BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRỊNH NGỌC DUY NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VỮA GEOPOLYMER ĐỂ CHẾ TẠO GẠCH NHẸ NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRỊNH NGỌC DUY NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VỮA GEOPOLYMER ĐỂ CHẾ TẠO GẠCH NHẸ NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 Hướng dẫn khoa học: T.S PHAN ĐỨC HÙNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 201… (Ký tên ghi rõ họ tên) TRỊNH NGỌC DUY ii CẢM TẠ Sau thời gian học tập rèn luyện trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, hỗ trợ quý thầy trường Tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu quý thầy trường tạo điều kiện thuận lợi cho học tập nâng cao tri thức lối sống Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Chủ Nhiệm Khoa Thầy Cô khoa Xây Dựng Cơ Học Ứng Dụng quan tâm, giảng dạy truyền đạt kiến thức vô quý báo trình học tập thời gian thực luận văn tốt nghiệp Và đặc biệt vô biết ơn Thầy Phan Đức Hùng tận tình giúp đỡ hỗ trợ bảo từ bước đầu làm luận văn; trang bị truyền đạt cho kinh nghiệm, kiến thức quý báo để nghiên cứu, gợi mở phương hướng thực hiện, hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp Và cảm ơn bạn lớp XDC2015A lớp khác nhiệt tình giúp đỡ chân thành góp ý kiến để luận văn hoàn chỉnh Luận văn tốt nghiệp trình nghiên cứu lâu dài hỗ trợ quý Thầy Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Tuy luận văn thực với cố gắng lớn lao, không sai sót trình nghiên cứu Rất mong nhận quan tâm góp ý kiến, bảo thật nhiều quý thầy để luận văn hoàn thiện Trân trọng! Thành Phố Hồ Chính Minh,ngày 16 tháng 09 năm 2016 Học viên thực Trịnh Ngọc Duy Lớp XDC 2015A iii TÓM TẮT Nghiên cứu xác định ảnh hưởng tỷ lệ cát – tro bay, tỷ lệ dung dịch hoạt hóa – tro bay, tỷ lệ dung dịch sodium silicate - sodium hydroxide hàm lượng thể tích hạt xốp polystyrene sử dụng cấp phối vữa geopolymer đến cường độ chịu nén khối lượng thể tích Kết thực nghiệm loại vữa geopolymer nhẹ đạt cường độ nén cao lên đến MPa khối lượng thể tích nhỏ đạt khoảng 970 kg/m3 Điều cho thấy khả sử dụng hạt xốp polystyrene cấp phối vữa nhằm mục đích chiếm thể tích giảm khối lượng vữa Tuy nhiên cần quan tâm đến thành phần khác vữa để cường độ chịu nén đạt yêu cầu iv ABSTRACT This article determines the effect of sand - fly ash ratio, alkaline liquid - fly ash ratio, sodium silicate - sodium hydroxide ratio and the volume content of polystyrene used in mixture to the compressive strength and apparent density of geopolymer mortar The experimental results showed this lightweight geopolymer mortar can achieve the highest compressive strength upto more than MPa and the smallest apparent density about 970 kg/m3 This suggests that the usability of polystyrene ball in the mortar mixture to occupy volume and reduced volume of mortar However, it needs to regard others components of mortar to acheive the required compressive strength v MỤC LỤC Chương TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu 