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 … tháng … năm 201… (Ký tên và ghi rõ họ tên) CẢM TẠ Sau thời gian học tập và rèn luyện tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, được sự chỉ hỗ trợ của quý thầy trong trường. Tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập nâng cao cả tri thức và lối sống. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Chủ Nhiệm Khoa cùng các Thầy Cô khoa Xây Dựng và Cơ Học Ứng Dụng đã quan tâm, giảng dạy và truyền đạt kiến thức vô cùng quý báo trong quá trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp của tôi. Và đặc biệt tôi vô cùng biết ơn Thầy Phan Đức Hùng đã tận tình giúp đỡ và hỗ trợ chỉ bảo tôi ngay từ bước đầu làm luận văn; trang bị và truyền đạt cho tôi những kinh nghiệm, kiến thức quý báo để nghiên cứu, cũng như gợi mở những phương hướng thực hiện, hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp. Luận văn tốt nghiệp là quá trình nghiên cứu lâu dài và sự hỗ trợ quý Thầy Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM.
Tuy rằng luận văn này được thực hiện với sự cố gắng lớn lao, nhưng cũng không ít sai sót trong quá trình nghiên cứu. Rất mong nhận được sự quan tâm góp ý kiến, cũng như chỉ bảo thật nhiều của quý thầy để luận văn được hoàn thiện hơn. Trân trọng! Thành Phố Hồ Chính Minh,ngày 20 tháng 09 năm 2017 Học viên thực hiện Trần Nhật Minh Lớp XDC 2015B TÓM TẮT Đề tài khảo sát sự thay đổi về cƣờng độ chịu nén và khối lƣợng của các mẫu vữa geopolymer sử dụng hạt xốp EPS theo thời gian ngâm trong các loại hóa chất ăn mòn nhằm đánh giá độ bền của vữa để chế tạo các loại gạch nhẹ. Đề tài sử dụng 6 cấp phối vữa có tỷ lệ dung dịch sodium silicate/ sodium hydroxide là 2,5; tỉ lệ dung dịch hoạt hóa /tro là 0,6; tỷ lệ cát/tro lần lƣợt là 1,3, 1,6, 1,9 và lƣợng hạt xốp EPS lần lƣợt là 55% và 45%.
Các mẫu vữa có kích thƣớc 10x20cm, sau khi đƣợc tĩnh định trong 48h sẽ đƣợc tháo khuôn và dƣỡng hộ ở 700C trong 8 giờ và sau đó là dƣỡng hộ tự nhiên trong 24 giờ. Mẫu đƣợc đo kích thƣớc và cân khối lƣợng ban đầu trƣớc khi ngâm các hóa chất ăn mòn. Các hóa chất sử dụng là H2SO4, Na2SO4, NaCl và có nồng độ là 5%. Các mốc thời gian kiểm tra mẫu là 0 ngày (chƣa ngâm hóa chất), 4 tuần, 8 tuần, 12 tuần, 16 tuần và 20 tuần.
Mẫu sau khi lấy ra khỏi dung dịch đƣợc lau khô bề mặt, đo kích thƣớc, cân khối lƣợng và tiến hành nén mẫu. Kết quả thu đƣợc cho thấy mức độ thay đổi của mẫu tùy thuộc và cấp phối và môi trƣờng ngâm ăn mòn. Cƣờng độ chịu nén và khối lƣợng của mẫu tăng nhiều nhất vào tuần thứ 8 và giảm dần ở các tuần tiếp theo nhƣng vẫn duy trì đƣợc cƣờng độ. Kết quả thí nghiệm cho thấy vữa geopolymer sử dụng hạt xốp có khả năng chống đƣợc các môi trƣờng ăn mòn, có thể đƣợc dùng để chế tạo gạch nhẹ không nung làm việc trong các môi trƣờng chịu ăn mòn.
1 ABSTRACT The paper presents the changes in the compressive strength and mass of specimems during the soaking time in different chemical liquids to evaluate the durability of geopolymer mortar using expanded polystyrene (EPS). The article uses six different mortar, the mortar propotion have the same ratio of sodium silicate/ sodium hydroxide is 2,5; the solution/ash is 0,6; the sand/ash is 1,3, 1,6 and 1,9; mortar with EPS content is 55% and 45%. The sizes of cylindrical mortar are 10x20cm are removed and heated at 700C for 8 hours after 48 hours of static. Samples are measured and weighed prior to chemical immersion to assess the corrosion resistance of the sample.
