Nghiên cứu cường độ và vi cấu trúc của vật liệu geopolymer từ hỗn hợp bùn đỏ - tro bay

Bài viết Nghiên cứu cường độ và vi cấu trúc của vật liệu geopolymer từ hỗn hợp bùn đỏ - tro bay giới thiệu kết quả nghiên cứu chế tạo vật liệu geopolymer từ hỗn hợp bùn đỏ-tro bay, xác định bài cấp phối thích hợp cũng như ảnh hưởng của thành phần bùn đỏ đến cường độ và vi cấu trúc của vật liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu cường độ và vi cấu trúc của vật liệu geopolymer từ hỗn hợp bùn đỏ - tro bayISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 7(92).2015 85 NGHIÊN CỨU CƯỜNG ĐỘ VÀ VI CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU GEOPOLYMER TỪ HỖN HỢP BÙN ĐỎ - TRO BAY STUDYING THE STRENGTH AND MICROSTRUCTURE OF GEOPOLYMER MATERIAL DERIVED FROM RED MUD – FLY ASH MIXTURE Nguyễn Văn Dũng Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng; nvdung@dut.udn.vnTóm tắt - Bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu chế tạo vật liệu Abstract - This paper presents the results from a study ofgeopolymer từ hỗn hợp bùn đỏ-tro bay, xác định bài cấp phối thích producing geopolymer derived from red mud–fly ash mixture,hợp cũng như ảnh hưởng của thành phần bùn đỏ đến cường độ determining the appropriate mixture composition and the influencevà vi cấu trúc của vật liệu. Trong cấp phối có dùng thủy tinh lỏng of red mud content on geopolymer microstructure and strength.như là chất hoạt hóa kiềm để thực hiện quá trình geopolymer hóa Liquid glass was used as alkaline activated material to performtạo nên vật liệu. Vật liệu geopolymer đạt cường độ cao nhất khi geopolymerization process to create geopolymer. The geopolymerthành phần bùn đỏ trong phối liệu là 15%, tương ứng với tỉ lệ bùn material reached the highest strength when the red mud contentđỏ/tro bay là 0,38; tỉ lệ mol Si/Al; Na2O/SiO2 và H2O/Na2O tương was15%, the red mud/fly ash ratio was 0.38; the Si/Al, Na2O/SiO2ứng là 2,39; 0,30 và 9,065. Ngoài ra, nghiên cứu cũng xác định and H2O/Na2O molar ratio was 2.39, 0.30 and 9.065, respectively.thành phần khoáng, các đặc trưng liên kết và hình thái bề mặt vật Furthermore, the study also determined mineral composition,liệu nhờ thiết bị nhiễu xạ tia X (XRD), quang phổ kế hồng ngoại bonded characteristics and surface morphology by means of X-ray(FT-IR) và kính hiển vi điện tử quét (SEM). Kết quả cho thấy mẫu diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FT-IR) and scanningthí nghiệm của vật liệu geopolymer từ bùn đỏ-tro bay đạt cường electron microscopy (SEM). The study results showed thatđộ chịu nén từ 7,7 đến 18,7 MPa ứng với thành phần bùn đỏ trong experimented samples of materials from red mud-fly ash mixturescấp phối từ 40% đến 15% trọng lượng. reached a compressive strength of 7.7 to 18.7 MPa with red mud content in mixtures from 40% to 15% by weight.Từ khóa - Geopolymer; bùn đỏ; tro bay; thủy tinh lỏng; vi cấu trúc. Key words - Geopolymer; red mud; fly ash; liquid glass; microstructure.1. Đặt vấn đề Chất hoạt hóa kiềm phổ biến nhất là các dung dịch NaOH, Geopolymer hay còn gọi là polymer vô cơ được nhà KOH và thủy tinh lỏng natri silicat nhằm tạo môi trườngkhoa học người Pháp Joseph Davidovits đặt tên năm 1970 kiềm và thực hiện phản ứng geopolymer hóa. Bất cứ loại[1]. Vật liệu geopolymer có độ bền cơ học, tính chất vật lý nguyên liệu nào chứa phần lớn là ôxit silic hay ôxit nhôm vôvà hóa học tốt nên có nhiều ứng dụng rộng rãi trong xây định hình đều có tiềm năng trở thành nguyên liệu để sản xuấtdựng, làm vật liệu lưu giữ chất thải nguy hại (ví dụ chất vật liệu geopolymer. Trên thực tế, một số lớn các khoáng vàthải hạt nhân có độ phóng xạ thấp) v.v… Đây là loại vật phụ phẩm công nghiệp đã được nghiên cứu làm nguyên liệuliệu xây dựng có tiềm năng thay thế cho vật liệu xây dựng cho sản xuất geopolymer, chẳng hạn như puzơlan [6], cáctruyền thống là xi măng Portland [2, 3]. khoáng aluminosilicate thiên nhiên, meta cao lanh, tro bay, xỉ lò cao, hỗn hợp tro bay và cao lanh hoặc tro bay và meta Công thức thức hóa học chung của vật liệu geopolymer cao lanh, hỗn hợp tro bay và bùn đỏ [7].có thể được biểu diễn như sau: Loại nguyên liệu có vai trò rất lớn đối với phản ứng Mn[-(SiO2)z-AlO2]n.wH2O geopolymer hóa, quyết định thành phần hóa và vi cấu trúc Trong đó M là nguyên tố kiềm Na, K hay kiềm thổ Ca; của sản phẩm cuối cùng. Nguyên liệu khác nhau sẽ có tỉ lện là mức độ polymer hóa; z là tỉ lệ Si/Al, có thể là 1, 2, 3 mol Si/Al, thành phần pha vô định hình, pha tinh thể khônghoặc lớn hơn, ...