Nghiên cứu sử dụng cát biển, kết hợp tro bay và xỉ lò cao chế tạo bê tông geopolymer ứng dụng cho các công trình thủy lợi

Tóm tắt Nghiên cứu sử dụng cát biển, kết hợp tro bay và xỉ lò cao chế tạo bê tông geopolymer ứng dụng cho các công trình thủy lợi: ...ứu sẽ sử dụng 2 loại cát để chế tạo bê tông Geopolymer: Cát biển và cát tự nhiên (cát sử dụng để sản xuất bê tông thông thường). VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2021 37 Cát tự nhiên: cát được lấy từ công trình và đưa về kiểm tra các chỉ tiêu cơ lý tại phòng th... cấu bê tông, bê tông cốt thép vùng ven biển - Yêu cầu kỹ thuật). Điều này cho thấy, cát biển mịn hơn cát tự nhiên rất nhiều nên hút nước mạnh hơn (Mô đun độ lớn của cát biển Mđl = 1,85; còn cát tự nhiên Mđl = 2,62), sẽ làm cho độ sụt của HHBT sử dụng cát biển giảm mạnh. Sự có mặt của phụ ...g tác nhân ăn mòn trong nước làm rỉ cốt thép, nở thể tích gây nứt vỡ kết cấu bê tông, khi đó hiện tượng xâm thực xảy ra có nguy cơ phá vỡ kết cấu và làm suy giảm cường độ cũng như tính bền của công trình. Một số dạng phá hủy các công trình bê tông và bê tông cốt thép thường xuyên làm việ...

pdf9 trang | Chia sẻ: Tài Phú | Ngày: 19/02/2024 | Lượt xem: 23 | Lượt tải: 0download
Nội dung tài liệu Nghiên cứu sử dụng cát biển, kết hợp tro bay và xỉ lò cao chế tạo bê tông geopolymer ứng dụng cho các công trình thủy lợi, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ộ ẩm 1,05%; khối lượng riêng 2,42 
g/cm
3
; khối lượng thể tích xốp 1,18 g/cm
3 
và thành phần 
hóa học của tro bay như sau: SiO2 = 51,3%; Al2O3 = 
31,65%; Fe2O3 = 3,61%; SO3= 0,29%; MgO = 0,82%; 
CaO = 0,81% và MKN = 5,24%. Chỉ số hoạt tính sau 7 
ngày đạt 72,6% và sau 28 ngày đạt 89,8%. Diện tích bề 
mặt riêng 3600 cm
2
/g. 
Tro bay được phân tích và kết quả thí nghiệm các 
chỉ tiêu cơ lý cho thấy loại tro bay nghiên cứu thuộc loại 
F, phù hợp TCVN 10302:2014 và ASTM C618-03. 
b. Xỉ lò cao hoạt tính 
Xỉ lò cao hoạt tính nghiền mịn có khối lượng 
riêng 2,67 g/cm
3
, diện tích bề mặt (độ mịn) 3600 
cm
2
/g. Xỉ lò cao hoạt tính có thành phần hóa học cơ 
bản: SiO2 = 36,38%; Al2O3 = 15,76%; Fe2O3 = 
0,55%; SO3= 1,25% và MKN = 0,91%. Các chỉ tiêu 
cơ lý của xỉ lò cao hoạt tính thỏa mãn theo TCVN 
11586:2016 và BS EN 15167-1:2006. 
2.2 Cốt liệu 
a. Cốt liệu mịn 
Trong nghiên cứu sẽ sử dụng 2 loại cát để chế 
tạo bê tông Geopolymer: Cát biển và cát tự nhiên 
(cát sử dụng để sản xuất bê tông thông thường). 
VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG 
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2021 37 
Cát tự nhiên: cát được lấy từ công trình và đưa 
về kiểm tra các chỉ tiêu cơ lý tại phòng thí nghiệm. 
Cát có khối lượng riêng 2,62 g/cm
3
; khối lượng thể 
tích xốp 1,65 g/cm
3
; độ rỗng 37,0%; mô đun độ lớn 
2,62; hàm lượng ion Clo Cl
-
 = 0,0016%; tạp chất 
nằm trong phạm vi cho phép. Cát tự nhiên dùng chế 
tạo bê tông Geopolymer có thành phần hạt và các 
chỉ tiêu cơ lý phù hợp TCVN 7570:2006. 
