zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kiến trúc - Xây dựng

Nghiên cứu tính chất cơ lý của vữa geopolymer khi dưỡng hộ ở nhiệt độ phòng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Báo xấu

8
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

"Nghiên cứu tính chất cơ lý của vữa geopolymer khi dưỡng hộ ở nhiệt độ phòng" nhằm tìm ra cấp phối phù hợp cho vữa geopolymer khi dưỡng hộ ở nhiệt độ phòng nhưng vẫn đảm bảo các tính chất cơ lý phù hợp và ứng dụng vào ngành xây dựng hoặc làm tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo về sau.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu tính chất cơ lý của vữa geopolymer khi dưỡng hộ ở nhiệt độ phòng

Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-156-1 YSC4F.306 NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VỮA GEOPOLYMER KHI DƯỠNG HỘ Ở NHIỆT ĐỘ PHÒNG NGUYEN THAI TAN, HUYNH DUC HUNG, NGUYEN MINH HIEU Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh thaitanbq@gmail.com, hunghuyng2611@gmail.com, nmhtv1234@gmail.com Tóm tắt. Geopolymer là một trong những giải pháp tiềm năng đã được nghiên cứu và ứng dụng tại một số nước nhằm thay thế cho xi măng Portland, tác nhân chính tạo khí thải nhà kính từ ngành xây dựng. Nó là chất kết dính có cấu trúc vô định hình hoặc tinh thể yếu được tổng hợp từ phản ứng của vật liệu aluminosilicate (vật liệu giàu oxit silic và oxit nhôm) với dung dịch kiềm. Vật liệu aluminosilicate được sử dụng thường là những vật liệu có nguồn gốc là các chất thải công nghiệp như tro bay, xỉ lò cao hoặc metakaolin. Do đó, việc sử dụng geopolymer thay thế xi măng trong sản xuất bê tông không chỉ giảm thiểu ảnh hưởng của ngành công nghiệp sản xuất xi măng đến môi trường mà còn là một biện pháp hữu hiệu trong tái sử dụng các chất thải công nghiệp. Tuy nhiên, để đạt được các tính chất cơ lý cần thiết, bê tông chế tạo từ geopolymer cần phải dưỡng hộ nhiệt. Điều đó hạn chế khả năng ứng dụng rộng rãi của geopolymer. Nghiên cứu này nhằm tìm ra cấp phối phù hợp cho vữa geopolymer khi dưỡng hộ ở nhiệt độ phòng nhưng vẫn đảm bảo các tính chất cơ lý phù hợp và ứng dụng vào ngành xây dựng hoặc làm tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo về sau. Từ khoá. Vữa geopolymer, dưỡng hộ, nhiệt độ phòng. MECHANICAL PROPERTIES OF GEOPOLYMER MORTAR CURED AT ROOM CONDITION Abstract. Geopolymer is one of the potential solutions that have been studied to replace Portland cement, the main factor that creates greenhouse gas emissions in the construction industry. It is an amorphous or weak crystalline structure synthesized from the reaction of aluminosilicate material and an alkaline solution. The aluminosilicate materials used are usually industrial wastes such as fly ash, blast furnace slag, or metakaolin. As a result, using geopolymers to replace cement in concrete production not only reduces the environmental impact of the cement manufacturing industry, but it also facilitates the reuse of industrial waste. However, to obtain the necessary mechanical properties, concrete made from geopolymers needs to cure at an elevated temperature. This limits the use of geopolymer in a wide range of applications. The purpose of this research aims to study the effect of the geopolymer component on the mechanical properties of mortar cured at ambient temperature. Keywords. Geopolymer mortar, cured, room condition. 