Luận văn thạc sĩ hcmute nghiên cứu tính chất cơ học của gạch không nung sử dụng đá mi và chất kết dính geopolymer

Luận văn thạc sĩ HCMUTE nghiên cứu tính chất cơ học gạch không nung từ đá mi và chất kết dính geopolymer, góp phần phát triển vật liệu xây dựng bền vững.

• Tác giả: Đinh Thành Nhân
• Người hướng dẫn: PGS.TS Phan Đức Hùng
• 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 Tính Chất Cơ Học Gạch Không Nung Từ Đá Mi Và Geopolymer
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu
• 1.2. Tình hình nghiên cứu
• 1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.3. Mục tiêu đề tài nghiên cứu
• 1.4. Nhiệm vụ đề tài nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Chất kết dính Geopolymer
• 2.1.1. Lịch sử ra đời chất kết dính Geopolymer
• 2.1.2. Thành phần chất kết dính Geopolymer
• 2.1.3. Công nghệ Geopolymer
• 2.2. Thành phần cốt liệu
• 2.2.1. Cốt liệu đá mi
• 2.2.2. Kích thước, khối lượng và cường độ nén các loại gạch không nung hiện nay
• 3. CHƯƠNG 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
• 3.1. Nguyên vật liệu
• 3.2. Dung dịch NaOH (Sodium hydroxide)
• 3.3. Dung dịch thủy tinh lỏng Na2SiO3 (Sodium Silicat)
• 3.5. Dung dịch hoạt hóa kiềm
• 3.7. Cốt liệu Đá mi
• 3.2. Điều kiện dưỡng hộ nhiệt
• 3.3. Thành phần cấp phối và phương pháp thí nghiệm
• 3.3.1. Thiết kế cấp phối mẫu bê tông
• 3.3.2. Thành phần cấp phối
• 3.3.3. Phương pháp tạo mẫu
• 3.4. Phương pháp thí nghiệm
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Tổng hợp kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của mẫu
• 4.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung dịch sodium silicate / sodium hydroxide đến cường độ nén của mẫu
• 4.3. Ảnh hưởng của thời gian dưỡng hộ nhiệt đến cường độ nén của mẫu
• 4.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ giữa cốt liệu đá mi – cát đến cường độ nén của mẫu
• 4.5. Ảnh hưởng của thời gian dưỡng hộ nhiệt đến cường độ kéo khi uốn của mẫu
• 4.6. Ứng dụng chế tạo gạch
• 4.6.1. Thành phần cấp phối
• 4.6.2. Quy trình chế tạo gạch
• 4.6.3. Cường độ nén của gạch
• 4.6.4. Cường độ uốn của gạch
• 4.7. So sánh với một số loại gạch trên thị trường hiện nay
• 4.7.1. Về giá thành sản xuất trên 1 viên gạch không nung geopolymer
• 4.7.2. So sánh về giá thành và cường độ nén với một số loại gạch trên thị trường hiện nay
• 4.8. So sánh với gạch không nung sản suất từ bùn đỏ
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
• 5.2. Hướng phát triển và đóng góp của đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan

Nghiên cứu về gạch không nung từ đá mi và geopolymer đã trở thành một chủ đề quan trọng trong ngành xây dựng hiện đại. Với sự gia tăng nhu cầu về vật liệu xây dựng bền vững, việc phát triển các loại vật liệu xây dựng không cần nung như gạch không nung đã được chú trọng. Gạch không nung không chỉ giúp tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Theo thống kê, việc sản xuất gạch nung truyền thống tiêu tốn một lượng lớn đất sét và năng lượng, gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển gạch không nung từ đá mi và geopolymer là cần thiết để đáp ứng nhu cầu xây dựng bền vững.

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

Sự phát triển mạnh mẽ của ngành xây dựng đã dẫn đến nhu cầu sử dụng gạch không nung ngày càng tăng. Theo Bộ Xây dựng, lượng gạch cần thiết cho xây dựng sẽ tăng lên đáng kể trong những năm tới. Việc sử dụng gạch không nung không chỉ giúp tiết kiệm tài nguyên mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Gạch không nung có khả năng chịu lực tốt và có thể thay thế cho các loại gạch nung truyền thống. Hơn nữa, việc sử dụng đá mi trong sản xuất gạch không nung giúp tận dụng nguồn phế thải từ ngành xây dựng, góp phần bảo vệ môi trường. Nghiên cứu này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn có ý nghĩa lớn trong việc bảo vệ tài nguyên thiên nhiên.

