Nghiên cứu vật liệu geopolymer kết hợp với đất để làm đường giao thông nông thôn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-------------------------

LÂM THỊ NHÃ

NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU GEOPOLYMER KẾT HỢP VỚI
ĐẤT ĐỂ LÀM ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN

Chuyên ngành : XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ
Mã số

: 60.58.30

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2013


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. LÊ ANH TUẤN

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. NGUYỄN MẠNH TUẤN

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. TRẦN NG UYỄN HOÀNG HÙNG

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 24 tháng 08 năm 2013.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. TS. Vũ Xuân Hòa
2. TS. Lê Anh Tuấn
3. TS. Nguyễn Mạnh Tuấn
4. TS. Trần Nguyễn Hoàng Hùng
5. TS. Văn Hồng Tấn
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành
sau khi luận văn đã được sửa chữa.
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TS. VŨ XUÂN HÒA

TRƯỞNG KHOA


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
------------------oOo--Tp. HCM, ngày 21 tháng 06 năm 2013

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: LÂM THỊ NHÃ

Phái: Nữ

Ngày, tháng, năm sinh: 10-12-1982

Nơi sinh: Bình Định

Chuyên ngành: XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG TP

Mã ngành: 60.58.30

MSHV: 10010319
1. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU GEOPOLYMER KẾT HỢP VỚI ĐẤ T
ĐỂ LÀM ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN .
2. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : Luận văn bao gồm các nội d ung sau:
 Nhiệm vụ: Nghiên cứu vật liệu Goplolymer kết hợp với đất để làm đường giao
thông nông thôn.
 Luận văn bao gồm các nội dung sau:
Chương 1: Tính cấp thiết đề tài
Chương 2: Tổng quan nghiên cứu
Chương 3: Cơ sở khoa học
Chương 4: Thực nghiệm và đánh giá kết quả
Chương 5: Thiết kế mặt đường đất kết hợp geopolymer cho đường giao
thông nông thôn.
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển đề tài.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 21-01-2013
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 21-06-2013
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. LÊ ANH TUẤN
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.


CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QL CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ k ý) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)
(Họ tên và chữ ký)

TS. LÊ ANH TUẤN

TS. LÊ BÁ KHÁNH


Lời cảm ơn
Trong suốt q trình học tập và hồn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự
hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các anh chị, các bạn và các em. Với lịng
kính trọng tơi xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu, Phịng đào
tạo sau đại học, Bộ mơn Cầu đường tr ường Đại Học Bách khoa thành phố Hồ Chí
Minh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi trong q trình học tập và hồn thành
luận văn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến TS. Lê Anh Tuấn, người thầy kính mến
đã hết lịng giúp đỡ, dạy bảo, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tơi trong
suốt q trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn sự hỗ trợ về trang thiết bị của phòng Vật liệu Xây dựng
và sự giúp đỡ nhiệt tình của các sinh viên ngành vật liệu đã giúp cho nghiên cứu của
tơi được hồn thành thuận lợi.
Xin cảm ơn gia đình, bạn bè và các anh chị trong lớp cao học xây dựng đường
ơ tơ và đường thành phố, khóa 2010 đã không ngừng động viên, ủng hộ và tạo mọi
điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt những năm học vừa qua cũng như trong q
trình thực hiện hồn thành luận văn này.
Luận văn được hồn thành nhưng khơng thể trán h được những thiếu xót và hạn
chế. Rất mong nhận được sự đóng góp của q thầy cơ, bạn bè và đồng nghiệp để
luận văn được hoàn thiện và có ý nghĩa thực tiễn.
Một lần nữa, tơi xin trân trọng cảm ơn.
Tp. HCM , tháng 6 năm 2013
Học Viên thực hiện luận văn

Lâm Thị Nhã

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Trong những năm gần đây, vấn đề ô nhiễm môi trường biến đổi khí hậu đang
là các vấn đề đang được quan tâm và trở nên cấp bách hiện nay. Công nghiệp sản xuất
xi măng để phục vụ xây xựng lại là ngành tiêu thụ rất lớn nguồn tài nguồn tài nguyên
khoáng sản, năng lượng và cũng chính là một trong những tác nhân thải ra một lượng
lớn CO2 vào khí quyển làm cho vấn đề ơ nhiễm mơi trường và biến đổi khí hậu ngày
càng trở nên trầm trọng. Việc nghiên cứu chế tạo và sử dụng Geopolymer từ tro bay
thay thế xi măng vừa hạn chế được việc s ử dụng nghiên liệu tự nhiên đồng thời giảm
tối đa lượng khí thải CO 2 vào khơng khí vừa xử lý được lượng tro bay thải ra từ nhà
máy nhiệt điện đốt than.
Luận văn tập trung nghiên cứu thành phần cấp phối của đất gia cố Geop olymer
để xây dựng đường giao thông nông thôn và nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện
dưỡng hộ, hàm lượng tro bay, hàm lượng dung dịch hoạt hóa và nồng độ dung dịch
hoạt hóa đến cường độ của đất gia cố Geopolymer.
Kết quả thực nghiệm cho thấy, cường độ nén nở hông tự do của đất gia cố
Geopolymer không những phụ thuộc vào các thành phần cấu tạo mà còn phụ thuộc
vào điều kiện dưỡng hộ mẫu. Khi thời gian dưỡng hộ từ 6 giờ đến 12 giờ, nhiệt độ
dưỡng hộ từ 80OC đến 120 OC, hàm lượng tro bay – đất từ 0.2 đến 0.4, tỷ lệ dung dịch
hoạt hóa – tro bay từ 0.3 đến 0.5, tỷ lệ sodium hydroxyt – sodium silicat từ 0.5 đến 2
thì cường độ nén của đất gia cố geopolymer sẽ thay đổi từ 2.45Mpa đến 19.22Mpa.