1. GIỚI THIỆU TÓM TẮT Bê tông đã và đang là vật liệu xây dựng được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới. Ước tính hàng năm có khoảng 35 tỷ tấn bê tông được sản xuất trên toàn cầu, sản lượng bê tông tiếp tục có xu hướng tăng lên trong những năm sắp tới, đặc biệt là tại các nước đang phát triển, nơi nhu cầu phát triển cơ sở hạ tầng đang tăng cao. Xi măng là chất kết dính cơ bản trong bê tông. Tuy nhiên, ngành công nghiệp sản xuất xi măng là một trong những ngành gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường, là một trong các ngành trọng yếu gây ra hiệu ứng nhà kính khí thải ra khoảng 5% tổng lượng khí thải CO2 toàn cầu. Nhu cầu bê tông theo dự kiến vẫn  2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 49
Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-156-1 tiếp tục lên cao, đặc biệt là ở các quốc gia đang phát triển. Do đó, sản lượng xi măng được dự báo sẽ vẫn tăng lên theo nhịp độ tăng trưởng và hiện đại hóa. Năm 2006, sản lượng xi măng toàn cầu là 2,55 tỷ tấn (USGS, 2008). Dự đoán sản lượng xi măng được sản xuất năm 2050 sẽ là 3,69-4.4 tỷ tấn (Theo World Business Council for Sustainable Development, liên minh năng lượng bền vững Việt Nam). Việc khai thác các khoáng sản và tài nguyên phục vụ cho sản xuất xi măng ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái. Việc tăng sản lượng xi măng để đáp ứng nhu cầu xây dựng cũng làm tăng hàm lượng khí thải CO2 vào khí quyển trong quá trình sản xuất, đây cũng chính là một trong những nguyên nhân góp phần gây ra hiệu ứng nhà kính và làm trái đất nóng dần lên. Bên cạnh đó, việc tăng sản lượng xi măng đồng nghĩa với việc tăng khai thác đá vôi và đất sét, các nguyên liệu chính dùng để sản xuất xi măng.Ngoài ra, cát và đá thiên nhiên cũng được khai thác để làm vật liệu trong quy trình sản xuất xi măng. Việc khai thác này là một trong các nguyên nhân quan trọng làm cạn kiệt nguồn tài nguyên tự nhiên, ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống và có thể dẫn đến mất cân bằng sinh thái. Do đó, việc nghiên cứu và chế tạo một loại vật liệu xanh hay bê tông thân thiện môi trường mà qua đó có thể giảm bớt việc sử dụng xi măng truyền thống, giúp hạn chế được việc khai thác cạn kiệt các nguồn tài nguyên sẵn có trong tự nhiên là vô cùng cần thiết. Dựa vào những điểm đó, nhiều nghiên cứu trên thế giới đã được tiến hành với mong muốn nâng cao khả năng ứng dụng của geopolymer nhằm cung cấp một kỹ thuật mới cho công nghệ sản xuất bê tông, thay thế một phần hoặc hoàn toàn xi măng truyền thống. Từ đó giảm thiểu được tác động có hại của ngành công nghiệp sản xuất xi măng và bê tông đến môi trường. Sản xuất xi măng truyền thống đồng nghĩa với việc tăng khai thác đá vôi và đất sét, đó là các nguyên liệu chính dùng để sản xuất xi măng. Ngoài ra, cát và đá thiên nhiên cũng được khai thác để làm vật liệu trong quy trình sản xuất xi măng. Việc khai thác này là một trong các nguyên nhân quan trọng làm cạn kiệt nguồn tài nguyên tự nhiên, ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống và có thể dẫn đến mất cân bằng sinh thái. Do đó, việc nghiên cứu và chế tạo một loại vật liệu xanh hay bê tông thân thiện môi trường mà qua đó có thể giảm bớt việc sử dụng xi măng truyền thống, giúp hạn chế được việc khai thác cạn kiệt các nguồn tài nguyên sẵn có trong tự nhiên là vô cùng cần thiết. Bên cạnh đó, vấn đề phát triển nhiệt điện cũng đang là xu thế của ngành công nghiệp điện than. Theo thống kê của Tổng cục Năng lượng (Bộ Công Thương), cả nước hiện có 25 Nhà máy nhiệt điện đốt than đá đang hoạt động, với lượng tro, xỉ thải ra khoảng 13 triệu tấn/năm. Dự kiến, đến năm 