Nghiên cứu một số đặc tính cơ học của bê tông geopolymer cốt liệu tái chế

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong nghiên cứu trình bày ở đây, bê tông sử dụng cốt liệu tái chế và chất kết dính là geopolymer đã được thử nghiệm và đánh giá. Chất kết dính được tổng hợp từ tro bay (FA, một sản phẩm phụ công nghiệp), dung dịch natri silicat, dung dịch natri hydroxit, cát sông và cốt liệu thô tái chế được gọi là bê tông geopolymer cốt liệu tái chế (GRAC). Các đặc tính khác nhau của vật liệu này đã được nghiên cứu: Cường độ chịu nén, cường độ bám dính và khả năng chịu nhiệt.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu một số đặc tính cơ học của bê tông geopolymer cốt liệu tái chế

Nghiên cứu một số đặc tính cơ học của bê tông geopolymer cốt liệu tái chế Investigation on mechanical characteristics of geopolymer recycled aggregate concrete > LÊ HOÀI BÃO1; BÙI QUỐC BẢO2 1 Khoa Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng Miền Tây Email: lehoaibao@mtu.edu.vn 2 Nhóm nghiên cứu phát triển bền vững trong xây dựng, Khoa Kỹ thuật xây dựng, Trường Đại học Tôn Đức Thắng, TP.HCM Email: buiquocbao@tdtu.edu.vn; Tel: 0909358935 TÓM TẮT: ABSTRACT: Bê tông xi măng là vật liệu xây dựng phổ biến hiện nay do có Ordinary cement concrete is a popular material having numerous nhiều ưu điểm. Tuy nhiên, vật liệu này có nhiều tác động đến advantages; however, this material is also criticized due to its môi trường: thải CO2 đáng kể trong quá trình sản xuất xi măng, environmental impacts: significant CO2 emission during the cement tiêu thụ nhiều tài nguyên thiên nhiên. Để giảm tiêu thụ tài manufacture, high consumption of natural resources. To reduce the nguyên, việc tái chế cốt liệu từ những công trình cũ là một lựa resource consumption, the recycling of the aggregates from the chọn đã được sử dụng ở một số quốc gia trong vài thập kỷ qua. destruction sites is an option which have been used in several Về vấn đề khí thải carbon của bê tông, nghiên cứu chất kết dính countries since several decades. To reduce the carbon footprint of ít tác động đến môi trường hơn xi măng đã được thực hiện và concrete, alternative binders having less environmental impacts than geopolymer được coi là một giải pháp tiềm năng. Trong nghiên cement have been investigate, and geopolymer has been considered cứu trình bày ở đây, bê tông sử dụng cốt liệu tái chế và chất as a promising solution. In the present study, a non-conventional kết dính là geopolymer đã được thử nghiệm và đánh giá. Chất concrete using recycled aggregates and geopolymer was developed kết dính được tổng hợp từ tro bay (FA, một sản phẩm phụ công and investigated. The material was made from low calcium fly ash (FA, nghiệp), dung dịch natri silicat, dung dịch natri hydroxit, cát an industrial by-product), sodium silicate solution, sodium hydroxide sông và cốt liệu thô tái chế được gọi là bê tông geopolymer cốt solution, river sand and recycled coarse aggregate, called liệu tái chế (GRAC). Các đặc tính khác nhau của vật liệu này đã geopolymer recycled aggregate concrete (GRAC). Different aspects được nghiên cứu: cường độ chịu nén, cường độ bám dính và khả on this material were investigated: compressive strength, bonding năng chịu nhiệt. strength and high temperature resistance. Từ khóa: bê tông geopolymer cốt liệu tái chế; tro bay; cường độ Keywords: geopolymer recycled aggregate concrete; fly ash; chịu nén; cường độ bám dính; khả năng chịu nhiệt. compressive strength; bond strength; high temperature resistance. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ geopolymer như một chất kết dính đã được đề xuất sử dụng (Pacheco, Việc tiêu thụ bê tông trong lĩnh vực xây dựng ngày càng tăng dẫn 2013). Thuật ngữ “geopolymer” nói đến hệ cấu trúc vô cơ ba chiều vô đến sự gia tăng sản xuất xi măng và khai thác tài nguyên thiên nhiên. Sự định hình được tạo ra bằng phản ứng của tiền chất alumino-silicat với cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên và phát thải CO2 trong sản xuất xi măng dung dịch kiềm hoạt hóa. Nguồn aluminum và silica có thể là là những vấn đề cần được xử lý nhằm phát triển bền vững. Ngành công metakaolin hoặc các phế phẩm công nghiệp (ví dụ tro bay, xỉ). Các chất nghiệp xi măng là một trong các ngành chính thải ra CO2, việc sản xuất hoạt hóa thường là NaOH và Na2SiO3, nhưng cũng có thể sử dụng các một tấn xi măng Portland phát thải khoảng một tấn CO2 vào khí quyển; dung dịch kiềm khác. Sử dụng nhiệt độ cao trong quá trình bảo dưỡng chiếm 7% lượng phát thải CO2 toàn cầu (Braymand et al., 2018). Do đó, có thể thúc đẩy quá trình geopolymer hóa (Hardjito, 2005) nhưng việc điều quan trọng là phải tìm chất kết dính thay thế có lượng khí thải CO2 gia nhiệt làm tăng mức tiêu thụ năng lượng và phát thải CO2. Để giảm thấp hơn xi măng. Việc thay thế toàn bộ xi măng bằng cách sử dụng khai thác tài nguyên thiên nhiên, tái chế là một chiến lược được khuyến ISSN 2734-9888 10.2021 171
PHÁT TRIỂN X ÂY DỰNG BỀN VỮNG TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG khích nhằm phát triển nền kinh tế tuần hoàn. Việc tái chế trong xây dựng công trình đã được bắt đầu từ vài thập kỷ trước nhưng vẫn chưa phổ biến, vì khi cốt liệu tự nhiên vẫn còn đủ để cung ứng, việc sử dụng bê tông cốt liệu tái chế (RAC) vẫn chưa có lợi thế kinh tế đáng kể (De Larrard và Colina, 2018). Do đó, đến nay, bê tông phá dỡ thường được sử dụng để xây dựng đường giao thông. Tuy nhiên, ở các nước phát triển và đang phát triển, việc xây dựng mới đường giao thông có xu hướng giảm, do đó việc sử dụng cốt liệu tái chế cho đường cũng sẽ giảm, đồng Hình 3. Thành phần hạt của tro bay thời chất thải bê tông từ việc phá dỡ các công trình cũ sẽ tăng lên theo Thành phần hóa học của FA được xác định theo tiêu chuẩn thời gian (De Larrard và Colina, 2018). Các vật liệu hoặc chất thải khác có ASTM 618 (ASTM, 2019); kết quả kiểm tra được thể hiện trong Bảng chất lượng tốt như cốt liệu bê tông tái chế nên được sử dụng cho kết 1. Theo tiêu chuẩn ASTM C618, FA trong nghiên cứu này thuộc loại cấu bê tông. Do đó, việc tái chế bê tông cũ có thể làm giảm việc khai F ít canxi. thác cốt liệu thô tự nhiên (NCA) và giảm diện tích các bãi chứa chất thải Bảng 1. Thành phần hóa học của tro bay vốn trở thành vấn đề về môi trường, kinh tế và xã hội (Braymand et al., 2018). Một nhược điểm của RAC khi so sánh với bê tông xi măng là các Thành phần % khối lượng