. Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thiết kế kết cấu cây xăng P. Mỹ Phước, TP. Long Xuyên, tỉnh An Giang. Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: - Ngày bảo vệ: Tháng 03 năm 2003. - Nơi bảo vệ: Trường Đại học cần Thơ Người hướng dẫn: Ths. Hồ Ngọc tri Tân. III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 30/08/2003 Công ty TNHH tư vấn xây dựng đến Giám sát Bình Phương. 01/06/2004 01/09/2004 Trường Trung học kinh tế kỹ thật đến Giáo viên An Giang 13/09/2007 13/09/200 Trường Cao đẳng Nghề An Giang Giáo viên đến nay
LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. TP. Hồ Chí Minh, ngày …. Tháng …. Năm 2018 Phan Phú Lộc
LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn đến quý thầy cô, đặc biệt là thầy Phan Đức Hùng trong thời gian qua đã tận tình hướng dẫn tôi trong việc hoàn thành chuyên đề. Tôi cũng xin trân trọng cám ơn sự giúp đỡ của quí thầy cô, quí bạn trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.Hồ Chí Minh - Trường đại học An Giang đã tạo điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian tôi thực hiện đề cương này. Vì thời gian làm bài còn nhiều hạn chế và với trình độ khả năng có hạn nên không thể tránh khỏi sai sót. Tôi kính mong quý thầy cô chỉ dẫn thêm để tôi hoàn thành tốt đề cương của mình. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 Phan Phú Lộc
TÓM TẮT Bài báo sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm so sánh và đánh giá kết quả so sánh với thí nghiệm được công bố. Nội dung của bài báo là nghiên cứu vai trò của cation kiềm khi thay đổi tỷ lệ thủy tinh lỏng với cation kiềm, thay đổi nồng độ mol của dung dịch Cation kiềm và thay đổi thời gian dưỡng hộ bê tông Geopolymer từ tỷ lệ và nồng độ trước đó ảnh hưởng như thế nào đến cường độ chịu nén. Từ khóa: Geopolymer, Bê tông Geopolymer, Cation kiềm, NaOH, KOH. ABSTRACT This paper uses theoretical research methodology combined with comparative experiments and results evaluation compared with published experiments. The content of the paper is to study the role of alkaline cations when changing the ratio of liquid glass to alkaline cation, changing the molar concentration of alkaline solution and changing the time of concrete cure Geopolymer from proportions and concentrations How does the previous degree affect the Compressive strength? Key words: Geopolymer, Geopolymer Concrete, Alkaline Cation, NaOH, KOH.
MỤC LỤC Lý lịch khoa học .......................................................................................................... 2 Lời cam đoan ............................................................................................................... 3 Lời cảm ơn .................................................................................................................. 4 Mục lục ........................................................................................................................ i Danh mục hình ảnh ................................................................................................... iii Danh mục bảng .......................................................................................................... iv Danh mục biểu đồ ....................................................................................................... v CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN ...................................................................................... 6 1.1 Sự cần thiết của đề tài nghiên cứu......................................................................... 6 1.2 Tình hình nghiên cứu ............................................................................................ 8 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước ...................................................................... 8 1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước ..................................................................... 11 1.3 Nhận xét về các đề tài ......................................................................................... 13 1.4 Vị trí của đề tài nghiên cứu ................................................................................. 13 1.5 Mục tiêu đề tài nghiên cứu ................................................................................. 13 1.6 Nhiệm vụ đề tài nghiên cứu ............................................................................... 14 1.7 Phương pháp nghiên cứu..................................................................................... 14 1.8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. .......................................................... 14 CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................ 15 2.1 Công nghệ Geopolymer ...................................................................................... 15 2.1.1 Lịch sử ra đời chất kết dính Geopolymer......................................................... 15 2.1.2 Cơ chế phản ứng trong quá trình Geopolymer hóa .......................................... 17 2.2 Nguyên vật liệu ................................................................................................... 21 2.2.1 Tro bay ............................................................................................................. 21 2.2.2 Thủy tinh lỏng và quá trình tạo thành thủy tinh lỏng....................................... 24 2.2.2.1 Thủy tinh lỏng ............................................................................................... 24 2.2.2.2 Quá trình tạo thành thủy tinh lỏng ................................................................ 25 i