2022, sẽ có khoảng 43 nhà máy nhiệt điện chạy than, với lượng tro xỉ thải ra khoảng 29 triệu tấn/năm. Vì vậy, nghiên cứu và sử dụng một loại chất kết dính khác thay thế xi măng là một trong các giải pháp tất yếu cần thực hiện nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của ngành công nghiệp sản xuất xi măng đến môi trường cũng như quá trình biến đổi khí hậu, ngoài ra nó còn đóng góp vào việc tái sử dụng các chất phế thải từ ngành công nghiệp nhiệt điện. Geopolymer là một trong những giải pháp tiềm năng đã và đang được nghiên cứu nhằm đem vào ứng dụng tại một số nước. Nó là chất kết dính có cấu trúc vô định hình hoặc tinh thể yếu được tổng hợp từ phản ứng của vật liệu aluminosilicate (vật liệu giàu oxit silic và oxit nhôm) với dung dịch kiềm. Vật liệu aluminosilicate được sử dụng thường là những vật liệu có nguồn gốc là các chất thải công nghiệp như tro bay, xỉ lò cao hoặc metakaolin. Trong đó, tro bay là loại nguyên liệu được sử dụng nhiều nhất để tổng hợp geopolymer. Do đó, việc sử dụng geopolymer thay thế xi măng trong sản xuất bê tông không chỉ giảm thiểu ảnh hưởng của ngành công nghiệp sản xuất xi măng đến môi trường mà còn là một biện pháp hữu hiệu trong tái sử dụng các chất thải công nghiệp. Rất nhiều nghiên cứu, cả trong nước và ngoài nước, đã và đang được thực hiện nhằm nâng cao tính ứng dụng cũng như phổ biến của loại chất kết dính này nhằm thay thế xi măng. Để từng bước hạn chế cũng như dần thay đổi việc sử dụng xi măng làm chất kết dính bê tông trong xây dựng, thì một loại chất kết dính kiềm hoạt hoá mới đã và đang được nghiên cứu sôi nổi, dần dần từng bước ứng dụng vào thực tế xây dựng đó là geopolymer. Cơ chế của chất kết dính mới này chủ yếu là quá trình polymer hoá các thành phần dioxit silic và aluminium oxid có trong phụ gia khoáng để tạo ra lực kết dính, hình thành bộ khung vô cơ bền vững, có khả năng chịu lực tốt. Qua quá trình tìm hiểu, nhóm nghiên cứu thấy rằng geopolymer được tổng hợp từ tro bay là một loại kết dính, một trong những giải pháp có tính khả thi cao để giải quyết vấn đề trên tại Việt Nam. Trong đó, tro bay với các thành phần chính gồm SiO2, Al2O3, Fe2O3,… và có kết cấu hạt hình tròn và kích thước mịn. Nó có thể được hoạt hóa trong môi trường kiềm tạo nên những chuỗi sodium aluminosilicate hydrate (N-A-S- 50  2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh
Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-156-1 H) có khả năng kết dính cao. Việc thay thế vữa xi măng bằng vữa geopolymer có nguồn tro bay giúp tiêu thụ một lượng lớn phế phẩm công nghiệp này, đồng thời, nó có thay thế một phần xi măng trong công nghiệp xây dựng. Từ đó giải quyết được yêu cầu tận dụng phế thải công nghiệp, bảo vệ môi trường và tài nguyên thiên nhiên. 2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH CẤP THIẾT TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU a. Tình hình nghiên cứu quốc tế Bashar S. Mohammed và các cộng sự đã thực hiện nghiên cứu sản xuất geopolymer trên nền tro bay có hàm lượng canxi cao với hỗn hợp chất hoạt hóa khan. Kết quả cho thấy thời gian đông kết của geopolymer sử dụng chất hoạt hóa khan giảm khi hàm lượng chất hoạt hóa tăng. Tuy nhiên, việc nâng cao chất hoạt hóa dạng hạt vượt quá 12% trọng lượng tro bay gây giảm cường độ và và tính cộng tác của geopolymer. Tác giả cũng cho thấy, hỗn hợp tối ưu theo trọng lượng của tro bay xấp xỉ 12% (tức là 6% Na2O). Ngoài ra, kết quả còn cho thấy tốc độ tăng trưởng cường độ của geopolyme hoạt hóa tương tự như xi măng