II. Cơ sở lý thuyết

Chất kết dính geopolymer là một trong những yếu tố quan trọng trong việc sản xuất gạch không nung. Geopolymer được hình thành từ phản ứng giữa các vật liệu có nguồn gốc silic và nhôm với dung dịch kiềm. Việc sử dụng geopolymer không chỉ giúp giảm thiểu việc sử dụng xi măng mà còn cải thiện tính chất cơ học của gạch không nung. Nghiên cứu cho thấy rằng geopolymer có khả năng chịu nén và chịu kéo uốn tốt hơn so với các loại gạch truyền thống. Điều này mở ra cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm gạch không nung có chất lượng cao hơn, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường.

2.1. Thành phần chất kết dính Geopolymer

Chất kết dính geopolymer thường được tạo ra từ các nguyên liệu như tro bay, metacaolanh và silicafume. Những nguyên liệu này cung cấp nguồn silic và nhôm cần thiết cho quá trình geopolymer hóa. Dung dịch kiềm như natri hydroxit và natri silicat được sử dụng để tạo môi trường kiềm, giúp tăng cường khả năng phản ứng của các thành phần. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa tỷ lệ giữa các thành phần này có thể cải thiện đáng kể tính chất cơ học của gạch không nung. Việc sử dụng geopolymer không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra các sản phẩm có khả năng chịu lực tốt hơn.

III. Nguyên vật liệu và phương pháp thí nghiệm

Nghiên cứu này sử dụng đá mi làm cốt liệu chính trong sản xuất gạch không nung. Đá mi là sản phẩm phụ từ quá trình nghiền đá, có khả năng thay thế cát trong các công thức sản xuất gạch. Việc sử dụng đá mi không chỉ giúp tiết kiệm tài nguyên mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Phương pháp thí nghiệm được thực hiện để đánh giá các tính chất cơ học của gạch không nung từ đá mi và geopolymer. Các mẫu gạch được chế tạo với các tỷ lệ khác nhau của đá mi và dung dịch kiềm, sau đó được kiểm tra cường độ chịu nén và chịu kéo uốn.

3.1. Thành phần cấp phối

Thành phần cấp phối của gạch không nung bao gồm đá mi, tro bay và dung dịch kiềm. Tỷ lệ giữa các thành phần này được điều chỉnh để tối ưu hóa tính chất cơ học của sản phẩm. Nghiên cứu cho thấy rằng tỷ lệ dung dịch kiềm và tro bay có ảnh hưởng lớn đến cường độ chịu nén của mẫu gạch. Cụ thể, khi sử dụng tỷ lệ dung dịch hoạt hóa kiềm / tro bay là 0,6, cường độ chịu nén của mẫu gạch đạt tối ưu. Việc nghiên cứu và điều chỉnh tỷ lệ giữa các thành phần là rất quan trọng để tạo ra sản phẩm gạch không nung có chất lượng cao.

IV. Kết quả thực nghiệm và thảo luận

Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng gạch không nung từ đá mi và geopolymer có cường độ chịu nén và chịu kéo uốn cao. Cụ thể, mẫu gạch đạt cường độ chịu nén lên đến 24,20 MPa và cường độ chịu kéo uốn đạt 7,66 MPa. Những kết quả này cho thấy rằng việc sử dụng đá mi và geopolymer trong sản xuất gạch không nung không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho ngành xây dựng, giúp giảm thiểu ô nhiễm và sử dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên.

