NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH POLYMER HÓA VÀ NHỮNG YẾU TỐ CHÍNH ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT LATERIT GIA CỐ BẰNG GEOPOLYMER | Đức | TNU Journal of Science and Technology

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH POLYMER HÓA VÀ NHỮNG YẾU TỐ CHÍNH ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT LATERIT GIA CỐ BẰNG GEOPOLYMER

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 04/01/23                Ngày hoàn thiện: 23/05/23                Ngày đăng: 23/05/23

Các tác giả

1. Bùi Văn Đức Email to author, 1) Khoa Xây dựng - Trường Đại học Mỏ - Địa chất; 2) Nhóm nghiên cứu mạnh GECS - Trường Đại học Mỏ Địa chất
2. Nguyễn Văn Mạnh, 1) Khoa Xây dựng - Trường Đại học Mỏ - Địa chất; 2) Nhóm nghiên cứu mạnh GECS - Trường Đại học Mỏ Địa chất
3. Đào Phúc Lâm, Khoa Công trình - Đại học Công nghệ Giao thông vận tải, Hà Nội

Tóm tắt


Tại Việt Nam, trong những năm gần đây, hoạt động nghiên cứu, ứng dụng geopolymer để cải thiện tính chất cơ lý của đất nhận được khá nhiều sự quan tâm, trong đó có đất tàn tích (đất laterit). Tuy nhiên, các nghiên cứu tổng quát về quá trình polymer hóa cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của đất laterit còn tương đối hạn chế. Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu phân tích tổng quát về cơ chế polymer hóa, các yếu tố chính ảnh hưởng tính chất cơ học của vật liệu geopolymer. Cụ thể, loại hay nguồn gốc vật liệu AluminoSilicate và môi trường kiềm đóng vai trò quan trọng trong quá trình polymer hóa. Đối với việc cải thiện tính chất cơ lý của các loại đất có hàm lượng bụi lớn và rất dẻo thì ngoài việc sử dụng nồng độ dung dịch kiềm NaOH phù hợp cũng cần phải xem xét đến các yếu tố khác, như hàm lượng vật liệu AluminoSilicate, tỷ số Si/Al... Bên cạnh đó, cường độ vật liệu sử dụng geopolymer nói chung đạt giá trị tối ưu khi tỷ số Si/Al = (1,85¸2,0); tuy nhiên, một số nghiên cứu cho thấy cường độ tăng khi Si/Al ³ 2,0; do đó, cần có thêm các nghiên cứu để đánh giá đầy đủ và rõ ràng hơn về ảnh hưởng của tỷ số Si/Al.  

Từ khóa


Chất kết dính Geopolymer; Gia cố vật liệu đất ; Dung dịch kiềm hóa; Đất tàn tích; Tính chất cơ học

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo


[1] J. H. Long, S. M. Olson, T. D. Stark, and E. A. Samara, “Differential movement at embankment-bridge structure interface in Illinois,” Transportation Research Record, vol. 1633, no. 1, pp. 53–60, 1998.

[2] I. Rapti, F. Lopez-Caballero, A. Modaressi-Farahmand-Razavi, A. Foucault, and F. Voldoire, “Liquefaction analysis and damage evaluation of embankment-type structures,” Acta Geotechnica, vol. 13, no. 5, pp. 1041–1059, 2018.

[3] M. Arsyad, I. B. Mochtar, N. E. Mochtar, and Y. F. Arifin, “Road embankment full-scale investigation on soft soil with geotextile stabilization,” GEOMATE Journal, vol. 19, no. 71, pp. 145–152, 2020.

[4] J.-L. Zheng, R. Zhang, and H.-P. Yang, “Highway subgrade construction in expansive soil areas,” Journal of materials in Civil Engineering, vol. 21, no. 4, pp. 154–162, 2009.

[5] J. Davidovits, “Geopolymer cement a review," Geopolymer Science and Technics, Technical Paper #21, Geopolymer Institute Library, 2013.

[6] J. L. Provis, “Alkali-activated materials,” Cement and Concrete Research, vol. 114, pp. 40–48, 2018.

[7] J. L. Provis and J. S. Van Deventer, Alkali activated materials: state-of-the-art report, RILEM TC 224-AAM, vol. 13. Springer Science & Business Media, 2013.