Cát biển: Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý được 
khối lượng riêng 2,55 g/cm
3
; khối lượng thể tích xốp 
1,58 g/cm
3
; độ rỗng 38,04%; độ ẩm 3,5%; mô đun 
độ lớn 1,85; hàm lượng ion Clo Cl
-
 = 0,22%; tạp 
chất nằm trong phạm vi cho phép. Thành phần hạt 
của cát biển như trong bảng 1. 
Bảng 1. Thành phần hạt của cát biển 
Kích thước mắt sàng, mm 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14 
Lượng sót tích lũy, % 0 0 8,60 28,50 59,30 88,60 
Một số chỉ tiêu cơ lý của cát biển (khối lượng 
riêng, khối lượng thể tích, tạp chất...) thỏa mãn yêu 
cầu TCVN 7570:2006. Tuy nhiên, về thành phần hạt 
và mô đun độ lớn của cát biển không thỏa mãn 
TCVN 7570:2006 (Mdl = 1,85 < 2) là do cát biển mịn 
hơn rất nhiều cát tự nhiên. Trong thiết kế thành 
phần BT GPM sẽ điều chỉnh hàm lượng PGK và 
phụ gia siêu dẻo hợp lý để đạt được các yêu cầu kỹ 
thuật của bê tông thiết kế. 
b. Cốt liệu thô 
Cốt liệu thô (đá dăm) lấy ở công trình xây dựng 
và được đưa về phòng để thí nghiệm phối trộn 
thành cấp phối liên tục có Dmax = 20mm, đá dăm cỡ 
(5-20) mm có hàm lượng hạt thoi dẹt 4,2%; khối 
lượng riêng 2,65 g/cm
3
; khối lượng thể tích xốp 1,68 
g/cm
3
; độ hút nước 1,25%; tạp chất nằm trong 
phạm vi cho phép. Đá có thành phần hạt và tính 
chất cơ lý đạt tiêu chuẩn TCVN 7570:2006. 
2.3 Dung dịch hoạt hóa 
Dung dịch hoạt hóa là hỗn hợp của dung dịch 
Natri hydroxyt (NaOH) và thuỷ tinh lỏng (Na2SiO3). 
Natri hydroxyt dạng vảy khô có độ tinh khiết trên 
98%. Dung dịch Natri hydroxyt có nồng độ mol theo 
yêu cầu thiết kế. Dung dịch Natri silicat được đặt 
mua có tỷ lệ SiO2/Na2O = 2,5. 
2.4 Phụ gia siêu dẻo 
Để hỗn hợp BT GPM có tính công tác tốt thì hỗn 
hợp bê tông thiết kế không được phép xảy ra hiện 
tượng phân tầng và tách nước. Khi chế tạo BT 
GPM đề tài nghiên cứu đã sử dụng phụ gia siêu 
dẻo giảm nước bậc cao gốc Polycarboxylate, giảm 
nước khoảng 40%; thông qua thí nghiệm để xác 
định tỷ lệ pha trộn hợp lý, đảm bảo tính công tác 
yêu cầu của hỗn hợp bê tông, cũng như điều kiện 
thi công của bê tông Geopolymer thiết kế. 
3. Thiết kế bê tông geopolymer và kết quả thí 
nghiệm 
3.1 Thiết kế thành phần bê tông Geopolymer 
Thiết kế và lựa chọn thành phần các loại vật liệu 
của BT GPM như sau: 
- Phụ gia khoáng (PGK) là tro bay (FA) và xỉ lò 
cao hoạt tính nghiền mịn (GBFS); 
- Dung dịch kiềm hoạt hóa (DD) được sử dụng 
trong thí nghiệm để kích hoạt quá trình geopolymer 
hóa. Dung dịch này là sự kết hợp giữa NaOH và 
Na2SiO3, tỷ lệ khối lượng dung dịch Na2SiO3/NaOH 
theo thiết kế. 
Từ các vật liệu xây dựng đã thí nghiệm ở trên, 
dựa vào các lựa chọn về PGK và dung dịch kiềm 
hoạt hóa, tiến hành tính toán thành phần vật liệu 
cho các cấp phối bê tông khác nhau như ở trong 
bảng 2. 
