Tài liệu Luận văn thạc sĩ nghiên cứu chế tạo gạch bê tông không nung sử dụng cốt liệu trên địa bàn tỉnh quảng nam

1 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA --------------------------------------- NGUYỄN NGỌC HOÀNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO GẠCH BÊ TÔNG KHÔNG NUNG SỬ DỤNG CỐT LIỆU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH QUẢNG NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Công trình Dân dụng và Công nghiệp Đà Nẵng - Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA --------------------------------------NGUYỄN NGỌC HOÀNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO GẠCH BÊ TÔNG KHÔNG NUNG SỬ DỤNG CỐT LIỆU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH QUẢNG NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Công trình Dân dụng và Công nghiệp Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. ĐẶNG CÔNG THUẬT Đà Nẵng - Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Nguyễn Ngọc Hoàng MỤC LỤC MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài............................................................................................... 1 2. Mục ti u nghi n cứu .................................................................................................... 2 3. Đối tƣợng nghi n cứu .................................................................................................. 2 4. Phạm vi nghi n cứu ................................................... Error! Bookmark not defined. 5. Phƣơng pháp nghi n cứu ............................................................................................. 2 6. Kết cấu của luận văn .................................................................................................... 3 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ GẠCH BÊ TÔNG KHÔNG NUNG ..................... 4 1.1. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI GẠCH BÊ TÔNG KHÔNG NUNG ........................... 4 1.1.1. Khái niệm ...................................................................................................... 4 1.1.2. Phân loại ....................................................................................................... 4 1.1.2.1. Gạch xi măng cốt liệu (còn đƣợc gọi là gạch block)............................. 4 1.1.2.2. Gạch b tông nhẹ ................................................................................... 5 1.2. ƢU, NHƢỢC ĐIỂM CỦA GẠCH BÊ TÔNG KHÔNG NUNG ............................ 6 1.2.1. Ƣu điểm ........................................................................................................ 6 1.2.2. Nhƣợc điểm .................................................................................................. 7 1.3. TÌNH TRẠNG SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG GẠCH BÊ TÔNG KHÔNG NUNG 7 1.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 ......................................................................................... 9 CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................... 10 2.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GẠCH XI MĂNG CỐT LIỆU..............................................................................................................................10 2.2. YÊU CẦU KỸ THUẬT VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM CỦA VẬT LIỆU 11 2.2.1. Xi măng....................................................................................................... 11 2.2.2. Cát ............................................................................................................... 12 2.2.3. Đá mạt (còn gọi là cát nghiền) .................................................................... 13 2.2.4. Nƣớc............................................................................................................ 13 2.3. YÊU CẦU KỸ THUẬT VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM CỦA GẠCH XI MĂNG CỐT LIỆU ........................................................................................................ 