[8] T. B. Nguyen, T. T. Nguyen, and H. Q. Dinh, "In situ test results on the application of Alkali-activated concrete using fly ash and blast furnace slag," (in Vietnamese), Journal of Water Resource and Technology, Vietnam Academy for Water Resource, vol. 63, pp. 73-83, 2020.

[9] V. H. Tran, “Investigation in compositions, properties of fly ash based geopolymer concreteand application to bridge - tunnel structures,” Doctoral Dissertation in Transport Construction Engineering, (in Vietnamese), University of Transport and Communications, 2017.

[10] H. S. Trinh, “An experimental research on assesment of foremost properties of fly ash-based geopolymer using steel slag aggreagate in road construction in Vietnam,” Doctoral Dissertation in Transport Construction Engineering, (in Vietnamese), University of Transport and Communications, 2020.

[11] V. T. Tran, “Research on clay mud structure reinforcement to improvement soft soil base on geopolymer technology,” Doctoral Dissertation, (in Vietnamese), University of Technology - Vietnam National University, Ho Chi Minh City, 2021.

[12] Q. N. Kieu and A. D. Nguyen, “Geopolymer binders in production of non-fired construction materials,” (in Vietnamese), Proceeding-70th anniversary of Geology and Minerals sector of Vietnam. Publishing House for Science and Technology, 2015, pp. 647-658.

[13] T.-P. Ngo, Q.-B. Bui, V. T.-A. Phan, and H.-B. Tran, “Durability of geopolymer stabilised compacted earth exposed to wetting–drying cycles at different conditions of pH and salt,” Construction and Building Materials, vol. 329, 2022, Art. no. 127168.

[14] British Standards Institution, BS:5628-1978, Code of practice for structural use of masonry, Part 1: Unreinforced masonry. London, 1978.

[15] D. R. Biswal, U. C. Sahoo, and S. R. Dash, “Characterization of granular lateritic soils as pavement material,” Transportation Geotechnics, vol. 6, pp. 108–122, 2016.

[16] D. A. Alao, “Geology and engineering properties of laterites from Ilorin, Nigeria,” Engineering geology, vol. 19, no. 2, 1983, Art. no. 2.

[17] C. A. Oyelami and J. L. Van Rooy, “A review of the use of lateritic soils in the construction/development of sustainable housing in Africa: A geological perspective,” Journal of African Earth Sciences, vol. 119, pp. 226–237, 2016.

[18] M. Pinard, D. F. Netterberg, and D. P. Paige-Green, “Review of specifications for the use of laterite in road pavements,” Final Report of Contract AFCAP/GEN/124: Association of Southern Africa National Road Agency, UK Department of International Development, 2014.

[19] National Institute for Soils and Fertilizers, "The basic information of main soil units of Vietnam," Hanoi: Thegioi Publishers, 2002. [Online]. Available: https://data.opendevelopmentmekong.net/dataset/ db437824-1e2f-4bef-9338-0634a647cf59/resource/987f1f13-b4cd-4d6c-8475-294fa2a4b5a4/download/ basic-information-of-main-soil-units-in-vietnam-.compressed.pdf. [Accessed Oct. 30, 2022].

[20] K. C. Onyelowe, V. D. Bui, P. L. Dao, F. Onyelowe, C. Ikra, C. Ezugwu, A. B. Salahudeen, M. Maduabuchi, J. Obimba-Wogu, K. Ibe, and L. Ihenna, “Evaluation of index and compaction properties of lateritic soils treated with quarry dust based geopolymer cement for subgrade purpose,” Epitoanyag-Journal of Silicate Based and Composite Materials, no. 1, pp. 12–15, 2020.

[21] C. Hengels, H. Collado, T. Droguett, S. Sánchez, M. Vesely, P. Garrido, and S. Palma, “Factors affecting the compressive strength of geopolymers: A review,” Minerals, vol. 11, no. 12, 2021, Art. no. 1317.

[22] E. Chong, M. King, K. E. Marak, and M. A. Freedman, “The effect of crystallinity and crystal structure on the immersion freezing of alumina,” The Journal of Physical Chemistry A, vol. 123, no. 12, pp. 2447–2456, 2019.

[23] J. Davidovits, “Properties of geopolymer cements,” in First international Conference on Alkaline Cements and Concretes, 1994, pp. 131–149.