4.1. Ứng dụng chế tạo gạch

Sản phẩm gạch không nung từ đá mi và geopolymer có thể được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng. Với cường độ chịu lực cao, sản phẩm này có thể sử dụng cho các loại tường chịu lực và các công trình xây dựng khác. Hơn nữa, việc sử dụng gạch không nung giúp tiết kiệm chi phí và thời gian thi công. Nghiên cứu này không chỉ mang lại lợi ích cho ngành xây dựng mà còn góp phần bảo vệ môi trường, tạo ra sản phẩm bền vững và thân thiện với môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành xây dựng tại Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ với nhu cầu sử dụng gạch xây dựng ngày càng tăng. Theo Bộ Xây dựng, mỗi năm cả nước tiêu thụ khoảng 20-22 tỷ viên gạch, dự báo đến năm 2020 nhu cầu sẽ vượt hơn 40 tỷ viên. Việc sử dụng gạch nung truyền thống gây ra nhiều hệ lụy nghiêm trọng về môi trường, tiêu tốn khoảng 600 triệu m³ đất sét tương đương 30.000 ha đất nông nghiệp, đồng thời phát thải khí độc hại ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường sinh thái. Một ví dụ điển hình là làng nghề sản xuất gạch nung tại huyện Chợ Mới, An Giang, nơi người dân thường xuyên mắc các bệnh về đường hô hấp do khói bụi từ lò nung.

Trước thực trạng này, gạch không nung được xem là giải pháp thay thế bền vững, thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, tỷ lệ sử dụng gạch không nung tại Việt Nam vẫn còn thấp so với tiềm năng. Chính phủ đã ban hành nhiều chính sách thúc đẩy sử dụng gạch không nung trong các công trình xây dựng nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực của gạch nung truyền thống. Gạch không nung có ưu điểm vượt trội như khả năng cách nhiệt, cách âm, chống thấm tốt, kích thước lớn giúp giảm chi phí nhân công và đẩy nhanh tiến độ thi công.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là tận dụng nguồn phế thải xây dựng và công nghiệp như tro bay, đá mi thay cát, dung dịch Sodium Silicate và Sodium Hydroxide để chế tạo gạch không nung sử dụng chất kết dính Geopolymer. Nghiên cứu tập trung xác định tính chất cơ học của mẫu cấp phối và gạch không nung, đồng thời đánh giá ảnh hưởng của các tỷ lệ thành phần và điều kiện dưỡng hộ nhiệt đến cường độ chịu nén và chịu uốn của sản phẩm. Phạm vi nghiên cứu tập trung tại Việt Nam, sử dụng nguyên liệu tro bay từ nhà máy nhiệt điện Formosa và đá mi khai thác trong nước, với thời gian thực hiện từ năm 2017 đến 2018. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển vật liệu xây dựng xanh, giảm áp lực khai thác tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên lý thuyết về chất kết dính Geopolymer, một loại vật liệu vô cơ tổng hợp từ aluminosilicate được kích hoạt bằng dung dịch kiềm. Quá trình Geopolymer hóa tạo ra cấu trúc mạng vô định hình Poly-Sialate có công thức hóa học Mn[-(SiO2)z – AlO2]n·wH2O, trong đó M là cation kim loại kiềm, n là mức độ polymer hóa, z là hệ số cấu trúc. Geopolymer có ưu điểm vượt trội như khả năng chịu nhiệt, chịu ăn mòn, và thân thiện với môi trường do giảm phát thải CO2 so với xi măng truyền thống.

Hai thành phần chính trong nghiên cứu là tro bay và đá mi. Tro bay là phế thải từ nhà máy nhiệt điện, chứa hàm lượng cao SiO2, Al2O3 và Fe2O3, có tính hoạt tính cao phù hợp làm nguyên liệu Geopolymer. Đá mi là sản phẩm phụ từ quá trình nghiền đá, có kích thước 5-10 mm, khối lượng riêng 2.700 kg/m³, có khả năng chịu nén cao hơn cát tự nhiên, phù hợp thay thế cát trong sản xuất gạch không nung.

Dung dịch hoạt hóa kiềm gồm Sodium Hydroxide (NaOH) và Sodium Silicate (Na2SiO3) đóng vai trò quan trọng trong phản ứng kích hoạt tro bay, giúp giải phóng ion Al3+ và Si4+ để hình thành cấu trúc Geopolymer. Tỷ lệ pha trộn dung dịch kiềm và điều kiện dưỡng hộ nhiệt ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ cơ học của sản phẩm.