1.2 Gạch nhẹ 1.3 Tình hình nghiên cứu 1.3.1 Khái niệm Geopolymer 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.3.3 Tình hình nghiên cứu nước 10 1.3.4 Nhận xét đề tài 11 1.4 Mục tiêu đề tài nghiên cứu 11 1.5 Nhiệm vụ đề tài nghiên cứu 11 1.6 Phương pháp nghiên cứu 11 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12 2.1 Công nghệ Geopolymer 12 2.1.1 Lịch sử phát triển Geopolymer .12 2.1.2 Thành phần công thức hóa học 15 2.1.3 Cơ chế phản ứng 16 2.2 Cơ chế đóng rắn tro bay theo công nghệ Geopolymer .20 2.2.1 Tro bay 20 2.2.2 Cơ sở hóa học công nghệ Geopolymer 21 2.2.3 Cơ chế hóa học công nghệ Geopolymer tro bay 23 Chương NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM .25 3.1 Nguyên vật liệu 25 vi 3.1.1 Chất tạo độ rỗng cho vữa geopolymer 25 3.1.2 Tro bay 27 3.1.3 Nước 27 3.1.4 Dung dịch NaOH 27 3.1.5 Dung dịch thủy tinh lỏng (Na2SiO3) .28 3.1.6 Dung dịch kiềm .29 3.1.7 Cát 29 3.2 Thành phần cấp phối 31 3.2.1 Chuẩn bị khuôn đúc mẫu 32 3.2.2 Phương pháp tạo mẫu 32 3.2.3 Phương pháp thí nghiệm .33 Chương THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 39 4.1 Kết thực nghiệm vữa geopolymer sử dụng bọt Eabassoc 39 4.2 Kết thực nghiệm vữa geopolymer sử dụng bột nhôm 40 4.3 Kết thực nghiệm vữa geopolymer sử dụng hạt xốp 42 4.3.1 Ảnh hưởng tỷ lệ cát – tro bay tỷ lệ dung dịch hoạt hóa – tro bay đến cường độ nén khối lượng thể tích vữa geopolymer 42 4.3.2 Ảnh hưởng tỷ lệ sodium silicate - sodium hydroxide đến cường độ khối lượng thể tích vữa geopolymer 48 4.3.3 Ảnh hưởng hàm lượng thể tích hạt xốp sử dụng đến cường độ khối lượng thể tích vữa geopolymer 50 4.4 Ứng dụng để chế tạo gạch geopolymer sử dụng hạt xốp 54 4.4.1 Cấp phối 54 4.4.2 Khối lượng thể tích cường độ nén loại gạch .55 vii 4.5 Nhận xét tổng kết thí nghiệm thực 57 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 59 5.1 Kết luận .59 5.2 Hướng phát triển đóng góp đề tài 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 PHỤ LỤC A .63 viii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Lò gạch thủ công kèm với ô nhiễm môi trường [1] Hình 1.2 Xây Nhà Bằng Gạch Không Nung [2] Hình 1.3 Gạch Papanh [3] Hình 1.4 Gạch block [4] .5 Hình 1.5 Gạch xi măng – cát [5] Hình 1.6 Gạch bê tông khí chưng áp (AAC) [6] Hình 1.7 Gạch bê tông bọt khí (CLC) [7] .7 Hình 2.1 Tinh thể geopolymer 13 Hình 2.2 Metakaolin (a) tro bay (b) với NaOH 8M .17 Hình 2.3 Sự hoạt hóa vật liệu alumo - silicat 18 Hình 2.4 Mô tả phản ứng tro bay dung dịch kiềm 19 Hình 2.5 Tro Bay .20 Hình 2.6 Cấu trúc SEM vi hạt tro bay 21 Hình 2.7 Hình ảnh SEM (a) tro bay ban đầu, (b) tro bay kích hoạt với NaOH( c) tro bay kích hoạt với Na2SiO3 24 Hình 3.1 Chất tạo bọt eabassoc 25 Hình 3.2 Bột nhôm 26 Hình 3.3 Hạt xốp .27 Hình 3.4 Các tính chất lý cát sử dụng 31 Hình 3.5 Khuôn gỗ 65x105x220 (mm) .32 Hình 3.6 Khuôn nhựa 100x200 (mm) .33 Hình 3.7 Cân cốt liệu dung dịch 34 Hình 3.8 Công tác nhào trộn cốt liệu khô 34 Hình 3.9 Đổ dung dịch hoạt hóa vào hỗn hợp 35 Hình 3.10 Dùng máy trộn hỗn hợp 