Three chemicals are used include H2SO4, Na2SO4, NaCl at a concentration of 5%. Experimental timelines were 0 days (no chemical immersion), 4 weeks, 8 weeks, 12 weeks, 16 weeks, 20 weeks. Samples are taken out of the solution, wiped off and after that they will be weighed, resized, compressed to determine the compressive strength. Experimental results on the changes depend on the mortar proportion, workability and corrosive environments.
The compressive strength of geopolymer mortar tends to increase after 8 week and decrease in the coming weeks but still maintain a compressive. Experimental results showed this lightweight geopolymer mortar resistant to corrosion. This study showed that geopolymer mortar using expanded polystyrene (EPS) can be applied for making lightweight unburn-bricks existing in different corrosive environments. 2 MỤC LỤC CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .1 Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu .2 Tình hình nghiên cứu .1 Khái niệm về Geopolymer .2 Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc .3 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc .4 Nhận xét các đề tài .3 Mục tiêu của đề tài nghiên cứu.4 Nhiệm vụ đề tài nghiên cứu.5 Phƣơng pháp nghiên cứu.
19 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.1 Công nghệ Geopolymer .1 Lịch sử ra đời và phát triển .2 Thành phần và công thức hóa học .3 Cơ chế phản ứng .5 Dung dịch hoạt hóa .2 Hạt xốp Polystyrene EPS .3 Ăn mòn trong bê tông và vữa .1 Các môi trƣờng gây ăn mòn trong bê tông .2 Cơ chế của quá trình ăn mòn .3 Tốc độ ăn mòn kim loại. 35 CHƢƠNG 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM .1 Nguyên vật liệu.1 Hạt xốp Polystyrene EPS .4 Dung dịch NaOH .5 Dung dịch thủy tinh lỏng ( Na2SiO3) .2 Thành phần cấp phối.3 Phƣơng pháp tạo mẫu .1 Cân đo nguyên vật liệu .2 Nhào trộn và đúc mẫu .4 Dƣỡng hộ và phƣơng pháp thí nghiệm .1 Dƣỡng hộ mẫu .2 Xác định cƣờng độ chịu nén của mẫu.3 Xác định độ hút nƣớc của mẫu. 52 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM.1 Kiểm tra trực quan .2 Kiểm tra độ dƣ kiềm .3 Kiểm tra độ hút nƣớc .4 Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xốp đến độ thay đổi khối lƣợng theo thời gian ngâm.5 Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xốp đến cƣờng độ nén theo thời gian ngâm.6 Ảnh hƣởng của tỷ lệ cát/ tro đến cƣờng độ nén theo thời gian ngâm.7 Ảnh hƣởng của thời gian ngâm giữa các dung dịch hóa chất.8 Độ thay đổi khối lƣợng và cƣờng độ của mẫu gạch theo thời gian ngâm. 73 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI.2 Hƣớng phát triển và đóng góp của đề tài.
