Tạo ra vật liệu Geopolymer trên dầm bê tông cốt thép từ tro bay

Tro bay là một loại vật liệu có chứa nhiều thành phần oxit nhôm và oxit silic vô định hình nên ta chọn Geopolymer gốc tro bay chế tạo ra vật liệu bê tông Geopolymer để nghiên cứu các đặc tính của nó.

Tiến hành đổ bê tông lên mẫu dầm và các mẫu trụ.

Geopolymer là loại vật liệu mới mà bản chất cơ bản của nó là một polymer vô cơ, đã được các tác giả trên thế giới nghiên cứu từ những năm cuối của thế kỷ XX. Đây là một loại vật liệu xây dựng vô cơ mới không sử dụng xi măng mà tận dụng phế phẩm tro bay từ ngành công nghiệp nhiệt điệ - một loại vật liệu có chứa nhiều thành phần oxit nhôm và oxit silic vô định hình.

Năm 1972, Joseph Davidovits đã chế tạo thành công chủng loại vật liệu này theo một quy trình tổng hợp polymer từ các khoáng chất. Bằng cách trộn đất sét vào dung dịch alkali silicates có nồng độ kiềm cao, Joseph Davidovits có được một hợp chất ở dạng gel và được gọi là Geopolymer.

Sau nhiều tháng tìm tòi nghiên cứu, Phan Anh đã tự mình thực hiện việc đúc cấu kiện dầm bê tông sử dụng chất kết dính Geopolymer. Thành phần nguyên vật liệu chế tạo bê tông geopolymer tương tự nguyên liệu chế tạo bê tông thông thường, khác biệt chủ yếu là việc sử dụng chất kết dính geopolymer thay vì xi măng.

Tiến hành đúc mẫu thí nghiệm với nhiều cấp phối khác nhau nhằm khảo sát các yếu tố trong chế tạo ảnh hưởng đến chất lượng bê tông. Chế tạo mẫu dầm BTCT (bê tông cốt thép) Geopolymer thực tế, tiến hành thí nghiệm so sánh với tính toán theo tiêu chuẩn, mô phỏng và bê tông truyền thống.

Nguyên liệu sử dụng bao gồm tro bay, đá, cát, dung dịch alkali (hỗn hợp của NaOH và thủy tinh lỏng) và nước.

Tiến hành thí nghiệm uốn dầm để kiểm tra khả năng chịu lực của dầm bê tông cốt thép.

Kích thước hình học dầm thí nghiệm: Rộng 200mm, cao 300mm, dài 3300mm với 2 loại đường kính thép được sử dụng, chia làm 02 tổ mẫu thí nghiệm. Sau đó, nhóm sẽ tiến hành đúc dầm.

Từ sự tương đồng về tính chất cơ lí và quy luật ứng xử cơ bản với các kết quả thí nghiệm chênh lệch không lớn, việc sử dụng Geopolymer trong thực tế là có cơ sở. Hơn nữa, so với dầm BTCT thường cùng cường độ nén, dầm Geopolymer có ưu điểm từ cốt liệu mịn hơn cải thiện tính đặc chắc và độ đồng nhất (giảm nguy cơ tạo lỗ rỗng trong cấu kiện).

Trong tương lai, Geopolymer hoàn toàn có thể sử dụng trong xây dựng hỗ trợ và thay thế cho xi măng thông thường đang gây ra ô nhiễm môi trường trong quá trình sản xuất và nguồn nguyên liệu đang hao hụt dần (đá vôi, đất sét). Ngoài ra, Geopolymer tỏ ra có ưu thế hơn trong các môi trường nhiệt độ cao hay xâm thực mạnh.

Độ bền uốn của dầm bê tông cốt thép Geopolymer (khoảng 100 kN) cũng cao hơn dầm bê tông cố thép thường (khoảng 90kN) là 10%.