35 Hình 3.11 Đổ vào khuôn trụ 100x200 (mm) .35 Hình 3.12 Kết thúc trình tạo mẫu 100x200 (mm) 36 Hình 3.13 Máy nén 36 ix 4.3.2 Ảnh hưởng tỷ lệ sodium silicate - sodium hydroxide đến cường độ khối lượng thể tích vữa geopolymer 4.3.2.1 Cấp phối sử dụng tỷ lệ dung dịch – tro bay 0.6 2,5 2,5 2 0,55 2,5 1,6 1,6 1,6 1,3 1,3 0,55 0,55 0,45 0,45 0,45 0,45 4,60 6,14 5,01 5,13 3,87 2,97 2,60 2,5 1,6 1,3 50,00 2,544,96 40,00 38,93 1,6 30,00 1,3 20,00 46,55 42,96 1,3 0,55 0,5 2,5 1,6 1,3 1,5 2,5 10,00 8,06 0 0 B3-2 B4-1 B4-2 Cường độ (MPa) 0,00 B1-1 B1-2 D1-1 D1-2 B2-1 B2-2 D2-1 D2-2 B3-1 Dung dịch hoạt hóa/ Tro bay = 0,6 Hàm lượng thể tích hạt xốp (%) Sodium silicate/ Sodium hydroxide Cát/ Tro bay Cường độ (MPa) Hình 4.8 Ảnh hưởng tỷ lệ dung dịch sodium silicate – sodium hydroxide đến cường độ nén vữa có tỷ lệ dung dịch – tro bay 0.6 Nhìn biểu đồ cấp phối 55% 45%, tỉ lệ SS/SH 2,5 cường độ nén cao SS/SH Ngược lại với cấp phối 0%, SS/SH 2.5 cường độ nén yếu SS/SH 2,5 2,5 2,5 2,5 2114,6 2162,0 2,5 2,5 2 1,5 1,6 1208 1,3 1,3 972 0,55 0,55 2 1,6 1296 1,3 1061 0,45 1,6 1066 0,45 0,55 2000 2105,7 1,6 1359 1,3 1227 1,3 2500 2,5 2173,9 1,6 1,6 1133 0,55 1500 1,3 1000 0,45 0,45 500 0,5 0 0 B3-1 B3-2 B4-1 B4-2 0 B1-1 B1-2 D1-1 D1-2 B2-1 B2-2 D2-1 D2-2 Khối lượng thể tích (kg/m³) Dung dịch hoạt hóa/ Tro bay = 0,6 Hàm lượng thể tích hạt xốp (%) Sodium silicate/ Sodium hydroxide Cát/ Tro bay Khối lượng thể tích (kg/m³) Hình 4.9 Ảnh hưởng tỷ lệ dung dịch sodium silicate- sodium hydroxide đến khối lượng thể tích vữa có tỷ lệ dung dịch – tro bay 0.6 48 Khối lượng thể tích, SS/SH 2.5 nặng SS/SH lượng thủy tinh lỏng nhiều hỗn hợp nặng Kết luận tỉ lệ SS/SH 2.5 , kết hợp với tỉ lệ dung dịch – tro bay 0,6 cho kết nén tốt hơn, khối lượng thể tích vừa phải 4.3.2.2 Cấp phối sử dụng tỷ lệ dung dịch – tro bay 0.7 2,5 2,5 2,5 50,00 2,5 40,66 40,00 31,23 1,6 30,00 1,3 43,99 2,5 2,5 2,5 2 2 1,6 1,6 1,3 1,3 1,5 1,6 1,6 1,3 1,6 28,47 1,3 1,3 20,00 0,55 0,5 0,55 2,73 0,55 0,55 0,45 0,45 0,45 0,45 5,06 7,55 5,49 4,38 3,47 3,18 3,10 10,00 0 C3-2 C4-1 C4-2 Cường độ (MPa) 0,00 C1-1 C1-2 E1-1 E1-2 C2-1 C2-2 E2-1 E2-2 C3-1 Dung dịch hoạt hóa/ Tro bay = 0,7 Hàm lượng thể tích hạt xốp (%) Sodium silicate/ Sodium hydroxide Cát/ Tro bay Cường độ (MPa) Hình 4.10 Ảnh hưởng tỷ lệ dung dịch sodium silicate – sodium hydroxide 2,5 2,5 2,5 2500 2155,4 2137,2 2070,3 2136,3 2,5 2,5 2000 2 2,5 2,5 2 2 1,6 1251 1,3 1,3 1,5 1004 0,55 0,55 0,5 1,6 1321 1,3 1081 0,45 1,6 1074 0,55 0,45 1238 1,3 1,6 1371 1,6 1,6 1,3 1143 0,55 0,45 1500 1,3 1000 0,45 500 0 0 C3-1 C3-2 C4-1 C4-2 0 C1-1 C1-2 E1-1 E1-2 C2-1 C2-2 E2-1 E2-2 Dung dịch hoạt hóa/ Tro bay = 0,7 Hàm lượng thể tích hạt xốp (%) Sodium silicate/ Sodium hydroxide Cát/ Tro bay Khối lượng thể tích (kg/m³) Hình 4.11 Ảnh hưởng tỷ lệ dung dịch sodium silicate – sodium hydroxide đến khối lượng thể tích vữa có tỷ lệ dung dịch – tro bay 0.7 49 Khối lượng thể tích (kg/m³) đến cường độ nén vữa có tỷ lệ dung dịch – tro bay 0.7 Sự ảnh hưởng thứ có tác động đến