Bảng 2. Thành phần vật liệu của các cấp phối bê tông GPM thiết kế 
Mác thiết 
kế 
PGK DD Cốt liệu PGSD 
(lít) FA (kg) GBFS (kg) Na2SiO3 (kg) NaOH (kg) Cát biển (kg) Đá (kg) 
M60 316,6 211,1 113,1 45,2 600 1165 6,6 
M50 294,0 196,0 140,0 56,0 600 1165 6,1 
M40 274,4 183,0 163,3 65,3 600 1165 5,7 
M30 257,3 171,5 183,8 73,5 600 1165 5,4 
VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG 
38 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2021 
Tiến hành trộn các mẫu bê tông Geopolymer 
thiết kế theo cấp phối ở bảng 2, thí nghiệm kiểm tra 
tính công tác của các hỗn hợp bê tông (độ sụt, Sn). 
Khi các hỗn hợp bê tông đạt yêu cầu về tính công 
tác, tiếp tục đúc mẫu kiểm tra cường độ nén (Rn), 
mác chống thấm, độ bền axit và độ bền sunfat cho 
các cấp phối bê tông GPM sử dụng cát biển. Thay 
thế cát biển bằng cát tự nhiên, tiến hành các thí 
nghiệm tương tự để so sánh và đánh giá. 
3.2 Kết quả thí nghiệm độ sụt của hỗn hợp bê 
tông GPM 
Trộn các hỗn hợp bê tông GPM với cấp phối đã 
thiết kế như trong bảng 2, sử dụng nón cụt tiêu 
chuẩn thí nghiệm xác định độ sụt của các hỗn hợp 
bê tông (HHBT) theo tiêu chuẩn TCVN 3106:2007. 
Kết quả thí nghiệm độ sụt (Sn, cm) của các hỗn hợp 
bê tông thể hiện như trong bảng 3. 
Bảng 3. Kết quả thí nghiệm độ sụt các hỗn hợp bê tông GPM 
Mác thiết kế Cấp phối 
Độ sụt, Sn (cm) 
BT GPM cát biển BT GPM cát tự nhiên 
M60 CP1 15,8 19,2 
M50 CP2 17,6 20,8 
M40 CP3 19,5 23,2 
M30 CP4 20,2 23,8 
Nhận xét: Từ kết quả về độ sụt của các HHBT ở 
bảng 3 nhận thấy, khi tỷ lệ dung dịch kiềm hoạt hóa 
và phụ gia khoáng tăng lên thì độ sụt của HHBT 
GPM sử dụng cát biển tăng lên, tăng từ 15,8 cm lên 
20,2 cm. Khi sử dụng cát tự nhiên, thì độ sụt tăng 
lên từ 19,2 cm đến 23,8 cm tương ứng. Độ sụt của 
HHBT GPM sử dụng cát biển giảm từ 3,4 cm đến 
3,6 cm so với HHBT GPM sử dụng cát tự nhiên; tuy 
nhiên các cấp phối bê tông GPM thiết kế đều thỏa mãn 
yêu cầu về tính công tác cho bê tông thi công các công 
trình thủy lợi theo TCVN 8218:2009 (Bê tông thủy công 
- Yêu cầu kỹ thuật) và TCVN 9139:2012 (Công trình 
thủy lợi - Kết cấu bê tông, bê tông cốt thép vùng ven 
biển - Yêu cầu kỹ thuật). Điều này cho thấy, cát biển 
mịn hơn cát tự nhiên rất nhiều nên hút nước mạnh 
hơn (Mô đun độ lớn của cát biển Mđl = 1,85; còn cát 
tự nhiên Mđl = 2,62), sẽ làm cho độ sụt của HHBT 
sử dụng cát biển giảm mạnh. Sự có mặt của phụ 
gia siêu dẻo giảm nước bậc cao gốc 
Polycarboxylate trong BT GPM sử dụng cát biển là 
rất cần thiết để duy trì độ sụt của HHBT trong quá 
trình thi công. 
Trong quá trình làm thí nghiệm, quan sát các 
hỗn hợp BT GPM sau khi trộn cũng thấy được độ 
đồng nhất của HHBT tươi rất tốt, không có hiện 
tượng phân tầng và không xuất hiện tách nước tại 
mép rìa ngoài của HHBT sau khi trộn và sau khi làm 
thí nghiệm kiểm tra độ sụt. 