poóc lăng truyền thống. Một nghiên cứu khác của Bakri và cộng sự lại cho thấy, khi dưỡng hộ ở nhiệt độ 70°C, cường độ bê tông geopolyme có nguồn gốc tro bay tăng khi nồng độ NaOH tăng từ 6M đến 12M. Tuy nhiên, khi nồng độ NaOH tiếp tục tăng từ 12M đến 16M, cường độ bê tông geopolymer ở 7 ngày tuổi lại suy giảm. Hình 1. Sự phát triển cường độ nén của bê tông geopymer khi nồng độ NaOH tăng [Bakri và các cộng sự năm 2011] Nhóm tác giả H.A. Abdel-Gawwad và S.A. Abo-El-Enein cũng đã thực hiện nghiên cứu chế tạo geopolymer từ chất hoạt hóa khan hỗn hợp natri hydroxit và canxi cacbonatđược trộn và làm khô ở nhiệt độ 80°C trong vòng 8 giờ. Sau đó hỗn hợp chất rắn được nghiền thành bột mịn để tạo ra một chất hoạt hóa khô. Chất hoạt hóa khô được trộn với xỉ hạt lò cao để sản xuất bột geopolymer. Kết quả cho thấy, thời gian đông kết của xỉ lò cao tăng khi hàm lượng hỗn hợp chất hoạt hóa tăng. Trong đó, canxi hydroxit trong chất hoạt hóa khô được cho là một chất xúc tác thúc đẩy phản ứng hydrat hóa, có khả năng tạo thành nhiều sản phẩm hydrat hóa hơn. Từ đó, rút ngắn thời gian đông kết. Một nghiên cứu khác của tác giả Mo Bing-hui và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian dưỡng hộ đến cường độ bê tông geopolymer. Kết quả cho thấy bê tông geopolymer được chế tạo từ tro bay có hàm lượng canxi thấp có cường độ nén tốt hơn co ngót khô và từ biến thấp, khả năng kháng sulfat và axit tốt. Nó có thể được ứng dụng trong nhiều cơ sở hạ tầng. Ngoài ra, kết quả còn cho thấy cường độ bê tông geopolymer bị ảnh hưởng bởi nồng độ dung dịch natri hydroxit và nhiệt độ dưỡng hộ. Nồng độ dung dịch natri hydroxte càng cao thì cường độ của bê tông geopolymer càng cao. Trong khi đó, khi nhiệt độ dưỡng hộ tăng từ 300C đến 900C, cường độ nén của bê tông geopolymer tăng và dường như đạt đến  2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 51
Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-156-1 cường độ tối ưu ở 900C nhất. Việc gia tăng thời gian dưỡng hộ nhiệt từ 4 giờ đến 96 giờ (4 ngày), cũng cải thiện cường độ nén của mẫu. a) Ảnh hưởng đống rắn của nhiệt độ đến b) Ảnh hưởng đống rắn của nhiệt độ đến cường độ nén (1) cường độ nén (2) Hình 2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đóng rắn đến cường độ nén các mẫu đúc [Hardjito và Rangan, năm 2005] b. Tình hình nghiên cứu trong nước Nguyễn Văn Dũng đã nghiên cứu sự phát triển cường độ cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển cường độ của bê tông geopolymer có nguồn gốc từ tro bay. Trong khi đó, Phan Đức Hùng và Lê Anh Tuấn đã nghiên cứu ảnh hưởng của chất xúc tác sinh nhiệt nhằm thúc đẩy quá trình polymer hóa của vữa geopolymer có sử dụng bột magie và bột vôi. Kết quả cho thấy, khi sử dụng bột magie khả năng sinh nhiệt thấp, đóng rắn chậm và cường độ nén thấp hơn khi sử dụng bột vôi ở điều kiện tự nhiên. a) Ảnh hưởng của magie đến cường độ vữa b) Ảnh hưởng của vôi đến cường độ vữa Hình 3. Ảnh hưởng của chất sinh nhiệt đến cường độ vừa khi dưỡng hộ ở nhiệt độ phòng [Phan và Lê, năm 2015] Tác giả Nguyễn Quang Phú, Đỗ Việt Nam đã có công trình nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ bảo dưỡng và hàm lượng phụ gia khoáng đến một số tính chất của bê tông geopolymer bằng cách sử dụng hỗn hợp phụ gia khoáng (xỉ lò cao hoạt tính và tro bay) kết hợp với dung dịch kiềm hoạt hóa (NaOH và Na 2SiO3) và phụ gia siêu dẻo giảm nước chế tạo bê tông geopolymer có tính công tác tốt, cường độ nén đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật cho