15 2.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 ....................................................................................... 16 CHƢƠNG 3. THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU SỬ DỤNG CHẾ TẠO GẠCH XI MĂNG CỐT LIỆU VÀ SO SÁNH CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA GẠCH XI MĂNG CỐT LIỆU .................................................................................................................... 17 3.1. THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU SỬ DỤNG CHẾ TẠO GẠCH XI MĂNG CỐT LIỆU...... ........................................................................................................................ 17 3.1.1. Thí nghiệm xi măng .................................................................................... 17 3.1.1.1. Xác định độ mịn theo TCVN 4030:2003 ............................................ 17 3.1.1.2. Xác định độ bền nén theo TCVN 6016:2011 ...................................... 18 3.1.1.3. Xác định thời gian đông kết theo TCVN 6017:1995 .......................... 21 3.1.1.4. Xác định khối lƣợng ri ng theo TCVN 4030:2003 ............................. 22 3.1.2. Thí nghiệm cát ............................................................................................ 23 3.1.2.1. Xác định khối lƣợng ri ng, độ hút nƣớc của cát theo TCVN 75724:2006 ............................................................................................................................ 23 3.1.2.2. Xác định khối lƣợng thể tích xốp của cát theo TCVN 7572-6:2006 .. 24 3.1.2.3. Xác định hàm lƣợng bụi, bùn, sét theo TCVN 7572-8:2006 ............. 25 3.1.2.4. Xác định thành phần hạt của cát theo TCVN 7572-2:2006 ............... 26 3.1.3. Thí nghiệm đá mạt (còn gọi là cát nghiền) ................................................. 29 3.1.3.1. Xác định khối lƣợng ri ng, độ hút nƣớc của đá mạt theo TCVN 75724: 2006………………………………………………………………………...............29 3.1.3.2. Xác định khối lƣợng thể tích xốp của đá mạt theo TCVN 7572-6:2006 …………………………………………………………………………………….......30 3.1.3.3. Xác định hàm lƣợng bụi, bùn, sét theo TCVN 7572-8:2006 .............. 31 3.1.3.4. Xác định thành phần hạt của đá mạt theo TCVN 7572-2:2006 .......... 32 3.2. THIẾT KẾ CẤP PHỐI ........................................................................................... 35 3.3. THÍ NGHIỆM SO SÁNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA GẠCH XI MĂNG CỐT LIỆU……….………………………………………………………………........37 3.3.1. Xác định cƣờng độ nén của gạch xi măng cốt liệu theo TCVN 6477:2011… .................................................................................................................. 37 3.3.2. Xác định độ rỗng gạch xi măng cốt liệu theo TCVN 6477:2011 ............... 40 3.3.3. Xác định độ hút nƣớc của gạch xi măng cốt liệu theo TCVN 6355 - 4: 2009 ............................................................................................................................... 44 3.4. SO SÁNH TÍNH KINH TẾ KHI SỬ DỤNG GẠCH XI MĂNG CỐT LIỆU THAY CHO GẠCH ĐẤT SÉT NUNG TRONG XÂY DỰNG ................................... 47 3.5. KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 ....................................................................................... 48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………………………………….49 TÀI LIỆU THAM KHẢO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG (Bản sao) NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN (Bản sao) QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO GẠCH BÊ TÔNG KHÔNG NUNG SỬ DỤNG CỐT LIỆU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH QUẢNG NAM Học vi n: Nguyễn Ngọc Hoàng Chuy n ngành: Kỹ thuật XD công trình DD & CN Mã số: 60.58.02.08 Khóa: 31 Trƣờng Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt - Đề tài tiến hành nghi n cứu chế tạo gạch b tông không nung sử dụng cốt liệu tr n địa bàn tỉnh Quảng Nam. Khảo sát, lấy mẫu