ABSTRACT

In recent years, the problem of environmental pollution is climate change issues
are becoming concerned and urgent today. Cement industry to serve the industry pulse
is consumed enormous resources of mineral resources, energy, and also is one of the
agents release large amounts of CO2 into the atmosphere makes the problem

environmental pollution and climate change become more severe. The study
Geopolymer manufacture and use of fly ash cement replacement has been limited
research using natural materials and minimize CO 2 emissions to the atmosphere has
been processed fly ash discharged from the coal-fired power plants.

Thesis research focused graded component of reinforced Geopolymer land for
construction of rural roads and to study the effect of curing conditions, fly ash content,
activates the solution concentration and solution concentration activation of the
intensity of soil reinforced Geopolymer.

The experimental results show that the unconfined compressive strength of soil
reinforced geopolymer not only depends on the composition of which but also depends
on the sample curing conditions. When the curing time from 6 hours to 12 hours,
curing temperatures from 80oC to 120oC, the amount of fly ash - soil from 0.2 to 0.4,
the rate of activation solution - fly ash from 0.3 to 0.5, the rate of sodium hydroxide sodium silicate from 0.5 to 2, the compressive strength of geopolymer reinforced soil
will change from 2.45Mpa to 21.21Mpa.


-i-

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: ...............................................................................................................1
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ..............................................................................1
1.1

Tính cấp thiết của đề tài: ............................................................................1

1.1.1 Thực trạng sử dụng mặt đường bê tông xi măng ở các nước trên thế giới
và ở Việt Nam:.......................................................................................................1
1.1.2 Thực trạng đường giao thông nơng thơn ở nước ta:...................................1

1.1.3 Tính hợp lý khi sử dụng kết cấu áo đường bê tông xi măng ở Việt Nam: .2
1.1.4 Tình hình ơ nhiễm mơi trường do sử dụng bêtông truyền thống và hướng
phát triển mặt đường đất gia cố Geopolymer: ......................................................3
1.1.4.1Tình hình ơ nhiểm mơi trường khí do sử dụng bê tơng xi măng: ..............3
1.1.4.2Hướng phát triển mặt đường sử dụng đất gia cố Geopolymer:..................4
1.2

Mục đích nghiên cứu: .................................................................................7

1.3

Phương pháp nghiên cứu:...........................................................................7

1.3.1 Phương pháp vật lý:....................................................................................7
1.3.2 Phương pháp hoá học: ................................................................................7
1.3.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm kết hợp với lý thuyết: ...................7
1.4

Ý nghĩa đề tài: ............................................................................................7

CHƯƠNG 2: ...............................................................................................................9
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ...................................................................................9
2.1

Tổng quan về vật liệu geopolymer: ............................................................9

2.1.1 Trên thế giới [16]:.......................................................................................9
2.1.2 Ở Việt Nam [17]:......................................................................................11
2.2

Tổng quan về vật liệu geopolymer - đất dùng cho cơng trình giao thơng: ..
..................................................................................................................12

2.2.1 Tình hình nghiên cứu vật liệu geopolymer - đất [18]: .............................12
2.2.2 Vật liệu geopolymer - đất [19]: ................................................................13
2.3

Nghiên cứu về vật liệu tro bay: ................................................................14


-ii-

2.4

Nghiên cứu về dung dịch hoạt hóa polymer (dung dịch sodium silicat và

Sodium hydroxyt):...............................................................................................19
2.4.1 Sodium silicat: ..........................................................................................19
2.4.2 Dung dịch hoạt hóa polymer: ...................................................................20
CHƯƠNG 3: .............................................................................................................22
CƠ SỞ KHOA HỌC .................................................................................................22
3.1.

Cơ sở khoa học geopolymer:....................................................................22

3.1.1 Cơ sở hoá học [32]: ..................................................................................22
3.1.2 Cơ sở vật lý [25]:......................................................................................24
3.2.

Cơ sở khoa học geopolymer - đất [33]: ....................................................24

3.3

Phương pháp thí nghiệm: .........................................................................25

3.3.1 Thành phần nguyên liệu: ..........................................................................25
3.3.1.1Tro bay: ....................................................................................................25
3.3.1.2Dung dịch hoạt hóa:..................................................................................26
3.3.1.3Đất: ...........................................................................................................27
3.3.2 Phương pháp tạo mẫu và thí nghiệm:.......................................................27
CHƯƠNG 4: .............................................................................................................31
THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ.........................................................31
4.1

Ảnh hưởng của điều kiện dưỡng hộ: ........................................................31

4.1.1 Ảnh hưởng của thời gian dưỡng hộ:.........................................................31
4.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ: ..........................................................39
4.2

Ảnh hưởng của hàm lượng tro bay:..........................................................47

4.3

Ảnh hưởng của tỷ lệ dung dịch hoạt hóa – tro bay: .................................51

4.3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ dung dịch hoạt hóa – tro bay và nhiệt độ dưỡng hộ: ..
..................................................................................................................51
4.3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ dung dịch hoạt hóa – tro bay và thời gian dưỡng hộ: .
..................................................................................................................55

4.4

Ảnh hưởng của số mol dung dịch hoạt hóa:.............................................58

4.5

Mudun đàn hồi của vật liệu geopolymer ..................................................62

4.6

Kết luận: ...................................................................................................62


-iii-

CHƯƠNG 5: .............................................................................................................64
THIẾT KẾ MẶT ĐƯỜNG ĐẤT KẾT HỢP GEOPOLYMER CHO ĐƯỜNG GIAO
THƠNG NƠNG THƠN ............................................................................................64
5.1

Tính tốn kết cấu (theo 22 TCN211-06): .................................................64

5.1.1 Định kết cấu và tham số tính toán: ...........................................................64
5.1.2 Bài toán thiết kế kết cấu áo đường đất gia cố xi măng: ...........................66
5.1.3 Bài toán thiết kế kết cấu áo đường đất gia cố geopolymer: .....................68
5.2

Kết luận: ...................................................................................................69

CHƯƠNG 6: .............................................................................................................71

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ..................................................71
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................73
PHỤ LỤC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM.......................................................................76


