(Luận văn thạc sĩ) áp dụng số phức trong giải một số bài toán sơ cấp

1 MỞ ĐẦU Sản xuất và sử dụng vật liệu xây dựng không nung đã và đang trở thành xu thế chung của các nước trên thế giới, bởi những lợi ích mà vật liệu xây dựng không nung đem lại như th

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Trần Thị Lan

Đ NH GI KH N NG NG Đ PH N TR O ACI

KH ỰC M C NG CH I T NH ÊN I

TRONG N T T LI ỰNG KH NG NUNG

L N N THẠC Ĩ KHOA HỌC

Hà Nội - 2016

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Trần Thị Lan

Đ NH GI KH N NG NG Đ PH N TR O ACI

KH ỰC M C NG CH I T NH ÊN I

TRONG N T T LI ỰNG KH NG N NG

Chuyên ngành: Kh n t họ à ịa h a họ

L N N THẠC Ĩ KHOA HỌC

N ười hướn dẫn kh a họ :

T NG ỄN TH ƯƠNG

XÁC NHẬN HỌC VIÊN ĐÃ CHỈNH SỬA THEO GÓP Ý CỦA HỘI ĐỒNG Giáo viên hướng dẫn Chủ tịch hội đồng chấm luận văn

thạc sĩ khoa học

TS Nguyễn Thùy Dương PGS.TS Hoàng Thị Minh Thảo

Hà Nội - 2016

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận văn này, học viên đã nhận được sự giúp đỡ rất tận tâm và nhiệt tình từ TS Nguyễn Thùy Dương Cô không chỉ hướng dẫn mà còn luôn động viên để học viên có thể hoàn thành luận văn này một cách xuất sắc nhất Học viên xin gửi bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới cô

Để hoàn thành luận văn này, học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Phan Lưu Anh và ThS Nguyễn Ánh Dương đã tạo điều kiện giúp đỡ và luôn dành tặng cho học viên những lời khuyên tốt nhất

Học viên cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô, cán bộ trong khoa Địa chất, trường Đại học khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã chỉ bảo và giúp đỡ học viên về kiến thức chuyên môn trong suốt thời gian theo học chương trình cao học tại trường

Bên cạnh đó, học viên xin gửi lời cảm ơn tới Lãnh đạo Viện Địa chất và các đồng nghiệp tại Viện Địa chất - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

đã giúp đỡ và tạo điều kiện để học viên có thể thực hiện luận văn

Cuối cùng, học viên xin được gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè luôn bên cạnh động viên, khuyến khích và tạo mọi điều kiện để học viên có thể học tập, làm việc và thực hiện luận văn này

Mặc dù luận văn đã được hoàn thành nhưng không tránh khỏi những thiếu sót, học viên rất mong nhận được các ý kiến đóng góp từ các thầy cô và bạn bè để luận văn được hoàn thiện hơn

