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. Hồ Chí Minh, ngày …. 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. 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. i Danh mục hình ảnh. iii Danh mục bảng.
iv Danh mục biểu đồ. v CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN .1 Sự cần thiết của đề tài nghiên cứu.2 Tình hình nghiên cứu .1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước .2 Tình hình nghiên cứu trong nước .3 Nhận xét về các đề tài .4 Vị trí của đề tài nghiên cứu .5 Mục tiêu đề tài nghiên cứu .6 Nhiệm vụ đề tài nghiên cứu .7 Phương pháp nghiên cứu.8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. 14 CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT .1 Công nghệ Geopolymer .1 Lịch sử ra đời chất kết dính Geopolymer.2 Cơ chế phản ứng trong quá trình Geopolymer hóa .2 Nguyên vật liệu .2 Thủy tinh lỏng và quá trình tạo thành thủy tinh lỏng.1 Thủy tinh lỏng .2 Quá trình tạo thành thủy tinh lỏng .3 Dung dịch Cation kiềm .3 Bê tông Geopolymer .1 Xác định cấp phối bê tông Geopolymer từ tro bay .2 Chế tạo bê tông Geopolymer từ tro bay .3 Dưỡng hộ nhiệt bê tông Geopolymer từ tro bay. 27 CHƢƠNG 3 NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM .1 Nguyên vật liệu .2 Dung dịch thủy tinh lỏng (Na2SiO3) .3 Dung dịch NaOH.4 Dung dịch KOH .6 Cốt liệu lớn (Đá dăm).7 Thành phần cấp phối .2 Quy trình thí nghiệm mẫu.
36 CHƢƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .2 Kết quả so sánh theo thời gian dưỡng hộ nhiệt .3 So sánh cường độ chịu nén của NaOH và KOH cùng nồng độ và cùng thời gian dưỡng hộ nhiệt. So sánh cường độ khi thay đổi nồng độ mol. 47 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI.2 Một số vấn đề tồn tại .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] .1 Tinh thể Geopolymer .2 Cấu trúc Poly (Sialates) theo Davidovits .3 Quá trình Geopolymar hóa .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 .7 Ảnh hưởng tỷ lệ dung dịch ankali/tro bay và nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của bê tông geopolymer .8 Ảnh hưởng tỷ lệ Na2SiO3/NaOH và nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ chịu nén của bê tông geopolymer .9 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian dưỡng hộ nhiệt .1 Tro bay loại F .2 Dung dịch Sodium Silicate (Na2SiO3) .3 NaOH dạng khan .4 NaOH dạng dung dịch .5 Kali hydroxit 90% – KOH - Potassium hydroxit[nguồn internet] .7 Biểu đồ thành phần hạt cát sử dụng .8 Cốt liệu lớn .9 Nguyên vật liệu sử dụng đúc mẫu .10 Cân đong nguyên vật liệu.11 Khuôn đúc mẫu 100x200 mm .12 nhào trộn và đúc mẫu .13 Tủ dưỡng hộ nhiệt .14 Mẫu bê tông trước khi nén mẫu .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 .1 Thành phần hóa của tro bay .2 Thành phần hạt của đá .3 Cấp phối bê tông Geopolymer (1m3) .1 Kết quả nén mẫu thí nghiệm khi thay đổi nồng độ mol với thời gian bảo dưỡng là 8 giờ.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 .2 So sánh cường độ khi thay đổi thời gian dưỡng hộ nhiệt của cation kiềm NaOH cùng nồng độ là 16M .3 So sánh cường độ khi thay đổi thời gian dưỡng hộ nhiệt của cation kiềm KOH cùng nồng độ là 14M .4 So sánh cường độ khi thay đổi thời gian dưỡng hộ nhiệt của cation kiềm KOH cùng nồng độ là 16M .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 .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 .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 .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 .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 .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 .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 .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.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.
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.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 tính chất và cường độ tốt hơn. Nguyên liệu để chế tạo vật liệu Geopolymer bao gồm hai thành phần chính là các nguyên liệu ban đầu và chất hoạt hóa kiềm. So sánh với xi măng thông thường bêtông polymer có nhiều tính năng tốt hơn: + Làm tăng độ bền của các công trình xây dựng nhờ vào khả năng chống ăn mòn, chịu nhiệt, chịu nén, độ bền kéo, sự co ngót… + Làm giảm nhu cầu năng lượng trong tương lai.
Nguyên liệu aluminosilicate nhằm cung cấp nguồn Si và Al cho quá trình Geopolymer hóa xảy ra (thường dùng là tro bay, metacaolanh, silicafume…) Tro bay là một loại khoáng hoạt tính Pozzolan dùng làm phụ gia cho chế tạo bê tông cường độ cao. Tro bay là bụi khí thải dưới dạng hạt mịn thu được từ quá trình đốt cháy nhiên liệu than đá trong các nhà máy nhiệt điện chạy than, là phế thải thoát ra từ buồng đốt qua ống khói nhà máy. Tro bay được tận thu từ ống khói qua hệ thống nồi hơi tinh luyện loại bỏ bớt các thành phần than (cacbon) chưa cháy hết. Thành phần của tro bay thường chứa các ôxít silic, ôxít nhôm, ôxít canxi, ôxít sắt, ôxít manhe và ôxít lưu huỳnh, ngoài ra có thể chứa một lượng than chưa cháy.
Cũng giống như các phụ gia khoáng hoạt tính cho bê tông khác như muội silic, tro bay là một loại puzzolan nhân tạo với thành phần chính tạo hiệu ứng puzzolan là các ôxit silic, ôxit nhôm chứa trong tro bay. Hàm lượng than chưa cháy hết trong tro bay phải < 6%, nếu lượng chất cháy chưa hết trong tro bay > 6% phải có biện pháp tinh lọc để loại than chưa cháy hết khỏi tro bay. Hàm lượng các chất ôxit nhôm, ôxit si-líc và ôxit sắt trong tro bay phải > 70%. Dung dịch hoạt hóa Alkaline là sự kết hợp giữa dung dịch kiềm và thủy tinh lỏng.
Trong đó dung dịch kiềm có thể là: LiOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2, NaOH. Hydroxit liti (công thức hóa học: LiOH) là một hiđroxit kiềm có tính ăn mòn. Nó là một chất rắn kết tinh màu trắng, ưa ẩm. Nó hòa tan trong nước và hòa tan nhẹ trong etanol.