2.2.2.3 Dung dịch Cation kiềm ................................................................................. 25 2.3 Bê tông Geopolymer ........................................................................................... 25 2.3.1 Xác định cấp phối bê tông Geopolymer từ tro bay .......................................... 25 2.3.2 Chế tạo bê tông Geopolymer từ tro bay ........................................................... 27 2.3.3 Dưỡng hộ nhiệt bê tông Geopolymer từ tro bay .............................................. 27 CHƢƠNG 3 NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ....... 30 3.1 Nguyên vật liệu ................................................................................................... 30 3.1.1 Tro bay ............................................................................................................. 30 3.1.2 Dung dịch thủy tinh lỏng (Na2SiO3) ................................................................ 31 3.1.3 Dung dịch NaOH.............................................................................................. 32 3.1.4 Dung dịch KOH .............................................................................................. 33 3.1.5 Cát .................................................................................................................... 34 3.1.6 Cốt liệu lớn (Đá dăm)....................................................................................... 35 3.1.7 Thành phần cấp phối ........................................................................................ 36 3.2 Quy trình thí nghiệm mẫu ................................................................................... 36 CHƢƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 42 4.1 Kết quả ................................................................................................................ 42 4.2 Kết quả so sánh theo thời gian dưỡng hộ nhiệt ................................................... 42 4.3 So sánh cường độ chịu nén của NaOH và KOH cùng nồng độ và cùng thời gian dưỡng hộ nhiệt........................................................................................................... 45 4.4. So sánh cường độ khi thay đổi nồng độ mol. ..................................................... 47 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI....................... 50 5.1 Kết luận ............................................................................................................... 50 5.2 Một số vấn đề tồn tại ........................................................................................... 51 5.3 Hướng phát triển đề tài........................................................................................ 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 53 ii
DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Khói bụi tại nhà máy sản xuất xi măng [nguồn internet] ............................. 6 Hình 2.1 Tinh thể Geopolymer ................................................................................ 16 Hình 2.2 Cấu trúc Poly (Sialates) theo Davidovits .................................................. 18 Hình 2.3 Quá trình Geopolymar hóa ......................................................................... 19 Hình 2.4 Mô hình quá trình họat hóa của dung dịch kiềm Alkali đối vơi tro bay… 17 Hình 2.5 Vi cấu trúc của tro bay .............................................................................. 21 Hình 2.6 Tro Bay....................................................................................................... 22 Hình 2.7 Ảnh hưởng tỷ lệ dung dịch ankali/tro bay và nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của bê tông geopolymer ....................................................................... 26 Hình 2.8 Ảnh hưởng tỷ lệ Na2SiO3/NaOH và nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của bê tông geopolymer .................................................................................... 27 Hình 2.9 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian dưỡng hộ nhiệt ............................... 28 Hình 3.1 Tro bay loại F ............................................................................................. 30 Hình 3.2 Dung dịch Sodium Silicate (Na2SiO3) ....................................................... 32 Hình 3.3 NaOH dạng khan ....................................................................................... 33 Hình 3.4 NaOH dạng dung dịch ................................................................................ 33 Hình 3.5 Kali hydroxit 90% – KOH - Potassium hydroxit[nguồn internet] ............ 34 Hình 3.6 Cát .............................................................................................................. 34 Hình 3.7 Biểu đồ thành phần hạt cát sử dụng ........................................................... 35 Hình 3.8 Cốt liệu lớn ................................................................................................. 