Một lần nữa, học viên xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

C V 3

3

3

C T ề 7

T 7

2.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 8

2.2.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 9

Cá p ươ p áp 10

2.2.1 Phương pháp phân tích lát mỏng thạch học 10

2.2.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 11

2.2.3 Phương pháp hu nh quang tia X (XRF) 12

2.2.4 Phương pháp xác định độ hút vôi 12

2.2.5 Phương pháp nghiên cứu kính hiển vi điện tử qu t (SEM - EDX) 13

2.2.6 Các phương pháp xác định tính chất cơ lý 13

C Đ ể

M C C 16

á á p M C C ả 16

3.1.1 Đặc điểm thành phần thạch học - khoáng vật 16

3.1.2 Đặc điểm thành phần hoá học 19

ộ ạ ủ á p M C C ả 20

C Đ M C C

x ệ xây ô ( ô ) 22

4 á á ả sử ụ á p M C C ả

p ụ ạ p zơ 22

4 T ử ệ sả x ạ ô ừ á p

Mù C C ả 26

4.2.1 Nguyên liệu và phụ gia 26

4.2.2 Các loại phụ gia 27

4.2.3 Phối trộn nguyên liệu với phụ gia 27

4.2.4 Độ ẩm tạo hình và lực n n tạo hình 28

4.2.5 Tiến hành sản xuất mẫu gạch không nung thử nghiệm 31

4.2.6 Bảo dưỡng sản phẩm 31

4 Kế ả ử ệ 32

4 4 L ậ ả ơ ế ạ ế 34

KẾT LUẬN 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu 3

Hình 2 Sơ đồ địa chất và khoáng sản khu vực Mù Căng Chải, tỉnh Yên Bái 6

Hình 3 Ryolit (ryotrachit) cấu tạo khối rắn chắc khu vực Mù Căng Chải 16

Hình 4 Ryolit (ryotrachit) kiến trúc porphyr với các ban tinh thạch anh, feldspar khu vực Mù Căng Chải 16

Hình 5 Đá ryolit với các ban tinh thạch anh, feldspar 17

Hình 6 Đá ryolit với ban tinh plagioclas có riềm bao quanh bởi thủy tinh 18

Hình 7 Đá ryolit nền vi tinh feldspar, thạch anh và biotit 18

Hình 8 Mẫu thử nghiệm làm gạch không nung từ đá phun trào acid

Mù Căng Chải 31

Hình 9 Ảnh SEM thể hiện sự kết dính của vật liệu trong mẫu gạch không nung thử nghiệm M1 35

Hình 10 Biểu đồ thành phần hóa học của chất kết dính C - S - H (sp3) 35

Hình 11 Hình ảnh thể hiện chất kết dính bám trên bề mặt mẫu (a) và thành phần hóa học của chất kết dính kiểu C - A - S - H (b) 36

Hình 12 Biểu đồ so sánh phổ XRD của mẫu đá phun trào acid và mẫu gạch không nung M1 37

DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Thành phần và hàm lượng khoáng vật của đá phun trào acid 19

Bảng 2 Thành phần hóa học của đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải 20

Bảng 3 Độ hút vôi của đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải 21

Bảng 4 Thành phần hóa học của đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải và

đá phun trào khu vực Yanshan, tỉnh Jiangxi, Trung quốc 24

Bảng 5 Tiêu chuẩn ASTM C 618 về thành phần hóa học của puzolan 25

Bảng 6 T lệ phối trộn nguyên liệu làm gạch không nung 28

Bảng 7 Kết quả đặc trưng cơ lý của sản phẩm gạch không nung theo t lệ phối trộn I với các t lệ tạo ẩm khác nhau 30

Bảng 8 Kết quả thử nghiệm các đặc trưng cơ lý của mẫu gạch không nung từ đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải 34

1

MỞ ĐẦU

Sản xuất và sử dụng vật liệu xây dựng không nung đã và đang trở thành xu thế chung của các nước trên thế giới, bởi những lợi ích mà vật liệu xây dựng không nung đem lại như thân thiện với môi trường, giảm lượng khí thải CO2, tăng độ bền của các công trình xây dựng, vật liệu xây dựng không nung được đánh giá là vật liệu xanh [37, 45, 49] Tại các nước phát triển như Mỹ, Anh, Canada, vật liệu xây dựng không nung chiếm khoảng 60% tổng vật liệu xây dựng và đang có xu hướng ngày càng tăng do những chính sách ưu đãi và khuyến khích của các quốc gia về sử dụng các vật liệu thân thiện môi trường trong các công trình xây dựng [43]

Ở Việt Nam, sử dụng và sản xuất vật liệu xây dựng không nung còn ở mức thấp, chỉ chiếm khoảng 8 - 10% [10] Để thúc đẩy sử dụng và sản xuất vật liệu xây dựng không nung, ngày 28 tháng 11 năm 2012, chính phủ đã ra thông tư số 09/2012/TT - BXD về quy định sử dụng vật liệu xây dựng không nung trong các công trình xây dựng làm tăng cao nhu cầu về loại vật liệu này [1] Xuất phát từ chủ trương của chính phủ và đáp ứng nhu cầu về vật liệu xây dựng không nung, việc nghiên cứu về nguyên liệu cho sản xuất vật liệu xây dựng không nung ngày càng được chú trọng hơn