đặc tính cơ lý giảm khi tỷ lệ cốt liệu tái chế tăng lên. Trên thực tế, cốt liệu Lưu huỳnh trioxit (SO3) 1,0 tái chế gồm cốt liệu tự nhiên có vữa xi măng cũ bám lên. Vữa cũ làm Nhôm oxit (Al2O3) 26,1 tăng độ xốp của cốt liệu bê tông tái chế dẫn đến các đặc tính cơ học của RAC bị giảm. Trong RAC, có hai loại vùng chuyển tiếp cốt liệu (ITZ): giữa Sắt oxit (Fe2O3) 11,3 vữa cũ và NCA ban đầu, và giữa cốt liệu tái chế và vữa mới. ITZ giữa vữa Natri oxit (Na2O) 1,35 cũ và vữa mới làm giảm các đặc tính của RAC. Để cải thiện ITZ của RAC, Silic dioxit (SiO2) 51,1 geopolymer đã được đề xuất để thay thế xi măng Portland tuy nhiên số lượng nghiên cứu về GRAC vẫn còn hạn chế (Le và Bui, 2020). Những Kali oxit (K2O) 1,29 nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào việc tối ưu hóa thành phần GRAC Canxi oxit (CaO) 4,7 để đạt được cường độ chịu nén tốt nhất. Bài báo này trình bày nghiên Magiê oxit (MgO) 1,7 cứu liên quan đến cường độ bám dính với cốt thép và khả năng chống cháy của GRAC. Độ ẩm 0,1 Mất khi nung 0,7 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 2.3. Dung dịch kiềm kích hoạt 2.1. Cốt liệu Để kích hoạt FA, sự kết hợp của dung dịch natri hydroxit Trong nghiên cứu này, cốt liệu thô tự nhiên được thay thế (NaOH) và dung dịch natri silicat (Na2SiO3) đã được chọn làm dung hoàn toàn bằng bê tông tái chế. dịch hoạt hóa kiềm (AAS). Dung dịch NaOH được pha chế bằng cách cho NaOH dạng vảy khô vào nước để đạt được nồng độ mol theo yêu cầu. Khối lượng của NaOH rắn trong dung dịch thay đổi tùy theo nồng độ mol (M) của dung dịch. Các nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng nồng độ mol dung dịch NaOH cao hơn sẽ cho cường độ nén của bê tông geopolymer cao hơn (Hardjito et al., 2005). Sau khi cho NaOH khô vào thùng chứa nước, dùng đũa thủy tinh khuấy để tạo thành dung dịch NaOH. Sau đó trộn dung dịch NaOH và dung dịch Na2SiO3 (có thành phần gồm 11,8% Na2O; 29,5% SiO2 và 58,7% nước) theo tỷ lệ đã định trước. Dung dịch Na2SiO3 và NaOH Hình 1. Sự phân bố kích thước hạt của cốt liệu khi pha chế sẽ sinh nhiệt do đó nên được chuẩn bị một ngày trước Cốt liệu thô tái chế có được bằng cách nghiền bê tông phế thải khi sử dụng để đảm bảo các phản ứng đã xảy ra. từ nhà dân dụng và sàng qua ray có kích thước từ 5 – 30 mm. Cốt 2.4. Thành phần cấp phối và phương pháp đúc mẫu liệu mịn được sử dụng là cát sông có mô đun độ lớn 1.8. Thành Đối với bê tông geopolymer tro bay, tỷ lệ Na2SiO3/NaOH là phần hạt của cốt liệu thô tái chế và cát được xác định theo TCVN 2,5 theo khuyến nghị (Hardjito et al., 2005). Chọn NaOH 12M, tỉ 7572-2:2006 0 và trình bày ở Hình 1. số AAS/FA đối với bê tông geopolymer cho NCA nằm trong 2.2. Tro bay (FA) khoảng từ 0,3 đến 0,45 (theo khối lượng) (Hardjito, 2005). Do FA được sử dụng trong nghiên cứu này có nguồn gốc từ Nhà cốt liệu tái chế có độ hấp thụ nước cao hơn NCA vì có lớp vữa máy Điện Duyên Hải 3 tỉnh Trà Vinh. Các phân tích kích thước hạt cũ bám bên ngoài cốt liệu, để duy trì khả năng làm việc tương bằng kính hiển vi điện tử quét cho thấy FA được sử dụng có dạng tự như bê tông geopolymer NCA nghiên cứu này đã thử hình cầu (Hình 2) với kích thước thay đổi từ 0.6 đến 250 μm, nhưng nghiệm tỷ lệ AAS/FA ở mức 0,4, 0,45 và 0,5. Tỷ lệ trộn của GRAC tập trung trong khoảng 10 μm (Hình 3). được thể hiện trong Bảng 2. Hình 2. Ảnh chụp FA Bảng 2. Thành phần cấp phối của GRAC (kg/m3) bằng kính hiển vi quét Cốt liệu AAS/FA FA Na2SiO3 NaOH Cát điện tử tái chế 0.4 428 123 49 540 1260 0.45 414 133 53 540 1260 0.5 400 143 57 540 1260 172 10.2021 ISSN 2734-9888
