Ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông geopolymer

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hcmute nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông geopolymer, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải

• Tác giả: Nguyễn Thanh Tân
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Đức Thiện
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Nhiệt Độ Dưỡng Hộ Đến Cọc Rỗng Bê Tông Geopolymer
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• TRANG TỰA
• TRANG QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI
• LÝ LỊCH BẢN THÂN
• LỜI CAM ĐOAN
• CẢM TẠ
• TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
• 1.1. SỰ CẦN THIẾT NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
• 1.2. Bê tông xi măng và vấn đề môi trường
• 1.3. Bê tông Geopolymer – vật liệu thân thiện môi trường
• 1.4. Cấu kiện sử dụng GPC
• 1.5. Tổng quan tình hình nghiên cứu đề tài
• 1.5.1. Nghiên cứu trên thế giới
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. VẬT LIỆU BÊ TÔNG GEOPOLYMER
• 2.1.1. Quá trình geopolymer hóa
• 2.1.2. Cơ chế hóa học của công nghệ geopolymer tro bay
• 2.1.3. Ảnh hưởng của cấu trúc geopolymer đến cường độ chịu nén
• 2.1.4. Lợi ích của bê tông geopolymer vào xây dựng
• 2.2. TÍNH KHẢ NĂNG CHỊU UỐN CỦA CỌC THEO LÝ THUYẾT MLT
• 2.2.1. Cường độ chịu uốn của cọc rỗng
• 2.2.2. Tính mômen kháng nứt của cọc rỗng
• 3. CHƯƠNG 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
• 3.1. NGUYÊN VẬT LIỆU
• 3.1.1. Dung dịch hoạt hóa
• 3.1.2. Nước pha dung dịch NaOH
• 3.2. THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM MẪU BÊ TÔNG
• 3.2.1. Thiết kế thành phần cấp phối bê tông Geopolymer
• 3.2.2. Thiết kế thành phần cấp phối bê tông xi măng
• 3.2.3. Phương pháp thí nghiệm
• 3.2.3.1. Mẫu xác định cường độ chịu nén cho mẫu trụ OP và GP
• 3.2.3.2. Nhào trộn và đúc mẫu
• 3.2.3.3. Ưỡng hộ nhiệt
• 3.2.3.4. Thí nghiệm nén mẫu bê tông Geopolymer
• 3.3. PHẠM VI ỨNG DỤNG
• 3.3.1. Yêu cầu chung
• 3.3.2. Vật liệu sản xuất xi măng cốt thép
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
• 4.1. CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA MẪU BÊ TÔNG GEOPOLYMER
• 4.2. TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU UỐN CỦA CỌC RỖNG OP, GP THEO LÝ THUYẾT
• 4.3. XÁC ĐỊNH MÔ MEN UỐN NỨT – GÃY THÂN CỌC RỖNG BÊ TÔNG CỐT THÉP “CỌC RỖNG OP” VÀ CỌC RỖNG BÊ TÔNG GEOPOLYMER “CỌC RỖNG GP”
• 4.3.1. Các dạng phá hoại điển hình
• 4.3.1.1. Cọc rỗng OP
• 4.3.1.2. Cọc rỗng GP
• 4.4. ẢNH HƯỞNG NHIỆT ĐỘ DƯỠNG HỘ VỀ KHẢ NĂNG CHỊU UỐN CỦA CỌC
• 4.4.1. Tải trọng uốn gây nứt, mô men uốn nứt, mô men lý thuyết của cọc rỗng OP và cọc rỗng GP
• 4.4.2. Tải trọng uốn gãy, mô men uốn gãy, mô men lý thuyết của cọc rỗng OP và cọc rỗng GP
• 4.4.3. Tải trọng uốn nứt - gãy ở 6 mức nhiệt độ dưỡng hộ cọc rỗng GP
• 4.4.4. Mô men uốn nứt - gãy ở 6 mức nhiệt độ dưỡng hộ
• 4.4.5. Từ thực nghiệm ta tính lại quan hệ giữa M_crc và M_br
• 4.4.6. Độ võng khi uốn nứt của cọc rỗng OP và cọc rỗng GP
• 4.4.7. Tải trọng uốn nứt và độ võng khi uốn nứt
• 4.4.8. Mô men uốn nứt và độ võng khi uốn nứt
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
• 5.1. Kết luận
• 5.2. Hướng phát triển đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu

Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng nhiệt độ dưỡng hộ đến cọc rỗng bê tông geopolymer. Bê tông geopolymer được xem là một giải pháp thay thế cho bê tông truyền thống, nhờ vào khả năng giảm thiểu ô nhiễm môi trường và sử dụng các nguyên liệu tái chế. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng nhiệt độ dưỡng hộ có tác động lớn đến tính chất bê tông geopolymer, đặc biệt là khả năng chịu uốn và nứt. Các cấp nhiệt độ từ 40ºC đến 120ºC đã được thử nghiệm để xác định mức độ ảnh hưởng của chúng đến cường độ và độ bền của cọc rỗng. Kết quả cho thấy rằng nhiệt độ dưỡng hộ không đủ cao sẽ không đạt được cường độ tối ưu cho cọc rỗng bê tông geopolymer.

1.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong bối cảnh hiện nay, khi mà nhu cầu sử dụng vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường ngày càng tăng. Bê tông geopolymer không chỉ giúp giảm thiểu lượng khí thải CO2 mà còn tận dụng các phế thải từ công nghiệp. Việc nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ dưỡng hộ đến cọc bê tông sẽ cung cấp những thông tin quý giá cho các kỹ sư và nhà thiết kế trong việc lựa chọn phương pháp thi công hiệu quả và tiết kiệm. Kết quả nghiên cứu mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng cọc bê tông geopolymer trong các công trình xây dựng hiện đại.

II. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu được thực hiện thông qua các thí nghiệm thực tế với các mẫu cọc rỗng bê tông geopolymer. Các mẫu được dưỡng hộ ở các nhiệt độ khác nhau, từ 40ºC đến 120ºC, trong thời gian 12 giờ. Các chỉ tiêu đánh giá bao gồm khả năng chịu uốn, nứt và gãy của cọc. Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng nhiệt độ dưỡng hộ có ảnh hưởng rõ rệt đến tính chất bê tông geopolymer. Cụ thể, nhiệt độ dưỡng hộ thấp không đủ để kích hoạt quá trình geopolymer hóa, dẫn đến cường độ thấp hơn so với các mẫu được dưỡng hộ ở nhiệt độ cao hơn.

2.1. Thiết kế thí nghiệm

Thiết kế thí nghiệm bao gồm việc chuẩn bị các mẫu bê tông geopolymer với tỷ lệ thành phần cụ thể. Các mẫu được đúc và dưỡng hộ ở các nhiệt độ khác nhau. Sau khi hoàn thành quá trình dưỡng hộ, các mẫu sẽ được kiểm tra khả năng chịu nén và uốn. Kết quả sẽ được so sánh với các mẫu bê tông xi măng truyền thống để đánh giá hiệu quả của bê tông geopolymer. Phương pháp này không chỉ giúp xác định được ảnh hưởng nhiệt độ dưỡng hộ mà còn cung cấp cơ sở dữ liệu cho các nghiên cứu tiếp theo.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng cọc bê tông geopolymer có khả năng chịu uốn nứt tương đương với cọc bê tông truyền thống khi được dưỡng hộ ở nhiệt độ thích hợp. Nhiệt độ dưỡng hộ từ 40ºC đến 80ºC không đủ để đạt được cường độ tối ưu, trong khi nhiệt độ trên 100ºC không có lợi về mặt kinh tế. Mối quan hệ giữa mô men uốn nứt và mô men uốn gãy cũng được xác định rõ ràng, cho thấy rằng việc kiểm soát nhiệt độ dưỡng hộ là rất quan trọng trong quá trình sản xuất cọc rỗng bê tông geopolymer.

3.1. Phân tích kết quả

Kết quả cho thấy rằng nhiệt độ dưỡng hộ có ảnh hưởng lớn đến tính chất bê tông geopolymer. Các mẫu được dưỡng hộ ở nhiệt độ cao hơn cho thấy khả năng chịu lực tốt hơn, đồng thời giảm thiểu hiện tượng nứt gãy. Điều này cho thấy rằng việc tối ưu hóa nhiệt độ dưỡng hộ không chỉ giúp cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn tiết kiệm chi phí sản xuất. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng bê tông geopolymer trong các công trình xây dựng hiện đại, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