vật liệu, thí nghiệm các chỉ ti u cơ lý của cát, đá mạt tại địa phƣơng theo TCVN 7572:2006 (Cốt liệu cho b tông và vữa – Phƣơng pháp thử) để đánh giá chất lƣợng vật liệu theo TCVN 7570:2006 (Cốt liệu cho b tông và vữa – Y u cầu kỹ thuật). Chế tạo mẫu thử, xác định các chỉ ti u cơ lý (cƣờng độ nén, độ hút nƣớc, độ rỗng) của gạch xi măng cốt liệu mác M7,5 theo TCVN 6477:2011 (Gạch b tông) tr n cơ sở sử dụng cát, đá mạt tại địa phƣơng và loại xi măng PCB40 Đồng Lâm. Phân tích, so sánh tính kinh tế khi sử dụng gạch xi măng cốt liệu thay cho gạch đất sét nung trong xây dựng. Đề tài cung cấp cơ sở khoa học cho việc sử dụng nguồn vật liệu địa phƣơng trong việc sản xuất gạch không nung, góp phần đẩy mạnh sử dụng gạch không nung và hạn chế gạch nung gây ô nhiễm môi trƣờng. Từ khóa – Gạch xi măng cốt liệu; chỉ ti u cơ lý; y u cầu kỹ thuật; cƣờng độ nén; cốt liệu địa phƣơng. STUDY ON MANUFACTURING NON-BAKED CONCRETE BRICKS USING MATERIALS ON THE SITE OF QUANG NAM PROVINCE Summary - The research project of manufacturing non-baked concrete bricks using aggregate on the site of Quang Nam province. Surveying, sampling material, testing the mechanical properties of sand, aggregate according to the standard of TCVN 7572: 2006 (Aggregate for Concrete and Mortar - Test Method) for evaluation of Material quality according to the standard of TCVN 7570: 2006 (Aggregate for concrete and mortar Technical requirements). Creating test specimens, determining mechanical properties (compressive strength, water absorption, porosity) of non-baked concrete bricks Grade M7.5 according to the standard of TCVN 6477: 2011 (Concrete Brick) on the basis of using sand and grit in the local area. and type of cement of PCB40 Dong Lam. Analyzing, comparing economical benefit when using cement bricks instead of baked clay bricks in construction. The topic provides a scientific basis for the use of local materials in the production of unbaked brick, contributing to the thrive of using non-baked bricks,in the result limiting the production of baked bricks which causes environmental pollution. Keyword - Aggregate cement brick; Mechanical indicator; Technicalrequirements; Compressive strength; Reinforced soil Phoenix. DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số liệu hình 1.1 1.2 1.3 1.4 2.1 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 3.26 3.27 Tên hình Trang Gạch xi măng cốt liệu (gạch Block) Gạch b tông bọt, khí không chƣng áp Gạch b tông khí chƣng áp Sử dụng gạch b tông không nung trong xây dựng Quy trình công nghệ cơ bản để sản xuất gạch xi măng cốt liệu Xi măng PCB 40 Đồng Lâm Thí nghiệm độ mịn của xi măng theo phƣơng pháp sàng Cân khối lƣợng xi măng, cát ti u chuẩn và nƣớc để đúc mẻ vữa Máy trộn vữa và máy dằn Mẫu thử độ bền nén của xi măng Thí nghiệm nén mẫu vữa xi măng Trộn hồ xi măng để xác định lƣợng nƣớc ti u chuẩn Dụng cụ Vicat để xác định thời gian đông kết Thí nghiệm khối lƣợng ri ng của xi măng Cân khối lƣợng m2 Cân khối lƣợng m3 Thí nghiệm khối lƣợng thể tích xốp của cát Cân ống đong có cát Thí nghiệm hàm lƣợng bụi, bùn, sét của cát Thí nghiệm kiểm tra thành phần hạt của cát Biểu đồ thành phần hạt của cát Cân khối lƣợng m2 Cân khối lƣợng m3 Cân ống đong có chứa đầy đá mạt Biểu đồ thành phần hạt của đá mạt Biểu đồ thành phần hạt của hỗn hợp cát và đá mạt Đúc các mẫu gạch theo 03 thành phần cấp phối tại nhà máy Mẫu gạch xi măng cốt liệu theo các cấp phối thí nghiệm cƣờng độ nén R3 Biểu đồ phát triển cƣờng độ của các cấp phối gạch theo thời gian Đo kích thƣớc chiều dài, rộng, cao của mẫu gạch theo các cấp phối Đổ cát vào các phần rộng của mẫu gạch theo các cấp phối Cân lƣợng cát ở toàn bộ các phần rỗng của mẫu gạch theo các cấp phối 4 5 6 8 10 17 18 19 19 19 20 21 21 22 24 24 25 25 26 27 28 30 30 31 33 34 36 37 40 41 41 42 3.28 3.29 3.30 3.31 3.32 Biểu đồ quan hệ giữa độ rỗng của gạch theo các cấp phối Cân mẫu gạch xi măng cốt liệu sau khi sấy khô Ngâm mẫu gạch xi măng cốt liệu trong bể nƣớc trong 24 giờ Cân mẫu gạch xi măng cốt