-iv-

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Biểu đồ khí thải CO2 do bê tơng xi măng gây ra [13]..................................4
Hình 2.1 Phế thải tro bay tại nhà máy nhiệt điện Phả Lại [20] ...............................16
Hình 2.3 Cấu trúc tro bay loại F ..............................................................................17
Hình 3.1 Mẫu tro bay của nhà máy nhiệt điện Formosa – Đồng Nai .......................26
Hình 3.2 Natri hydroxit dạng vảy và sodium silicat ................................................26
Hình 3.3 Dung dịch polymer hoạt hóa (dung dịch Alkali) ......................................27
Hình 3.4 Mẫu vữa geopolymer ................................................................................28
Hình 3.5 Mẫu vữa geopolymer được dưỡng hộ nhiệt trong tủ sấy..........................29
Hình 3.6 Thí nghiệm nén mẫu vữa geopolymer ......................................................30
Hình 4.1 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo thời gian dưỡng hộ,
số số mol dung dịch 12 Mol, tỷ lệ dung dịch – tro bay: 0.3 ....................................32
Hình 4.2 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo thời gian dưỡng hộ,
số mol dung dịch 12 Mol, tỷ lệ dung dịch – tro bay: 0.4 ..........................................32
Hình 4.3 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo thời gian dưỡng hộ,
số mol dung dịch 12 Mol, tỷ lệ dung dịch – tro bay: 0.5 ..........................................33
Hình 4.4 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo thời gian dưỡng hộ,
số mol dung dịch 14 Mol, dung dịch – tro bay: 0.3 ..................................................34
Hình 4.5 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo thời gian dưỡng hộ,
số mol dung dịch 14 Mol, dung dịch – tro bay: 0.4 ..................................................35
Hình 4.6 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo thời gian dưỡng hộ,
số mol dung dịch 14 Mol, dung dịch – tro bay: 0.5 ..................................................35
Hình 4.7 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo thời gian dưỡng hộ,

số mol dung dịch 16 Mol, tỷ lệ dung dịch – tro bay: 0.3 .........................................37
Hình 4.8 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo thời gian dưỡng hộ,
số mol dung dịch 16 Mol, tỷ lệ dung dịch – tro bay: 0.4 .........................................37
Hình 4.9 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo thời gian dưỡng hộ,
số mol dung dịch 16 Mol, tỷ lệ dung dịch – tro bay: 0.5 ..........................................38


-v-

Hình 4.10 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo nhiệt độ dưỡng hộ,
số mol dung dịch 12 Mol, tỷ lệ dung dịch – tro bay: 0.3 ..........................................40
Hình 4.11 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo nhiệt độ dưỡng hộ,
số mol dung dịch 12 Mol, tỷ lệ dung dịch – tro bay: 0.4 ..........................................41
Hình 4.12 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo nhiệt độ dưỡng hộ,
số mol dung dịch 12 Mol, tỷ lệ dung dịch – tro bay: 0.5 ..........................................41
Hình 4.13 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo nhiệt độ dưỡng hộ,
số mol dung dịch 14 Mol, tỷ lệ dung dịch – tro bay: 0.3 ..........................................43
Hình 4.14 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo nhiệt độ dưỡng hộ,
số mol dung dịch 14 Mol, tỷ lệ dung dịch – tro bay: 0.4 ..........................................43
Hình 4.15 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo nhiệt độ dưỡng hộ,
số mol dung dịch 14 Mol, tỷ lệ tro bay – đất: 0.5 .....................................................44
Hình 4.16 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo nhiệt độ dưỡng hộ,
số mol dung dịch 16 Mol, tỷ lệ dung dịch – tro bay: 0.3 ..........................................45
Hình 4.17 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo nhiệt độ dưỡng hộ,
số mol dung dịch 16 Mol, tỷ lệ dung dịch – tro bay: 0.4 ..........................................46
Hình 4.18 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo nhiệt độ dưỡng hộ,
số mol dung dịch 16 Mol, tỷ lệ dung dịch – tro bay: 0.5 ..........................................46
Hình 4.19 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa Geopolymer, số mol
dung dịch 12mol, tỉ lệ tro bay – đất thay đổi 0.2, 0.3 và 0.4. ...................................48
Hình 4.20 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa Geopolymer, số mol

dung dịch 14mol, tỉ lệ tro bay – đất thay đổi 0.2, 0.3 và 0.4. ...................................49
Hình 4.21 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa Geopolymer, số mol
dung dịch 16mol, tỉ lệ tro bay – đất thay đổi 0.2, 0.3 và 0.4. ...................................50
Hình 4.22 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa khi thay đổi tỷ lệ dung
dịch – tro bay và nhiệt độ dưỡng hộ, tỷ lệ sodium hydroxyt – sodium silicat: 0.5...52
Hình 4.23 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa khi thay đổi tỷ lệ dung
dịch – tro bay và nhiệt độ dưỡng hộ, tỷ lệ sodium hydroxyt – sodium silicat: 1......53
Hình 4.24 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa khi thay đổi tỷ lệ dung
dịch – tro bay và nhiệt độ dưỡng hộ, tỷ lệ sodium hydroxyt – sodium silicat: 2......54


LÝ LỊCH KHOA HỌC

I. TÓM TẮT
- Họ và tên : LÂM THỊ NHÃ
- Phái : Nữ
- Sinh ngày : 10/12/1982
- Nơi sinh : Bình Định

II. ĐỊA CHỈ LIÊN LẠC
- Phịng 309, chung cư kim sơn 1, phường 13, quận Bình Thạnh
Điện thoại : 0989.303.084
- Cơ quan : Trường cao đẳng nghề GTVT TWIII

III. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
- Từ năm 200 0 -2005 : sinh viên trường Đại học Hồng Bàng
- Tốt nghiệp đại học : năm 200 5
- Hệ : chính quy
- Trường : Đại học Hồng Bàng
- Chuyên ngành : Xây dựng cầu đường

- Năm 2010 : Trúng tuyển cao học Khóa 2010 (K2010)
- Mã số học viên : 10010319

IV. Q TRÌNH CƠNG TÁC
- Từ năm 2005 đến năm 2007 đến nay: công tác tại công ty TNHH Aterlier
- Từ tháng 2007 đến nay: công tác tại trường cao đẳng nghề GTVT TWIII.


