Tên luận án:
NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG CHỊU NHIỆT SỬ DỤNG CỐT LIỆU TRO XỈ NHIỆT ĐIỆN, XI MĂNG POÓCLĂNG VÀ CÁC PHỤ GIA KHOÁNG MỊN
Ngành:
Kỹ thuật vật liệu
Mã ngành: 9520309
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án này tập trung nghiên cứu bê tông chịu nhiệt (BTCN) sử dụng cốt liệu tro xỉ nhiệt điện, xi măng poóclăng (PC) và các phụ gia khoáng mịn (PGKM) nhằm giải quyết vấn đề hạn chế nguồn vật liệu và xử lý phế thải công nghiệp tại Việt Nam. Mục tiêu là chế tạo BTCN có khả năng làm việc ổn định ở nhiệt độ lên đến 800°C, hướng đến ứng dụng trong cấu kiện đúc sẵn cho các công trình công nghiệp.
Nghiên cứu đã khảo sát các hệ chất kết dính hỗn hợp bao gồm xi măng PC kết hợp với tro bay (TB), hỗn hợp tro bay – bột ngói (TB-BN) và hỗn hợp tro bay – silica fume (TB-SF). Các phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm được áp dụng để đánh giá ảnh hưởng của loại và hàm lượng PGKM, thành phần hạt cốt liệu tro xỉ nhiệt điện, cũng như tỷ lệ nước/chất kết dính đến các tính chất cơ lý, hóa lý và vi cấu trúc của chất kết dính chịu nhiệt (CKDCN) và BTCN theo nhiệt độ.
Kết quả cho thấy, việc sử dụng cốt liệu tro xỉ nhiệt điện và các PGKM hỗn hợp đã giúp chế tạo được BTCN đạt cường độ chịu nén lớn hơn 20 MPa và độ bền nhiệt cao hơn 23 chu kỳ, duy trì hiệu suất tốt ở 800°C với cường độ chịu nén còn lại trên 54%, khối lượng thể tích còn lại trên 98%, độ co ngót dưới 1% và độ hút nước dưới 19%. Đặc biệt, hệ TB-SF nâng cao cường độ chịu nén đáng kể (gấp 1,1-1,6 lần so với TB đơn), trong khi hệ TB-BN tối ưu hóa độ co ngót và sự mất khối lượng. Phân tích hóa lý và vi cấu trúc xác nhận sự hình thành các khoáng chịu nhiệt mới (CS, C2AS) ở 800-1000°C, góp phần ổn định cấu trúc và tăng cường độ cho đá CKDCN. Luận án cũng tối ưu hóa thành phần BTCN và thử nghiệm thành công cấu kiện tấm BTCN ở nhiệt độ cao.
Mục lục chi tiết:
- MỞ ĐẦU
- 1. Tính cấp thiết
- 2. Mục đích nghiên cứu
- 3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
- 3.1. Đối tượng nghiên cứu
- 3.2. Phạm vi nghiên cứu
- 4. Cơ sở khoa học
- 5. Phương pháp nghiên cứu
- 6. Ý nghĩa
- 6.1. Ý nghĩa khoa học
- 6.2. Ý nghĩa thực tiễn
- 7. Những đóng góp mới của luận án
- 8. Cấu trúc của luận án
- CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG CHỊU NHIỆT
- 1.1. Giới thiệu bê tông chịu nhiệt
- 1.1.1. Khái niệm
- 1.1.2. Phân loại
- 1.1.3. Tính chất của bê tông chịu nhiệt
- 1.1.4. Vật liệu chế tạo
- 1.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng BTCN trên thế giới
- 1.3. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng BTCN ở trong nước
- 1.3. Những vấn đề cần nghiên cứu của luận án trong điều kiện ở Việt Nam
- CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG CHỊU NHIỆT
- 2.1. Cơ sở khoa học nghiên cứu CKDCN
- 2.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến tính chất của đá xi măng PC
- 2.1.2. Cơ sở sử dụng phụ gia khoáng mịn trong CKDCN
- 2.1.3. Cơ sở lựa chọn PGKM TB-BN, TB-SF chế tạo CKDCN
- 2.1.4. Ảnh hưởng của PGKM TB-BN, TB-SF đến tính chất của CKDCN
- 2.2. Cơ sở khoa học nghiên cứu cốt liệu chịu nhiệt