liệu đã bão hòa nƣớc Biểu đồ quan hệ giữa độ hút nƣớc gạch theo các cấp phối 43 44 45 45 46 DANH MỤC CÁC BẢNG Số liệu bảng 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 Tên bảng Y u cầu kỹ thuật và phƣơng pháp thử của xi măng poóc lăng hỗn hợp Y u cầu kỹ thuật và phƣơng pháp thử của cát Y u cầu kỹ thuật và phƣơng pháp thử của đá mạt Hàm lƣợng tối đa cho phép của muối hoà tan, ion sunfat, ion clo và cặn không tan trong nƣớc trộn b tông và vữa Giới hạn cho phép về thời gian ninh kết và cƣờng độ chịu nén của hồ xi măng và b tông Y u cầu kỹ thuật và phƣơng pháp thử của gạch xi măng cốt liệu Kết quả thí nghiệm độ mịn của xi măng Kết quả thí nghiệm nén mẫu vữa xi măng 03 ngày tuổi Kết quả thí nghiệm nén mẫu vữa xi măng 28 ngày tuổi Kết quả thí nghiệm thời gian đông kết của xi măng Kết quả thí nghiệm khối lƣợng ri ng của xi măng Kết quả thí nghiệm khối lƣợng ri ng, độ hút nƣớc của cát Kết quả thí nghiệm khối lƣợng thể tích xốp của cát Kết quả thí nghiệm hàm lƣợng bụi, bùn, sét của cát Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của cát Kết quả thí nghiệm khối lƣợng ri ng, độ hút nƣớc của đá mạt Kết quả thí nghiệm khối lƣợng thể tích xốp của đá mạt Kết quả thí nghiệm hàm lƣợng bụi, bùn, sét của đá mạt Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của đá mạt Các thông số đầu vào để thiết kế thành phần cấp phối Thành phần vật liệu cho 1m3 vữa theo định mức 1784/BXD-VP Bảng thành phần cấp phối vật liệu cho 1m3 vữa tính theo khối lƣợng Kết quả thí nghiệm cƣờng độ nén R3 của gạch theo các cấp phối Kết quả thí nghiệm cƣờng độ nén R7 của gạch theo các cấp phối Kết quả thí nghiệm cƣờng độ nén R14 của gạch theo các cấp phối Kết quả thí nghiệm cƣờng độ nén R28 của gạch theo các cấp phối Kết quả thí nghiệm độ rỗng gạch xi măng cốt liệu theo các cấp phối Kết quả thí nghiệm độ hút nƣớc của gạch theo các cấp phối Kết quả so sánh hiệu quả kinh tế khi đầu tƣ sản xuất gạch xi măng cốt liệu Trang 11 12 13 14 14 15 17 19 20 21 22 23 24 25 27 29 30 31 32 35 35 35 38 39 39 39 43 46 47 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Vật liệu xây dựng chiếm một vị trí hết sức quan trọng trong các công trình xây dựng. Trong số các loại vật liệu xây dựng thì gạch xây dựng đang là vấn đề đƣợc quan tâm nhiều nhất. Ở nƣớc ta, gạch xây dựng chủ yếu là gạch đất sét nung nhƣng quá trình sản xuất gạch đất sét nung cần sử dụng một số lƣợng lớn nguồn nguy n liệu đất sét, nhi n liệu hóa thạch (than đá) sẽ phát sinh rất nhiều khí thải gây hiệu ứng nhà kính, làm cạn kiệt nguồn tài nguy n và gây ô nhiễm môi trƣờng...Vì vậy để khắc phục tình trạng tr n cần phải thúc đẩy phát triển công nghệ sản xuất và sử dụng vật liệu xây không nung (VLXKN). Đối với tỉnh Quảng Nam, Ủy Ban Nhân dân Tỉnh đã ban hành Quyết định số 2537/QĐ-UBND ngày 20/07/2015 về việc “Ban hành kế hoạch tăng cường sử dụng vật liệu xây không nung và lộ trình giảm dần việc sản xuất, sử dụng gạch đất sét nung trên địa bàn tỉnh Quảng Nam”. Đây chính là chủ trƣơng hết sức đúng đắn, đồng thời đáp ứng nhu cầu sử dụng vật liệu không nung đạt 20% vào năm 2015 và 43% vào năm 2020 phù hợp với mục ti u theo quy định tại Quyết định số 567/QĐ-TTg ngày 28/4/2010 của Thủ tƣớng Chính phủ. Theo lộ trình, đến hết năm 2015, Quảng Nam sẽ tiến tới xóa bỏ hoàn toàn các cơ sở sản xuất gạch đất sét nung bằng lò thủ công, lò thủ công cải tiến, lò đứng li n tục. Đối với cơ sở sản xuất gạch đất sét nung (lò tunnel) sẽ hạn chế đầu tƣ xây dựng các cơ sở sản xuất gạch đất sét nung bằng công nghệ lò tunnel; không sử dụng đất sản xuất nông nghiệp để sản xuất gạch; đồng thời tổ chức sắp xếp lại các cơ sở sản xuất nhỏ lẽ, hƣớng dẫn các hộ tƣ nhân li n doanh, li n kết, góp vốn mở rộng sản xuất, chuyển đổi công nghệ nhằm giảm ti u hao nguy n liệu, nhi n liệu và bảo vệ môi trƣờng. Về phía các doanh nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng tr n địa bàn tỉnh Quảng Nam, với chủ trƣơng khuyến khích phát triển vật liệu xây không nung của Nhà nƣớc nhƣ cơ chế hỗ trợ, chính sách khuyến khích về đất đai, về