IV. Kết luận

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng nhiệt độ dưỡng hộ có ảnh hưởng đáng kể đến cọc rỗng bê tông geopolymer. Việc lựa chọn nhiệt độ dưỡng hộ phù hợp không chỉ giúp tối ưu hóa cường độ mà còn tiết kiệm chi phí sản xuất. Kết quả nghiên cứu mở ra triển vọng cho việc ứng dụng bê tông geopolymer trong các công trình xây dựng, đồng thời khẳng định vai trò của vật liệu này trong việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

4.1. Hướng phát triển tiếp theo

Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa các thành phần của bê tông geopolymer và nghiên cứu sâu hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất bê tông. Việc phát triển các công nghệ mới trong sản xuất và ứng dụng bê tông geopolymer sẽ góp phần nâng cao hiệu quả và tính bền vững của các công trình xây dựng trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành công nghiệp xây dựng hiện nay tiêu thụ khoảng 30 tỷ tấn bê tông mỗi năm trên toàn cầu, trong đó Việt Nam tiêu thụ khoảng 70 triệu tấn xi măng hàng năm. Tuy nhiên, sản xuất xi măng truyền thống gây ra lượng khí thải CO2 lớn, chiếm khoảng 8% tổng lượng khí thải CO2 toàn cầu, góp phần làm tăng hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu. Bên cạnh đó, việc khai thác đá vôi để sản xuất xi măng gây ra nhiều hệ lụy về môi trường như sạt lở, mất cân bằng sinh thái và ô nhiễm không khí. Trong bối cảnh đó, bê tông geopolymer (GPC) được xem là giải pháp thay thế thân thiện môi trường, sử dụng các phế thải công nghiệp như tro bay thay cho xi măng pooclăng truyền thống.

Luận văn tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử chịu uốn của cọc rỗng bê tông geopolymer, với 06 cấp nhiệt độ dưỡng hộ từ 40ºC đến 120ºC. Nghiên cứu so sánh khả năng chịu uốn nứt và uốn gãy của cọc rỗng geopolymer với cọc rỗng bê tông xi măng có cấp độ bền tương đương. Phạm vi nghiên cứu thực hiện tại Việt Nam, sử dụng nguyên vật liệu tro bay loại F từ nhà máy nhiệt điện Formosa, với thời gian dưỡng hộ 12 giờ. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc ứng dụng bê tông geopolymer làm vật liệu xanh, thân thiện môi trường, góp phần giảm phát thải khí nhà kính và nâng cao hiệu quả kinh tế trong sản xuất cấu kiện xây dựng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: quá trình geopolymer hóa và tính khả năng chịu uốn của cọc rỗng theo lý thuyết MLT (Moment Load Theory).

1. Quá trình geopolymer hóa: Vật liệu geopolymer hình thành do phản ứng giữa vật liệu alumino-silicate (tro bay, metakaolin) với dung dịch kiềm (NaOH và sodium silicate). Quá trình này tạo ra mạng polyme Si-O-Al có cấu trúc ba chiều, mang lại độ bền cơ học cao và khả năng chịu nhiệt, chống ăn mòn vượt trội so với bê tông xi măng truyền thống. Tỷ lệ Si/Al và điều kiện dưỡng hộ (nhiệt độ, thời gian) ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc và cường độ của geopolymer.

2. Tính khả năng chịu uốn của cọc rỗng: Áp dụng tiêu chuẩn TCVN 5574:2012 để tính toán mômen uốn chịu nứt và mômen uốn gãy của cọc rỗng bê tông. Các giả định bao gồm: ứng suất kéo/nén của thép đạt cường độ chịu kéo/nén, bê tông chịu nén bằng cường độ chịu nén, không xét đến khả năng chịu kéo của bê tông, mặt phẳng vẫn phẳng sau biến dạng. Công thức tính mômen uốn dựa trên diện tích tiết diện vành khuyên, cường độ bê tông và cốt thép, cùng các hệ số điều kiện làm việc.

Các khái niệm chính bao gồm: mômen uốn nứt (M_crc), mômen uốn gãy (M_br), cường độ chịu nén bê tông (f_c), cường độ chịu kéo bê tông (f_t), và hệ số điều kiện làm việc bê tông (k).

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nguyên vật liệu chính là tro bay loại F từ nhà máy nhiệt điện Formosa, dung dịch hoạt hóa kiềm gồm NaOH 16 mol/l và sodium silicate. Cát sông được sử dụng làm cốt liệu. Cọc rỗng bê tông geopolymer và cọc bê tông xi măng được chế tạo theo cấp phối thiết kế tương đương về cường độ.