3.3 Kết quả thí nghiệm cường độ nén của bê 
tông GPM 
Để kiểm tra cường độ nén của các cấp phối bê 
tông GPM, tiến hành đúc các tổ mẫu thí nghiệm 
được chế tạo theo TCVN 3105:1993, các mẫu bê 
tông sau khi đúc sẽ được tháo khuôn, bảo dưỡng 
trong điều kiện tiêu chuẩn cho đến khi mẫu đủ ngày 
tuổi thí nghiệm; thí nghiệm kiểm tra cường độ nén 
của các cấp phối bê tông GPM ở 28 ngày tuổi. 
Kết quả thí nghiệm cường độ nén ở 28 ngày 
tuổi của các cấp phối bê tông GPM thiết kế với cát 
biển và cát tự nhiên như trong bảng 4 và hình 1. 
Bảng 4. Kết quả thí nghiệm cường độ nén các cấp phối bê tông GPM 
Cấp phối Rn
28
 (MPa) - Cát biển Rn
28
 (MPa) - Cát tự nhiên 
CP1 66.8 78.5 
CP2 55.4 59.5 
CP3 45.8 48.6 
CP4 33.6 36.7 
VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG 
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2021 39 
Hình 1. Biểu đồ so sánh cường độ nén của các cấp phối BT GPM 
Nhận xét: Từ kết quả thí nghiệm cường độ nén 
của các cấp phối BT GPM thiết kế nhận thấy: tất cả 
các cấp phối BT GPM thiết kế có cường độ nén ở 
tuổi 28 ngày đều đạt mác trên 30 ÷ 60 MPa, mác BT 
GPM thiết kế phù hợp với một số mác bê tông thi 
công cho các công trình thủy lợi và các công trình 
vùng biển. 
Cường độ nén của các mẫu BT GPM chế tạo 
bằng cát biển giảm từ 6% đến 15% so với các mẫu 
BT GPM chế tạo bằng cát tự nhiên, sự giảm cường 
độ nén như vậy cũng không phải là chênh lệnh quá 
nhiều khi thay thế cát biển bằng cát tự nhiên để chế 
tạo BT GPM. Như vậy, việc thay thế cát biển bằng 
cát tự nhiên để chế tạo BT GPM là khả thi. 
3.4 Kết quả thí nghiệm mác chống thấm của bê 
tông GPM 
Các mẫu bê tông thí nghiệm mác chống thấm 
được chuẩn bị và thí nghiệm theo TCVN 3116:2007. 
Tiến hành đúc 06 mẫu kích thước (D15xH15)cm 
cho mỗi cấp phối bê tông GPM thiết kế, các mẫu bê 
tông sau khi đúc được tháo khuôn và bảo dưỡng 
trong điều kiện tiêu chuẩn cho đến khi mẫu đủ 28 
ngày tuổi, sau đó tiến hành kiểm tra mác chống 
thấm. 
Kết quả thí nghiệm mác chống thấm của các 
cấp phối bê tông GPM thiết kế sau 28 ngày tuổi 
được thể hiện trong bảng 5. 
Bảng 5. Kết quả thí nghiệm mác chống thấm của các cấp phối BT GPM 
Mác thiết kế 
Mác chống thấm, W (at) 
BT GPM cát biển BT GPM cát tự nhiên 
M30 W12 W12 
M40 W14 W14 
M50 W16 W16 
M60 W16 W16 
Về mác chống thấm thì cả 2 loại BT GPM chế 
tạo bằng cát biển và cát tự nhiên đều đạt mác 
chống thấm rất cao từ W12 đến W16. Tất cả các 
mẫu BT GPM thiết kế đều vượt mác chống thấm 
yêu cầu của bê tông dùng cho các công trình thủy 
lợi (TCVN 8218:2009, Bê tông thủy công - Yêu cầu 
kỹ thuật và TCVN 9139:2012, Công trình thủy lợi - 
Kết cấu bê tông, bê tông cốt thép vùng ven biển - 
Yêu cầu kỹ thuật). 
Từ kết quả thí nghiệm ở bảng 5 và so sánh với 
một số nghiên cứu về mác chống thấm của bê tông 
cùng mác thiết kế sử dụng 100% là xi măng [10], 
nhận thấy: mác chống thấm của BT GPM cao hơn 
mác chống thấm của bê tông sử dụng xi măng 
truyền thống cùng mác từ 2 đến 3 cấp (mỗi cấp 
2at). Điều này cho thấy, mặt tiếp xúc giữa chất kết 
dính Geopolymer và cốt liệu trong bê tông 
Geopolymer là bền chắc và đặc xít hơn so với bê 
tông xi măng. Đối với BT GPM sử dụng PGK tro bay 
và xỉ lò cao hoạt hóa, đặc điểm của ranh giới giữa 
chất kết dính Geopolymer và cốt liệu là không có 
vùng chuyển tiếp, do đó BT GPM có các tính chất 
cơ học và độ bền tốt hơn bê tông xi măng thông 
thường, điều này cũng phù hợp với cường độ nén 
của bê tông thí nghiệm được tương ứng. 