các công trình xây dựng. Ngoài ra, để gia tăng cường độ ban đầu của geopolymer, có thể thêm một lượng xỉ lò cao hoạt tính trong thành phần của bê tông. Bê tông geopolymer cho có khả năng tăng mác chống thấm cho bê tông đến B16 với cường độ và độ bền cao. Phụ gia khoáng (Tro bay và Xỉ lò cao hoạt tính), cốt liệu (cát và đá dăm) và dung dịch hoạt hóa (Na 2SiO3 và NaOH) đã thiết kế được các cấp phối bê tông geopolymer đạt các yêu cầu về tính cộng tác, cường độ nén và mác chống thấm để ứng dụng thi công các công trình thủy lợi. Bê tông geopolymer rắn chắc là quá trình hình thành geopolymer hóa phức tạp của các thành phần hóa học có trong phụ gia khoáng được kích hoạt bằng dung dịch hoạt hóa, sau đó geopolymer gắn kết các hạt cốt liệu thành một thể đồng nhất rắn chắc. Cường độ của bê tông 52  2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh
Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-156-1 geopolymer phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ và điều kiện dưỡng hộ, cũng như thời gian dưỡng hộ bê tông. Ngoài ra, tính chất của bê tông geopolymer còn phụ thuộc vào hàm lượng phụ gia khoáng, tỷ lệ của dung dịch hoạt hóa với tổng lượng phụ gia khoáng, nồng độ của dung dịch hoạt hóa. Với kích thước các tổ mẫu (15x15x15) cm, nhà nghiên cứu thí nghiệm mẫu đúc theo TCVN 3105:1993, các mẫu bê tông sau khi đúc 48 giờ, mẫu được tháo khuôn rồi cho vào tủ sấy dưỡng hộ ở nhiệt độ 40oC, 60oC, 80oC và 100oC lần lượt trong 6; 12 và 24 giờ. Kết thúc quá trình bảo dưỡng trong tủ sấy, mẫu được lấy ra thí nghiệm kiểm tra cường độ nén (Rn, MPa) của các tổ mẫu bê tông GPM theo TCVN 3118:2012. Bê tông geopolymer thiết kế có mác chống thấm rất cao (từ W12 tăng lên W16), cao hơn mác chống thấm của bê tông truyền thống cùng mác thiết kế từ 1 đến 2 cấp. Điều này cho thấy khi sử dụng hỗn hợp phụ gia khoáng (Tro bay và Xỉ lò cao hoạt tính) với lượng dùng dung dịch hoạt hóa (Na2SiO3 và NaOH) hợp lý, kết hợp lượng dùng phụ gia siêu dẻo trong thiết kế sẽ chế tạo được loại bê tông geopolymer có độ đặc chắc và tính bền cao, đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật thi công các công trình thủy lợi. Hình 4. Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo dưỡng đến cường độ nén của các mẫu BT GPM [Nguyễn và Đỗ, năm 2020] Từ kết quả thí nghiệm nhận thấy cường độ của geopolymer phát triển rất nhanh từ 6 đến 12 giờ đầu ngay sau khi được gia nhiệt và đến 24 giờ thì phát triển chậm dần. Tốc độ phát triển cường độ sau 6 giờ gia nhiệt so với 24 giờ lần lượt là: 33,28; 56,64; 64,90; 82,00% ở nhiệt độ tương ứng là 400C, 600C, 800C và 1000C. Tương tự tốc độ phát triển cường độ sau 12 giờ gia nhiệt so với 24 giờ lần lượt là: 81,01; 88,94; 90,30 và 95,43% ở nhiệt độ tương ứng là 400C, 600C, 800C và 1000C. Nhà nghiên cứu đã kết luận nhiệt độ và thời gian bảo dưỡng ảnh hưởng đến cường độ của bê tông geopolymer. Nhiệt độ bảo dưỡng cao hơn sẽ làm cho quá trình trùng hợp geopolymer xảy ra nhanh và triệt để hơn, cường độ nén của geopolymer cao hơn. Trong một nghiên cứu của tác giả Trịnh Ngọc Duy đã có công trình nghiên cứu về tính chất cơ lí của vữa geopolymer để chế tạo gạch nhẹ. Nghiên cứu này nhằm xác định ảnh hưởng của tỷ lệ cát - tro bay, tỷ lệ dung dịch hoạt hóa - tro bay, tỷ lệ dung dịch sodium silicate - sodium hydroxide và hàm lượng thể tích hạt xốp polystyrene sử dụng trong cấp phối vữa geopolymer đến cường độ chịu nén và khối lượng thể tích. Sau khi tĩnh định 24 giờ, mẫu vữa được dưỡng hộ 1000C trong 8 giờ và sau đó là