-i-

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Thành phần chính của tro bay theo tiêu chuẩn ASTM C618-94a [21] .....15
Bảng 2.2 Sản lượng tro bay và sử dụng trong bê tông năm 2008 [22] .....................15
Bảng 2.3 Thành phần vật lý của tro bay [20,22].......................................................18
Bảng 2.4 Thành phần hóa học chính của tro bay nhiệt điện Phả Lại........................18
Bảng 3.1 Thành phần hóa học của tro bay................................................................25
Bảng 3.2 Thành phần hạt và độ dẻo của đất. ...........................................................27
Bảng 4.1 Kết quả thay đổi cường độ theo thời gian khi số mol dung dịch 12mol: ..31
Bảng 4.2 Kết quả thay đổi cường độ theo thời gian dưỡng hộ, số mol dung dịch là
14 Mol: ......................................................................................................................33
Bảng 4.3 Kết quả thay đổi cường độ theo thời gian dưỡng hộ nhiệt, số mol dung
dịch là 16 Mol: ..........................................................................................................36
Bảng 4.4 Kết quả tính phần trăm thay đổi nhiệt độ theo nhiệt độ dưỡng hộ, số mol
dung dịch là 12 Mol: .................................................................................................39
Bảng 4.5 Kết quả thay đổi phần trăm thay đổi cường độ theo nhiệt độ dưỡng hộ, số
mol dung dịch hoạt hóa 14 Mol: ...............................................................................42
Bảng 4.6 Kết quả thay đổi cường độ nén theo nhiệt độ dưỡng hộ, số mol dung dịch
hoạt hóa 16 Mol: .......................................................................................................44
Bảng 4.7 Kết quả thay đổi cường độ chịu nén của mẫu vữa khi thay đổi thay đổi tỷ
lệ tro bay – đất từ 0.2, 0.3 và 0.4..............................................................................48

Bảng 4.8 Kết quả thay đổi cường độ chịu nén của mẫu vữa khi thay đổi thay đổi tỷ
lệ tro bay – đất từ 0.2, 0.3 và 0.4..............................................................................48
Bảng 4.9 Kết quả thay đổi cường độ chịu nén của mẫu vữa khi thay đổi tỷ lệ tro bay
– đất: 0.2, 0.3 và 0.4. ................................................................................................49
Bảng 4.10 Kết quả tính tốn phần trăm thay đổi cường độ của vữa theo tỷ lệ dung
dịch – tro bay và nhiệt độ dưỡng hộ, tỷ lệ sodium hydroxyt – sodium silicat = 0.5:51
Bảng 4.11 Kết quả tính tốn phần trăm thay đổi cường độ của vữa theo tỷ lệ dung
dịch – tro bay và nhiệt độ dưỡng hộ, tỷ lệ sodium hydroxyt – sodium silicat = 1 ...52


-ii-

Bảng 4.12 Kết quả tính tốn phần trăm thay đổi cường độ của vữa theo tỷ lệ dung
dịch – tro bay và nhiệt độ dưỡng hộ, tỷ lệ sodium hydroxyt – sodium silicat: 2......53
Bảng 4.13 Kết quả tính tốn phần trăm thay đổi cường độ của vữa theo thời gian
dưỡng hộ và tỷ lệ dung dịch – tro bay, tỷ lệ sodium hydroxyt – sodium silicat: 0.555
Bảng 4.14 Kết quả tính tốn phần trăm thay đổi cường độ vữa theo thời gian dưỡng
hộ và tỷ lệ dung dịch – tro bay, tỷ lệ sodium hydroxyt – sodium silicat: 1 ..............56
Bảng 4.15 Kết quả tính tốn phần trăm thay đổi cường độ của vữa theo thời gian
dưỡng hộ và tỷ lệ dung dịch – tro bay, tỷ lệ sodium hydroxyt – sodium silicat: 2...57
Bảng 4.16 Kết quả tính tốn phần trăm thay đổi cường độ của vữa theo khi số mol
dung dịch hoạt hóa, tỷ lệ tro bay – đất: 0.2...............................................................59
Bảng 4.17 Kết quả tính tốn phần trăm thay đổi cường độ của vữa theo khi số mol
dung dịch hoạt hóa, tỷ lệ tro bay – đất: 0.3...............................................................60
Bảng 4.18 Kết quả tính tốn phần trăm thay đổi cường độ của vữa theo khi số mol
dung dịch hoạt hóa, tỷ lệ tro bay – đất: 0.4...............................................................60
Bảng 4.37 Cấp phối của đất gia cố geopolymer .......................................................63
Bảng 5.1 Dự báo số thành phần xe cuối năm thiết kế:..............................................65
Bảng 5.2 tính số trục xe quy đổi về số trục tiêu chuẩn 100 kN ................................66
Bảng 5.3 Bảng kết cấu áo đường đất gia cố xi măng dự kiến...................................67

Bảng 5.4 Bảng kết cấu áo đường đất gia cố geopolymer dự kiến ............................68
Bảng 1 Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo thời gian dưỡng hộ,
số mol dung dịch 12mol:...........................................................................................76
Bảng 2: Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo thời gian dưỡng hộ,
số mol dung dịch là 14 Mol: .....................................................................................76
Bảng 3: Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo thời gian dưỡng hộ,
số mol dung dịch là 16 Mol: .....................................................................................77
Bảng 4: Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo nhiệt độ dưỡng hộ, số
mol dung dịch hoạt hóa 12 Mol: ...............................................................................77
Bảng 5: Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo thời gian dưỡng hộ,
số mol dung dịch hoạt hóa 14 Mol:...........................................................................78