Khi thiết kế thành phần bê tông GPM với hàm 
lượng pha trộn phụ gia khoáng và dung dịch hoạt 
VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG 
40 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2021 
hóa, kết hợp phụ gia siêu dẻo giảm nước hợp lý sẽ 
được một loại bê tông GPM có mác chống thấm rất 
cao, điều này cho thấy bê tông GPM thiết kế có độ 
đặc chắc rất cao. Với các mác chống thấm cao như 
vậy thì BT GPM thiết kế có thể sử dụng cho một số 
công trình Thủy lợi vùng biển có yêu cầu cao về 
chống thấm, chống xâm thực. 
3.5 Hiệu quả ứng dụng BT Geopolymer cho các 
công trình thủy lợi 
Một trong những nguyên nhân gây ra hư hỏng 
cho các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép công 
trình thủy lợi đó là sự thấm nước qua bê tông. Do 
đặc điểm của công trình thủy lợi là có một bộ phận 
hoặc toàn bộ công trình thường xuyên, hoặc không 
thường xuyên tiếp xúc với nước. Trong môi trường 
nước có thể có chứa các tác nhân ăn mòn bê tông 
như CO2; SO4
-2
; Ca
+2
; Mg
+2
; NH3 nếu như bê tông 
có chất lượng tốt, đặc chắc, ít lỗ rỗng, khả năng 
chống thấm nước cao thì nước khó có thể thấm vào 
bên trong kết cấu, không gây ra hiện tượng ăn mòn 
và phá hủy cốt thép; ngược lại, khả năng chống 
thấm nước thấp, nước sẽ thấm vào bê tông, với 
những tác nhân ăn mòn trong nước làm rỉ cốt thép, 
nở thể tích gây nứt vỡ kết cấu bê tông, khi đó hiện 
tượng xâm thực xảy ra có nguy cơ phá vỡ kết cấu 
và làm suy giảm cường độ cũng như tính bền của 
công trình. 
Một số dạng phá hủy các công trình bê tông và 
bê tông cốt thép thường xuyên làm việc trong môi 
trường nước là hiện tượng xâm thực hóa học, xâm 
thực cơ học, xâm thực vi sinh vật và xâm thực của 
ion Clo (Cl
-
). 
Để khắc phục sự phá hoại bê tông và bê tông 
cốt thép các công trình thủy lợi có nhiều giải pháp 
khác nhau, tuy nhiên tùy vào từng hạng mục công 
trình và điều kiện làm việc của các công trình khác 
nhau, sẽ đưa ra các giải pháp hạn chế xâm thực và 
phá hoại các kết cấu bê tông. Một trong các giải 
pháp ngay từ đầu là lựa chọn loại bê tông thích hợp 
với từng hạng mục công trình, sau đó tính toán và 
thiết kế cấp phối một cách hợp lý. 
Thiết kế và sử dụng bê tông GPM với các loại 
phụ gia khoáng gồm tro bay và xỉ lò cao hoạt tính 
được kích hoạt bằng chất hoạt hóa gồm (Na2SiO3 
và NaOH) là một ý tưởng cần được quan tâm trong 
xây dựng công trình nói chung và ứng dụng cho các 
công trình thủy lợi nói riêng. Đây là giải pháp mới 
hiệu quả, giúp tăng cường độ kéo uốn cho bê tông, 
tăng độ đặc chắc, tăng độ bền cho bê tông; bê tông 
Geopolymer chế tạo có khả năng chịu va đập và 
chống nứt tốt, mác chống thấm cao, bê tông có khả 
năng chống xâm thực tốt khi làm việc trong môi 
trường nước có các tác nhân xâm thực mạnh như 
môi trường nước biển, môi trường nước thải của 
các khu công nghiệp, môi trường chứa axit, môi 
trường sulfat 
Với các công trình thủy lợi thường xuyên làm 
việc trong môi trường nước, thường xuyên chịu áp 
lực nước, đặc biệt là các công trình ven biển thì các 
kết cấu bê tông và bê tông cốt thép luôn chịu tác 
động của môi trường xâm thực khắc nghiệt. Vì vậy, 
nếu ứng dụng BT GPM trong xây dựng cho các 
công trình thủy lợi sẽ có những tác dụng tích cực, vì 
BT GPM bền sunfat, bền axit, không gây trương nở. 