dưỡng hộ tự nhiên trong 24 giờ để diễn ra quá trình geopolymer. Sau đó tiến hành xác định cường độ nén bằng máy nén theo tiêu chuẩn TCVN 3118:1993. Nghiên cứu đã chỉ ra loại vữa geopolymer nhẹ này có thể đạt cường độ nén cao nhất lên đến trên 8 MPa và khối lượng thể tích nhỏ nhất đạt khoảng 970 kg/m3. Điều này cho thấy khả năng sử dụng hạt xốp polystyrene trong cấp phối vữa nhằm mục đích chiếm thể tích và giảm khối lượng của vữa. c. Đánh giá kết quả các công trình nghiên cứu đã công bố Hầu hết các kết quả nghiên cứu từ vữa và bê tông geopolymer có nguồn gốc tro bay trong nước cho kết quả cơ lý tốt so với xi măng Portland. Tuy nhiên, tro bay là chất thải công nghiệp có thành phần hóa và khoáng  2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 53
Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-156-1 thay đổi đáng kể khi có nguồn gốc khác nhau. Do đó, việc nghiên cứu geopolymer cần được tiếp tục và phát triển nhằm thúc đẩy khả năng ứng dụng của geopolymer trong công nghiệp sản xuất bê tông. Từ đó góp phần giải quyết vấn đề tro xỉ thải từ các nhà máy nhiệt điện. Các bài báo, đề tài nghiên cứu và các báo cáo khoa học đã trình bày tổng quan và chi tiết về vật liệu geopolymer, về lịch sử ra đời, công thức tạo mẫu, lý thuyết thí nghiệm, cũng như là những ưu điểm và nhược điểm của vật liệu geopolymer này. Nhưng cơ bản vẫn chưa cho thấy các loại geopolymer khi không cần dùng nhiệt dưỡng hộ vẫn cho ra sản phẩm tối ưu. Các nghiên cứu trước cơ bản cho thấy những ưu, khuyết điểm của geopolymer. Kết quả nghiên cứu cho thấy geopolymer sau khi đúc xong phải dưỡng hộ ở điều kiện nhiệt, điều này lại làm tốn thêm thời gian, kinh phí và kỹ thuật. Việc dùng nhiệt để dưỡng hộ geopolymer ở một số lượng lớn cơ bản còn gây ra những khó khăn về mặt kỹ thuật, trang thiết bị, thời gian, không có lợi nhiều về mặt tiến độ cho công trình. Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu tiến hành nghiên cứu ứng dụng cho geopolymer không sử dụng nhiệt để dưỡng hộ, mà dưỡng hộ bằng nhiệt độ phòng. d. Tính cấp thiết tiến hành nghiên cứu Hiện nay, việc phát triển xã hội và nâng cao chất lượng cuộc sống đang được con người khai thác một cách tích cực. Song song với đó, vấn nạn về môi trường là một câu chuyện vô cùng quan trọng cần phải đặt lên hàng đầu. Việt Nam là một đất nước đang phát triển với nhu cầu lớn về cơ sở hạ tầng và nhà ở. Sản xuất xi măng là ngành công nghiệp tiêu thụ nhiều năng lượng, tạo ra lượng phế thải khí nhà kính lớn, nhất là CO2. Hệ số chi phí cho năng lượng trong ngành xi măng chiếm khoảng 30% tổng chi phí sản xuất. Song với đó, với sự xuất hiện càng ngày càng nhiều của các nhà máy nhiệt điện, tro bay và xỉ đáy, hai phế phẩm của quá trình đốt nóng nhiệt điện, đã trở thành gánh nặng lớn cho môi trường và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Đây là vấn đề cần được tìm hướng giải quyết cấp bách. Geopolimer được hoạt hóa từ tro bay được xem như là biện pháp hiệu quả nhằm giúp giải quyết vấn đề môi trường. Với hoạt tính cao và thành phần chủ yếu là aluminosilicate, tro bay có thể được hoạt hóa trong môi trường kiềm tạo nên những chuỗi sodium aluminosilicate hydrate (N-A-S-H) có khả năng kết dính cao. Với khả năng ứng dụng cao, geopolymer hoạt hóa từ tro bay có thể thay thế xi măng, trở thành chất kết dính chính trong sản xuất bê tông. Từ đó giải quyết được bài toán bảo vệ môi trường và tài nguyên thiên nhiên, ứng dụng cũng như tái sử dụng phế thải công nghiệp một cách có hiệu quả như đã nêu ra ở trên. Hơn nữa, các