-iii-

Bảng 6: Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo nhiệt độ dưỡng hộ, số
mol dung dịch hoạt hóa 16 Mol: ...............................................................................78
Bảng 7: Sự ảnh hưởng của tỉ lệ tro bay – đất đến cường độ nén mẫu, khi thay đổi
thay đổi tỉ lệ tro bay – đất từ 0.2, 0.3 và 0.4. ...........................................................79
Bảng 8: Sự ảnh hưởng của tỷ lệ tro bay – đất đến cường độ nén mẫu, khi thay đổi
thay đổi tỷ lệ tro bay – đất: 0.2, 0.3 và 0.4................................................................79
Bảng 9: Sự ảnh hưởng của tỷ lệ tro bay – đất đến cường độ nén mẫu, khi thay đổi
thay đổi tỷ lệ tro bay – đất: 0.2, 0.3 và 0.4................................................................80
Bảng 10: Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo tỷ lệ dung dịch – tro
bay và nhiệt độ dưỡng hộ, tỷ lệ sodium hydroxyt – sodium silicat: 0.5 ...................80
Bảng 11: Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo tỷ lệ dung dịch – tro
bay và nhiệt độ dưỡng hộ, tỷ lệ sodium hydroxyt – sodium silicat: 1 ......................81
Bảng 12: Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo tỷ lệ dung dịch – tro
bay, tỷ lệ sodium hydroxyt – sodium silicat theo khối lượng: 2...............................81
Bảng 13: Kết quả thực nghiệm cường độ nén của vữa theo thời gian dưỡng hộ và tỷ

lệ dung dịch – tro bay, tỷ lệ sodium hydroxyt – sodium silicat: 0.5.........................81
Bảng 14: Kết quả thực nghiệm cường độ nén của vữa theo thời gian dưỡng hộ và tỷ
lệ dung dịch – tro bay, tỷ lệ sodium hydroxyt – sodium silicat: 1............................82
Bảng 15: Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo thời gian dưỡng hộ
và tỷ lệ dung dịch – tro bay, tỷ lệ sodium hydroxyt – sodium silicat: 2 ...................82
Bảng 16: Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo số mol dung dịch
hoạt hóa, tỷ lệ tro bay – đất: 0.2................................................................................83
Bảng 17: Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo số mol dung dịch
hoạt hóa, tỷ lệ tro bay – đất: 0.3................................................................................83
Bảng 18: Kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén của vữa theo số mol dung dịch
hoạt hóa, tỷ lệ tro bay – đất: 0.4................................................................................83


-1-

CHƯƠNG 1:
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
1.1

Tính cấp thiết của đề tài:

1.1.1 Thực trạng sử dụng mặt đường bê tông xi măng ở các nước trên thế giới
và ở Việt Nam:
Hiện nay mặt đường bê tông xi măng được sử dụng nhiều ở các nước trên thế
giới bởi tính ưu việt của nó hơn mặt đường bêtơng nhựa như tính chịu kéo, chịu uốn
cao nên có thể sử dụng ở những tuyến đường có lưu lượng cao và tải trọng xe lớn.
Thời gian sử dụng lâu dài (từ 30-40 năm) [1] và cơng tác duy tu bảo dưỡng ít, đơn
giản. Đặc biệt sử dụng ở những nơi có chế độ thủy nhiệt bất lợi, hay bị ngập nước.
Trên thế giới, hầu hết các nước phát triển và đang phát triển người ta đang
chú trọng xây dựng loại mặt đường cứng. Ở Mỹ và một số nước châu Mỹ, loại áo

đường bê tông xi măng chiếm khoảng 85-90% các đường cao tốc. Ở các nước Tây
Âu, tỷ lệ loại mặt đường này là 65-80%. Và ở một số nước lân cận Việt Nam như
Thái Lan, Malaysia 65% các đường cao tốc đều sử dựng áo đường bê tông xi măng
[2].
Ở Việt Nam, mặt đường cứng được xây dựng ở nước ta từ trước năm 1945
cho một số sân bay và một vài đoạn đường ơ tơ có các tấm kích thước nhỏ (khoảng
2x2m, dày từ 15÷18cm) bằng bêtơng mác thấp (150÷200), thi công theo phương
pháp thủ công kỹ thuật đơn giản. Tuy vậy, thời gian sử dụng những đoạn đường này
cũng được trên 20÷25 năm như đoạn đường bê tơng xi măng dài 100m trên quốc lộ
1A thuộc địa phận Kỳ Anh cho đến năm 1970 vẫn còn tồn tại. Điều này cho thấy ưu
điểm vượt trội của loại mặt đường này so với mặt đường bêtông nhựa [3].
Năm 2010, xây dựng thêm 500km đường bê tơng xi măng có bề rộng 7m [4].
Tháng 4/2012, Bộ GTVT sẽ chỉ đạo Vụ Kế Hoạch Đầu Tư hoàn thành quy hoạch sử
dụng đường bê tơng xi măng đến 2020 và tầm nhìn đến 2030 để từ đó có kế hoạch
triển khai cụ thể.
1.1.2 Thực trạng đường giao thông nông thôn ở nước ta:


-2-

Xét về mạng lưới: Hiện nay trên cả nước có trên 295046km đường bộ, trong
đó hệ thống giao thơng nơng thôn (đường huyện, đường xã, đường thôn) chiếm tới
85%. Nếu xét trên diện rộng, mật độ giao thông nông thôn trên cả nước cịn thấp
(0.59km/km2). Trong đó mật độ đường huyện chỉ là 0.14km/km2 với tỷ trọng
0.55km/1000 dân; Đường xã là 0.45km/km2 và 1.72km/1000 dân. Tại khu vực
nông thôn đồng bằng sơng Hồng, mật độ này có cao hơn (khoảng 1.16km/km2)
song còn xa mới đạt được tỷ lệ hợp lý (trung bình ở các nước phát triển tỷ lệ chiều
dài km đường nơng thơn trên diện tích khoảng 8,86km/km2) [5].
Thực tế hiện tại đó là hệ thống đường nơng thơn chưa theo kịp với tốc độ
phát triển và tiềm lực của các vùng kinh tế sản xuất nông, lâm, ngư nghiệp. Hệ