Theo như đặc trưng về thành phần, các nguyên liệu dùng để sản xuất vật liệu xây dựng không nung thường giàu thành phần silic, nhôm hoạt tính và khi phối trộn với vôi s đóng rắn như xi măng, nên những đối tượng tìm kiếm nguồn nguyên liệu này chủ yếu là các thành tạo địa chất nguồn gốc phun trào núi lửa, trầm tích phun trào, các sản phẩm phong hoá và một số thành tạo trầm tích như diatomit, trepan [17] Nghiên cứu về các đá phun trào núi lửa ở Việt Nam phục vụ tìm kiếm nguyên liệu để sản xuất vật liệu xây dựng không nung hầu như mới chỉ tập trung vào các loại đá phun trào mafic [12, 15, 20, 21], đối với các đá phun trào acid gần đây cũng có một số nghiên cứu của Nguyễn Ánh Dương 2011, 2012 [4, 5] Tuy nhiên, các nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở việc đánh giá một số đặc tính kỹ thuật của phụ gia hoạt tính làm từ đá phun trào mà chưa tiến hành thử nghiệm sản xuất Dựa

2

trên cơ sở các nghiên cứu này và các tài liệu nghiên cứu về địa chất Việt Nam [9,

30 , nhận thấy các thành tạo đá phun trào acid tập trung nhiều ở trũng Tú Lệ, đặc biệt trong khu vực Mù Căng Chải, tỉnh Yên Bái [22 Do đó, luận văn với tiêu đề:

“ á á ả sử ụ á p M C C ả

á sả x ậ ệ x ô đã được lựa chọn Theo các

nghiên cứu của Đào Văn Ch n (1982), Kiều Quý Nam (2004, 2006, 2008) và Nguyễn Ánh Dương (2011, 2013, 2014), vật liệu xây dựng không nung được sản xuất từ puzơlan theo kiểu tạo chất kết dính puzơlan + vôi, vì vậy việc đánh giá khả năng sử dụng nguyên liệu để sản xuất vật liệu xây dựng không nung cần dựa trên sự đánh giá về nguồn nguyên liệu đạt hay không đạt các yêu cầu kỹ thuật của phụ gia hoạt tính puzơlan Dựa trên cơ sở này, mục tiêu nghiên cứu của luận văn là xác định đặc điểm thành phần vật chất, độ hoạt tính của đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải, tỉnh Yên Bái để đánh giá khả năng sử dụng làm phụ gia hoạt tính puzơlan và xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của vật liệu xây dựng không nung làm từ nguồn nguyên liệu này theo kiểu tạo chất kết dính puzơlan + vôi

3

C V TR Đ A L VÀ Đ A CH T KHU V C NGHI N C U 1.1 V

Khu vực nghiên cứu n m trên địa bàn huyện Mù Căng Chải, tỉnh Yên Bái, chạy dọc theo quốc lộ 32 từ đèo Cao Phạ đến xã Khau Mang (hình 1)

Mù Căng Chải là một huyện vùng cao n m ở phía tây tỉnh Yên Bái, cách thành phố Yên Bái 180km, theo quốc lộ 32 Phía bắc tiếp giáp với huyện Văn Bàn - tỉnh Lào Cai, phía nam giáp huyện Mường La - tỉnh Sơn La, phía đông giáp huyện Văn Chấn, phía tây giáp huyện Than Uyên - tỉnh Lai Châu [3]

Hì Sơ ồ (N ồ : http://mucangchai.yenbai.gov.vn/)

1.2 Đ ể

Trong khu vực nghiên cứu, chiếm diện tích lớn là hệ tầng Trạm Tấu (? J - K

tt), phức hệ núi lửa Tú Lệ (K tl) và phức hệ núi lửa Ngòi Thia (K nt), chiếm

diện tích rất nhỏ, không đáng kể đó là hệ tầng Mường Trai (T2l mt), hệ tầng Suối

Bé (J - K sb), phức hệ Nậm Chiến (K nc) và phức hệ Phu Sa Phìn (γξKpp) [22]