• Phương pháp phân tích: Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén mẫu trụ bê tông, thí nghiệm uốn nứt và uốn gãy cọc rỗng ở 06 mức nhiệt độ dưỡng hộ: 40ºC, 60ºC, 80ºC, 100ºC, 110ºC, 120ºC trong 12 giờ. Phân tích số liệu thực nghiệm so sánh mômen uốn nứt và mômen uốn gãy giữa cọc geopolymer và cọc xi măng. Sử dụng phương pháp hồi quy để xác định mối quan hệ giữa mômen uốn nứt và mômen uốn gãy.

• Timeline nghiên cứu: Quá trình nghiên cứu kéo dài trong khoảng 12 tháng, bao gồm giai đoạn chuẩn bị nguyên vật liệu, thiết kế cấp phối, chế tạo mẫu, dưỡng hộ nhiệt, thí nghiệm cơ lý và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Cường độ chịu uốn nứt và uốn gãy của cọc rỗng geopolymer tương đương với cọc bê tông xi măng: Kết quả thí nghiệm cho thấy tải trọng uốn nứt trung bình của cọc geopolymer đạt khoảng 95-105% so với cọc xi măng cùng cấp độ bền, chứng tỏ khả năng chịu uốn của vật liệu geopolymer không thua kém bê tông truyền thống.

2. Ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ chịu uốn: Nhiệt độ dưỡng hộ từ 40ºC đến 80ºC trong 12 giờ không đủ để cọc rỗng geopolymer đạt cường độ tối ưu, với mômen uốn nứt chỉ đạt khoảng 70-80% giá trị tối đa. Khi tăng nhiệt độ dưỡng hộ lên 100ºC, mômen uốn nứt và mômen uốn gãy tăng lên đáng kể, đạt gần 100% giá trị tối ưu. Tuy nhiên, nhiệt độ dưỡng hộ trên 110ºC không mang lại lợi ích kinh tế do tăng chi phí năng lượng mà cường độ không tăng đáng kể.

3. Mối quan hệ giữa mômen uốn nứt và mômen uốn gãy: Phân tích hồi quy cho thấy mômen uốn gãy (M_br) tỷ lệ thuận với mômen uốn nứt (M_crc) theo công thức gần đúng:
   [ M_{br} = 1.2 \times M_{crc} + 5.3 \quad (kNm) ]
   Điều này giúp dự đoán khả năng chịu uốn gãy dựa trên mômen uốn nứt, thuận tiện cho thiết kế và kiểm tra chất lượng cọc.

4. Độ võng khi uốn nứt: Độ võng của cọc rỗng geopolymer khi chịu tải uốn nứt tương đương hoặc thấp hơn cọc xi măng, cho thấy tính đàn hồi và khả năng chống nứt tốt của vật liệu geopolymer.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các kết quả trên là do cấu trúc mạng polyme Si-O-Al trong bê tông geopolymer tạo nên độ bền cơ học cao và khả năng chịu nhiệt tốt. Nhiệt độ dưỡng hộ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng geopolymer hóa, từ đó ảnh hưởng đến cường độ bê tông. Nhiệt độ dưỡng hộ thấp không đủ năng lượng để hoàn thiện cấu trúc mạng polyme, trong khi nhiệt độ quá cao không làm tăng đáng kể cường độ mà chỉ làm tăng chi phí.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả phù hợp với nhận định rằng nhiệt độ dưỡng hộ tối ưu cho bê tông geopolymer thường nằm trong khoảng 90-100ºC. Việc sử dụng tro bay loại F có thành phần SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 trên 70% và CaO dưới 30% đảm bảo hoạt tính cao, phù hợp cho công nghệ geopolymer.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tải trọng uốn nứt và mômen uốn gãy theo từng mức nhiệt độ dưỡng hộ, bảng so sánh tải trọng và độ võng giữa cọc geopolymer và cọc xi măng, giúp minh họa rõ ràng ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử cơ học của cọc.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng nhiệt độ dưỡng hộ tối ưu 100ºC trong 12 giờ cho sản xuất cọc rỗng bê tông geopolymer nhằm đạt cường độ tối ưu, giảm chi phí năng lượng so với nhiệt độ cao hơn. Chủ thể thực hiện: nhà máy sản xuất cấu kiện bê tông, thời gian áp dụng: ngay khi triển khai sản xuất.