thống đường giao thông nông thôn chưa được phủ kín và chưa có sự kết nối liên
hồn từ hệ thống đường tỉnh, đường huyện xuống nông thôn nhất là đối với vùng
sâu, vùng xa, miền núi, biên giới, hải đảo. Cịn 149 xã chưa có đường ơ tơ tới trung
tâm xã, trong đó khu vực Tây Nguyên chiếm đa số, thấp hơn 7 lần so với khu vực
đồng bằng [5].
Trong những năm gần đây, việc xây dựng mặt đường bê tông xi măng vào
Việt Nam đang được đẩy mạnh. Theo số liệu thống kê năm 2008, tổng chiều dài
đường bê tông xi măng được xây dựng ở Việt Nam là 22000km ( chiếm 9%, chưa
kể tới đường đô thị và đường chuyên dùng), trong đó, tỷ lệ đường bê tông dùng cho
giao thông nông thôn cao nhất (18900km, chiếm 85%). Tuy nhiên, việc ứng dụng
công nghệ bê tông xi măng làm đường (đặc biệt là đường giao thông nông thơn) cịn
chưa đồng đều và chưa phổ biến ở một số vùng. Hiện nay, mạng lưới đường giao
thông nông thôn đang được nhựa hóa hoặc bê tơng hóa. Tổng chiều dài đường giao
thơng nơng thơn khoảng 250789km, trong đó, đường bê tông xi măng chiếm 7,5%
so với tổng chiều dài đường giao thơng nơng thơn [6].
1.1.3 Tính hợp lý khi sử dụng kết cấu áo đường bê tông xi măng ở Việt Nam:
Việt Nam nằm trong vùng khí hậu thường xuyên biến đổi, lượng mưa lớn
trung bình đạt 1.949 mm/năm, mùa hè nhiệt độ trung bình trên cả nước là 25oC.
Nhiệt độ mặt đường vào mùa hè lên tới 60÷70oC nên khi sử dụng đường bê tông


-3-

nhựa, mô đun đàn hồi của mặt đường bị giảm nhưng không bị ảnh hưởng đối với áo
đường bê tông xi măng [5].
Ở các tỉnh miền Tây Nam Bộ bề dày đất yếu lớn, khi sử dụng đường nhựa
phải xử lý nền hoặc chấp nhận làm đường chờ lún. Điều này có thể hạn chế được
khi sử dụng áo đường bê tông xi măng do nguyên tắc làm việc của áo đường bê
tông xi măng là ‘‘tấm cứng trên nền đàn hồi’’, tải trọng được phân bố đều khắp tấm
cứng nên áp lực tác dụng xuống nền nhỏ nên không phải xử lý nhiều về nền đường.

Ở những vùng thường xuyên bị ngập lụt như các tỉnh miền miền Trung, miền
tây, mặt đường cứng được sử dụng rất phổ biến do tính bền nước, thi cơng đơn giản
và có thể tiến hành thủ cơng ở các nơi khơng có điều kiện cơ giới hóa [6].
Hiện nay, do tốc độ phát triển kinh tế nhanh nên mật độ xe và tải trọng xe
ngày càng phát triển. Việc sử dụng mặt đường cứng sẽ tăng thời gian sử dụng, hạn
chế lún sụt, giảm giá thành duy tu, bảo dưỡng. Các nhân tố này chính là những
nguyên do nên đề xuất sử dụng mặt đường cứng ở nước ta.
1.1.4 Tình hình ơ nhiễm môi trường do sử dụng bêtông truyền thống và
hướng phát triển mặt đường đất gia cố Geopolymer:
1.1.4.1 Tình hình ơ nhiểm mơi trường khí do sử dụng bê tơng xi măng:
Việc sử dụng bê tông trong xây dựng đã được các nhà nghiên cứu cảnh báo
gây ô nhiễm môi trường, làm tăng hiệu ứng nhà kính. Đặc biệt, q trình sản xuất xi
măng Portland sản sinh ra lượng khí CO2 lớn nhất, chiếm đến 88% lượng khí CO2
do bê tơng sinh ra. Theo khảo sát, quá trình chế tạo một tấn xi măng Portland sinh
ra đồng thời gần một tấn khí CO2. Trong đó, 0.55 tấn khí được tạo ra do phản ứng
phân hủy đá vơi và q trình đốt cháy nhiên liệu cũng sinh ra 0.4 tấn khí. Việc thải
một lượng khí CO2 lớn như vậy vào mơi trường góp phần gây ra hiệu ứng nhà kính.
Kết quả là khí hậu bị biến đổi do trái đất nóng dần lên [9].


-4-

Hình 1.1 Biểu đồ khí thải CO2 do bê tơng xi măng gây ra [13]
Tình hình phát triển trong lĩnh vực xây dựng cũng góp phần thúc đẩy việc
sản xuất xi măng Portland. Theo thống kê, vào những năm 1990, một tỷ tấn xi măng
được sản xuất trên toàn thế giới, đồng nghĩa với việc một tỷ tấn khí CO2 cũng được
thải vào mơi trường và chiếm 7% lượng khí thải CO2 của thế giới năm 1990. Sản
lượng xi măng Portland sản xuất hàng năm tăng nhanh ở các nước đang phát triển,
điển hình là Ấn Độ, Trung Quốc và có xu hướng khơng đổi tại các nước phát triển
như Mỹ và châu Âu. Vào năm 1975, Trung Quốc và Mỹ có sản lượng xi măng

tương đương nhau nhưng đến năm 2000, sản lượng xi măng của Trung Quốc đã gấp
10 lần sản lượng xi măng của Mỹ. Năm 2005, Trung Quốc sản xuất tới 800 triệu tấn
xi măng, chiếm 33% sản lượng xi măng trên toàn thế giới [10]. Sản xuất xi măng
Việt Nam đang tăng trưởng 2,5%, và sản lượng dự kiến tăng từ 2,55 tỷ tấn vào năm
2006 lên 3,7-4,4 tỷ tấn vào năm 2050. Điều này cho thấy, cần phải có giải pháp hạn
chế sử dụng xi măng làm chất kết dính cho bê tơng giảm thiểu lượng khí thải vào
mơi trường [11].
1.1.4.2 Hướng phát triển mặt đường sử dụng đất gia cố Geopolymer:
Trước tình hình môi trường đang bị ảnh hưởng nghiêm trọng do sử dụng xi
măng trong xây dựng, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu chất kết dính khác có thể
thay thế cho xi măng nhưng thân thiện với môi trường. Từ năm 1940, Purdon và
Davidovits đã chứng minh vật liệu xây dựng, đặc biệt là bê tơng có thể được tổng