36 Hình 3.9 Nguyên vật liệu sử dụng đúc mẫu .............................................................. 37 Hình 3.10 Cân đong nguyên vật liệu......................................................................... 38 Hình 3.11 Khuôn đúc mẫu 100x200 mm .................................................................. 38 Hình 3.12 nhào trộn và đúc mẫu ............................................................................... 39 Hình 3.13 Tủ dưỡng hộ nhiệt .................................................................................... 40 Hình 3.14 Mẫu bê tông trước khi nén mẫu ............................................................... 40 Hình 3.15 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén .................................................. 41 iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Thành phần vật lý của tro bay ................................................................... 24 Bảng 3.1 Thành phần hóa của tro bay ....................................................................... 31 Bảng 3.2 Thành phần hạt của đá ............................................................................... 35 Bảng 3.3 Cấp phối bê tông Geopolymer (1m3) ......................................................... 36 Bảng 4.1 Kết quả nén mẫu thí nghiệm khi thay đổi nồng độ mol với thời gian bảo dưỡng là 8 giờ. .......................................................................................................... 42 Bảng 4.2 Kết quả nén mẫu thí nghiệm khi thay đổi nồng độ mol với thời gian bảo dưỡng là 10 giờ. ........................................................................................................ 42 iv
DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 4.1 So sánh cường độ khi thay đổi thời gian dưỡng hộ nhiệt của cation kiềm NaOH cùng nồng độ là 14M ..................................................................................... 43 Biểu đồ 4.2 So sánh cường độ khi thay đổi thời gian dưỡng hộ nhiệt của cation kiềm NaOH cùng nồng độ là 16M ..................................................................................... 44 Biểu đồ 4.3 So sánh cường độ khi thay đổi thời gian dưỡng hộ nhiệt của cation kiềm KOH cùng nồng độ là 14M ....................................................................................... 44 Biểu đồ 4.4 So sánh cường độ khi thay đổi thời gian dưỡng hộ nhiệt của cation kiềm KOH cùng nồng độ là 16M ....................................................................................... 45 Biểu đồ 4.5 So sánh cường độ của dung dịch NaOH và dung dịch KOH, cùng nồng độ là 14 M và cùng thời gian bảo dưỡng là 8 giờ ..................................................... 45 Biểu đồ 4.6 So sánh cường độ của dung dịch NaOH và dung dịch KOH, cùng nồng độ là 14 M và cùng thời gian bảo dưỡng là 10 giờ ................................................... 46 Biểu đồ 4.7 So sánh cường độ của dung dịch NaOH và dung dịch KOH cùng nồng độ là 16 M và cùng thời gian bảo dưỡng là 8 giờ ..................................................... 46 Biểu đồ 4.8 So sánh cường độ của dung dịch NaOH và dung dịch KOH, cùng nồng độ là 16 M và cùng thời gian bảo dưỡng là 10 giờ ................................................... 47 Biểu đồ 4.9 So sánh cường độ khi thay đổi nồng độ của dung dịch dung dịch kiềm NaOH cùng tỷ lệ và cùng thời gian bảo dưỡng là 8 giờ ........................................... 47 Biểu đồ 4.10 So sánh cường độ khi thay đổi nồng độ của dung dịch dung dịch kiềm KOH cùng tỷ lệ và cùng thời gian bảo dưỡng là 8 giờ ............................................. 48 Biểu đồ 4.11 So sánh cường độ khi thay đổi nồng độ của dung dịch dung dịch kiềm NaOH cùng tỷ lệ và cùng thời gian bảo dưỡng là 10 giờ ......................................... 48 Biểu đồ 4.12 So sánh cường độ khi thay đổi nồng độ của dung dịch dung dịch kiềm KOH cùng tỷ lệ và cùng thời gian bảo dưỡng là 10 giờ ........................................... 49 v
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Sự cần thiết của đề tài nghiên cứu Ước tính hàng năm có khoảng 25 tỷ tấn bê tông được sản xuất trên toàn thế giới, và sản lượng bê tông vẫn tiếp tục có xu hướng tăng lên. Năm 2010 có khoảng 3.300 triệu tấn xi măng được sản xuất trên toàn thế giới, và lượng xi măng này tiếp tục tăng lên khoảng 3.585 triệu tấn (năm 2011) và 3.736 triệu tấn (năm 2012). Các nước ở Châu Á đã tiêu thụ lượng xi măng lớn, trong đó Việt Nam tiêu thụ 60,3 triệu tấn theo số liệu thống kê đến tháng 12 năm 2016 [1]. Theo tính toán, để sản xuất ra một tấn xi măng thì nhà máy sẽ thải ra môi trường sấp xỉ một tấn CO2, khí này gây hiệu ứng nhà kính, góp phần làm trái đất nóng lên. Khí CO2 thải ra từ công nghiệp sản xuất xi măng chiếm khoảng 7% lượng CO2 trên toàn thế giới. Bên cạnh đó, với tình hình hiện nay của ngành sản xuất xi măng Portland đang ở mức đáng quan tâm. Vì lý do đó, một số nước trên thế giới đã khuyến khích phát triển một loại chất kết dính mới có thể thay thế xi măng portland truyền thống đó là chất kết dính Geopolymer hoặc chất kết dính kiềm hoạt hóa. H nh 1.1 Khói bụi tại nhà máy sản xuất xi măng [nguồn internet] Khái niệm Geopolymer lần đầu tiên được sử dụng bởi giáo sư Joseph Davidovits từ những năm 1970. Nguyên lý chế tạo vật liệu Geopolymer dựa trên khả năng phản ứng của các vật liệu aluminosilicate trong môi trường kiềm để tạo ra sản phẩm có các 6