nghiên cứu trước đây và geopolymer hầu hết đều thực hiện dưỡng hộ nhiệt, một quá trình gây tốn kém và khó có khả năng sử dụng rộng rãi. Xuất phát từ thực tiễn trên, nhóm đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng tro bay thay thế xi măng đến các tính chất cơ lý của vữa geopolymer khi dưỡng hộ ở nhiệt độ phòng nhằm tạo ra một loại vữa mới có thể thay thế cho vữa xi măng thông thường. Việc sử dụng geopolymer trên cơ sở chất kết dính tro bay kiềm hoạt hóa có khả năng góp phần giảm hiện tượng nóng dần của trái đất. Vữa, bê tông geopolymer có khả năng giảm hiệu ứng nhà kính 26 – 45% so với vữa, bê tông xi măng thông thường. Bên cạnh đó, chất kết dính geopolymer cũng tận dụng các phế thải của quá trình sản xuất công nghiệp như tro bay của nhà máy nhiệt điện, xỉ lò cao của nhà máy luyện gang, thép. Vì vậy, việc sử dụng chất kết dính geopolymer trong công nghiệp xây dựng còn có thể mang nhiều lợi ích khác như: giảm nguy cơ chất thải công nghiệp và diện tích bãi chứa chất thải, cải thiện tuổi ngày của bê tông (co ngót rất thấp, khả năng chống ăn mòn tốt). Về mặt kinh tế, giá thành 1 tấn tro bay/ xỉ chỉ bằng một phần nhỏ so với giá của 1 tấn xi măng. Vì vậy sau khi tính giá cả dung dịch kiềm kích hoạt thì giá của bê tông geopolymer tro bay sẽ thấp hơn khoảng 10 – 30% so với khi sử dụng xi măng truyền thống. 3. MỤC TIÊU CỦA NGHIÊN CỨU Mục tiêu tổng quát:  Nghiên cứu tính chất cơ lý của vữa geopolymer khi dưỡng hộ ở nhiệt độ phòng. Mục tiêu cụ thể:  Đánh giá cường độ chịu nén của vữa geopolymer khi dưỡng hộ ở nhiệt độ phòng.  Đánh giá cường độ chịu uốn của vữa geopolymer khi dưỡng hộ ở nhiệt độ phòng. 54  2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh
Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-156-1 4. NỘI DUNG THỰC HIỆN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nội dung 1: Xây dựng thuyết minh chi tiết đề tài - Cách tiếp cận: Lý thuyết - Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng: Đọc và nghiên cứu nội dung các tài liệu liên quan. - Kết quả: Phân tích các ưu, khuyết điểm của các nghiên cứu trước, từ đó nghiên cứu đề xuất mục tiêu nghiên cứu, phương pháp thực hiện. Nội dung 2: Tính toán cấp phối và xây dựng mô hình thực nghiệm - Cách tiếp cận: Tham khảo những tài liệu, báo cáo khoa học về vữa geopolymer trong và ngoài nước, từ đó đưa ra các giả thuyết và phương pháp tính toán tỉ lệ thành phần cấp phối giữa các nguyên vật liệu sử dụng cho việc nhào trộn tạo thành sản phẩm. Dựa vào các tiêu chuẩn hiện hành đang sử dụng đối với vữa xi măng theo tiêu chuẩn Việt Nam để tiến hành các thực nghiệm chế tạo mẫu thử và kiểm tra các đặc tính cơ lý của vữa geopolymer có cường độ thiết kế là 45MPa. - Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng: + Tính toán, lý thuyết: Thiết kế cấp phối cho mẫu vữa dựa trên cường độ chịu nén, chịu uốn dự kiến. Nghiên cứu lý thuyết về cơ chế đóng rắn của vữa geopolymer. + Thực nghiệm: Tiến hành đổ các mẫu thử với các cấp phối đã chọn, kiểm tra tính chất cơ lý của mẫu vữa tương ứng với các cấp phối khác nhau. So sánh kết quả đạt được với yêu cầu thiết kế ban đầu, từ đó điều chỉnh, hoàn thiện cấp phối. Sử dụng NaOH (sodium hydroxide) để làm chất hoạt hóa kiềm kết hợp với Na2SiO3 (sodium silicate) ở dạng bột có tác dụng hòa tan thành phần khoáng của hạt tro bay và quyết định thời gian ninh kết của vữa geopolymer. Đánh giá cường độ chịu nén và cường độ chịu uốn của vữa sau 1 ngày, 3 ngày, 7 ngày, 14 ngày và 28 ngày, 90 ngày và cho đến 180 ngày, kể từ khi đổ mẫu với việc dưỡng hộ trong điều kiện nhiệt độ phòng. Xỉ lò cao được dùng nhằm thúc đẩy quá trình ninh kết của geopolymer và tạo cường độ ban đầu. - Kết quả: + Kết quả dự kiến: Bảng các cấp phối mẫu thí nghiệm. Nội dung 3: Chuẩn bị nguyên vật liệu đúc mẫu - Cách tiếp cận: Đối tượng nghiên cứu là chất kết dính không sử dụng xi măng Portland truyền thống mà thay thế bằng tro bay kết hợp với dung dịch hoạt hóa được chế tạo bằng cách pha dung dịch sút vảy. - Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng: Mẫu vữa có các kích thước 40 mm x 40 mm x 160mm được đúc và dưỡng hộ tại điều kiện phòng. Tiến hành nghiên cứu, tính toán, thực nghiệm, thống kê xử lý số liệu tại phòng thí nghiệm công trình - trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh. Sử dụng nguồn vật liệu tro bay ở chi nhánh công ty TNHH Hoàng Sơn Fly Ash And Cement. - Kết quả: Chuẩn bị đẩy đủ nguyên vật liệu đúc mẫu. Nội dung 4: Khảo sát và thu thập số liệu - Cách tiếp cận: Thực nghiệm - Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng: Tại từng khoản thời gian nhất định tiến hành xác định các tính chất cơ lí của mẫu ở nhiều điều kiện khảo sát. Thu thập số liệu là các tính chất cơ lí. - Kết quả: Số liệu tính chất cơ lí của mẫu geopolymer. Nội dung 5: Đánh giá tác động các yếu tố khảo sát đến chất lượng của mẫu geopolymer - Cách tiếp cận: Lý thuyết - Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng: Dựa trên số liệu thực nghiệm và lí thuyết, tiến hành đánh giá tác động của các yếu tố khảo sát lên tính chất cơ lí của mẫu geopolymer. - Kết quả: Đánh giá được tác động qua lại giữa các yếu tố lên chất lượng của mẫu. Nội dung 6: Soạn thảo bài báo công bố kết quả nghiên cứu - Cách tiếp cận: Lý thuyết - Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng: Xuất bản bài báo là sản phẩm của đề tài. Hoàn thành báo cáo nghiệm thu đề tài - Kết quả: Bài báo tạp chí Khoa học Công nghệ (IUH) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A. Alpher, Frobnication, Journal of Foo, vol. 12, no. 1, pp. 234-778, 2002.  2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 55
Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-156-1 [2] A. Alpher and J. P. N. Fotheringham-Smythe, Frobnication revisited, Journal of Foo, vol. 13, no. 1, pp. 234-778, 2003. [3] A. Alpher, J. P. N. Fotheringham-Smythe, and G. Gamow, Can a machine frobnicate?, Journal of Foo, vol. 14, no. 1, pp. 234-778, 2004. [4] V. Arnold, K. Vogtmann, and A. Weinstein, Mathematical Methods of Classical Mechanics, ser. Graduate Texts in Mathematics. Springer, 1989. [5] FLEXChip Signal Processor (MC68175/D), Motorola, 1996. [6] M.-T. Pham, O. J. Woodford, F. Perbet, A. Maki, and B. Stenger. (2012) Toshiba CAD model point clouds dataset. [Online]. Available: http://www.toshiba.eu/eu/Cambridge-Research-Laboratory/Computer-Vision-Group/Stereo- Points/ [7] M.-T. Pham, O. J. Woodford, F. Perbet, A. Maki, B. Stenger, and R. Cipolla, A new distance for scale-invariant 3D shape recognition and registration, in Proc. Int. Conf. on Computer Vision, 2011, pp. 145-152. [8] M.-T. Pham, O. J. Woodford, F. Perbet, A. Maki, B. Stenger, and R. Cipolla, An image processing method and system, US Patent 20130016913 (A1), 2013. [9] L. A. Santalo, Integral geometry and geometric probability, in Encyclopedia of Mathematics and its Applications, G. C. Rota, Ed. Addison-Wesley, 1976, vol. 1. 56  2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2428 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.