thủ tục, về thuế… nhiều cơ sở đã đầu tƣ máy móc, thiết bị để sản xuất gạch không nung nhƣ: Công ty TNHH MTV Sản xuất Nguy n Tâm (Huyện Thăng Bình), Doanh nghiệp Tâm Phúc Nguyên (Huyện Đại Lộc), Công ty TNHH VLXD Hiệp Hƣng (Huyện Đại Lộc), Công ty cổ phần b tông nhẹ Đất Việt (Thành phố Tam Kỳ)… Tuy nhi n hiện nay, hầu hết các dây chuyền sản xuất gạch không nung tại Việt Nam nói chung và tỉnh Quảng Nam nói ri ng, thiết bị sản xuất đƣợc cung cấp bởi các công ty Trung Quốc. Chính vì vậy, khi đƣa dây chuyền vào vận hành, trong điều kiện nguy n vật liệu, khí hậu, trình độ lao động đặc thù... các nhà sản xuất phải tự tìm hiểu nghi n cứu, mò mẫm thử nghiệm quy trình sản xuất, quy trình sử dụng; từ đó sản phẩm làm ra chất lƣợng thấp, thiếu ổn định, năng suất không cao. 2 Thực tế hiện nay ở một số địa phƣơng vẫn có những công trình đã xảy ra sự cố đáng tiếc khi đƣa vào sử dụng đối với gạch không nung. Trƣờng hợp ở tỉnh Bến Tre là một ví dụ điển hình, theo thông tin từ Báo Xây dựng ngày 16/10/2014, việc UBND tỉnh Bến Tre có công văn quyết định tạm ngƣng việc bắt buộc sử dụng vật liệu xây không nung trong các công trình xây dựng sử dụng vốn ngân sách nhà nƣớc do gặp sự cố về chất lƣợng công trình nhƣ nứt tƣờng, bong lớp vữa trát… Lỗi cũng có thể do quá trình thi công không đảm bảo quy chuẩn dành cho gạch không nung nhƣng không thể không có lỗi của nhà sản xuất. B n cạnh đó, thời gian sử dụng gạch không nung ở Việt Nam chƣa nhiều, cơ sở khoa học chƣa đầy đủ, kinh nghiệm của ngƣời xây dựng chƣa nhiều, n n tâm lý ngƣời sử dụng chƣa y n tâm trong việc sử dụng gạch không nung. Vì vậy cần phải có sự tổng kết, đánh giá thực trạng và bổ sung, hoàn chỉnh các cơ sở khoa học từ các cơ quan quản lý nhà nƣớc để tăng tính thuyết phục đối với ngƣời ti u dùng. Thực trạng này cho thấy vấn đề tăng cƣờng khoa học công nghệ nhằm phát triển gạch không nung ở Quảng Nam là rất cấp thiết hƣớng tới thực hiện thắng lợi chủ trƣơng tăng cƣờng sử dụng vật liệu xây dựng không nung và lộ trình giảm dần việc sản xuất, sử dụng gạch đất sét nung tr n địa bàn của UBND Tỉnh Quảng Nam. Cụ thể hơn ở đây là tính chất vật liệu để chế tạo gạch b tông không nung phải đƣợc nghi n cứu và hơn hết phải tận dụng đƣợc các nguồn tài nguy n sẵn có ở địa phƣơng đáp ứng nhu cầu gạch không nung hiện nay. Đây là tác giả chọn đề tài: Nghiên cứu chế tạo gạch bê tông không nung sử dụng cốt liệu trên địa bàn tỉnh Quảng Nam. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Khảo sát thực địa, lấy mẫu cốt liệu, nghi n cứu, tìm nguồn nguy n liệu phù hợp tại nơi sản xuất. - Nghi n cứu trong phòng thí nghiệm, thiết kế cấp phối phù hợp với nguy n liệu hiện có. - Chế tạo mẫu thử, xác định các đặc tính cơ lý. - Tổng hợp kết quả, so sánh, kiến nghị. 3. Đối tƣợng nghiên cứu Gạch bê tông không nung khi sử dụng cốt liệu tr n địa bàn tỉnh Quảng Nam để làm thành phần cấp phối. 4. Phạm vi nghiên cứu Các tính chất cơ lý trong phòng thí nghiệm của gạch bê tông không nung sử dụng cốt liệu tr n địa bàn tỉnh Quảng Nam để làm thành phần cấp phối. 5. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp thu thập, phân tích và tổng hợp các tài liệu li n quan đến đề tài; - Phƣơng pháp thí nghiệm tính chất cơ lý của vật liệu xây dựng; - Phƣơng pháp tính toán lý thuyết và thực nghiệm để thiết kế thành phần cấp phối; 3 - Phƣơng pháp xử lý số liệu và viết báo cáo li n quan đến đề tài. 6. Kết cấu của luận văn Mở đầu Chƣơng 1: Tổng quan về gạch bê tông không nung 1.1. Khái niệm, phân loại gạch bê tông không nung. 1.2. Ƣu, nhƣợc điểm của gạch bê tông không nung. 1.3. Tình trạng sản xuất và sử dụng gạch bê tông không nung. 1.4. Kết luận chƣơng 1. Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết 2.1. Tổng quan về công nghệ sản xuất gạch xi măng cốt liệu. 2.2. Y u cầu kỹ thuật và phƣơng pháp thí nghiệm của vật liệu. 2.3. Y u cầu kỹ thuật và phƣơng pháp thí nghiệm của gạch xi măng cốt liệu. 2.4. Kết luận chƣơng 2. Chƣơng 3: Thí nghiệm vật liệu sử dụng chế tạo gạch xi măng cốt liệu và so sánh chỉ tiêu cơ lý của gạch xi măng cốt liệu 3.1. Thí nghiệm vật liệu sử dụng chế tạo gạch xi măng cốt liệu. 3.2. Thiết kế cấp phối. 3.3. Thí nghiệm so sánh các chỉ ti u cơ lý của gạch xi măng cốt liệu. 3.4. So sánh tính kinh tế khi sử dụng gạch xi măng cốt liệu thay cho gạch đất sét nung trong xây dựng. 3.5. Kết luận chƣơng 3. Kết luận và kiến nghị 4 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ GẠCH BÊ TÔNG KHÔNG NUNG 1.1. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI GẠCH BÊ TÔNG KHÔNG NUNG 1.1.1. Khái niệm Gạch b tông không nung là một loại gạch mà sau khi đƣợc tạo hình thì tự đóng rắn đạt các chỉ số về cơ học nhƣ cƣờng độ nén, uốn, độ hút nƣớc… mà không cần qua nhiệt độ, không phải sử dụng nhiệt độ để nung nóng đỏ vi n gạch nhằm tăng độ bền của vi n gạch. Độ bền của vi n gạch không nung đƣợc gia tăng nhờ lực ép hoặc rung hoặc cả ép lẫn rung l n vi n gạch và thành phần kết dính của chúng. 1.1.2. Phân loại Gạch b tông không nung hiện nay chủ yếu gồm hai loại sau: 1.1.2.1. Gạch xi măng cốt liệu (còn đƣợc gọi là gạch block) Gạch xi măng cốt liệu đƣợc tạo thành từ xi măng và một hoặc nhiều loại cốt liệu sau đây: đá mạt, cát vàng, xỉ nhiệt điện, phế thải công nghiệp… Loại gạch này đƣợc sản xuất và sử dụng nhiều nhất trong các loại gạch không nung (khoảng 75% tổng lƣợng gạch không nung). Gạch xi măng cốt liệu thƣờng có cƣờng độ chịu lực tốt (tr n 80 daN/cm2), khối lƣợng thể tích lớn (thƣờng tr n 1900 daN/m3), khả năng chống thấm tốt, cách âm cách nhiệt tốt, dễ sử dụng. Hình 1.1: Gạch xi măng cốt liệu (gạch Block) 5 Phân loại: - Theo kích thước + Gạch ti u chuẩn (TC) là loại gạch có kích thƣớc cơ bản theo bảng sau: Đơn vị tính: mm Loại kích thƣớc Mức Sai lệch kích thƣớc, không lớn hơn Chiều rộng, không nhỏ hơn 100 ±2 Chiều dài, không lớn hơn 400 ±2 Chiều cao, không lớn hơn 200 ±3 + Gạch dị hình (DH) là loại gạch có kích thƣớc khác kích thƣớc cơ bản, dùng để hoàn chỉnh một khối xây (gạch nửa, gạch xây góc …). - Theo mục đích sử dụng + Gạch thƣờng (T): bề mặt có màu sắc tự nhi n của b tông. + Gạch trang trí (TT): có th m lớp nhẵn bóng hoặc nhám sùi với màu sắc trang trí khác nhau. - Theo cường độ nén Theo cƣờng độ nén phân ra các loại: M3,5; M5,0; M7,5; M10,0; M15,0; M20,0. 1.1.2.2. Gạch bê tông nhẹ Gạch b tông nhẹ có hai loại cơ bản là gạch b tông bọt và gạch b tông nhẹ khí chƣng áp. a. Gạch bê tông bọt, khí không chưng áp: Gạch b tông bọt, khí không chƣng áp đƣợc sản xuất bằng công nghệ tạo bọt trong kết cấu n n tỷ trọng vi n gạch giảm đi nhiều và nó trở thành đặc điểm ƣu việt nhất của loại gạch này. Thành phần cơ bản: Xi măng, cát mịn, phụ gia tạo bọt… Hình 1.2: Gạch bê tông bọt, khí không chưng áp 6 Phân loại: - Theo phƣơng pháp sản xuất: Gạch b tông bọt, khí không chƣng áp đƣợc phân thành: Block b tông bọt và Block b tông khí không chƣng áp. - Theo khối lƣợng thể tích khô: Gạch b tông bọt, khí không chƣng áp đƣợc phân thành các nhóm: D500, D600, D700, D800, D900, D1000, D1100, D1200. - Theo cƣờng độ nén: Gạch b tông bọt, khí không chƣng áp đƣợc phân thành các cấp cƣờng độ nén sau: B1,0; B1,5; B2,0; B2,5; B3,5; B5,0; B7,5; B10,0. b. Gạch bê tông khí chưng áp (Aerated Autoclaved Concrete, viết tắt AAC) Gạch b tông khí chƣng áp đƣợc sản xuất bằng cách trộn xi măng với vôi, cát thạch anh hay tro bay tái chế (sản phẩm từ các nhà máy nhiệt điện đốt than), nƣớc và bột nhôm - chất tạo khí. Phản ứng giữa nhôm và Ca(OH)2 trong hỗn hợp b tông tạo ra những bong bóng cỡ vi mô chứa H2, gia tăng thể tích của b tông tới 05 lần so với b tông thƣờng. Sau khi hiđro bay hơi sẽ để lại các lỗ rỗng kín, sau đó b tông khí chƣng áp sẽ đƣợc đổ vào khuôn tạo hình hoặc cắt thành hình dạng thiết kế. Sản phẩm này tiếp tục đƣợc đƣa vào nồi hấp (khí chƣng áp), nơi phản ứng thứ hai diễn ra. Dƣới nhiệt độ và áp suất cao trong nồi Ca(OH)2 phản ứng với cát thạch anh để hình thành hydrat silica canxi, đó là một cấu trúc tinh thể cứng tạo cƣờng độ cao. Sau lúc này, vật liệu đã sẵn sàng để sử dụng. Hình 1.3: Gạch bê tông khí chưng áp Phân loại: - Theo cƣờng độ nén: Gạch ACC đƣợc phân thành các cấp: 2; 3; 4; 6 và 8. - Theo khối lƣợng thể tích khô: Gạch ACC đƣợc phân thành các nhóm từ 400 đến 1000. 