- 2.2.1. Cơ sở sử dụng tro xỉ nhiệt điện làm cốt liệu cho BTCN
- 2.2.2. Cơ sở thiết kế thành phần hạt cho BTCN
- 2.3. Cơ sở khoa học nghiên cứu thành phần BTCN
- CHƯƠNG 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- 3.1. Vật liệu sử dụng
- 3.1.1. Chất kết dính
- 3.1.1. Cốt liệu
- 3.1.3. Nước và phụ gia hoá học
- 3.2. Phương pháp nghiên cứu thành phần, tính chất CKDCN
- 3.2.1. Thiết kế thành phần CKDCN
- 3.2.2. Phương pháp nghiên cứu tính chất hỗn hợp CKDCN
- 3.2.3. Phương pháp chế tạo mẫu CKDCN
- 3.2.4. Phương pháp nghiên cứu chế độ gia công nhiệt mẫu CKDCN
- 3.2.5. Phương pháp nghiên cứu tính chất CKDCN
- 3.2.5.1. Khối lượng thể tích (KLTT) CKDCN
- 3.2.5.2. Độ co ngót CKDCN
- 3.2.5.3. Cường độ nén CKDCN
- 3.2.5.4. Phân tích hoá lý, vi cấu trúc CKDCN
- 3.3. Phương pháp nghiên cứu thành phần hạt cốt liệu chịu nhiệt
- 3.3.1. Thiết kế thành phần hạt cốt liệu
- 3.3.2. Phương pháp nghiên cứu khối lượng thể tích của hỗn hợp hạt cốt liệu
- 3.3.3. Phương pháp nghiên cứu độ rỗng thực tế của hỗn hợp hạt cốt liệu
- 3.4. Phương pháp nghiên cứu thành phần, tính chất BTCN
- 2.4.1. Thiết kế thành phần BTCN
- 2.4.2. Phương pháp nghiên cứu tính chất hỗn hợp BTCN
- 3.4.3. Phương pháp chế tạo mẫu BTCN
- 3.4.4. Phương pháp nghiên cứu chế độ gia công nhiệt mẫu BTCN
- 3.4.5. Phương pháp nghiên cứu tính chất BTCN
- 3.4.5.1. Khối lượng thể tích của BTCN
- 3.4.5.2. Độ co ngót của BTCN
- 3.4.5.3. Độ hút nước của BTCN
- 3.4.5.4. Cường độ nén của BTCN
- 3.4.5.5. Độ bền nhiệt của BTCN
- 3.4.5.6. Phân tích vi cấu trúc BTCN
- 3.5. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm nghiên cứu thành phần tối ưu BTCN
- CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT CỦA CKDCN SỬ DỤNG TRO BAY, BỘT NGÓI VÀ SILICA FUME
- 4.1. Ảnh hưởng của PGKM đến lượng nước tiêu chuẩn và thời gian đông kết của hỗn hợp CKDCN
- 4.2. Ảnh hưởng của PGKM đến KLTT của CKDCN ở các cấp nhiệt độ
- 4.3. Ảnh hưởng của PGKM đến độ co ngót của CKDCN ở các cấp nhiệt độ
- 4.4. Ảnh hưởng của PGKM đến cường độ chịu nén của CKDCN ở các cấp nhiệt độ
- 4.5. Phương trình hồi quy cường độ chịu nén của CKDCN ở 800°C
- 4.6. Ảnh hưởng của loại PGKM đến tính chất của CKDCN ở các cấp nhiệt độ
- 4.7. Phân tích hóa lý, vi cấu trúc CKDCN
- 4.7.1. Phân tích nhiệt
- 4.7.2. Phân tích Rơnghen
- 4.7.3. Phân tích kính hiển vi điện tử quét
- CHƯƠNG 5. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG CHỊU NHIỆT
- 5.1. Thiết kế thành phần hạt cốt liệu cho BTCN
- 5.1.1. Thành phần hạt của cốt liệu tính toán theo công thức Andersen
- 5.1.2. Khối lượng thể tích, độ rỗng thực của hỗn hợp hạt tương ứng với các chế độ công nghệ làm chặt
- 5.1.3. Phương trình hồi quy tính chất hỗn hợp hạt cốt liệu
- 5.2. Thiết kế thành phần bê tông chịu nhiệt
- 5.3. Tính chất của BTCN
- 5.3.1. Đặc điểm bề mặt mẫu BTCN ở các cấp nhiệt độ
- 5.3.2. Tính chất cơ lý của BTCN ở các cấp nhiệt độ
- 5.3.2.1. Khối lượng thể tích
- 5.3.2.2. Độ co ngót
- 5.3.2.3. Độ hút nước
- 5.3.2.4. Cường độ chịu nén
- 5.3.3. Độ bền nhiệt của BTCN
- 5.3.4. Phân tích vi cấu trúc BTCN
- 5.4. Nghiên cứu thử nghiệm cấu kiện
- KẾT LUẬN
- DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