cường độ khối lượng thể tích, tỉ lệ thủy tinh lỏng / NaOH Kết hình 4.8 – 4.11 cho thấy vữa geopolymer sử dụng tỷ lệ sodium silicate – sodium hydroxide 2.5 đa số cho kết cường độ nén cao khối lượng thể tích lớn tỷ lệ sodium silicate – sodium hydroxide Nhưng cấp phối có hàm lượng thể tích hạt xốp % ngược lại, sử dụng tỷ lệ sodium silicate – sodium hydroxide cho kết nén cao tỷ lệ sodium silicate – sodium hydroxide 2.5 Đối với cấp phối có hạt xốp, lượng dung dịch cần cho vào nhiều để gắn kết hạt xốp cốt liệu khô với nhau, khả hoạt hóa xảy cao triệt để dẫn đến độ đặc cường độ chịu nén tăng Đối với cấp phối hạt xốp, lượng dung dịch nhiều gây loãng hỗn hợp, lãng phí nguyên liệu cường độ nén bị giảm 4.3.3 Ảnh hưởng hàm lượng thể tích hạt xốp sử dụng đến cường độ khối lượng thể tích vữa geopolymer 4.3.3.1 Cấp phối có tỷ lệ dung dịch sodium silicate – sodium hydroxide 1,6 1,6 1,5 0,7 0,7 0,6 0,6 0,55 0,55 0,55 0,55 0,5 2,60 2,97 2,73 1,6 1,3 1,3 1,3 1,6 1,3 42,96 46,55 1,6 43,99 1,6 1,3 0,7 0,7 0,6 0,6 0,6 0,45 0,45 0,45 0,45 4,60 6,14 4,38 3,47 5,49 40,00 1,3 0,6 50,00 28,47 0,7 0,7 30,00 20,00 10,00 0 B3-2 C3-1 C3-2 0,00 B1-1 B1-2 C1-1 C1-2 D1-1 D1-2 E1-1 E1-2 B3-1 Sodium silicate/ Sodium hydroxide = Hàm lượng thể tích hạt xốp (%) Dung dịch/ Tro bay Cát/ Tro bay Cường độ (MPa) Hình 4.12 Ảnh hưởng hàm lượng thể tích hạt xốp sử dụng đến cường độ nén vữa có tỷ lệ dung dịch sodium silicate – sodium hydroxide Sự ảnh hưởng thứ 3, ảnh hưởng độ rỗng, hàm lượng thể tích hạt xốp Cường độ nén cấp phối tăng dần theo thứ tự 55%,45%,0% cấp phối có độ rỗng nhiều yếu mặt cường độ chịu nén 50 Cường độ (MPa) 2500 2137,2 2070,3 2114,6 2162,0 1,6 2000 1,6 1,3 1,3 1500 0,6 0,7 0,6 0,7 1000 500 0 0 B3-1 B3-2 C3-1 C3-2 Sodium silicate/ Sodium hydroxide = Hàm lượng thể tích hạt xốp (%) Dung dịch/ Tro bay Cát/ Tro bay Khối lượng thể tích (kg/m³) Hình 4.13 Ảnh hưởng hàm lượng thể tích hạt xốp sử dụng đến khối lượng thể tích vữa có tỷ lệ dung dịch sodium silicate – sodium hydroxide Bảng 4.1 Cường độ khối lượng thể tích cấp phối có tỷ lệ dung dịch sodium silicate – sodium hydroxide Khối Khối lượng lượng Cấp phối tích thể tích hàm lượng thấp cao thể tích xốp (kg/m³) (kg/m³) 55% 3,47 2,6 1081 972 45% 6,14 4,38 1321 1208 0% 46,55 28,47 2137 2070 Cường độ nén cấp phối có hàm lượng thể tích xốp 55%, 45% 0% tăng Cường độ nén cao ( Mpa) Cường độ nén thấp (Mpa) 3.47 MPa, 6.14 MPa 46.55 MPa Cường độ nén chênh lệch từ 2.6 MPa đến 46.55 MPa, chênh lệch 43.95 MPa, gấp khoảng 18 lần Khối lượng thể tích chênh lệch từ 972 kg/m³ đến 2137 kg/m³, chênh lệch 1165 kg/m³, gấp khoảng 2.2 lần Cấp phối có hàm lượng thể tích xốp 45% 55% có khối lượng thể tích nhỏ 1300 kg/m³ xếp vào loại vữa nhẹ, có cường độ trung bình đạt khoảng 4.14 MPa Cấp phối có hàm lượng thể tích xốp 0% có cường độ trung bình cao, đạt khoảng 37.5 MPa, bù lại khối lượng thể tích lớn, 2000 kg/m³ 51 Khối lượng thể tích (kg/m³) 1,8 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,3 1,3 1,3 1,3 1,4 1,2 1296 1321 1251 1208 1081 