1.2. ƢU, NHƢỢC ĐIỂM CỦA GẠCH BÊ TÔNG KHÔNG NUNG 1.2.1. Ƣu điểm - Không dùng nguy n liệu đất sét để sản xuất, hạn chế việc sử dụng đất sét khai thác từ đất nông nghiệp làm giảm diện tích sản xuất cây lƣơng thực. 7 - Không dùng nhi n liệu nhƣ than, củi…để đốt, giúp tiết kiệm nhi n liệu năng lƣợng và không thải khói bụi gây ô nhiễm môi trƣờng. - Sản phẩm có khả năng cách âm, cách nhiệt, phòng hỏa, kích thƣớc chuẩn xác, quy cách hoàn hảo hơn gạch đất sét nung. Rút ngắn thời gian thi công, giảm chi phí thiết kế nền móng, tiết kiệm vữa xây. 1.2.2. Nhƣợc điểm - Khả năng chịu lực theo phƣơng ngang yếu. - Không linh hoạt khi thiết kế kiến trúc với nhiều góc cạnh. - Không có khả năng chống thấm tốt, dễ gây nứt tƣờng do co giãn nhiệt. 1.3. TÌNH TRẠNG SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG GẠCH BÊ TÔNG KHÔNG NUNG Theo thống kê năm 2015 của Vụ Vật liệu xây dựng, Bộ Xây dựng, sau bốn năm thực hiện chƣơng trình theo Quyết định số 567/QÐ-TTg về việc phê duyệt chƣơng trình phát triển vật liệu xây không nung, tổng công suất thiết kế vào ba loại sản phẩm chính gồm gạch xi măng cốt liệu, gạch bê tông khí chƣng áp (AAC) và gạch bê tông bọt đạt 6 tỷ viên quy tiêu chuẩn (QTC), trong đó có 13 nhà máy sản xuất AAC, 17 nhà máy sản xuất bê tông bọt, hơn 1000 dây chuyền sản xuất gạch xi măng cốt liệu công suất hơn 10 triệu viên QTC/năm và một số chủng loại vật liệu xây không nung khác. Để có đƣợc kết quả đó, trong thời gian qua, nhiều địa phƣơng, doanh nghiệp, cơ sở sản xuất gạch ngói đã có nhiều nỗ lực trong việc chuyển đổi mô hình sản xuất và thực hiện các dự án vật liệu xây không nung. Ví dụ, tr n địa bàn huyện Tây Sơn – Bình Định đã có 191 lò gạch, ngói nung thủ công tháo dỡ, chấm dứt hoạt động (gồm 190 lò có công suất dƣới 650 ngàn vi n/năm; 1 lò có công suất tr n 650 ngàn vi n/năm); trong đó có 147 lò nằm trong khu dân cƣ, 44 lò nằm trong khu sản xuất tập trung và trong cụm công nghiệp… Tính đến thời điểm hiện tại, ở Bình Định đã có 16 dự án sản xuất gạch không nung với tổng công suất hơn 250 triệu vi n/năm, tổng vốn đăng ký đầu tƣ gần 50 tỉ đồng. Trong số này đã có 3 nhà máy đi vào hoạt động, 12 dự án đang giải phóng mặt bằng và triển khai xây dựng… Theo kế hoạch, đến hết ngày 31/12/2016 sẽ chấm dứt hoàn toàn hoạt động của các lò nung thủ công tr n địa bàn tỉnh Bình Định. Tại Quảng Ninh, một số công trình nhà chung cƣ cũng đang đƣợc doanh nghiệp sử dụng khoảng 30% là vật liệu gạch không nung. Tòa nhà thƣơng mại cao 18 tầng do Công ty LICOGI 18.1 (Bộ Xây dựng) thiết kế và thi công ở Thành phố Hạ Long, theo các kỹ sƣ, từ tầng thứ 3 trở l n, đơn vị đã sử dụng toàn bộ vật liệu ngăn tƣờng bằng gạch không nung. Gạch không nung hiện nay đã hiện hữu tr n rất nhiều công trình trọng điểm, điển hình nhƣ Keangnam Hà Nội, Landmard Tower, Habico Tower, Khách sạn Horison, Hà Nội Hotel Plaza, sân vận động Mỹ Đình,… [16]. 8 Hình 1.4: Sử dụng gạch bê tông không nung trong xây dựng 9 Ở Việt Nam hiện nay thì loại gạch xi măng cốt liệu đƣợc dùng phổ biến nhất. Theo nghi n cứu của Đào Triệu Kim Cƣơng [1], gạch xi măng cốt liệu có thể giảm giá thành xây dựng khoảng hơn 20%. Không chỉ tiết kiệm chi phí, việc sử dụng gạch không nung cũng làm giảm thiểu ảnh hƣởng của môi trƣờng khi sản xuất gạch đất sét nung thông thƣờng. Tại Đà Nẵng, nhóm nghi n cứu của Hà Văn Thảo (2012) đã sử dụng vật liệu địa phƣơng để chế tạo thành công b tông bọt có mác 3,5 [2]. Về mặt công nghệ sản xuất, Nguyễn Xuân Tuyển [3] đã nghi n cứu ứng dụng công nghệ ép thủy lực song động để sản xuất gạch ống xi măng cốt liệu. So với phƣơng án truyền thống là rung ép để sản xuất gạch block, công nghệ này đã làm giảm đáng kể độ hút nƣớc của gạch, đồng thời rút ngắn thời gian chờ cƣờng độ để đƣa gạch vào sử dụng. 1.