Để sản xuất mẫu GRAC, đầu tiên FA và AAS được trộn trong 5 Bảng 3. Thông số kích thước gân thép phút để tạo geopolymer. Sau đó, cốt liệu bê tông tái chế và cát Kích thước gân thép Đường kính thanh thép (mm) được thêm vào và trộn trong 5 phút đến khi nhận thấy hỗn hợp (mm) 12 14 16 20 đồng đều. Sau khi đúc, các mẫu được bảo dưỡng trong điều kiện môi trường xung quanh (28 °C và 65% RH) cho đến 28 ngày và Chiều cao 0.78 0.91 1.04 1.3 mang đi thực hiện các thí nghiệm. Độ sụt thu được của hỗn hợp Chiều rộng trên 1.02 1.08 1.15 1.31 GRAC là 18 cm đáp ứng khả năng làm việc thường được yêu cầu Chiều rộng dưới 2.85 3.19 3.58 4.51 đối với bê tông geopolymer (Hardjito, 2005). Khoảng cách gân 8.5 9.8 11 13 3. QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM Góc nghiêng (o) 63.5 63.5 63.5 63.5 3.1. Thí nghiệm cường độ chịu nén Phần còn lại của thanh thép không tiếp xúc với bê tông được Để xác định cường độ chịu nén của GRAC, các thử nghiệm nén bao bọc bởi ống nhựa PVC có đường kính trong lớn hơn đường một trục đã được thực hiện theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN kính thanh thép khoảng 1 mm nhằm đảm bảo thanh thép có thể 3318:1993) (Hình 4). Các mẫu là hình khối có kính thước 15 cm x 15 trượt dễ dàng khi bị kéo. Các thanh cốt thép có đường kính khác cm x15 cm. Kết quả thu được là giá trị trung bình của ba mẫu thí nhau đã được thử nghiệm lần lượt: 8, 10, 12, 16 và 20 mm. Trong số nghiệm. các loại cốt thép này, đường kính 8 và 10 mm tương ứng với cốt thép trơn, các đường kính khác tương ứng với các loại cốt thép có gân. Bên cạnh đó, để so sánh cường độ bám dính của GRAC với cường độ bám dính của bê tông xi măng thông thường (OPC), thí nghiệm cũng thực hiện kéo tuột thép trên mẫu OPC có cường độ chịu nén 30,8 MPa với thép trơn có đường kính 8 mm và thép gân có đường kính 14 mm. Đặc điểm của các gân cốt thép được trình bày trong Bảng 3. 3.3 Thí nghiệm chịu lửa Hình 4. Thí nghiệm xác định cường độ nén Khi bê tông thông thường tiếp xúc với nhiệt độ cao, nhiều hiện 3.2. Thí nghiệm xác định cường độ bám dính tượng xuất hiện như giãn nở cốt liệu, co ngót hồ xi măng, tăng áp Cường độ bám dính giữa cốt thép và bê tông là thông số quan suất hơi bên trong, nứt hoặc bong tróc (Phan et al., 2001). Mặc dù trọng quyết định chiều dài neo của cốt thép. Một trong những yếu số lượng nghiên cứu khảo sát khả năng chịu lửa của RAC còn hạn tố quan trọng ảnh hưởng đến cường độ bám dính giữa cốt thép và chế nhưng cũng cho thấy rằng tính chất cơ học của RAC bị suy bê tông là chất lượng của bê tông, đường kính cốt thép, đặc tính giảm tương tự như bê tông thông thường khi tiếp xúc với nhiệt độ bề mặt cốt thép (Chana, 1990). Để khảo sát cường độ bám dính cao (De Larrard và Colina, 2018). Các thử nghiệm hiện tại về đặc giữa cốt thép và bê tông, thường áp dụng thử nghiệm kéo tuột. tính cơ nhiệt