Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian dưỡng hộ nhiệt đến cọc rỗng bê tông geopolymer

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1. Sự cần thiết của đề tài nghiên cứu

1.2. Vấn đề môi trường

1.3. Vật liệu xây dựng thân thiện môi trường

1.4. Tổng quan tình hình nghiên cứu của đề tài

1.4.1. Nghiên cứu trên thế giới

1.4.2. Nghiên cứu trong nước

1.5. Mục tiêu nghiên cứu

1.6. Nhiệm vụ nghiên cứu

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Vật liệu bê tông Geopolymer

2.2. Quá trình geopolymer hóa các nguyên liệu giàu nhôm và silic

2.3. Cơ chế hóa học của công nghệ geopolymer tro bay

2.4. Ảnh hưởng của cấu trúc geopolymer đến cường độ bê tông

2.5. Thành phần Bê tông Geopolymer

2.6. Những ưu khuyết điểm của GPC

2.7. Điều kiện dưỡng hộ nhiệt

2.8. Cọc rỗng bê tông

2.9. Phạm vi ứng dụng

2.10. Tính toán thiết kế cọc rỗng OPC và GPC

2.11. Tính toán khả năng chịu uốn của cọc rỗng

2.12. Cường độ chịu uốn của cọc rỗng

2.13. Mô men kháng nứt của cọc rỗng

2.14. Mô men kháng gãy của cọc rỗng

3. CHƯƠNG 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

3.1. Nguyên vật liệu

3.2. Dung dịch hoạt hóa

3.3. Dung dịch Sodium Silicate (Na2SiO3)

3.4. Cốt liệu Cát vàng

3.5. Cấp phối bê tông GPC

3.5.1. Xác định cấp phối

3.5.2. Đúc mẫu xác định cường độ nén

3.5.3. Dưỡng hộ nhiệt ẩm

3.6. Thiết kế thành phần cấp phối bê tông OPC B45 (M600)

3.6.1. Xác định cấp phối

3.6.2. Đúc mẫu xác định cường độ nén

3.6.3. Dưỡng hộ nhiệt ẩm

3.7. Kích thước cọc

3.8. Quy trình sản xuất thí nghiệm cấu kiện cọc rỗng bê tông GPC

3.9. Thí nghiệm cọc

3.9.1. Xác định độ bền uốn nứt thân cọc rỗng

3.9.2. Xác định độ bền uốn gãy thân cọc rỗng

4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1. Cường độ chịu nén của mẫu bê tông OPC và GPC

4.2. Khả năng chịu tải của cọc theo lý thuyết

4.3. Tính toán mô men bền uốn của cọc rỗng

4.4. Tính mô men kháng nứt của cọc rỗng

4.5. Tính mô men kháng gãy của cọc rỗng

4.6. Kết quả thí nghiệm

4.6.1. Ảnh hưởng của thời gian dưỡng hộ nhiệt đến khả năng bền uốn thân cọc

4.6.2. Khả năng bền nứt thân cọc

4.6.3. Khả năng bền gãy thân cọc

4.6.4. Quan hệ lực gây nứt và độ võng tại thời điểm nứt

4.6.5. Quan hệ giữa mô men uốn nứt Mcrctn và mô men uốn gãy Mbrtn

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

5.1. Hướng phát triển đề tài

DANH SÁCH CÁC HÌNH

DANH SÁCH CÁC BẢNG

I. Tổng quan về nghiên cứu

Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của thời gian dưỡng hộ nhiệt đến cọc rỗng bê tông geopolymer. Cọc rỗng bê tông geopolymer là một loại vật liệu xây dựng mới, được phát triển nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Việc sử dụng bê tông geopolymer không chỉ giúp giảm lượng khí thải CO2 mà còn tận dụng các phế thải công nghiệp như tro bay. Nghiên cứu này nhằm mục đích xác định thời gian dưỡng hộ tối ưu để đạt được cường độ và tính chất cơ học tốt nhất cho cọc rỗng bê tông geopolymer.

1.1. Sự cần thiết của nghiên cứu

Ngành xây dựng hiện nay đang đối mặt với nhiều thách thức về môi trường. Việc sản xuất xi măng truyền thống thải ra một lượng lớn khí CO2, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến biến đổi khí hậu. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường như bê tông geopolymer là rất cần thiết. Nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện chất lượng công trình mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Theo thống kê, việc sử dụng bê tông geopolymer có thể giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên.

II. Cơ sở lý thuyết

Cơ sở lý thuyết của nghiên cứu này bao gồm các khái niệm về bê tông geopolymer, thời gian dưỡng hộ nhiệt, và cọc rỗng bê tông. Bê tông geopolymer được hình thành từ phản ứng giữa các oxit nhôm và silic với dung dịch kiềm. Quá trình này diễn ra dưới nhiệt độ thấp và không cần nước để thủy hóa như bê tông truyền thống. Thời gian dưỡng hộ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến cường độ và tính chất cơ học của bê tông geopolymer. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng thời gian dưỡng hộ dài hơn có thể cải thiện đáng kể cường độ chịu nén và khả năng chịu uốn của bê tông geopolymer.