4

Các đá phun trào acid khu vực nghiên cứu chủ yếu thuộc phức hệ núi lửa Tú

Lệ - Ngòi Thia Phức hệ bao gồm 2 phụ phức hệ là phụ phức hệ núi lửa Tú Lệ (K

tl) và phụ phức hệ núi lửa Ngòi Thia (K nt)

Phụ phức hệ núi lửa Tú Lệ bao gồm toàn bộ các đá núi lửa acid - trung tính

á kiềm Trong khu vực Mù Căng Chải, phụ phức hệ chiếm diện tích khá lớn ở phía Tây và Tây Nam

Thành phần của phụ phức hệ khá phức tạp, chiếm ưu thế là các đá phun trào,

ít gặp hơn tuf cát kết tướng phun nổ và tuf aglomerat tướng họng

Thành phần thạch học của các đá núi lửa chủ yếu tương ứng với ryodacit, ryolit, trachyryolit, ít hơn là trachyt porphyr Chúng thường có quan hệ chuyển tiếp cới các đá á núi lửa cùng thành phần Hầu hết bị n n p từ yếu đến mạnh, có cấu tạo dải, định hướng rõ rệt Kiến trúc porpphyr điển hình với ban tinh kali feldspar, ít gặp ban tinh plagioclas hoặc thạch anh Khá phổ biến felsit và microfelsit cũng bị nén ép phân dải mạnh

Thành phần hóa học của ryodacit, ryolit đặc trưng cao kiềm (Na2O + K2O = 7,9 - 9,9%, t lệ K2O/Na2O  1

Phụ phức hệ Ngòi Thia ở đây chỉ bao gồm các đá núi lửa và á núi lửa acid á kiềm và kiềm Trong vùng nghiên cứu, phụ phức hệ n m xen k với phụ phức hệ Tú

Lệ, lộ ra ở phía chủ yếu ở phía Tây Nam, một ít ở Tây Bắc và Đông Bắc

Các đá núi lửa thuộc phụ phức hệ Ngòi Thia có thành phần chủ yếu tương ứng với ryolit, cấu tạo khối, đôi chỗ dạng dồng chảy

Ryolit hầu hết sáng màu, khoáng vật màu rất ít và thường là chỉ có biotit mà nhiều chỗ có l có nguồn gốc thứ sinh

5

Về cơ bản, các đặc tính thạch hóa và địa hóa của ryolit phụ phức hệ Ngòi Thia cũng tương tự như ryolit phụ phức hệ Tú Lệ: đặc trưng tương đối cao kiềm, kiềm kiểu trội kali

Khoáng sản chính ở khu vực Mù Căng Chải là quặng chì - k m và quặng thạch anh, tập trung chủ yếu ở phía Tây Trên sơ đồ địa chất khu vực nghiên cứu, trong các thành tạo đá phun trào acid không có sự thành tạo các mỏ hoặc điểm quặng

6

Hình 2 Sơ ồ á sả M C C ả á

(N ồ : ờ á ỷ ệ : 00000 N ễ ĩ (C ủ b ) 978)