2. Sử dụng tro bay loại F có thành phần hóa học phù hợp làm nguyên liệu chính để đảm bảo chất lượng bê tông geopolymer, đồng thời tận dụng phế thải công nghiệp, giảm ô nhiễm môi trường. Chủ thể thực hiện: nhà cung cấp nguyên liệu và nhà sản xuất bê tông.

3. Phát triển quy trình dưỡng hộ nhiệt ẩm thay vì dưỡng hộ nhiệt khô truyền thống để nâng cao chất lượng bê tông geopolymer, tăng khả năng liên kết và cường độ chịu uốn. Chủ thể thực hiện: phòng thí nghiệm và nhà máy sản xuất, thời gian nghiên cứu và áp dụng: 6-12 tháng.

4. Khuyến khích nghiên cứu mở rộng ứng dụng bê tông geopolymer trong các cấu kiện xây dựng khác như dầm, sàn, tấm panel nhằm đa dạng hóa sản phẩm thân thiện môi trường. Chủ thể thực hiện: các viện nghiên cứu, trường đại học, doanh nghiệp xây dựng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng: Nắm bắt kiến thức về vật liệu bê tông geopolymer, phương pháp thí nghiệm và phân tích ứng xử cơ học của cấu kiện bê tông mới.

2. Doanh nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng: Áp dụng công nghệ geopolymer để phát triển sản phẩm thân thiện môi trường, giảm chi phí và nâng cao hiệu quả kinh tế.

3. Chuyên gia thiết kế và thi công công trình dân dụng, công nghiệp: Hiểu rõ đặc tính cơ học và điều kiện dưỡng hộ tối ưu của bê tông geopolymer để lựa chọn vật liệu phù hợp cho các công trình.

4. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách xây dựng, môi trường: Đánh giá tiềm năng ứng dụng vật liệu xanh, góp phần giảm phát thải khí nhà kính và thúc đẩy phát triển bền vững ngành xây dựng.

Câu hỏi thường gặp

1. Bê tông geopolymer là gì và có ưu điểm gì so với bê tông xi măng?
   Bê tông geopolymer là loại bê tông sử dụng chất kết dính kiềm hoạt hóa từ tro bay thay cho xi măng pooclăng. Ưu điểm gồm giảm phát thải CO2 từ 26-45%, khả năng chịu nhiệt và chống ăn mòn tốt, giá thành thấp hơn 10-30%, thân thiện môi trường.

2. Nhiệt độ dưỡng hộ ảnh hưởng thế nào đến cường độ bê tông geopolymer?
   Nhiệt độ dưỡng hộ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng geopolymer hóa. Nhiệt độ từ 40ºC đến 80ºC không đủ để đạt cường độ tối ưu, trong khi 100ºC là mức tối ưu cho cường độ cao nhất. Nhiệt độ trên 110ºC không mang lại lợi ích kinh tế.

3. Cọc rỗng bê tông geopolymer có thể thay thế cọc bê tông xi măng không?
   Kết quả nghiên cứu cho thấy cọc rỗng geopolymer có khả năng chịu uốn nứt và uốn gãy tương đương cọc bê tông xi măng cùng cấp độ bền, có thể thay thế trong nhiều ứng dụng xây dựng.

4. Tro bay loại nào phù hợp để sản xuất bê tông geopolymer?
   Tro bay loại F với tổng thành phần SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 trên 70% và CaO dưới 30% được đánh giá có hoạt tính cao, phù hợp cho công nghệ geopolymer.

5. Làm thế nào để áp dụng kết quả nghiên cứu vào sản xuất thực tế?
   Cần thiết lập quy trình dưỡng hộ nhiệt ẩm ở 100ºC trong 12 giờ, sử dụng nguyên liệu tro bay đạt chuẩn, đồng thời đào tạo kỹ thuật viên và kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt để đảm bảo hiệu quả sản xuất.

Kết luận

• Bê tông geopolymer sử dụng tro bay là vật liệu xanh, thân thiện môi trường, giảm phát thải khí nhà kính so với bê tông xi măng truyền thống.
• Ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến ứng xử chịu uốn của cọc rỗng bê tông geopolymer rất rõ rệt, với nhiệt độ dưỡng hộ 100ºC trong 12 giờ là tối ưu.
• Cọc rỗng bê tông geopolymer có khả năng chịu uốn nứt và uốn gãy tương đương cọc bê tông xi măng cùng cấp độ bền.
• Mối quan hệ giữa mômen uốn nứt và mômen uốn gãy được xác định giúp thuận tiện cho thiết kế và kiểm tra chất lượng.
• Đề xuất áp dụng quy trình dưỡng hộ nhiệt ẩm và sử dụng tro bay loại F để sản xuất cọc rỗng bê tông geopolymer, mở rộng ứng dụng trong xây dựng bền vững.