của GRAC được trình bày trong tiêu chuẩn (ISO 834- Trong nghiên cứu này, các thí nghiệm kéo tuột cũng được áp dụng 1). Nhiệt độ thay đổi theo thời gian theo tiêu chuẩn ISO 834 được cho GRAC theo tiêu chuẩn (BS EN 10080:2005). Nguyên tắc của thí minh họa trong Hình 6. nghiệm là kéo một thanh thép được đặt trong một khối bê tông có chiều dài xác định (Hình 5a). Hình 5b thể hiện cấu tạo của mẫu trước khi kéo. Lực kéo ra được tăng lên cho đến khi thanh thép bị tuột khỏi mẫu bê tông hoặc mẫu bị phá hoại. Hình 6. Sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian Một lò nung có nhiệt độ đến 1000 oC được chuẩn bị để thực hiện thí nghiệm chịu lửa của GRAC (Hình 7). Trong nghiên cứu này, sự thay đổi của cường độ nén theo sự thay đổi của nhiệt độ đã được khảo sát. Các mẫu được nung sau khi đạt 28 ngày tuổi. Ba mẫu được thử nghiệm đối với mỗi trường hợp nhiệt độ gồm nhiệt độ môi trường xung quanh (28 °C), sau khi được đặt trong lò nung (a) (b) ở 200, 400, 600 và 800 °C. Hình 5. (a) Mô tả thí nghiệm; (b) Mẫu sau khi lắp đặt vào khung. 1. Phần cốt thép để đo chuyển vị của cốt thép; 2. Chiều dài bám dính; 3. Chiều dài không bám dính trong bê tông; 4. Đoạn thép từ mép bê tông đến điểm ngàm kéo; 5. Cốt thép; 6. Mẫu bê tông; 7. Nút chèn; 8. Ống nhựa ngăn bám dính; 9. Ngàm kẹp để kéo cốt thép. Các mẫu bê tông cho các thử nghiệm liên kết có kích thước 20 cm × 20 cm × 20 cm theo tiêu chuẩn 0. Chiều dài liên kết của cốt thép tiếp xúc với bê tông là 5d (trong đó d là đường kính cốt thép, tính bằng mm). Hình 7. Mẫu thí nghiệm trong lò nung ISSN 2734-9888 10.2021 173
PHÁT TRIỂN X ÂY DỰNG BỀN VỮNG TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Các mẫu sau khi nung được làm nguội tự nhiên còn 50 °C và 4, trong đó các mẫu thử được đặt tên là loại bê tông, sau đó là sau đó được chuyển qua thí nghiệm nén một trục. Để đánh giá sự đường kính cốt thép; ví dụ, GRAC-10 thể hiện mẫu GRAC với thép thất thoát nước, khối lượng của các mẫu cũng được xác định trước có đường kính 10 mm. và sau khi nung. Bảng 4. Kết quả thí nghiệm cường độ bám dính Loại fb, thực nghiệm fb, trung bình fb, gân/ fb, fb, GRAC/ fb, 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN (MPa) (MPa) trơn OPC 4.1. Cường độ chịu nén GRAC-8 5,89 Kết quả thu được từ thử nghiệm nén một trục được minh họa 5,91 - 2,33 GRAC-10 5,92 trong Hình 8. Biểu đồ cho thấy sự phát triển chung của cường độ nén theo thời gian. Cường độ chịu nén của GRAC ở 3 ngày tuổi GRAC-12 13,66 bằng 50% cường độ nén 28 ngày, kết quả này tương tự như sự GRAC-16 12,94 13,11 2,22 2,35 phát triển cường độ của bê tông xi măng thông thường . GRAC-20 12,74 OPC-8 2,54 2,54 - - OPC-14 5,57 5,57 2,20 - Kết quả từ Bảng 4 có thể thấy cường độ bám dính của GRAC đối với cốt thép trơn và thép gân lần lượt là 5,91 và 13,11 MPa. Giá trị cường độ bám dính với thép có gân trong thí nghiệm này có kết quả tương đương nghiên cứu của Sarker (Sarker, 2011), trong đó cường độ bám dính là 13-15 MPa ứng với cường độ chịu nén của bê tông geopolymer cốt liệu tự nhiên từ 30-35 MPa. Tỷ số giữa cường độ bám dính của thép gân (fb, gân) trên cường độ bám dính của thép trơn (fb, trơn) là 2,22. Tỷ lệ này cũng gần với tỷ lệ được đề xuất theo Eurocode 