a. Bê tông Geopolymer bền Axit 
Nghiên cứu về độ bền của các mẫu BT GPM 
ngâm trong dung dịch axit Sulfuric (H2SO4) nồng độ 
0,5%; 1% và 2%. Sau một năm, bề mặt mẫu bị ăn 
mòn tăng lên khi nồng độ dung dịch axit càng tăng. 
Quan sát các mẫu thí nghiệm thấy hiện tượng ăn 
mòn chỉ xảy ra ở lớp vỏ bên ngoài khoảng 3÷9 mm 
đối với mẫu trụ (D10 x H20) cm. Sự mất mát khối 
lượng tối đa của mẫu thử thu được là khoảng 
2,5÷3,5% sau 1 năm, kết quả này là tương đối nhỏ 
so với bê tông xi măng Poóclăng. Sự sụt giảm về 
cường độ nén cũng phụ thuộc vào nồng độ của 
dung dịch axit và thời gian tiếp xúc. 
Các kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy vật 
liệu Geopolymer kháng axit tốt hơn so với xi măng 
Poóclăng [3]. Tính chất vượt trội này là do lượng 
Canxi (Ca
+2
) trong BT GPM thấp hơn rất nhiều so 
với bê tông xi măng Poóclăng, do đó có thể ứng 
dụng BT GPM cho các công trình có yêu cầu độ bền 
cao, các công trình chịu các tác nhân ăn mòn của 
môi trường nước có chứa nhiều các loại axit như 
cống dẫn nước, các công trình ngầm, đập ngăn 
nước, các công trình vùng biển, các khu nuôi trồng 
thủy sản... 
b. Bê tông Geopolymer bền Sunfat 
Để nghiên cứu về độ bền Sunfat của các mẫu 
BT GPM được ngâm trong dung dịch Na2SO4 5% 
trong thời gian một năm. Hình ảnh trực quan của 
các mẫu sau khi ngâm không có bất kỳ dấu hiệu 
của sự xói mòn bề mặt, nứt hoặc nứt vỡ. Các thử 
VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG 
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2021 41 
nghiệm cũng cho thấy không có sự thay đổi đáng kể 
trong khối lượng và cường độ nén của các mẫu thử 
trong các thời điểm tiếp xúc khác nhau sau một năm 
ngâm mẫu. Sự thay đổi chiều dài mẫu là rất nhỏ và 
ít hơn 0,012% đến 0,015%. Kết quả này cũng phù 
hợp với một số nghiên cứu của các tác giả ở nước 
ngoài [4, 5]. 
Sự suy thoái của bê tông xi măng Poóclăng chịu 
xâm thực Sunfat là do sự hình thành của thạch cao 
(CaSO4.2H2O) và Ettrigite (3CaO.Al2O3. 
3CaSO4.31H2O) gây ra giãn nở dẫn đến nứt, nứt vỡ 
bên trong làm giảm cường độ và độ bền cơ học của 
bê tông. Bê tông Geopolymer rất ít canxi (Ca
+2
) trải 
qua một cơ chế khác hoàn toàn so với bê tông xi 
măng Poóclăng do sản phẩm của quá trình 
Geopolymer hóa khác với sản phẩm của quá trình 
thủy hóa. Không có thạch cao hay Ettrigite hình 
thành trong sản phẩm của quá trình Geopolymer 
hóa, do đó không có cơ chế của sự tác dụng Sunfat 
vào bê tông Geopolymer. Vì vậy, BT GPM bền trong 
môi trường Sunfat, rất phù hợp thi công các công 
trình thủy lợi và công trình vùng biển. 