[24] H.-B. Le, Q.-B. Bui, and L. Tang, “Geopolymer recycled aggregate concrete: from experiments to empirical models,” Materials, vol. 14, no. 5, 2021, Art. no. 1180.

[25] H. T. Nguyen and P. T. Dang, “Fly Ash-Based Geopolymer: Green Material in Carbon-Constrained Society,” in Solid State Phenomena, Trans Tech Publ., 2021, pp. 65–71.

[26] M. Torres-Carrasco and F. Puertas, “Waste glass in the geopolymer preparation. Mechanical and microstructural characterisation,” Journal of cleaner Production, vol. 90, pp. 397–408, 2015.

[27] N. H. Luong, “A research on the use of fly ash as reinforcing filler element for rubber and rubber blend materials,” Doctoral Dissertation in Chemistry, Vietnam Academy of Science and Technology, 2015.

[28] I. Luhar, S. Luhar, M. Abdullah, M. Nabiałek, A. Sandu, J. Szmidla, A. Jurczyńska, R. Razak, I. Aziz, N. Jamil, and L. Deraman, “Assessment of the Suitability of Ceramic Waste in Geopolymer Composites: An Appraisal,” Materials, vol. 14, no. 12, 2021, Art. no. 3279.

[29] Y. G. Adewuyi, “Recent advances in fly-ash-based geopolymers: potential on the utilization for sustainable environmental remediation,” ACS omega, vol. 6, no. 24, pp. 15532–15542, 2021.

[30] M. Vafaei and A. Allahverdi, “High strength geopolymer binder based on waste-glass powder,” Advanced Powder Technology, vol. 28, no. 1, pp. 215–222, 2017.

[31] J. Davidovitsa, L. Huamanb, and R. Davidovitsa, “Tiahuanaco monuments (Tiwanaku/Pumapunku) in Bolivia are made of geopolymer artificial stones created 1400 years ago,” in Conference: Geopolymer Camp, 2019, doi:10.13140/RG.2.2.31223.16800.

[32] D. Parthiban, D.S. Vijayan, E. Koda, M.D. Vaverkova, K. Piechowicz, P. Osinski, and D. B. Van, “Role of Industrial based Precursors in the Stabilization of weak soils with geopolymer - A Review,” Case Studies in Construction Materials, vol. 16, no. 5, 2022, Art. no. e00886.

[33] A. Palomo, M. W. Grutzeck, and M. T. Blanco, “Alkali-activated fly ashes: A cement for the future,” Cement and Concrete Research, vol. 29, no. 8, pp. 1323–1329, 1999.

[34] C. D. F. Rogers and S. Glendinning, “Modification of clay soils using lime,” in Lime Stabilisation: Proceedings of the seminar, Thomas Telford Publishing, 1996, pp. 99–114.

[35] D. T. Bergado, L. R. Anderson, N. Miura, and A. S. Balasubramaniam, Soft ground improvement in lowland and other environments. American Society of Civil Engineers, New York, NY: ASCE, 1996.

[36] P. Sargent, “The development of alkali-activated mixtures for soil stabilisation,” in Handbook of alkali-activated cements, mortars and concretes, Elsevier, 2015, pp. 555–604.

[37] J. R. Prusinski and S. Bhattacharja, “Effectiveness of Portland cement and lime in stabilizing clay soils,” Transportation research record, vol. 1652, no. 1, pp. 215–227, 1999.

[38] F. S. Rostler and W. M. Kunkel, “Soil stabilization,” Industrial & Engineering Chemistry, vol. 56, no. 4, pp. 27–33, 1964.

[39] L. K. Davidson, T. Demirel, and R. L. Handy, “Soil pulveration and lime migration in soil-lime stabilization,” Highway Research Record, no. 92, pp.103-126, 1965.

[40] Z. Liu, C. S. Cai, F. Liu, and F. Fan, “Feasibility study of loess stabilization with fly ash–based geopolymer,” Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 28, no. 5, 2016, Art. no. 04016003.

[41] M. Hoy, R. Rachan, S. Horpibulsuk, A. Arulrajah, and M. Mirzababaei, “Effect of wetting–drying cycles on compressive strength and microstructure of recycled asphalt pavement–Fly ash geopolymer,” Construction and Building Materials, vol. 144, pp. 624–634, 2017.

[42] H. Xu and J. S. Van Deventer, “Effect of source materials on geopolymerization,” Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 42, no. 8, pp. 1698–1706, 2003.