-5-

hợp bằng hỗn hợp dung dịch alkali và vật liệu không phải từ xi măng Portland. Đến
năm 1970, nhà khoa học Davidovits đã tạo thành công loại vật liệu rắn gọi là
geopolymer được tổng hợp bởi dung dịch Alkali và tro bay, được đánh giá là chất
kết dính có thể thay thế xi măng Portland nhưng lại thân thiện với mơi trường do ít
sản sinh khí CO2 (giảm 90% lượng khí CO2 so với xi măng Portland), và sử dụng lại
phế thải của các nhà máy nhiệt điện là chính là tro bay. Đây là nguồn tài nguyên bị
lãng phí và nguồn gây ô nhiễm môi trường nếu không được xử lý [12].
Ở Việt Nam, 25% lượng điện được sản xuất từ các nhà máy điện đốt bằng
than. Hàng năm, các nhà máy nhiệt điện Việt Nam tiêu thụ gần 14 triệu tấn than và
thải ra khoảng 4,5 triệu tấn tro xỉ phế thải. Và trong vài năm tới, theo sơ đồ phát
triển điện lực mới thì Việt Nam sẽ có thêm nhiều nhà máy nhiệt điện than. Đến năm
2030, tổng công suất nhiệt điện đốt than là 77.000 MW thì lượng than tiêu thụ
khoảng 176 triệu tấn, lượng tro xỉ thải sẽ đạt 35 triệu tấn/năm. Lúc này, chắc chắn
sẽ phải tốn rất nhiều diện tích đất để chơn lượng tro xỉ nhiệt điện khổng lồ này [13].

Vì vậy, việc nghiên cứu sử dụng tro bay thay thế xi măng làm chất kết dính trong bê
tơng là vấn đề cấp thiết.
Xi măng là một trong là một trong các vật liệu xây dựng được sử dụng rộng
rãi nhất trong các cơng trình xây dựng và các cơng trình hạ tầng cơ sở. Nó đóng vai
trị là chất kết dính trong việc sản xuất bê tông. Sản lượng xi măng sản xuất trên
tồn thế giới khơng ngừng gia tăng, dự kiến khoảng 1,5 tấn trong năm 1995 lên
khoảng 2,2 tấn trong năm 2010 (Mehta 1999) [14]. Tuy nhiên, công nghiệp sản xuất
xi măng lại là một trong các ngành tiêu thụ rất lớn nguồn tài ngun khống sản (đá
vơi) và năng lượng (than, dầu, điện) cũng như có sự thải ra lượng khí CO2 lớn vào
khí quyển. Số liệu điều tra cho thấy lượng khí CO2 từ cơng nghiệp sản xuất xi măng
xấp xỉ 1,35 tấn / năm chiếm khoảng 7% lượng khí thải CO2 trên tồn thế giới
(Malhotra 2002) [15]. Theo thống kê trung bình để sản xuất ra 1 tấn xi măng đòi hỏi
4 GJ nhiên liệu và sẽ thải ra 1 tấn CO2 vào khí quyển góp phần gây nên hiện tượng
hiệu ứng nhà kính làm co trái đất nóng dần lên (Roy 1999, Davidovits). [9] [10].


-6-

Trước áp lực dân số thế giới ngày càng gia tăng, nhu cầu xây dựng và phát
triển cơ sở hạ tầng giao thôn sẽ trở nên cấp thiết hơn và địi hỏi ngành cơng nghiệp
sản xuất xi măng cung cấp sản lượng ngày càng nhiều, tăng khoảng 3% mỗi năm
[11]. Nguồn tài nguyên khoáng sản và các nguyên liệu khác để sản xuất xi măng sẽ
được khai thác triệt để hơn và trể nên khan hiếm hơn. Đồng thời, lượng khí thải
CO2 do q trình sản xuất xi măng tiếp tục gia tăng làm khí hậu tồn cầu nóng lên
gây ra những hệ quả khôn lường.
Phát triển luôn đi đôi với việc gìn giữ mơi trường. Tro xỉ than khơng phải là
rác thải nếu chúng ta biết tìm cách sử dụng nó một cách hữu ích. Chúng ta đang
đứng nhìn hàng trăm tấn tro đang bị đổ đi hàng năm và môi trường đang bị hủy hoại
hàng ngày. Khi đất nước ta còn nghèo, việc cấp bách xây dựng các nhà máy nhiệt
điện để đóng góp cho q trình cơng nghiệp hóa và hiện đại hố đất nước đã làm

cho chúng ta quên đi, hay đành phải nhắm mắt làm ngơ vì điều kiện khơng cho
phép thực hiện các giải pháp bảo vệ môi trường. Nhưng bây giờ đã đến lúc ta bắt
đầu nhìn nhận vấn đề một cách nghiêm túc, tìm ra giải pháp với các vần đề mơi
trường để con cháu của chúng ta không phải sống trên đống rác mà cha anh chúng
để lại. Ngành điện hay bất cứ ngành nào rồi sẽ phải coi trọng hơn các vấn đề về mơi
trường, vì nó khơng phải là chuyện của người ngồi nữa. Một ngày nào đó, rồi sẽ
chẳng lạ lùng gì khi bên cạnh nhà máy điện, nhà máy thép là các nhà máy xi măng,
để hầu như 100% tro xỉ than và xỉ lò cao, từ chỗ là rác thải công nghiệp thành chỗ
được sử dụng như những nguyên vật liệu quan trọng.
Bên cạnh đó, nhu cầu tro bay của ngành xây dựng giao thông (đặc biệt là
ngành cầu đường-sân bay) chắc chắn sẽ rất lớn. Để có thể tiến hành sử dụng đại trà,
cần phải tiến hành các nghiên cứu khoa học thực nghiệm để hình thành các quy
trình quy phạm tiến tới thúc đẩy ứng dụng này vào trong thực tế.
Hiện nay, ở Việt Nam việc đầu tư xây dựng hệ thống đường giao thông đang
diễn ra mạnh mẽ và là vấn đề ưu tiên cấp bách nhằm đáp ứng nhu cầu xã hội và làm
cơ sở để phát triển kinh tế xã hội. Sản lượng xi măng để chế tạo bê tông không
ngừng gia tăng. Trong tình trạng biến đổi khí hậu được quan tâm nhiều như hiện