2.1. Vật liệu bê tông geopolymer

Bê tông geopolymer được sản xuất từ các nguyên liệu giàu nhôm và silic, thường là các phế thải công nghiệp như tro bay. Vật liệu xây dựng này không chỉ thân thiện với môi trường mà còn có nhiều ưu điểm như khả năng chịu ăn mòn tốt, co ngót thấp và cường độ cao. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng bê tông geopolymer có thể đạt được cường độ tương đương hoặc cao hơn so với bê tông xi măng truyền thống khi được dưỡng hộ đúng cách. Việc sử dụng bê tông geopolymer trong xây dựng không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn giảm thiểu tác động đến môi trường.

III. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc thực hiện các thí nghiệm để xác định ảnh hưởng của thời gian dưỡng hộ nhiệt đến cọc rỗng bê tông geopolymer. Các mẫu bê tông geopolymer được dưỡng hộ ở các thời gian khác nhau từ 6 đến 12 giờ và sau đó được kiểm tra cường độ chịu nén, khả năng chịu uốn nứt và uốn gãy. Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng thời gian dưỡng hộ dài hơn có thể cải thiện đáng kể các chỉ tiêu cơ học của bê tông geopolymer.

3.1. Thiết kế thí nghiệm

Thiết kế thí nghiệm bao gồm việc chuẩn bị các mẫu bê tông geopolymer với các tỷ lệ khác nhau của nguyên liệu và dung dịch kiềm. Các mẫu này được dưỡng hộ ở nhiệt độ 100 độ C trong các khoảng thời gian khác nhau. Sau khi dưỡng hộ, các mẫu sẽ được kiểm tra cường độ chịu nén và khả năng chịu uốn. Kết quả sẽ được so sánh với các mẫu bê tông xi măng để đánh giá hiệu quả của thời gian dưỡng hộ nhiệt đến tính chất cơ học của bê tông geopolymer.

IV. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng thời gian dưỡng hộ nhiệt có ảnh hưởng rõ rệt đến cường độ và khả năng chịu lực của cọc rỗng bê tông geopolymer. Các mẫu bê tông geopolymer dưỡng hộ trong 12 giờ đạt được cường độ chịu nén tương đương với bê tông xi măng. Ngoài ra, khả năng chịu uốn nứt và uốn gãy của bê tông geopolymer cũng tương đương với bê tông xi măng khi có cùng cấp độ bền. Nghiên cứu này mở ra triển vọng cho việc ứng dụng vật liệu geopolymer trong xây dựng, đặc biệt là trong các công trình yêu cầu tính bền vững và thân thiện với môi trường.

4.1. Ảnh hưởng của thời gian dưỡng hộ đến cường độ

Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng thời gian dưỡng hộ càng dài, cường độ chịu nén của bê tông geopolymer càng cao. Cụ thể, các mẫu bê tông geopolymer dưỡng hộ trong 12 giờ đạt cường độ chịu nén tương đương với bê tông xi măng B45. Điều này chứng tỏ rằng việc tối ưu hóa thời gian dưỡng hộ là rất quan trọng trong quá trình sản xuất bê tông geopolymer. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng có mối quan hệ chặt chẽ giữa mô men uốn nứt và mô men uốn gãy của cọc, điều này cần được xem xét trong thiết kế và thi công các công trình xây dựng.

V. Kết luận và hướng phát triển

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng thời gian dưỡng hộ nhiệt có ảnh hưởng lớn đến cọc rỗng bê tông geopolymer. Việc tối ưu hóa thời gian dưỡng hộ không chỉ giúp cải thiện cường độ mà còn nâng cao tính chất cơ học của bê tông geopolymer. Hướng phát triển tiếp theo của nghiên cứu này là mở rộng ứng dụng của bê tông geopolymer trong các công trình xây dựng, đồng thời nghiên cứu thêm về các yếu tố khác ảnh hưởng đến tính chất của bê tông geopolymer.

5.1. Hướng phát triển nghiên cứu

Nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố khác như tỷ lệ nguyên liệu, nhiệt độ dưỡng hộ và loại dung dịch kiềm đến tính chất của bê tông geopolymer. Ngoài ra, việc nghiên cứu ứng dụng bê tông geopolymer trong các công trình xây dựng thực tế cũng cần được thực hiện để đánh giá hiệu quả và tính khả thi của vật liệu này trong thực tiễn.

Luận văn thạc sĩ: Ảnh hưởng của thời gian dưỡng hộ nhiệt đến ứng xử của cọc rỗng bê tông geopolymer