[43] S. Thokchom, K. K. Mandal, and S. Ghosh, “Effect of Si/Al ratio on performance of fly ash geopolymers at elevated temperature,” Arabian Journal for Science and Engineering, vol. 37, no. 4, pp. 977–989, 2012.

[44] B. Singhi, A. I. Laskar, and M. A. Ahmed, “Investigation on soil–geopolymer with slag, fly ash and their blending,” Arabian Journal for Science and Engineering, vol. 41, no. 2, pp. 393–400, 2016.

[45] G. Davis, C. Montes, and S. Eklund, “Preparation of lunar regolith based geopolymer cement under heat and vacuum,” Advances in Space Research, vol. 59, no. 7, pp. 1872–1885, 2017.

[46] P. Duxson, J. L. Provis, G. C. Lukey, S. W. Mallicoat, W. M. Kriven, and J. S. Van Deventer, “Understanding the relationship between geopolymer composition, microstructure and mechanical properties,” Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, vol. 269, no. 1–3, pp. 47–58, 2005.

[47] J. S. J. V. Deventer, J. L. Provis, P. Duxson, and G. C. Lukey, “Reaction mechanisms in the geopolymeric conversion of inorganic waste to useful products,” Journal of Hazardous Materials, vol. 139, no. 3, 2007, Art. no. 3.

[48] P. K. Sarker, S. Kelly, and Z. Yao, “Effect of fire exposure on cracking, spalling and residual strength of fly ash geopolymer concrete,” Materials & Design, vol. 63, pp. 584–592, 2014.

[49] J. N. Fekoua, C. R. Kaze, L. L. Duna, A. Ghazouni, I. M. Ndassa, E. Kamseu, S. Rossignol, and C. Leonelli, “Effects of curing cycles on developing strength and microstructure of goethite-rich aluminosilicate (corroded laterite) based geopolymer composites,” Materials Chemistry and Physics, vol. 270, 2021, Art. no. 124864.

[50] S. Adhikari, M. J. Khattak, and B. Adhikari, “Mechanical characteristics of Soil-RAP-Geopolymer mixtures for road base and subbase layers,” International Journal of Pavement Engineering, vol. 21, no. 4, pp. 483–496, 2020.

[51] K. Somna, C. Jaturapitakkul, P. Kajitvichyanukul, and P. Chindaprasirt, “NaOH-activated ground fly ash geopolymer cured at ambient temperature,” Fuel, vol. 90, no. 6, pp. 2118–2124, 2011.

[52] U. Rattanasak and P. Chindaprasirt, “Influence of NaOH solution on the synthesis of fly ash geopolymer,” Minerals Engineering, vol. 22, no. 12, pp. 1073–1078, 2009.

[53] S. Hanjitsuwan, S. Hunpratub, P. Thongbai, S. Maensiri, V. Sata, and P. Chindaprasirt, “Effects of NaOH concentrations on physical and electrical properties of high calcium fly ash geopolymer paste,” Cement and Concrete Composites, vol. 45, pp. 9–14, 2014.

[54] I. Phummiphan, S. Horpibulsuk, P. Sukmak, A. Chinkulkijniwat, A. Arulrajah, and S.-L. Shen, “Stabilisation of marginal lateritic soil using high calcium fly ash-based geopolymer,” Road Materials and Pavement Design, vol. 17, no. 4, pp. 877–891, 2016.

[55] J. Davidovits, “Geopolymers and geopolymeric materials,” Journal of Thermal Analysis, vol. 35, no. 2, pp. 429–441, 1989.

[56] B. Adhikari, M. J. Khattak, and S. Adhikari, “Mechanical and durability characteristics of flyash-based soil-geopolymer mixtures for pavement base and subbase layers,” International Journal of Pavement Engineering, vol. 22, no. 9, pp. 1193–1212, 2021.




DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.7200

Các bài báo tham chiếu

  • Hiện tại không có bài báo tham chiếu
Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Thái Nguyên
Phòng 408, 409 - Tòa nhà Điều hành - Đại học Thái Nguyên
Phường Tân Thịnh - Thành phố Thái Nguyên
Điện thoại: 0208 3840 288 - E-mail: jst@tnu.edu.vn
Phát triển trên nền tảng Open Journal Systems
©2018 All Rights Reserved