-7-

nay, việc thay thế xi măng bằng chất kết dính khác ít sử dụng nghiên liệu tự nhiên,
sản xuất ít tốn năng lượng, giảm tối đa lượng khí thải CO2 để chế tạo bê tông thân
thiện với môi trường cần được quan tâm nghiên cứu.
1.2

Mục đích nghiên cứu:
Nghiên cứu chế tạo vật liệu đất, kết hợp phế thải của công nghiệp nhiệt điện

để làm đường giao thông nông thôn.

-Khảo sát các thành phần cấp phối thành phần nguyên liệu của vật liệu
geopolymer kết hợp này có tính chất tương đương với vật liệu betong truyền thống.
-Ứng dụng tính chất cơ học của vật liệu geopolymer đất trong bài tốn tính
tốn kết cấu áo đường cho giao thông nông thôn.
1.3

Phương pháp nghiên cứu:

1.3.1 Phương pháp vật lý:
Thí nghiệm xác định các tính chất cơ lý của nguyên vật liệu, của vật liệu
geoplymer kết hợp với đất như cường độ chịu nén, cường độ chịu uốn, khả năng
chịu tải của vật liệu.
1.3.2 Phương pháp hoá học:
Xác định các thành phần nguyên vật liệu, vật liệu geoplymer kết hợp với đất
bằng các phương pháp phân tích hóa học.
1.3.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm kết hợp với lý thuyết:
Xây dựng mơ hình lý thuyết của geoplymer kết hợp với đất, xác định thành
phần cấp phối thơng qua các tính chất của ngun vật liệu. Tiến hành thực nghiệm
các thành phần cấp phối, đánh giá đồng thời kết hợp với lý thuyết.
1.4

Ý nghĩa đề tài:
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ của đất kết hợp geopolymer

khơng sử dụng ximăng. Từ đó chọn ra cấp phối để tính kết cấu áo đường giao thông
nông thôn ở nước ta.
Việc gia cố đất bằng geopolymer cho mặt đường giao thông nông thôn sẽ
làm tăng tính khả năng chịu tải trọng, tăng tính chống mài mòn, tăng độ bền và tuổi

-8-

thọ của đường giao thông nông thôn. Đặc biệt là khả năng chống bụi bẩn vào mùa
hè, lầy lội vào mùa mưa, làm giảm giá thành duy tu bảo dưỡng của con đường.
Đồng thời sử dụng vật liệu đất gia cố geopolymer không sử dụng xi măng không
gây ô nhiễm môi trường.


-9-

CHƯƠNG 2:
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
2.1

Tổng quan về vật liệu geopolymer:

2.1.1 Trên thế giới [16]:
Davidovits đã đặt tên geopolymer vào năm 1978 để biểu trưng cho một dãy
rộng của vật liệu được tiêu biểu bỡi mạng hay chuỗi phân tử vô cơ (Davidovits,
1979, 1993, 2008) và được diễn giải trong nhiều tác phẩm của ông về tiềm năng của
GPs được sử dụng để xây kim tự tháp của người Ai Cập, dựa trên kính hiển vi, phổ
quang học IR and NMR của mẫu nhỏ từ những cơng trình xây dựng của người Ai
Cập cổ đại (Davidovits and Morris, 1988; Davidovits, 1999). Demortier đã quan sát
sự khác nhau đáng chú ý trong những lỗ rỗng của những bộ phận đỉnh và đáy của
kim tự tháp mà cũng được phân tích bằng tia X-ray để kết luận rằng kim tự tháp
được làm cũng trải qua một q trình bê tơng hố (Demortier, 2004). Sự sử dụng
than bùn từ lớp chịu lực của những chỗ nối nằm ngang và nằm dọc giữa những dãy
bao gồm các sợi trong những chỗ nối trong kim tự tháp chỉ ra khả năng cải thiện của
bê tông giống như kỹ thuật của xây dựng kim tự tháp.
Nhưng việc dựa trên alumino-silicate hiện đại ngày nay có thể được tìm thấy

vào những năm 1930 khi mà oxit kiềm được sử dụng để phản ứng với xỉ trong thí
nghiệm kiểm tra độ bền của chúng khi sử dụng trong xi măng Portland. Chất kết
dính xỉ rắn nhanh được trình bày vào năm 1940 bởi nhà khoa học Belgian (Purdon,
1940). Vào những 1950 Quân đội US sử dụng NaCl và Sodium hydroxyt để chế tạo
vữa sử dụng trong quân đội (Malone et al, 1986). Năm 1965 Glukhovsky quan sát
thấy rằng nhôm silicat hydrat như các sản phẩm chất kết dính rắn được hình thành
trong q trình kích hoạt kiềm xỉ và cũng nhận thấy trong quá trình điều trị kiềm đá
và đất sét khống chất, khiến ơng phải gọi các chất kết dính là xi măng đất và bê
tơng là đất silicat bê tông [Glukhovsky, 1965]. Năm 1974, Davidovits and Legrand
được nhận bằng sáng chế về Siliface process, mà liên quan đến việc sử dụng của
Sodium hydroxyt, thạch anh, kaolinite, và nước. Điều quan tâm ở đây là hoạt tính