Phương pháp Taguchi đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố chính đến cường độ của vữa geopolymer tro bay

Tác giả: TS. NGUYỄN THỊ THU NGÀ
              Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải
              TS. TRẦN VIỆT HƯNG
              Trường Đại học Giao thông vận tải

Mẫu vữa geopolymer tro bay và thí nghiệm xác định cường độ nén, kéo uốn

Phát triển bền vững là một trong những khái niệm quan trọng nhất được nhắc tới của các ngành khoa học, nhất là khoa học trong lĩnh vực xây dựng. Geopolymer là loại vật liệu có khả năng thay thế xi măng trong sản xuất bê tông mà có các tác động tối thiểu đến môi trường, độ bền đảm bảo khai thác. Đây là một loại polyme vô cơ được tạo ra từ phản ứng của các nguyên liệu giàu nhôm và silic với dung dịch kiềm [6]. Tro bay là nguyên liệu rất thích hợp cho geopolymer vì nó có chứa tinh thể aluminosilicat hoạt tính có kích thước hạt mịn, có lợi cho phản ứng hóa học với dung dịch kiềm. Bên cạnh đó, tận dụng chất thải tro bay từ các nhà máy nhiệt điện sẽ làm giảm các nguy cơ gây ô nhiễm môi trường. Hiện nay ở Trung Quốc và Ấn Độ, hơn 300 triệu tấn tro bay được tạo ra mỗi năm. Trong khi đó, năm 1998 chưa đến 20 triệu tấn tro bay được sử dụng [7].

Geopolymer có nhiều đặc tính tốt như độ bền ở tuổi sớm cao, độ bền xâm thực tốt và độ bền nhiệt cao [1,3,6]. Việc loại bỏ sử dụng xi măng trong bê tông có thể giảm 44 - 64% phát thải nhà kính [8].

Nhiều nghiên cứu đã thực hiện, tuy nhiên việc khẳng định ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến đặc tính của geopolymer là chưa rõ ràng. Việc khảo nghiệm tất cả các tham số ảnh hưởng có thể không thực hiện được trong một chuỗi các thí nghiệm, nhưng bằng phương pháp thiết kế thích hợp, người ta có thể khảo sát một số điểm thí nghiệm trong đó.

Thiết kế thí nghiệm Taguchi là một phương pháp được trình bày được sử dụng để tối ưu hóa các biến vì nó làm giảm thời gian và chi phí của thí nghiệm một cách hiệu quả. Hiện nay, có rất ít nghiên cứu sử dụng phương pháp Taguchi để thiết kế hỗn hợp geopolymer.

Trong phạm vi nghiên cứu của bài báo, việc lựa chọn thời gian bảo dưỡng nhiệt, nồng độ của dung dịch kiềm, tỷ lệ khối lượng dung dịch kiềm kích hoạt/tro bay và tuổi thí nghiệm của mẫu, mỗi loại 3 mức được coi là các yếu tố chính cho thiết kế thí nghiệm Taguchi. Kết quả thí nghiệm nén và kéo uốn các mẫu vữa thu được sẽ được kiểm tra bằng phân tích giá trị trung bình và phân tích phương sai để xác định các điều kiện tối ưu và tỷ lệ phần trăm ảnh hưởng của các yếu tố đến cường độ nén và kéo uốn của vữa geopolymer tro bay.

Mời độc giả xem nội dung đầy đủ bài khoa học tại đây