Next steps: Triển khai thử nghiệm sản xuất quy mô công nghiệp, nghiên cứu mở rộng ứng dụng cấu kiện khác, đào tạo nhân lực và hoàn thiện tiêu chuẩn kỹ thuật.

Call to action: Các doanh nghiệp và viện nghiên cứu nên hợp tác phát triển công nghệ bê tông geopolymer để góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả kinh tế ngành xây dựng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH TÂN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ DƯỠNG HỘ ĐẾN ỨNG XỬ CỦA CỌC RỖNG BÊ TÔNG GEOPOLYMER NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 S K C0 0 5 7 9 3 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11/2018 Luan van Ộ GI O OT O TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH TÂN NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ DƢỠNG HỘ ĐẾN ỨNG XỬ CỦA CỌC RỖNG BÊ TÔNG GEOPOLYMER NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP -60580208 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2018 Luan van Ộ GI O OT O TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH TÂN NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ DƢỠNG HỘ ĐẾN ỨNG XỬ CỦA CỌC RỖNG BÊ TÔNG GEOPOLYMER NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP -60580208 Hƣớng dẫn khoa học: TS.PHẠM ĐỨC THIỆN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2018 Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC I.LÝ LỊCH SƠ LƢỢC Họ và tên: Nguyễn Thanh Tân Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 28/02/1972 Nơi sinh: An Giang Quê quán: Hiệp Xƣơng, Phú Tân, An Giang ân tộc: Kinh hỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Số 15 1 đƣờng Nguyễn biểu, khóm ông Hƣng, phƣờng ông xuyên, thành phố Long Xuyên, tỉnh An Giang.

iện thoại: 0913124953 Email: thanhtanag@gmail. ĐẠI HỌC: Hệ đào tạo: Chính quy, Thời gian đào tạo từ tháng 03/1991 đến tháng 03/1995. Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng ại học Giao thông Vận tải Hà Nội, cơ sở II, Thủ ức, Thành phố Hồ hí Minh. Ngành học: Xây dựng ầu - ƣờng.

Tên đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và thi công cầu bê tông cốt thép dầm liên hợp. Ngày & nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: Năm 1995, tại Tp. Ngƣời hƣớng dẫn: TS.Nguyễn Quốc Hùng. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời Công việc đảm Nơi công tác gian nhận 1995- an Quản lý dự án công trình thuộc Sở giao thông vận Giám sát công 1996 tải tỉnh Kiên Giang trình an Quản lý ự án ầu tƣ và Xây dựng tỉnh An Quản lý dự án 1996 - Giang ( nay là an Quản lý ự án ầu tƣ Xây dựng 2008 và Khu vực Phát triển ô thị tỉnh An Giang ) an Quản lý ự án ầu tƣ và Xây dựng tỉnh An Giám đốc Quản 2008 đến Giang ( nay là an Quản lý ự án ầu tƣ Xây dựng lý dự án nay và Khu vực Phát triển ô thị tỉnh An Giang ); i Luan van LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi ác số liệu, nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác TP.

Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 11 năm 2018 Nguyễn Thanh Tân ii Luan van CẢM TẠ Trƣớc tiên, tôi xin bàỳ tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS. Phạm ức Thiện và Thầy TS.Phan ức Hùng là ngƣời đã giúp tôi xây dựng ý tƣởng đề tài, mở ra những hƣớng đi trên con đƣờng tiếp cận phƣơng pháp nghiên cứu khoa học. Thầy đã có ý kiến đóng góp quý báu và giúp đỡ tôi rất nhiều trong thời gian qua. Tôi xin chân thành quý Thầy ở Khoa Xây dựng, trƣờng ại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp.

Hồ hí Minh đã tận tình giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt khóa học ao học. Mặc dù có nhiều cố gắng trong quá trình thực hiện, nhƣng luận văn có thể sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, khuyết điểm. ản thân mong nhận đƣợc sự góp ý kiến của quý Thầy cô và bạn bè. iii Luan van TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ề tài nghiên cứu là ảnh hƣởng nhiệt độ dƣỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê tông Geopolymer.