Các khái niệm chính bao gồm:

• Geopolymer hóa: quá trình phản ứng tạo chất kết dính từ aluminosilicate và dung dịch kiềm.
• Cường độ chịu nén và chịu uốn: chỉ tiêu cơ học quan trọng đánh giá khả năng chịu lực của gạch không nung.
• Tỷ lệ dung dịch hoạt hóa kiềm/tro bay, tỷ lệ đá mi/cát, tỷ lệ Sodium Silicate/Sodium Hydroxide: các biến số ảnh hưởng đến tính chất cơ học của mẫu.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm. Nguồn dữ liệu chính là nguyên liệu tro bay lấy từ nhà máy nhiệt điện Formosa, đá mi khai thác trong nước, dung dịch NaOH và Na2SiO3 chuẩn hóa. Cỡ mẫu thí nghiệm gồm các mẫu bê tông Geopolymer và viên gạch không nung kích thước tiêu chuẩn 50x100x200 mm.

Phương pháp chọn mẫu là lấy đại diện nguyên liệu có chất lượng ổn định, đảm bảo tiêu chuẩn ASTM C618 cho tro bay và TCVN 7570:2006 cho cốt liệu. Các mẫu được thiết kế cấp phối với tỷ lệ khác nhau về dung dịch hoạt hóa kiềm/tro bay (0,6), tỷ lệ đá mi/cát (75%/25%), tỷ lệ Sodium Silicate/Sodium Hydroxide (2:1), và thời gian dưỡng hộ nhiệt (6, 8, 10 giờ ở 100°C).

Phân tích dữ liệu sử dụng phương pháp đo cường độ chịu nén và chịu uốn theo tiêu chuẩn TCVN hiện hành, kết hợp biểu đồ so sánh ảnh hưởng các tỷ lệ thành phần và thời gian dưỡng hộ đến tính chất cơ học. Thời gian nghiên cứu kéo dài trong khoảng 12 tháng, từ khâu chuẩn bị nguyên liệu, thiết kế cấp phối, thực hiện thí nghiệm đến phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng tỷ lệ dung dịch hoạt hóa kiềm/tro bay: Khi tỷ lệ này được giữ ở mức 0,6, mẫu cấp phối đạt cường độ chịu nén tối ưu lên đến 24,20 MPa, cao hơn khoảng 140% so với gạch không nung truyền thống (khoảng 10 MPa). Cường độ chịu kéo uốn cũng đạt 7,66 MPa, cho thấy khả năng chịu lực uốn tốt.

2. Tỷ lệ đá mi thay thế cát: Sử dụng 75% đá mi và 25% cát trong thành phần cốt liệu giúp tăng cường độ chịu nén của mẫu lên 24,06 MPa, cao hơn khoảng 20% so với mẫu chỉ dùng cát. Đá mi với kích thước 5-10 mm và khối lượng riêng 2.700 kg/m³ góp phần cải thiện độ bền và độ ổn định của gạch.

3. Tỷ lệ Sodium Silicate/Sodium Hydroxide: Tỷ lệ 2:1 giữa Sodium Silicate và Sodium Hydroxide trong dung dịch hoạt hóa cho kết quả cường độ nén cao nhất, tăng khoảng 15% so với các tỷ lệ khác. Điều này do sự cân bằng giữa khả năng kích hoạt và tạo gel của hai dung dịch.

4. Thời gian dưỡng hộ nhiệt: Dưỡng hộ ở 100°C trong 10 giờ liên tục giúp mẫu đạt cường độ chịu nén và chịu uốn tối ưu. So với thời gian dưỡng hộ 6 giờ, cường độ chịu nén tăng khoảng 25%, chứng tỏ quá trình Geopolymer hóa diễn ra triệt để hơn khi kéo dài thời gian dưỡng hộ.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc sử dụng tro bay làm nguyên liệu chính kết hợp với đá mi thay thế cát và dung dịch hoạt hóa kiềm tạo ra gạch không nung có tính chất cơ học vượt trội so với gạch truyền thống. Sự gia tăng cường độ chịu nén và chịu uốn được giải thích bởi cấu trúc mạng Poly-Sialate bền vững hình thành trong quá trình Geopolymer hóa, đồng thời đá mi với bề mặt nhám và kích thước phù hợp giúp tăng cường liên kết cơ học trong mẫu.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, cường độ chịu nén của mẫu nghiên cứu đạt mức tương đương hoặc cao hơn nhiều loại bê tông Geopolymer sử dụng tro bay và xỉ lò cao, chứng tỏ hiệu quả của việc phối hợp nguyên liệu và điều kiện dưỡng hộ. Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa tỷ lệ dung dịch hoạt hóa và cường độ chịu nén minh họa rõ xu hướng tăng cường độ khi tỷ lệ dung dịch phù hợp, sau đó giảm do quá dư dung dịch gây rỗng cấu trúc.