2 là 2,25 cho bê tông xi măng Hình 8. Cường độ chịu nén của GRAC theo ngày tuổi thông thường. Kết quả này cho thấy tỷ lệ fb, gân/ fb, trơn = 2,25 cũng có Có thể thấy sự chênh lệch về cường độ chịu nén với ba tỷ lệ thể được áp dụng cho GRAC. AAS/FA khác nhau chỉ ở mức dưới 6% cho tất cả các trường hợp. Bảng 4 cũng cho thấy tỷ lệ giữa cường độ bám dính của GRAC Trong số ba tỷ lệ AAS/FA được thử nghiệm, tỷ lệ tối ưu nhất nên là (fb, GRAC) với cường độ bám dính của OPC (fb, OPC) có giá trị trung 0,4 vì tỷ lệ này cung cấp cường độ nén cao nhất, và tỷ lệ này là kinh bình là 2,34. Giá trị này cho thấy cường độ bám dính của GRAC cao tế nhất do việc sử dụng khối lượng AAS là thấp nhất. Đối với hơn đáng kể so với OPC. Kết quả này có ý nghĩa tích cực đối với trường hợp AAS/FA = 0,4, cường độ nén tại 28 ngày thu được ứng dụng thực tế trong xây dựng vì chiều dài neo thép vào GRAC khoảng 30–31 MPa. Cường độ nén trung bình 28 ngày này tương có thể giảm đáng kể. đương với bê tông C20 theo Eurocode 2, có nghĩa là GRAC được 4.3. Ứng xử với nhiệt độ khảo sát có thể đáp ứng tiêu chí về cường độ nén cho các ứng Các kết quả về sự sụt giảm cường độ chịu nén và khối lượng dụng thực tế. của các mẫu GRAC ở 28 ngày tuổi được trình bày trong Hình 10. 4.2. Cường độ bám dính với cốt thép Hình 11 và Hình 12 so sánh kết quả của nghiên cứu hiện tại với các Với mỗi loại đường kính thép, 3 lần thử nghiệm được lặp lại sau nghiên cứu khác. Từ Hình 10, dễ nhận thấy rằng khối lượng giảm đi đó lấy giá trị trung bình. Ngoại trừ mẫu GRAC có đường kính thép của các mẫu GRAC tỉ lệ thuận với sự gia tăng nhiệt độ. Sự sụt giảm 20 mm bị tách đôi khi kéo (Hình 9); ở các mẫu còn lại, thanh thép này chủ yếu liên quan đến nước bay hơi từ mẫu bê tông. Kết quả chỉ bị trượt mà không ghi nhận bất kì hiện tượng nào trên bề mặt khối lượng mẫu giảm đi tương tự như các nghiên cứu trước đây về mẫu bê tông. Có thể với kích thước gân lớn của thép 20 mm đã gây RAC (Varona et al., 2020) và được thể hiện trong Hình 11. Việc mất ra hiện tượng phá hủy mẫu. nước nhanh chóng là một trong những lý do chính gây suy giảm cường độ của cả bê tông thường và RAC. Tuy nhiên, khối lượng mất đi của GRAC thấp hơn so với OPC vì bê tông geopolymer từ FA có hàm lượng nước trong thành phần cấp phối thấp hơn OPC.. Hình 9. Sự phá hoại mẫu GRAC với thép 20 mm Vì chiều dài bám dính sử dụng trong thí nghiệm ngắn (5d) nên ứng suất bám dính được giả định là phân bố đồng đều dọc theo bề mặt bám dính của cốt thép 0. Cường độ bám dính fb được tính bằng cách chia lực kéo tuột lớn nhất Pmax cho diện tích bám dính của thép với bê tông: Pmax fb  (1)   d  lb Trong đó lb là chiều dài bám dính, d là đường kính thép. Kết quả về cường độ bám dính trung bình được trình bày trong Bảng Hình 10. Cường độ chịu nén và khối lượng mất đi của GRAC sau khi chịu nhiệt độ cao. 174 10.2021 ISSN 2734-9888