Luận văn tập trung nghiên cứu ảnh hƣởng của nhiệt độ dƣỡng hộ ở 06 cấp nhiệt độ từ 40ºC, 60ºC, 80ºC, 100ºC, 110ºC, 120ºC đến khả năng chịu uốn nứt và uốn gãy của cọc rỗng bê tông Geopolymer. Nghiên cứu còn đƣợc thực hiện cho cọc rỗng bê tông xi măng có cấp độ bền tƣơng đƣơng làm cơ sở đối chứng và so sánh. Kết quả thí nghiệm cho thấy khả năng chịu uốn nứt của cọc rỗng bê tông geopolymer khá tƣơng đồng với cọc rỗng bê tông xi măng khi có cùng cấp độ bền. Kết quả thí nghiệm cũng cho ra đƣợc mối quan hệ giữa mômen uốn nứt và mômen uốn gãy của cọc rỗng ở từng cấp nhiệt độ dƣỡng hộ khác nhau.

Nhiệt độ dƣỡng hộ từ 400 đến 800C trong 12 giờ không đủ cung cấp nhiệt lƣợng để cọc rỗng đạt cƣờng độ tối ƣu. Nhiệt độ dƣỡng hộ lớn hơn 1000 không có lợi về mặt kinh tế. Kết quả nghiên cứu này mở ra triển vọng trong viêc ứng dụng vật liệu “xanh” Geopolymer trong việc sản xuất cấu kiện thân thiện môi trƣờng rất hữu ích ứng dụng rộng rải trong các công trình xây dựng hiện nay. iv Luan van ABSTRACT This paper presents the study on the effects of curing temperature on behavior of geopolymer concrete (GPC) hollow piles.

The thesis focused on the effects of 06 levels of curing temperature from 40ºC, 60ºC, 80ºC, 100ºC, 110ºC, 120ºC to bending and fracture strength of Geopolymer concrete piles. The research was also carried out for cement based concrete (OPC) hollow piles with equivalent strength for comparison. The results showed that the fracture resistance of the geopolymer concrete hollow piles was similar to that of OPC hollow piles at the same strength level. The experiment results also show the relationship between bending moment and fracture moment of the hollow pile at different curing temperature levels.

Curing temperatures from 40ºC to 80ºC for 12 hours are not sufficient to provide the optimal hollow pile strength. Curing temperatures greater than 100ºC are not economically advantageous. This research opens up the prospect of using "green" Geopolymer material in the production of environmentally friendly components that are very useful in a wide range of applications. v Luan van MỤC LỤC TRANG TỰA TRANG QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LÝ LỊCH BẢN THÂN.

i LỜI CAM ĐOAN. ii CẢM TẠ .iii TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ. iv MỤC LỤC…………………………………………………………………………………… vi DANH SÁCH CÁC HÌNH .viii DANH SÁCH CÁC BẢNG. ix CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI .1 SỰ ẦN THIẾT NGHIÊN ỨU Ề T I:.

ê tông xi măng và vấn đề môi trƣờng:. Bê tông Geopolymer – vật liệu thân thiện môi trƣờng .3 ấu kiện sử dụng GP .2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN ỨU Ề T I: .1 Nghiên cứu trên thế giới: .2 Nghiên cứu trong nƣớc .3 M TIÊU NGHIÊN ỨU :. 15 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .1 VẬT LIỆU Ê TÔNG GEOPOLYMER .1 Quá trình geopolymer hóa: .2 ơ chế hóa học của công nghệ geopolymer tro bay .3 Ảnh hƣởng của cấu trúc geopolymer cƣờng độ chịu nén: .4 Lợi ích của bê tông geopolymer vào xây dựng: .2 TÍNH KHẢ NĂNG HỊU UỐN ỦA Ọ THEO LÝ THUYẾT MLT .1 ƣờng độ chịu uốn của cọc rỗng .2 Tính monen kháng nứt của cọc rỗng. 23 CHƢƠNG 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM .1 NGUYÊN VẬT LIỆU: .2 ung dịch hoạt hóa .5 Nƣớc pha dung dịch NaOH .2 THIẾT KẾ TH NH PHẦN ẤP PHỐI V PHƢƠNG PH P THÍ NGHIỆM MẪU TR Ê TÔNG: .1 Thiết kế thành phần cấp phối bê tông Geopolymer: .2 Thiết kế thành phần cấp phối bê tông xi măng: .3 Phƣơng pháp thí nghiệm .1 úc mẫu xác định cƣờng độ chịu nén cho mẫu trụ OP và GP .2 Nhào trộn và đúc mẫu : .3 ƣỡng hộ nhiệt: .4 Thí nghiệm nén mẫu bê tông Geopolymer : .4 hế tạo cấu kiện cọc OP : .5 Yêu cầu đối với cọc OP : .3 Phạm vi ứng dụng: .4 Vật liệu sản xuất xi măng cốt thép:.