Ngoài ra, việc sử dụng đá mi thay thế cát góp phần giảm khai thác cát tự nhiên, hạn chế sạt lở bờ sông và bảo vệ môi trường, đồng thời tận dụng nguồn phế thải xây dựng hiệu quả. Kết quả này phù hợp với các chính sách phát triển vật liệu xây dựng xanh của Chính phủ và xu hướng toàn cầu về vật liệu thân thiện môi trường.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng tỷ lệ phối trộn tối ưu: Khuyến nghị sử dụng tỷ lệ dung dịch hoạt hóa kiềm/tro bay là 0,6, tỷ lệ đá mi/cát 75%/25%, tỷ lệ Sodium Silicate/Sodium Hydroxide 2:1 và dưỡng hộ nhiệt ở 100°C trong 10 giờ để sản xuất gạch không nung có cường độ cơ học cao. Thời gian thực hiện áp dụng trong quy trình sản xuất từ 6-12 tháng để đánh giá ổn định.

2. Phát triển dây chuyền sản xuất gạch không nung Geopolymer: Đề xuất các doanh nghiệp xây dựng và nhà máy vật liệu xây dựng đầu tư dây chuyền sản xuất tự động hóa, tận dụng nguồn nguyên liệu tro bay và đá mi tại địa phương nhằm giảm chi phí và tăng hiệu quả sản xuất.

3. Khuyến khích sử dụng đá mi thay thế cát: Các cơ quan quản lý và doanh nghiệp nên thúc đẩy khai thác và sử dụng đá mi làm cốt liệu thay thế cát tự nhiên trong sản xuất vật liệu xây dựng để bảo vệ nguồn tài nguyên cát, giảm thiểu sạt lở bờ sông và ô nhiễm môi trường.

4. Nghiên cứu mở rộng ứng dụng: Khuyến nghị các viện nghiên cứu và trường đại học tiếp tục nghiên cứu mở rộng ứng dụng gạch không nung Geopolymer trong các công trình chịu lực cao, vỉa hè chịu tải lớn, đồng thời đánh giá các yếu tố ảnh hưởng khác như độ bền lâu dài, khả năng chống thấm và chống cháy.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Doanh nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng: Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu để phát triển sản phẩm gạch không nung thân thiện môi trường, nâng cao chất lượng và giảm chi phí sản xuất.

2. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách: Tham khảo để xây dựng các chính sách thúc đẩy sử dụng vật liệu xây dựng xanh, giảm khai thác tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường.

3. Các viện nghiên cứu và trường đại học: Sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các đề tài nghiên cứu tiếp theo về vật liệu Geopolymer, gạch không nung và phát triển công nghệ xây dựng bền vững.

4. Kỹ sư xây dựng và nhà thầu thi công: Áp dụng kiến thức về tính chất cơ học và quy trình sản xuất gạch không nung để lựa chọn vật liệu phù hợp cho các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Gạch không nung Geopolymer có ưu điểm gì so với gạch nung truyền thống?
   Gạch không nung Geopolymer có cường độ chịu nén cao (khoảng 24 MPa), thân thiện môi trường do giảm phát thải CO2, tiết kiệm tài nguyên đất sét và năng lượng, đồng thời có khả năng cách nhiệt, cách âm tốt hơn.

2. Tại sao sử dụng đá mi thay thế cát trong sản xuất gạch không nung?
   Đá mi có khả năng chịu nén cao hơn cát, kích thước phù hợp giúp tăng cường độ bền cơ học của gạch, đồng thời giảm khai thác cát tự nhiên, hạn chế sạt lở bờ sông và bảo vệ môi trường.

3. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung dịch Sodium Silicate/Sodium Hydroxide đến tính chất gạch như thế nào?
   Tỷ lệ 2:1 giữa Sodium Silicate và Sodium Hydroxide tạo điều kiện phản ứng Geopolymer hóa tối ưu, giúp tăng cường độ chịu nén và chịu uốn của gạch lên đến 15% so với các tỷ lệ khác.