5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Bài báo trình bày nghiên cứu thực nghiệm về bê tông geopolymer cốt liệu tái chế (GRAC). Cấp phối được chọn là AAS/FA = 0,4; Na2SiO3/NaOH = 2.5 (theo khối lượng) ứng với cường độ chịu nén là 30,4 MPa để thực hiện các thí nghiệm về cường độ bám dính và khả năng chịu nhiệt. Cường độ bám dính cốt thép được xác định bằng các thử nghiệm kéo tuột. Kết quả trên các mẫu OPC cho thấy mức độ phù hợp của các kết quả thu được. Cường độ bám dính của GRAC với cốt thép có gân cao hơn cốt thép trơn 2,22 lần; tỷ lệ này tương tự như được đề xuất trong Eurocode 2 cho bê tông xi măng. Cường độ bám dính của GRAC cao hơn đáng kể so với OPC, đây là một đặc tính nổi bật của GRAC. Khả năng chống cháy của GRAC được đánh giá bằng cách nghiên cứu sự thay đổi của cường độ nén theo sự thay đổi của nhiệt độ. Kết quả cho thấy cường độ nén GRAC gia tăng khi nhiệt độ nung tăng từ nhiệt độ môi trường lên 600 °C. Cường độ nén bắt đầu giảm khi hơn 600 °C Hình 11. Biến đổi khối lượng các mẫu sau khi chịu nhiệt độ cao. nhưng vẫn tương đương với cường độ nén ban đầu khi ở nhiệt độ Sự thay đổi cường độ nén của GRAC được trình bày trong Hình 800 oC. Đặc tính này của GRAC là do độ xốp của cốt liệu tái chế, độ 12 có sự khác biệt khi so sánh với bê tông gốc xi măng. Trong khi xốp nano của gel geopolymer tro bay, các phản ứng và chuyển đổi cường độ nén của bê tông xi măng giảm khi nhiệt độ tăng thì giai đoạn của gel geopolymer trong quá trình gia nhiệt. cường độ nén GRAC lại tăng lên khi nhiệt độ tăng từ lúc chua nung Nghiên cứu về cường độ bám dính và tính năng chống cháy đến 600 °C; sau đó, cường độ nén bắt đầu giảm khi nhiệt độ cao của GRAC cho thấy một số ưu điểm của GRAC và tiềm năng cho hơn 600 °C. Sự thay đổi này được cho là khi nhiệt độ tăng cao sẽ các ứng dụng thực tế. Các đặc tính khác cần được nghiên cứu về làm tăng quá trình tạo gel giữa FA và AAS 0. Hình 12 cũng trình vật liệu này như: độ bền theo thời gian, độ co ngót, từ biến, các thí bày kết quả nghiên cứu trước đây về cường độ chịu nén còn lại sau nghiệm trên kết cấu. khi nung của RAC. Trong đó, trục tung của hình này biểu diễn tỷ số giữa cường độ nén còn lại fc (T) sau khi tiếp xúc với nhiệt độ T với TÀI LIỆU THAM KHẢO cường độ nén ban đầu fc (môi trường xung quanh – 20 oC). Các ASTM C618-19, “Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in đường cong từ Eurocode 2 Error! Reference source not found. Concrete”, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2019. được đề xuất cho bê tông xi măng thông thường với cốt liệu đá vôi Braymand R. I. S., Ferraille A., Serres N., “Analyse du cycle de vie du béton de GBR” in in De Larrard F. & Colina và cốt liệu silicat cũng được thể hiện trên biểu đồ. Có thể thấy rằng H. (Dir.), Le béton recyclé, Marne-la-Vallée : Ifsttar, Ouvrages Scientifiques, OSI4, 2018. một số nghiên cứu trước đây đã thu được xu hướng tổng thể BS EN 10080:2005, “Steel for the reinforcement of concrete - Weldable reinforcing steel - General”, 2005. tương tự với các đường cong thực nghiệm do Eurocode 2 đề xuất Chana, P. S., “A test method to establish realistic bond stresses”, Mag. Concr. Res., 42, 151, 83–90, 1990. (“Robert và cộng sự”, “Salahuddin và cộng sự”, “Varona và cộng De Larrard F. and Colina H. (Dir.), “Le béton recyclé. Marne-la-Vallée฀: Ifsttar”, Ouvrages S, OSI4, 2018. Hardjito D., “Studies on Fly Ash-Based Geopolymer Concrete”, Ph.D. Thesis, Curtin University of sự”); trong khi “Sarhat & Sherwood” và “Xiao và cộng sự” nhận thấy Technology, Perth, Australia, 