36 vi Luan van 3.1 Yêu cầu chung:.4 ốt liệu lớn: Nhƣ cốt liệu trong cấp phối bê tông geopolymer.5 Nƣớc: Nhƣ trong mục thiết kế cấp phối bê tông geopolymer.7 úc cấu kiện cọc rỗng GP : .7 Nhào trộn và đúc cấu kiện cọc rỗng GP .8 Dƣỡng hộ nhiệt: .9 Thiết bị, dụng cụ : [41].10 ách đo độ võng khi uốn nứt cọc: .12 Khối lƣợng thí nghiệm: .13 Thí nghiệm khả năng chịu uốn của cọc rỗng:. 41 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ .1 ƢỜNG Ộ HỊU NÉN ỦA MẪU Ê TÔNG GEOPOLYMER: .2 TÍNH TO N KHẢ NĂNG HỊU UỐN ỦA Ọ RỖNG OP , GP THEO LÝ THUYẾT: .3 X ỊNH Ộ ỀN UỐN NỨT – GÃY THÂN Ọ ỦA Ọ TRÒN RỖNG Ê TÔNG ỐT THÉP “ Ọ RỖNG OP ” V Ọ TRÒN RỖNG BÊ TÔNG GEOPOLYMER “ Ọ RỖNG GP ”: .1 ác dạng phá hoại điển hình: .1 ọc rỗng OP .2 ọc rỗng GP : .4 ẢNH HƢỞNG NHIỆT Ộ ƢỠNG HỘ V KHẢ NĂNG HỊU UỐN ỦA Ọ : .1 Tải trọng uốn gây nứt, mô men uốn nứt, mô men lý thuyết của cọc rỗng OP và cọc rỗng GP .2 Tải trọng uốn gãy, mô men uốn gãy, mô men lý thuyết của cọc rỗng OP và cọc rỗng GP .3 Tải trọng uốn nứt - gãy ở 6 mức nhiệt độ dƣỡng hộ cọc rỗng GP .4 Mô men uốn nứt - gãy ở 6 mức nhiệt độ dƣỡng hộ .5 Từ thực nghiệm ta tính lại quan hệ giữa M crc và M br : .6 ộ võng khi uốn nứt của cọc rỗng OP và cọc rỗng GP .7 Tải trọng uốn nứt và độ võng khi uốn nứt .8 Mô men uốn nứt và độ võng khi uốn nứt. 58 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .2 HƢỚNG PH T TRIỂN Ề T I:. 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

61 vii Luan van DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1: Ô nhiểm môi trƣờng.2 : Khí thảy từ các nhà máy nhiệt điện Eggborough ở hạt North Yorshire,Anh .3:Bãi chứa tro xỉ của nhà máy .4: Khí thải từ các nhà máy nhiệt điện than gây ô nhiễm môi trƣờng không khí trầm trọng [1] .5: Tấm bê tông geopolymer lát vĩa hè .6: ọc bê tông xi măng cốt thép .7: ọc bê tông ly tâm (OP ) .1: Sơ dồ mô phỏng sự hoạt góa vật liệu alumosolocat [30] .2: ấu trúc poly ( sialates) theo ividovits [5] .2: Thủy tinh lỏng và NaOH .3: ân thủy tinh lỏng và trộn NaOH .4: iểu đồ thành phần hạt cát .5: iểu đồ thành phần hạt đá .6: Pha trộn cấp phối và đúc mẫu .7: úc mẫu trụ bê tông GEO .8: Trộn bê tông GEO đúc mẫu trụ .9: ƣỡng hộ nhiệt .10: Thí nghiệm nén mẫu trụ .11: hi tiết mẫu cọc ( Khuôn mẫu và lồng thép ) .