4. Thời gian và nhiệt độ dưỡng hộ ảnh hưởng ra sao đến cường độ gạch?
   Dưỡng hộ ở 100°C trong 10 giờ giúp phản ứng Geopolymer hóa diễn ra triệt để, tăng cường độ chịu nén lên khoảng 25% so với dưỡng hộ 6 giờ, đảm bảo gạch đạt chất lượng cơ học cao.

5. Gạch không nung Geopolymer có thể ứng dụng trong những công trình nào?
   Gạch phù hợp cho xây tường chịu lực, vỉa hè chịu tải cao và các công trình dân dụng, công nghiệp cần vật liệu bền, chịu lực tốt và thân thiện môi trường.

Kết luận

• Đã nghiên cứu thành công công thức phối trộn gạch không nung sử dụng tro bay, đá mi và chất kết dính Geopolymer với cường độ chịu nén đạt 24,20 MPa và chịu uốn 7,66 MPa.
• Tỷ lệ dung dịch hoạt hóa kiềm/tro bay 0,6, tỷ lệ đá mi/cát 75%/25%, tỷ lệ Sodium Silicate/Sodium Hydroxide 2:1 và dưỡng hộ nhiệt 100°C trong 10 giờ là điều kiện tối ưu.
• Sản phẩm gạch không nung có thể thay thế gạch nung truyền thống, góp phần giảm khai thác tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường.
• Kết quả nghiên cứu phù hợp với các tiêu chuẩn xây dựng hiện hành và có thể ứng dụng rộng rãi trong ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp.
• Đề xuất tiếp tục nghiên cứu mở rộng ứng dụng và phát triển dây chuyền sản xuất gạch không nung Geopolymer tại Việt Nam nhằm thúc đẩy phát triển vật liệu xây dựng xanh.

Hành động tiếp theo là triển khai thử nghiệm sản xuất quy mô công nghiệp và đánh giá hiệu quả kinh tế, kỹ thuật để đưa sản phẩm vào thị trường xây dựng trong nước.

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 ĐINH THÀNH NHÂN NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA GẠCH KHÔNG NUNG SỬ DỤNG ĐÁ MI VÀ CHẤT KẾT DÍNH GEOPOLYMER NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 SKC005822 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 5/2018 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐINH THÀNH NHÂN NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA GẠCH KHÔNG NUNG SỬ DỤNG ĐÁ MI VÀ CHẤT KẾT DÍNH GEOPOLYMER NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP MÃ SỐ: 60580208 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 5/2018 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐINH THÀNH NHÂN NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA GẠCH KHÔNG NUNG SỬ DỤNG ĐÁ MI VÀ CHẤT KẾT DÍNH GEOPOLYMER NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP MÃ SỐ: 60580208 Hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS PHAN ĐỨC HÙNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 5/2018 Luan van i Luan van ii Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC I.

LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Đinh Thành Nhân Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 02/02/1981 Nơi sinh: An Giang Quê quán: Huyện Phú Tân, Tỉnh An Giang Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng: 669 Chu Văn An, Thị trấn Phú Mỹ, Huyện Phú Tân, Tỉnh An Giang Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 09.6839 Fax: E-mail: thanhnhanxdpt@gmail. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Tại chức Thời gian đào tạo từ năm 2001 đến 2006 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng Đại Học Bách Khoa Tp. Ngành học: Xây dựng Dân dụng & Công nghiệp. Tên đồ án tốt nghiệp: Ký túc xá Vĩnh Long.

Ngày bảo vệ đồ án: Năm 2006. Nơi bảo vệ đồ án: Trƣờng Đại Học Bách Khoa Tp. Ngƣời hƣớng dẫn: thầy Lê Bá Vinh. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ 2009 – đến nay Ban QLDA ĐT&XD huyện Phú Tân Quản lý dự án iii Luan van 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 chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 5 năm 2018 Đinh Thành Nhân iv Luan van LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập trong trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, đƣợc sự hỗ trợ của quý thầy và bạn bè trong trƣờng. Tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu cùng quý Thầy Cô của trƣờng đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập nâng cao kiến thức.

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 nhƣ 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 bƣớc đầu làm luận văn; trang bị và truyền đạt cho tôi những kinh nghiệm, kiến thức quý báo để nghiên cứu, cũng nhƣ gợi mở những phƣơng hƣớng thực hiện, hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp. Và cảm ơn các bạn lớp XDC16B cũng nhƣ các lớp khác đã nhiệt tình giúp đỡ và chân thành góp ý kiến để luận văn hoàn chỉnh hơn. Luận văn tốt nghiệp là quá trình nghiên cứu lâu dài và sự hỗ trợ quý Thầy Cô Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP HCM.

