Ảnh hưởng của Nanoclay và ống Nanocacbon đến tổ chức và cường độ chịu nén của Xi Măng Nanocompozita

Xi măng chứa nanoclay và ống nano cacbon là loại xi măng nanocompozit có nhiều tính chất ưu việt đang được nghiên cứu sử dụng để nâng cao tính chống thấm và độ bền cho các công trình xây dựng. Bài báo này khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng nanoclay, ống nano carbon (CNT) sau biến tính đến tổ chức và cường độ chịu nén của xi măng nanocompozit. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, xi măng chứa 0,6% nanoclay và 0,02% CNT có cường độ chịu nén tăng 27% so với xi măng thông thường.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ảnh hưởng của Nanoclay và ống Nanocacbon đến tổ chức và cường độ chịu nén của Xi Măng Nanocompozita Hóa học & Kỹ thuật môi trường ẢNH HƯỞNG CỦA NANOCLAY VÀ ỐNG NANOCACBON ĐẾN TỔ CHỨC VÀ CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA XI MĂNG NANOCOMPOZIT Phạm Tuấn Anh1, Vũ Minh Thành1*, Đoàn Tuấn Anh1, Lê Văn Thụ2, Đào Văn Chương2, Hoàng Thị Ngọc Hà3, Nguyễn Văn Thao4 Tóm tắt: Xi măng chứa nanoclay và ống nano cacbon là loại xi măng nanocompozit có nhiều tính chất ưu việt đang được nghiên cứu sử dụng để nâng cao tính chống thấm và độ bền cho các công trình xây dựng. Bài báo này khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng nanoclay, ống nano carbon (CNT) sau biến tính đến tổ chức và cường độ chịu nén của xi măng nanocompozit. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, xi măng chứa 0,6% nanoclay và 0,02% CNT có cường độ chịu nén tăng 27% so với xi măng thông thường. Từ khóa: Nanoclay, Ống nano carbon, Xi măng nanocompozit, Cường độ chịu nén. 1. MỞ ĐẦU Nâng cao chất lượng của xi măng là một đòi hỏi cấp thiết để đáp ứng yêu cầu kỹ thật của các công trình xây dựng đặc biệt quan trọng [1]. Đây là một hướng nghiên cứu đã và đang được nhiều quốc gia quan tâm để tạo ra sản phẩm xi măng chất lượng cao có nhiều tính năng ưu việt [2]. Xi măng nanocompozit được chế tạo từ clinke, nanoclay và ống nanocacbon (CNT) có tính năng vượt trội so với xi măng thông thường, làm tăng tính chống thấm và cường độ chịu nén của bê tông [3,4]. Hướng nghiên cứu này đã được Trung tâm Phát triển Công nghệ cao, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam triển khai thực hiện với mục tiêu tạo ra sản phẩm xi măng nanocompozit chất lượng cao bằng nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước. Do vậy, vấn đề khảo sát ảnh hưởng của nanoclay và CNT tới tổ chức và cường độ chịu nén của xi măng là cần thiết nhằm lựa chọn ra thành phần phối liệu hợp lý trong chế tạo xi măng nanocompozit. 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Nguyên vật liệu - Clinke: loại CPC40, nơi sản xuất Công ty xi măng Vicem Hoàng Thạch, trên 90% hạt có kích thước nhỏ hơn 90 μm; - Nanoclay đã biến tính có độ sạch > 90%, chiều dài hạt trung bình 100 ÷ 150 nm; - Ống nanocacbon đã biến tính có độ sạch > 90%, đường kính ống 10 ÷ 50 nm, chiều dài ống trung bình 1 ÷ 10 µm; - Cát đảm bảo theo tiêu chuẩn TCVN 7570-2006. 2.2. Thiết bị chế tạo và phân tích mẫu 2.2.1. Thiết bị chế tạo - Cân kỹ thuật có độ chính xác đến 1,0 g; - Ống đong các loại; - Khuôn chế tạo mẫu xác định cường độ nén theo TCVN 6016:2011; - Máy trộn xi măng. 136 P. T. Anh, V. M. Thành, …, “Ảnh hưởng của nanoclay… của xi măng nanocompozit.” Nghiên cứu khoa học công nghệ 2.2.2. Thiết bị phân tích - Thiết bị thử nén xác định cường độ nén theo TCVN 6016:2011; - Kính hiển vi điện tử quét xác định hình thái học bề mặt của mẫu xi măng. 2.3. Chế tạo mẫu vữa xi măng Chế tạo các mẫu xi măng nanocompozit từ clinke, nanoclay và CNT có thành phần thay đổi như bảng 1 bằng công nghệ nghiền trộn trong máy nghiền bi. Sau đó chế tạo mẫu xác định cường độ chịu nén kích thước 40×40×160 mm có phối liệu: 450g ± 2g xi măng, 1350g ± 5g cát, 225g ± 1g nước và mẫu vữa xi măng chụp ảnh hiển vi điện tử quét có tỷ lệ xi măng : nước = 3 : 1. Bảng 1. Thành phần phối liệu của xi măng nanocompozit. Thành phần khối lượng, % TT Ký hiệu mẫu Ống nano Nanoclay Clinke carbon 1 XM-0 0 0 100 2 XM-1.1 0,2 0 Còn lại 3 XM-1.2 0,4 0 Còn lại 4 XM-1.3 0,6 0 Còn lại 5 XM-2.1 0 0,005 Còn lại 6 XM-2.2 0 0,02 Còn lại 7 XM-2.3 0 0,06 Còn lại 8 XM-2.4 0 0,2 Còn lại 9 XM-3.1 0,6 0,005 Còn lại 10 XM-3.2 0,6 0,02 Còn lại 11 XM-3.3 0,6 0,06 Còn lại 12 XM-3.4 0,6 0,2 Còn lại 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Hình thái học bề mặt của các mẫu xi măng nanocompozit Các mẫu xi măng sau 28 ngày tiến hành chụp ảnh SEM ở các độ phóng đại khác nhau như hình 1. Nhìn vào ảnh SEM trên hình 1 nhận thấy, nanoclay và CNT đều xuất hiện trong những mẫu xi măng có bổ sung thành phần này. Khi bổ sung nanocl ...