1061 1004 972 0,7 0,7 0,7 0,8 0,7 0,6 0,6 0,6 0,6 0,55 0,55 0,55 0,6 0,55 0,45 0,45 0,45 0,45 0,4 0,2 B1-1 B1-2 C1-1 C1-2 D1-1 D1-2 E1-1 E1-2 Đối với cấp phối có hàm lượng thể tích xốp 0%, cấp phối tối ưu cường độ nén cấp phối B3-2, cường độ nén cao 46.55 MPa, khối lượng thể tích 2162 kg/m³ tỷ lệ dung dịch sodium silicate – sodium hydroxide 2, tỷ lệ cát – tro bay 1.6, tỷ lệ dung dịch – tro bay 0.6 Cấp phối có cường độ cao khối lượng thể tích tăng, ngược lại, cấp phối có cường độ nén thấp khối lượng thể tích nhỏ Cường độ khối lượng thể tích tỉ lệ thuận với 4.3.3.2 Cấp phối có tỷ lệ dung dịch sodium silicate – sodium hydroxide 2.5 Hình 4.14 Ảnh hưởng hàm lượng thể tích hạt xốp sử dụng đến cường độ nén vữa có tỷ lệ dung dịch sodium silicate – sodium hydroxide 2.5 Xét cấp phối có tỷ lệ SS/ SH 2.5, kết tương tự cấp phối có SS/ SH 2, cường độ nén tăng dần theo thứ tự cấp phối 55%, 45% 0% 52 Hình 4.15 Ảnh hưởng hàm lượng thể tích hạt xốp sử dụng đến khối lượng thể tích vữa có tỷ lệ dung dịch sodium silicate – sodium hydroxide 2.5 Khối lượng thể tích cấp phối 55%, 45% nhỏ 1300kg/m³, coi loại vữa nhẹ Còn cấp phối 0% khối lượng thể tích lớn 2000 kg/m³ Do cấp phối có độ rỗng nhiều nhẹ Bảng 4.2 Cường độ khối lượng thể tích cấp phối có tỷ lệ dung dịch sodium silicate – sodium hydroxide 2.5 Cấp phối có hàm lượng thể tích xốp Cường độ nén cao ( Mpa) 55% 45% 0% Đối với hàm lượng thể Khối Khối lượng lượng thể tích thể tích thấp cao (kg/m³) (kg/m³) 1143 1066 1371 1227 2174 2106 khối lượng thể tích dao động từ Cường độ nén thấp (Mpa) 5,01 3,1 8,06 5,06 44,96 31,23 tích hạt xốp 45%, 1227 đến 1371 kg/m³ cường độ nén cao 8.06 MPa Khi hàm lượng thể tích hạt xốp 55%, khối lượng thể tích dao động từ 1066 đến 1143 kg/m³ cường độ nén cao 5.01 MPa Và hàm lượng thể tích hạt xốp 0%, khối lượng thể tích dao động từ 2106 đến 2174 kg/m³ cường độ nén cao 44.96 MPa Cường độ nén cấp phối có hàm lượng thể tích xốp 0% đạt cao 44.96 MPa, cao gấp 5.5 lần so với cấp phối 45%, gấp 8.9 lần so với cấp phối 53 55% Ngược lại khối lượng thể tích lại nặng cấp phối 45% 1.9 lần, nặng cấp phối 55% 1.6 lần Cấp phối tỷ lệ dung dịch sodium silicate – sodium hydroxide 2.5 có cường độ nén giảm so với cấp phối tỷ lệ dung dịch sodium silicate – sodium hydroxide 2, lượng sodium silicate thêm vào lượng vừa phải, đủ tạo liên kết tốt cho cấp phối hơn, thêm nhiều làm loãng hỗn hợp dẫn đến cường độ giảm Đối với cấp phối có hàm lượng thể tích xốp 0%, cấp phối tối ưu cấp phối B4-2 có cường độ nén cao 44.96 MPa, khối lượng thể tích 2174 kg/m³, có tỷ lệ sodium silicate – sodium hydroxide 2.5, tỷ lệ dung dịch – tro bay 0.6, tỷ lệ cát – tro bay 1.6 4.4 Ứng dụng để chế tạo gạch geopolymer sử dụng hạt xốp 4.4.1 Cấp phối Bảng 4.3 Bảng cấp phối gạch nhẹ geopolymer sử dụng hạt xốp Ký hiệu Tro bay (kg/m³) Sodium silicate (kg/m³) Sodium hydroxide (kg/m³) Cát (kg/m³) Hạt xốp (kg/m³) B1-1 350 140 70 455 21 Hàm lượng thể tích hạt xốp (%) 0,55 D2-2 392 168 67 627 21 0,45 54 Sodium silicate/ Sodium hydroxide Dung