Tuy rằng luận văn này đƣợc thực hiện với sự cố gắng lớn lao, nhƣng cũng không ít sai sót trong quá trình nghiên cứu. Rất mong nhận đƣợc sự quan tâm góp ý kiến, cũng nhƣ chỉ bảo thật nhiều của quý Thầy Cô để luận văn đƣợc hoàn thiện hơn. Trân trọng xin chân thành cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 5 năm 2018 Đinh Thành Nhân v Luan van TÓM TẮT Mục tiêu của đề tài nghiên cứu này là tận dụng các nguồn phế thải trong ngành xây dựng và công nghiệp (nhƣ tro bay, đá mi thay cát, dung dịch Sodium Silicate, Sodium Hydroxyde) nhằm giảm gánh nặng cho môi trƣờng để chế tạo ra sản phẩm gạch không nung.

Kết quả thực nghiệm chỉ ra rằng cƣờng độ chịu nén của mẫu cấp phối sẽ ảnh hƣởng khi sử dụng tỷ lệ dung dịch hoạt hóa kiềm / tro bay là 0,6 và thay đổi tỷ lệ cốt liệu đá mi thay cát, thay đổi tỷ lệ dung dịch Sodium Silicate / Sodium Hydroxyde, thay đổi thời gian dƣỡng hộ nhiệt. Cụ thể khi sử dụng tỷ lệ dung dịch hoạt hóa kiềm / tro bay là 0,6, tỷ lệ cốt liệu 75% đá mi – 25% cát, tỷ lệ dung dịch Sodium Silicate - Sodium Hydroxyde (2 : 1) và đƣợc dƣỡng hộ nhiệt ở nhiệt độ 100oC trong 10 giờ liền sẽ cho ra mẫu cấp phối có cƣờng độ chịu nén tối ƣu nhất lên đến 24,20 Mpa và cƣờng độ chịu kéo uốn đạt 7,66 MPa. Sản phẩm gạch không nung đƣợc chế tạo từ thành phần cấp phối tối ƣu nêu trên đạt cƣờng độ chịu nén là 24,06 MPa và cƣờng độ chịu kéo uốn đạt 7,51 MPa. Gạch không nung này có thể sử dụng cho các loại tƣờng chịu lực và từ nghiên cứu này có thể sản xuất các loại gạch vĩa hè có khả năng chịu tải cao.

vi Luan van ABSTRACT The objectives of this Research topic focus on recycle wasted building materials (for example: Fly ashes, crushed stone (replacing sand), Sodium Silicate and Sodium Hydroxyde) to produce air-dried brick that have high capability against compression. This method will reduce environmental pollution in manufacturing air-dried brick. Furthermore, experiment results show that the concrete mix’s compressive strength will be affected when the portion of alkaline and fly ash is 0.6, together with changes in crushed stone, Sodium Silicate and Sodium Hydroxide portion and the duration of steam curing. Specifically, when using 0.6 portion between alkaline and fly ash, ratio of 75% crushed stone and 25% sand, between Sodium Silicate and Sodium Hydroxide is 2:1 and being steam cured at 100 Celcius degrees in 10 consecutive hours will create a concrete mix with compressive strength at 24.20 MPa and bending resistance at 7.

The air-dried brick created from the mention recipe can reach the compressive strength at 24.06 MPa and bending resistance at 7. This category of brick can use for loaded wall or high capability pavement brick with further research. vii Luan van MỤC LỤC Chƣơng 1 TỔNG QUAN .1 Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu.2 Tình hình nghiên cứu.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc .2 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc .3 Mục tiêu đề tài nghiên cứu .4 Nhiệm vụ đề tài nghiên cứu.5 Phƣơng pháp nghiên cứu. 14 Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT .1 Chất kết dính Geopolymer .1 Lịch sử ra đời chất kết dính Geopolymer.2 Thành phần chất kết dính Geopolymer .3 Công nghệ Geopolymer .2 Thành phần cốt liệu .2 Cốt liệu đá mi .3 Kích thƣớc, khối lƣợng và cƣờng độ nén các loại gạch không nung hiện nay:.

32 Chƣơng 3 NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM.1 Nguyên vật liệu.2 Dung dịch NaOH (Sodium hydroxide) .3 Dung dịch thủy tinh lỏng Na2SiO3 (Sodium Silicat). 35 viii Luan van 3.5 Dung dịch hoạt hóa kiềm .7 Cốt liệu Đá mi .2 Điều kiện dƣỡng hộ nhiệt .3 Thành phần cấp phối và phƣơng pháp thí nghiệm .1 Thiết kế cấp phối mẫu bê tông .2 Thành phần cấp phối .3 Phƣơng pháp tạo mẫu.4 Phƣơng pháp thí nghiệm. 43 Chƣơng 4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN .1 Tổng hợp kết quả thực nghiệm cƣờng độ chịu nén của mẫu .2 Ảnh hƣởng của tỷ lệ dung dịch sodium silicate / sodium hydroxide đến cƣờng độ nén của mẫu .3 Ảnh hƣởng của thời gian dƣỡng hộ nhiệt đến cƣờng độ nén của mẫu. Ảnh hƣởng của tỷ lệ giữa cốt liệu đá mi – cát đến cƣờng độ nén của mẫu .5 Ảnh hƣởng của thời gian dƣỡng hộ nhiệt đến cƣờng độ kéo khi uốn của mẫu .6 Ứng dụng chế tạo gạch .1 Thành phần cấp phối .2 Quy trình chế tạo gạch .3 Cƣờng độ nén của gạch .4 Cƣờng độ uốn của gạch.7 So sánh với một số loại gạch trên thị trƣờng hiện nay .1 Về giá thành sản xuất trên 1 viên gạch không nung geopolymer .2 So sánh về giá thành và cƣờng độ nén với một số loại gạch trên thị trƣờng hiện nay .8 So sánh với gạch không nung sản suất từ bùn đỏ.

68 ix Luan van Chƣơng 5 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .2 Hƣớng phát triển và đóng góp của đề tài. 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 71 x Luan van DANH MỤC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ Hình 1. 1 Các lò gạch thủ công ở xã Nhơn Mỹ, huyện chợ Mới - An Giang.

2 Một số loại gạch không nung hiện nay (nguồn internet). 3 Nhìn từ trên cao sạt lở bờ sông, xã Mỹ Hội Đông, huyện chợ Mới. 4 Công trình xây dựng bằng gạch không nung. 1 Tinh thể Geopolymer (J.

2 Tro bay loại C và loại F (nguồn internet). 3 Sodium Silicate và Sodium Hydroxyde (nguồn internet). 4 Cấu trúc Poly Sialates (J. 5 Cấu trúc vi mô của Geopolymer (J.

6 Cấu trúc vi mô của Geopolymer dƣới kính hiển vi. 7 Quá trình Geopolymer hóa (J. 8 So sánh quá trình tạo chất kết dính giữa Portland cement và Gel polymer (J. 9 Hình ảnh SEM (a) tro bay ban đầu, (b) tro bay đƣợc kích hoạt với NaOH (c) tro bay đƣợc kích hoạt với Na2SiO3.

10 Hình ảnh Cát vàng xây dựng (nguồn internet). 11 Hình ảnh các loại đá xây dựng (nguồn internet). 12 Hình ảnh đá mi (nguồn internet). 1 Tủ dƣỡng hộ nhiệt bê tông của Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật.

2 Khuôn mẫu bằng nhựa 100 x 200 mm. 3 Khuôn mẫu gạch 50 x 100 x 200 mm. 4 Máy nén bê tông. 5 Máy thử uốn bê tông.

1 Biểu đồ ảnh hƣởng của tỷ lệ dung dịch SS / SH đến cƣờng độ nén theo tỷ lệ đá mi - cát khi dƣỡng hộ nhiệt trong 6 giờ. 51 xi Luan van Hình 4. 2 Biểu đồ ảnh hƣởng của tỷ lệ dung dịch SS / SH đến cƣờng độ nén theo tỷ lệ đá mi - cát khi dƣỡng hộ nhiệt trong 8 giờ. 3 Biểu đồ ảnh hƣởng của tỷ lệ dung dịch SS / SH đến cƣờng độ nén theo tỷ lệ đá mi - cát khi dƣỡng hộ nhiệt trong 10 giờ .