2005. một ứng xử khác: cường độ nén giảm nhẹ (10-15%) khi mẫu tiếp Hardjito D., Rangan B.V., “Development and Properties of Low Calcium Fly Ash Based Geopolymer xúc với 200-300 ° C, nhưng từ 200-500 ° C, cường độ nén tăng lên Concrete”, Research Report GC1, Curtin University of Technology, Australia, 2005. gần bằng cường độ nén ban đầu . Sau đó, sau 500 ° C, cường độ ISO 834-1, “Fire-Resistance Tests, Elements of Building Construction, Part 1: General Requirements.” nén giảm khi nhiệt độ tăng. Từ 600-700 ° C, kết quả thí nghiệm Geneva, Switzerland, 1999. tương tự như theo giá trị thực nghiệm Eurocode 2. Kong D. L. Y., Sanjayan J. G. and Sagoe-Crentsil K., “Comparative performance of geopolymers made with metakaolin and fly ash after exposure to elevated temperatures”, Cem. Concr. Res., 37, 12, 1583–1589, 2007. Le H.B., and Bui Q.B., “Recycled aggregate concretes – A state-of-the-art from the microstructure to the structural performance”, Constr. Build. Mater., 257, 119522, 2020. Metelli G. and Plizzari G. A., “Influence of the relative rib area on bond behaviour”, Mag. Concr. Res., 66, 6, 277–294, 2014. Pacheco-Torgal Y. D. F., “Handbook of Recycled Concrete and Demolition Waste”, First ed, Woodhead Publishing, 2013. Phan L. T., Lawson J. R. and Davis F. L., “Effects of elevated temperature exposure on heating characteristics, spalling, and residual properties of high performance concrete”, Mater. Struct., 34, 2, 83–91, 2001. Salahuddin H., Nawaz A., Maqsoom A., Mehmood T., and Zeeshan B. A., “Effects of elevated temperature on performance of recycled coarse aggregate concrete”, Constr. Build. Mater., 202, 415-425, 2019. Sarhat S. R. and Sherwood E. G., “Residual Mechanical Response of Recycled Aggregate Concrete after Exposure to Elevated Temperatures”, J. Mater. Civ. Eng., 25, 11, 1721–1730, 2013. Sarker P. K., “Bond strength of reinforcing steel embedded in fly ash-based geopolymer concrete”, Mater. Struct., 44, 5, 1021–1030, 2011. Singh B., Ishwarya G., Gupta M. and Bhattacharyya S. K., “Geopolymer concrete: A review of some recent developments”, Constr. Build. Mater., 85, 78–90, 2015. Hình 12. Cường độ chịu nén của bê tông sau khi tiếp xúc với nhiệt độ so với lúc chưa nung TCVN 3118:1993, “Phương pháp xác định cường độ nén”, Tiêu chuẩn Việt Nam, 1993. Các nghiên cứu trước đây cho rằng cốt liệu tái chế có độ xốp cao TCVN 7572-2:2006, “Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phương pháp thử - Phần 2: Xác định thành phần hạt”, hơn dẫn đến hơi nước thoát ra khỏi cấu trúc vi mô của RAC. Do đó, Tiêu chuẩn Việt Nam, 2006. RAC có tính năng chống cháy tốt hơn bê tông thường (De Larrard và Varona F. B., Baeza-Brotons F., Tenza-Abril A. J., Baeza F. J. and Bañón L., “Residual Compressive Strength Colina, 2018). Trong thí nghiệm này, điểm đặc biệt là GRAC sở hữu of Recycled Aggregate Concretes after High Temperature Exposure”, Materials, 13, 8, 2020. Xiao J., Fan Y. and Tawana M. M, “Residual compressive and flexural strength of a recycled aggregate những ưu điểm của cả bê tông geopolymer dựa trên RAC và FA. concrete following elevated temperatures”, Struct. Concr., 14, 2, 168–175,. 2013. ISSN 2734-9888 10.2021 175