4. Kết luận 
Trong đề tài đã sử dụng phụ gia khoáng là tro 
bay và xỉ lò cao hoạt tính, dung dịch hoạt hóa (dung 
dịch NaOH và Na2SiO3), kết hợp phụ gia siêu dẻo 
giảm nước bậc cao gốc Polycarboxylate để chế tạo 
BT GPM cát biển và cát tự nhiên đạt mác bê tông 
thiết kế trên 30 ÷ 60 MPa. Khi sử dụng cát biển thay 
thế cát tự nhiên chế tạo BT GPM thì cường độ nén 
của BT GPM cát biển giảm từ 6 đến 15% so với BT 
GPM sử dụng cát tự nhiên. Mác chống thấm thì 
tương đương nhau, đều đạt từ W12 đến W14. Tất 
cả các mác bê tông GPM thỏa mãn yêu cầu thi công 
cho một số công trình thủy lợi và công trình vùng 
biển. 
Qua đó cho thấy, việc nghiên cứu và đưa vào 
sử dụng cát biển thay thế cát tự nhiên để sản xuất 
BT GPM là rất cần thiết ở vùng ven biển có nguồn 
cát biển dồi dào. Khi sử dụng loại cát biển này trong 
chế tạo BT GPM sẽ có thêm nguồn cốt liệu mịn đa 
dạng, tận dụng được tài nguyên thiên nhiên sẵn có 
tại chỗ, giải quyết một phần khan hiếm về cát dùng 
cho bê tông hiện nay và về lâu dài, cần được 
nghiên cứu và đưa vào thử nghiệm với các công 
trình thực tế. 
BT GPM có mác chống thấm cao, tính bền axit 
và bền sunfat, phù hợp thi công một số công trình 
thủy lợi và công trình vùng biển (giới hạn cho một 
số hạng mục công trình không có cốt thép hoặc ít 
cốt thép) thường xuyên làm việc trong môi trường 
nước, chịu các tác nhân của hiện tượng xâm thực 
mạnh. Trong thiết kế BT GPM cần thiết phải điều 
chỉnh hàm lượng PGK, dung dịch hoạt hóa và phụ 
gia siêu dẻo giảm nước hợp lý để đạt được các chỉ 
tiêu kỹ thuật theo yêu cầu. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Davidovits. J (2011), Geopolymer Chemistry and 
Application, 3
rd
 edition, Geopolymer Institute. 
2. Feng Rao, Qi Liu, (2015), Geopolymerization and Its 
Potential Application in Mine Tailings Consolidation: A 
Review, Mineral Processing and Extractive Metallurgy 
Review 36. 
3. J. T. Gourley and G. B. Johnson (2005), 
“Developments in Geopolymer Precast Concrete”. 
Paper presented at the International Workshop on 
Geopolymers and Geopolymer Concrete, Perth, 
Australia. 
4. Palomoa, P. Krivenkob, I. Garcia-Lodeiroa, E. 
Kavalerovab (2014), A review on alkaline activation: 
New analytical perspectives Materiales de 
construccion, vol 64, No 315. 
5. S.E. Wallah and B.V. Rangan (2006), “Low calcium 
fly ash based geo-polymer concrete: Long term 
properties, Research report GC2”. Curtin University of 
Technology, Australia. 
6. S.V. Joshi and M.S. Kadu (2012), “Role of akaline 
activator in development of Eco-friendly fly ash based 
Geopolymer Concrete”, International Journal of 
Enviromental Science and Development, vol.3 (5), pp. 
417- 421. 
7. Sarker. P., A (2008), Constitutive model for fly ash 
based Geopolymer concrete. Architecture Civil 
Engineering Environment. 
8. Turner. L. K and Collins. F. G (2013), Carbon dioxide 
equivalent (CO2-e) emissions: A comparison between 
geopolymer and OPC cement concrete, Construction 
and Building Materials, vol.43, pp. 125-130. 
9. XU. H, Van Deventer. J.S.J (2000), the 
geopolymerisation of alumino-silicate minerals, 
International Journal of Mineral Processing, vol.59, 
pp. 247-266. 
10. Nguyễn Quang Phú, Cao Đức Việt, Hoàng Phó Uyên 
(2010), Nghiên cứu xác định mối quan hệ mác chống 
thấm W và hệ số thấm K của bê tông truyền thống 
dùng trong các công trình thủy lợi. Tạp chí Khoa học 
Kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường, số tháng 9/2010. 
Ngày nhận bài: 27/7/2021. 
Ngày nhận bài sửa: 10/8/2012. 
Ngày chấp nhận đăng: 17/8/2021. 
VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG 
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2021 1 

File đính kèm:

  • pdfnghien_cuu_su_dung_cat_bien_ket_hop_tro_bay_va_xi_lo_cao_che.pdf