dịch/ Tro bay Cát/ Tro bay Khối lượng thể tích (kg/m³) Cường độ (MPa) 0,6 1,3 1072,9 2,5 0,6 1,6 1290,1 5,58 Hình 4.16 Mẫu gạch sau cắt đôi chồng lên Hình 4.17 Thí nghiệm nén mẫu gạch theo tiêu chuẩn TCVN 6355-2:2009 4.4.2 Khối lượng thể tích cường độ nén loại gạch 55 Bảng 4.4 Kích thước, cường độ nén khối lượng thể tích loại gạch Khối Dài Rộng Cao Thể Tích lượng (mm) (mm) (mm) (m³) (kg) Loại gạch Cường độ nén (Mpa) 220 110 65 0,001573 1,687 1072,47 220 110 65 0,001573 2,030 1290,53 5,58 210 100 60 0,00126 2,400 1904,76 10 220 105 60 0,001386 2,950 2128,43 10 180 80 40 0,000576 1,200 2083,33 7,5 2500,00 12 10 10 2083,33 10 2000,00 1290,53 1500,00 2128,43 1904,76 7,5 1072,47 1000,00 5,58 4 500,00 Cường độ nén (MPa) Khối lượng thể tích (kg/m³) Gạch nhẹ sử dụng hạt xốp B1-1 Gạch nhẹ sử dụng hạt xốp D2-2 Gạch đặc Tuynel [24] Gạch đặc KM_105DA [25] Gạch thẻ 4x8x18 [26] Khối lượng thể tích (kg/m³) 0,00 Gạch nhẹ sử dụng hạt xốp B1-1 Gạch nhẹ sử dụng hạt xốp D2-2 Gạch đặc Tuynel Gạch đặc KM_105DA Gạch thẻ 4x8x18 Các Loại Gạch Khối lượng thể tích (kg/m³) Cường độ nén (Mpa) Hình 4.18 Khối lượng thể tích cường độ nén loại gạch Ghi chú: Số liệu kích thước, cường độ nén, khối lượng thể tích lấy theo catalog gạch đặc Tuynel, gạch đặc KM_105DA, gạch thẻ 4x8x18 công ty cổ phần xây dựng phát triển Tản Viên, công ty cổ phần gạch Khang Minh, công ty cổ phẩn sản xuất gạch Nam Việt, tra Phụ lục A 56 Gạch geopolymer sử dụng hạt xốp với hàm lượng thể tích xốp lên đến 45% 55% có khối lượng thể tích nhẹ, nhỏ 1300 kg/m³, chênh lệch tới 1056 kg/m³ so với loại gạch nặng 2128 kg/m³ Cường độ nén đạt cao 5.58 Mpa, đạt cường độ nén tương đối tốt so với loại gạch xây thông thường khác So với loại gạch đặc khác gạch nhẹ geopolymer sử dụng hạt xốp lợi tiêu nhẹ, tiện lợi thi công đa số gạch sử dụng xây tường bao che, không cần khả chịu lực cao Cấp phối tối ưu gạch geopolymer sử dụng xỉ có cường độ nén 21MPa, khối lượng thể tích 2300 kg/m³ Và cấp phối geopolymer sử dụng sợi polypropylene có cường độ nén 14MPa, khối lượng thể tích 2100 kg/m³ Do gạch geopolymer sử dụng hạt xốp ưu tiên tiêu nhẹ, chủ yếu làm gạch bao che nên cường độ trung bình 5MPa khối lượng thể tích khoảng 1200 kg/m³ Kết thí nghiệm cho thấy cường độ nén tỉ lệ thuận với khối lượng thể tích, để đạt cường độ nén cao khối lượng thể tích tăng Với tiêu nhẹ khối lượng thể tích phải giảm, đồng nghĩa cường độ nén giảm tương đối Tùy vào tiêu mục đích cần sử dụng mà tạo cấp phối gạch khác đáp ứng nhu cầu cho thị trường 4.5 Nhận xét tổng kết thí nghiệm thực Từ kết thí nghiệm trình bày phân tích đánh giá cho thấy Cấp phối sử dụng tỷ lệ cát – tro bay 1.6 đa số cho kết nén tốt tỷ lệ 1.3, ngược lại làm tăng khối lượng thể tích 130 kg/m³ Cấp phối sử dụng tỷ lệ sodium silicate – sodium hydroxide 2.5 cho kết nén tốt 2, làm đồng thời làm tăng khối lượng thể tích khoảng 90 kg/m³ Cấp phối sử dụng tỷ lệ dung dịch hoạt hóa – tro bay 0.7 cho kết nén cao 0.6 tỷ lệ sodium silicate - sodium hydroxide Và ngược lại, tỷ lệ sodium silicate - sodium hydroxide 2.5 cho tỷ lệ dung dịch hoạt hóa - tro bay 0.6 cho kết nén cao tỷ lệ 0.7 Nếu sử dụng lượng sodium 57 silicate nhiều lãng phí vật liệu, làm loãng cấp phối dẫn đến cường độ nén giảm Cấp phối sử dụng hàm lượng thể tích xốp 55% cho kết nén so với 45% khối lượng thể tích chênh lệch đến 170 kg/m³ Và tương tự cấp phối sử dụng hàm lượng thể tích xốp 45% cho kết nén so với 0% khối lượng thể tích chênh lệch đến 972 kg/m³ 58 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 5.1 Kết luận Thực nghiệm xác định ảnh hưởng thành phần cấp phối bao gồm tỷ lệ cát – tro bay, tỷ lệ dung dịch sodium silicate – sodium hydroxide hàm lượng thể tích hạt xốp sử dụng đến cường độ chịu nén khối lượng thể tích vữa geopolymer Một số kết luận rút từ kết thực nghiệm sau: - Tỷ lệ cát – tro bay cấp phối tăng làm tăng cường độ chịu nén khối lượng thể tích vữa geoolymer; - Tỷ lệ dung dịch alkaline – tro bay 0.6 cho kết tốt hơn, tỷ lệ dung dịch sodium silicate – sodium hydroxide 2,5 cho tạo độ đặc cho vữa geoolymer nên khối lượng thể tích cường độ chịu nén cao; - Hàm lượng thể tích hạt xốp sử dụng ảnh hưởng đáng kể đến cường độ chịu nén khối lượng thể tích vữa geopolymer Khi giảm hàm lượng từ 55% xuống 45%, khối lượng tăng khoảng 1,2 lần, cường độ chịu nén tăng 1,3 lần Và giảm hàm lượng từ 45% xuống 0%, khối lượng tăng khoảng 1,57 lần, cường độ chịu nén tăng 5,5 lần - Gạch nhẹ sử dụng hạt xốp polystyren đáp ứng nhu cầu xây dựng làm gạch xây tường bao che bên với ưu điểm trội tính nhẹ, khối lượng thể tích 1300 kg/m³ cường độ nén trung bình MPa 5.2 Hướng phát triển đóng góp đề tài Tiếp tục nghiên cứu tìm cấp phối phù hợp với nhu cầu sử dụng, mục đích để làm gạch nhẹ để xây tường bao che tăng hàm lượng xốp lên đến 70% phải đảm bảo giá thành hợp lý tăng lên 70%, lượng geopolymer giảm lại, cốt liệu giảm lại bù lại geopolymer phải cứng để nhằm liên kết thành phần với làm đặc hỗn hợp vữa 59 Nghiên cứu tiêu khác độ ăn mòn sử dụng loại vữa geopolymer môi trường có nhiều hóa chất, ví dụ bị ăn mòn muối có môi trường biển Hoặc sử dụng loại vữa geopolymer để chế tạo bồn chứa, cống thải thường xuyên tiếp xúc với hóa chất nhà máy công nghiệp Đánh giá độ bền theo thời gian tiếp xúc với hóa chất Ngoài tiêu chí khác độ uốn, độ hút nước, khả giảm tiếng ồn, chịu lửa độ C thời gian Mô hình công trình phần mềm Abaqus, MSC Nastran … mô làm việc vật liệu sử dụng gạch nhẹ sử dụng hạt xốp polystyrene \ tính toán xem giảm trọng lượng tổng công trình phần trăm, cách ứng xử chịu tải, từ giảm chi phí thiết kế cho móng công trình Có thể thêm thành phần cốt liệu đá vào hỗn hợp vữa geopolymer sử dụng hạt xốp để tăng cường độ chịu nén hỗn hợp, tạo nên loại bê tông nhẹ có cường độ trung bình cường độ nén trung bình Tùy vào mục đích nhu cầu sử dụng thực tế để tạo cấp phối có khối lượng thể tích cường độ nén khác nhau, đáp ứng tiêu chuẩn đề 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO Danh mục tài liệu tiếng việt, tiếng anh [8] Hardjito, Djwantoro 2005 Studies of fly ash-based