77 5 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Lò gạch nung ở Bình Dƣơng .2 Công trình xây bằng gạch không nung .3 a) Gạch papanh; b) Gạch block;c) Gạch xi măng cát; d) Gạch AAC .4 a) Gạch bọt CLC; b) gạch bê tông xốp polystyrol .1 Tinh thể Geopolymer .2 Cấu trúc poly(sialates) theo Davidovist .3 Metakaolin (a) và tro bay (b) với NaOH 8M .4 Sự hoạt hóa vật liệu aluminosilicate .5 Mô tả phản ứng tro bay trong dung dịch kiềm.7 Cấu trúc SEM của vi hạt tro bay .8 Hạt xốp Polystyrene EPS .9 Ăn mòn bê tông trong các môi trƣờng .10 Sự hình thành H2S và chuyển hóa thành H2SO4 gây ăn mòn trong ống cống .1 Sử dụng hạt xốp EPS đƣờng kính 1-2 mm.2 Dung dịch NaOH 14M .3 Dung dịch thủy tinh lỏng.4 Cát nằm trong đƣờng chuẩn cốt liệu .5 Thành phần hạt của cát .6 Khuôn trụ tạo mẫu vữa và khuôn gạch .7 Cân điện tử .8 Dụng cụ trộn.9 Trộn vữa bằng máy trộn cầm tay .10 Trộn vữa bằng máy dung tích lớn .11 Dƣỡng hộ nhiệt cho mẫu bằng tủ sấy .12 Mẫu đƣợc ngâm trong hóa chất.13 Máy nén mẫu thí nghiệm.1 Mẫu ngâm trong H2SO4 sau 20 tuần .2 Mẫu ngâm trong Na2SO4 sau 20 tuần .3 Mẫu ngâm trong NaCl sau 20 tuần .4 Cồn 900 và Phenolphtalein nguyên chất .5 Mẫu ngâm H2SO4 sau 4, 8, 12, 16 tuần ( từ trái sang phải) .6 Mẫu ngâm Na2SO4 sau 4, 8, 12, 16 tuần ( từ trái sang phải) .7 Mẫu ngâm NaCl sau 4, 8, 12, 16 tuần ( từ trái sang phải) .8 Độ hút nƣớc của các cấp phối .9 Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xốp đến khối lƣợng vữa với cát/tro=1,3.10 Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xốp đến khối lƣợng vữa với cát/tro=1,6.11 Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xốp đến khối lƣợng vữa với cát/tro=1,9.12 Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xốp đến cƣờng độ nén của vữa cát/tro=1,3 .13 Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xốp đến cƣờng độ nén của vữa cát/tro=1,6 .14 Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xốp đến cƣờng độ nén của vữa cát/tro=1,9 .15 Ảnh hƣởng của cát/tro đến cƣờng độ nén của vữa ngâm H2SO4 .16 Ảnh hƣởng của cát/tro đến cƣờng độ nén của vữa ngâm Na2SO4 .17 Ảnh hƣởng của cát/tro đến cƣờng độ nén của vữa ngâm NaCl .18 Sự thay đổi cƣờng độ nén so với ban đầu sau 4 tuần ngâm .19 Sự thay đổi cƣờng độ nén so với ban đầu sau 8 tuần ngâm .20 Sự thay đổi cƣờng độ nén so với ban đầu sau 12 tuần ngâm .21 Sự thay đổi cƣờng độ nén so với ban đầu sau 16 tuần ngâm .22 Sự thay đổi cƣờng độ nén so với ban đầu sau 20 tuần ngâm .23 Cƣờng độ chịu nén của gạch D2 .24 Độ thay đổi khối lƣợng gạch D2. 75 7 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Thành phần hóa học của tro bay Formosa .2 Khảo sát vật lý tro bay Formosa .3 Các chỉ tiêu của cát theo mức nhóm cát .5 Đặc tính của cát dùng cho vữa xây dựng .6 Thành phần của hạt cát .7 Hàm lƣợng tạp chất trong cát .8 Hàm lƣợng ion CL - trong cát .9 Khối lƣợng riêng của thành phần cốt liệu .10 Phần trăm thể tích cốt liệu .11 Khối lƣợng cốt liệu.12 Tỷ lệ các thành phần cốt liệu.1 Độ hút nƣớc trung bình của các cấp phối.2 Độ thay đổi khối lƣợng mẫu theo phần trăm trong các môi trƣờng ăn mòn(%) .3 Cƣờng độ chịu nén (MPa) của mẫu sau 20 tuần ngâm trong các môi trƣờng ăn mòn .4 Kết quả cƣờng độ nén của mẫu vữa 0% xốp .5 Kết quả cƣờng độ nén của gạch cấp phối D2 .6 Độ thay đổi khối lƣợng gạch sau khi ngâm (%). 75 8 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu Ngày nay, cùng với sự phát triển của xã hội thì vẫn có những mặt trái về vấn đề môi trƣờng nhƣ sự ấm lên toàn cầu, khí hậu biến đổi cực đoan, môi trƣờng bị ô nhiễm đặc biệt là ở những nƣớc đang phát triển… Không những thế, việc khai thác quá mức các nguyên liệu hóa thạch để phục vụ cho đời sống đang làm cạn kiệt nguồn tài nguyên này.