39

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Ti ng iệt

1 Bộ Xây Dựng (2012), số 09/2012/TT - BXD, T ô ư nh sử dụng vật liệu

xây d ng không nung trong các công trình xây d ng

2 Bùi Văn Ch n, Đào Tiến Đạt (1982), Kỹ ậ sả x ạ ô Hà

Nội: NXB Xây Dựng

3 Du lịch Mù Căng Chải, http://mucangchai.yenbai.gov.vn/du - lich - mu - cang -

chai/gioi - thieu - du - lich/?UserKey=GIOI - THIEU

4 Nguyễn Ánh Dương (2011), Nguyên liệu khoáng hoạt tính từ một số đá phun

trào axit và trung tính ở Việt Nam và ý nghĩa thực tiễn của chúng Tạp Các

ọ T á 33(3ĐB), tr.423 - 435

5 Nguyễn Ánh Dương và nnk(2011 − 2012), á á ột số khoáng

sản phi kim loạ á xu t công nghệ khai thác, chế biến, Đề tài KHCN

cấp Tỉnh

6 Nguyễn Ánh Dương và nnk(2013), " Đất đỏ basalt - Nguồn nguyên liệu cho sản

xuất gạch không nung", Tạp chí Các khoa học v T á t, 36(3), tr 214 - 220

7 Nguyễn Ánh Dương (2014), N ả sử ụ

ượ p ở H N N ì sả x ậ ệ x ô g,

Đề tài KHCN cấp Viện Hàn Lâm KH&CN Việt Nam

8 Nguyễn Phú Hòa(2003), Nghiên c u chế tạo dây chuy n công nghệ sản xu t sản

phẩm mới gạch không nung, Công ty cơ điện và xây lắp công nghiệp tàu thủy

9 Trần Trọng Hòa (2011), Hoạt động Magma và sinh khoáng nội mảng miền Bắc Việt Nam NXB Khoa học tự nhiên và công nghệ, Hà Nội

10 Hoàng Long (2013), "Xây dựng xanh cùng vật liệu xây dựng không nung" Tạp

chí Thông tin Khoa học & Công nghệ, ISN 1859 - 2651 STINFO, (3)

11 Kiều Quý Nam (2001), "Puzolan Việt Nam Tiềm năng và khả năng sử dụng"

T ư ữ a ch t, (267), tr.106

40

12 Kiều Quý Nam (2002), Mối tương quan giữa thành phần hóa học, cấu trúc đá

với hoạt tính puzolan trong bazan Kainozoi tại Lâm Đồng Tạp chí các khoa học

v T á t, (4), tr 341 - 347

13 Kiều Quý Nam(2006), Nghiên cứu sử dụng puzơlan trong sản xuất vật liệu xây

dựng không nung Tạp a Ch t, (322)(S), tr 54 - 56

14 Kiều Quý Nam(2006), P ươ p áp p ụ c biệt trong sản xu t vật

liệu xây d ng, Bộ Xây Dựng

15 Kiều Quý Nam, Đậu Hiển, Trần Thị Sáu(2000), Một số kết quả nghiên cứu về chất lượng, tiềm năng và khả năng sử dụng của puzơlan các thành tạo bazan

vùng Pleiku, Tạp a ch t, (259/7 - 8)(A), tr.27 - 32

16 Kiều Quý Nam, Nguyễn Ánh Dương(2015), "Chất kết dính geopolymer trong

sản xuất vật liệu xây dựng không nung", Tuy n tập báo cáo khoa học và hội

ngh khoa học toàn quốc, kỷ niệ 70 p á n - a ch t và Tài nguyên Việt Nam, Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản - Tổng Cục Địa chất và

Khoáng sản Việt Nam, Bộ Tài nguyên và môi trường

17 Kiều Quý Nam, Phạm Văn Trường(2008), Nguyên liệu khoáng kỹ thuật và phụ

ô ơ Đại học Mỏ Địa chất

18 Kiều Quý Nam và nnk(1989) á á ượng khoáng sản sét và

phụ gia puzolan lãnh th Tây Nguyên, Báo cáo khoa học Viện Địa chất, Trung

tâm KHKT&CNQG, Hà Nội

19 Kiều Quý Nam và nnk (2004), Hoàn thiện Quy trình công nghệ sản xu t vật

liệu xây d ng không nung từ p zơ L ồng, Báo cáo khoa học SXTN cấp

Nhà nước, Viện Địa chất - Viện HL khoa học và Công nghệ Việt Nam

20 Nguyễn Thanh Tùng(1991), Q nh tạm thời ch ượ á b z P ủ Quỳ -

Nghệ Tĩ T ọ Xuân - Thanh Hóa làm phụ x n, Viện Vật

liệu xây dựng, Bộ Xây Dựng

21 Nguyễn Thanh Tùng(1993), á á ế ả sử ụ á bazan

p P ủ Q ỳ - N ệ A p ụ x Sơ , Viện Vật liệu

Xây Dựng, Bộ Xây Dựng