geopolymer concrete Ph D Curtin University of Technology, Dept of Civil Engineering [9] L.Krishnan S.Karthikeyan, S.Nathiya, K Suganya, 2014 Geopolymer concrete an eco-friendly construction material [10] N.A.Lloyd B.V.Rangan,2010 Geopolymer Concrete with Fly Ash [11] Trần Anh Tiến, 2012, Nghiên cứu sản xuất Geopolymere từ hỗn hợp bùn đỏ - tro bay, Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng [12] Tống Tôn Kiên, ThS Phạm Thị Vinh Lanh, TS Lê Trung Thành, Bê tông Geopolymer – thành tựu, tính chất ứng dụng [13] Nguyễn Văn Dũng, 2014, Nghiên cứu chế tạo bê tông geopolymer từ tro bay, Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng [14] J Davidovits,1991, Geopolymers - Inorganic polymeric new materials, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry [15] J.L Provis et al (2009), Valorisation of fly ash by Geopolymerisation, Global NEST Journal, vol.11(2), pp 147-154 [16] A M Mustafa AL Bakri et al (2011), Microstructure of different NAOH molarity of fly ash-based green polymeric cement, Journal of Engineering and Technology Research, vol 3, pp 44-49 [17] J.L Provis et al (2009), Geopolymer: Structure, processing, properties and industrial applications, Woodhead Publishing, Abingdon UK [18] J Davidovits (1994), Properties of Geopolymer cement, Proceding first International conference on Akaline cements and concretes, pp 131-149 [19] J Davidovits (2011), Geopolymer Chemistry and Application, 3rd edition, Geopolymer Institute [20] J Davidovits (2012), Global warming iMPact on the cement and aggregates industries, World resource review vol 6, No 2, pp.263 - 278 61 [21] T.Y.Lo, H.Z.Cui ( 2004), Effect of porous lightweight aggregate on strength of concrete, Materials Letters vol.58, Issue 6, pp.916 – 919 [22] Y.E, C.D.Atis, A.Kilic, H.Gulsen (2003), Strength properties of lightweight concrete made with basaltic pumice and fly ash, Materials Letters vol.57, Issue 15, pp.2267-2270 [23] Kan A, Demirboga R Effect of cement and EPS beads ratios on compressivestrength and density of lightweight concrete Indian J Eng Mater Sci2007;14:158–62 Danh mục tài liệu điện tử [1] http://www.xaluan.com [2] http://www.baoxaydung.com.vn [3] http://lengtech.vn [4] http://gachblockquyettien.weebly.com [5] http://cokhiducviet.com [6] http://www.gachsieunhe.vn [7] http://namthaigroup.vn [24] http://chiakhoatraotay.net [25] http://gachkhangminh.vn [26] http://www.navisbrick.com 62 ... polystiren cho gạch nhẹ Geopolymer 1.4 Mục tiêu đề tài nghiên cứu Ứng dụng công nghệ geopolymer vào chế tạo vữa Sau đó, sử dụng vữa geopolymer để tạo gạch nhẹ geopolymer Xác định cường độ nén vữa geopolymer. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRỊNH NGỌC DUY NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VỮA GEOPOLYMER ĐỂ CHẾ TẠO GẠCH NHẸ NGÀNH: KỸ THUẬT... tông Geopolymer Ngoài số nghiên cứu khác Công nghệ sản xuất gạch không nung công ty Huệ Quang (2009), Nghiên cứu chế tạo gạch không nung công nghệ Geopolymer sử dụng tro bay phế thải bùn đỏ để