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 Sử dụng gạch không nung trong xây dựng ở nƣớc ta đang có những dấu hiệu tích cực, đặc biệt là gạch xi măng cốt liệu (chiếm 75% gạch không nung) đã đƣợc áp dụng ở nhiều công trình. Tuy nhi n hiện nay, hầu hết các dây chuyền sản xuất gạch không nung tại Việt Nam nói chung và tỉnh Quảng Nam nói ri ng, thiết bị sản xuất đƣợc cung cấp bởi các công ty Trung Quốc. Chính vì vậy, khi đƣa dây chuyền vào vận hành, trong điều kiện nguy n vật liệu, khí hậu, trình độ lao động đặc thù... các nhà sản xuất phải tự tìm hiểu nghi n cứu, mò mẫm thử nghiệm quy trình sản xuất, quy trình sử dụng; từ đó sản phẩm làm ra chất lƣợng thấp, thiếu ổn định, năng suất không cao. Giới hạn đề tài nghi n cứu là quy trình, tính chất vật liệu sử dụng để chế tạo gạch xi măng cốt liệu (còn gọi là gạch block) và đƣợc triển khai và áp dụng ở nhà máy gạch không nung của Công ty TNHH MTV Sản xuất Nguy n Tâm (Thăng Bình – Quảng Nam) 10 CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GẠCH XI MĂNG CỐT LIỆU a. Nguyên liệu: Gạch xi măng cốt liệu đƣợc tạo thành từ xi măng và một hoặc nhiều loại cốt liệu sau đây đá mạt, cát vàng, đá sỏi, xỉ nhiệt điện, phế thải công nghiệp [4] … b. Cách phối trộn: Khoảng 8-10% xi măng để li n kết, 85% cốt liệu và nƣớc, phụ gia (nếu có) [4]. c. Quy trình công nghệ cơ bản để sản xuất gạch xi măng cốt liệu: Hình 2.1. Quy trình công nghệ cơ bản để sản xuất gạch xi măng cốt liệu Chú thích: (1) Cấp nguy n liệu: gồm các phễu chứa liệu (PL1200 đến PL1600), băng tải liệu, cân định lƣợng, bộ phận cài đặt phối liệu. Sau khi nguy n liệu đƣợc cấp đầy vào các phễu (bằng máy xúc vật), nguy n liệu đƣợc cấp theo công thức phối trộn đã cài đặt. (2) Máy trộn nguy n liệu: Đá mạt (cốt liệu), cát, nƣớc và xi măng đƣợc đƣa vào máy trộn tự động theo quy định cấp phối. Sau đó, hỗn hợp nguy n liệu đƣợc trộn đều theo thời gian cài đặt. Hỗn hợp sau phối trộn đƣợc tự động đƣa vào ngăn phân chia nguy n liệu ở khu vực máy tạo hình. 11 (3) Khu vực chứa khay (palet): Cấp palet làm đế đỡ phía dƣới trong quá trình ép và chuyển gạch thành phẩm ra khỏi dây chuyền. Khay (palet) này có thể làm bằng nhựa tổng hợp hoặc tre - gỗ ép; trong quá trình làm việc chịu lực ép, rung lớn. (4) Máy ép tự động tạo hình: Nhờ vào hệ thống thủy lực, máy hoạt động theo cơ chế kết hợp với rung tạo lực ép rất lớn để hình thành l n các vi n gạch block đồng đều, đạt chất luợng cao và ổn định. Cùng với việc phối trộn nguy n liệu, bộ phận tạo hình nhờ ép rung này là hai yếu tố vô cùng quan trọng để tạo ra sản phẩm theo ý muốn. (5) Tự động ép mặt – Máy cấp màu: Ðây là bộ phận giúp tạo màu bề mặt cho gạch tự chèn, chỉ cần thiết khi sản xuất gạch tự chèn, gạch trang trí có màu sắc. (6) Tự động chuyển gạch: Ðây là máy tự động chuyển và xếp từng khay gạch vào vị trí định trƣớc một cách tự động. Nhờ đó mà ta có thể chuyển gạch vừa sản xuất ra để dƣỡng hộ hoặc tự động chuyển vào máy sấy tùy theo mô hình sản xuất. (7) Gạch đƣợc dƣỡng hộ sơ bộ từ 1 đến 1,5 ngày trong nhà xƣởng có mái che, sau đó chuyển ra khu vực kho bãi thành phẩm tiếp tục dƣỡng hộ một thời gian (từ 10 đến 28 ngày tùy theo y u cầu) và đóng gói, dán nhãn mác xuất xuởng. 2.2. YÊU CẦU KỸ THUẬT VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM CỦA VẬT LIỆU Vật liệu sử dụng trong thí nghiệm: - Xi măng PCB 40 Đồng Lâm - Cát đƣợc lấy tại sông Thu Bồn, huyện Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam. - Đá mạt (còn gọi là cát nghiền) đƣợc lấy tại mỏ đá Phú Thọ, huyện Quế Sơn, tỉnh Quảng Nam. - Nƣớc 2.2.1. Xi măng Sử dụng xi măng poóc lăng hỗn hợp PCB 40 Đồng Lâm. Y u cầu kỹ thuật của xi măng loại này phải phù hợp với TCVN 6260:2009 [5] (Xi măng poóc lăng hỗn hợp – Y u cầu kỹ thuật). Phƣơng pháp thử các chỉ ti u của xi măng poóc lăng hỗn hợp theo các ti u chuẩn nhƣ bảng sau: Bảng 2.1. Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử của xi măng poóc lăng hỗn hợp Yêu cầu TT Các chỉ tiêu Phƣơng pháp thử kỹ thuật 1 Cƣờng độ nén, Mpa, không nhỏ hơn: - 3 ngày ± 45 phút - 28 ngày ± 8 giờ 18 40 TCVN 6016:2011 45 420 TCVN 6017:1995 Thời gian đông kết, phút 2 - Bắt đầu, không nhỏ hơn - Kết thúc, không lớn hơn