Tài liệu Luận văn thạc sĩ nghiên cứu sử dụng mùn cưa làm thành phần cấp phối để sản xuất gạch xi măng không nung

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VIỆT CƢỜNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG MÙN CƢA LÀM THÀNH PHẦN CẤP PHỐI ĐỂ SẢN XUẤT GẠCH XI MĂNG KHÔNG NUNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Đà Nẵng - Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VIỆT CƢỜNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG MÙN CƢA LÀM THÀNH PHẦN CẤP PHỐI ĐỂ SẢN XUẤT GẠCH XI MĂNG KHÔNG NUNG Chuyên ngành: Mã số: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. LÊ KHÁNH TOÀN Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, Phòng Quản lý Đào tạo, Khoa Sau đại học, Khoa Xây dựng dân dụng và công nghiệp và các Giảng viên Tr ờng Đại học Bách hoa – Đại học Đà Nẵng đã tận tình truyền đạt những iến thức quý báu cũng nh tạo điều iện thuận lợi nhất về cơ sở vật chất trong suốt quá trình học tập, giúp tôi hoàn thành Luận văn Thạc sĩ. Tôi xin chân thành cảm ơn đến TS.Lê Khánh Toàn – Giảng viên h ớng dẫn trực tiếp, đã tận tình chỉ bảo và h ớng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành Luận văn Thạc sĩ. Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến các Giáo s , Phó Giáo s , Tiến sĩ trong Tiểu ban iểm tra tiến độ đã nhiệt tình nhận xét, đánh giá và tạo điều iện giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện Luận văn. Ngoài ra, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến: Nhà máy sản xuất gạch không nung Nghĩa Lâm Xanh thuộc Công ty TNHH Nghĩa Lâm Xanh, tỉnh Quảng Ngãi; Phòng thí nghiệm vật liệu và iểm định chất l ợng công trình xây dựng LAS-XD 1335 thuộc Trung tâm Quy hoạch và iểm định chất l ợng công trình xây dựng Quảng Ngãi – Sở Xây dựng tỉnh Quảng Ngãi đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện Luận văn. Sau cùng, tôi chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã hết lòng động viên, huyến hích, chia sẻ và tạo mọi điều iện thuận lợi nhất trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu nhằm giúp tôi hoàn thành Luận văn Thạc sĩ. Xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 27 tháng 02 năm 2018 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Việt Cƣờng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin 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 Việt Cƣờng MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Tóm tắt luận văn Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................... 1 2 Mục ti u của đề tài ............................................................................................ 3 3. Đối tƣợng và phạm vi nghi n cứu ...................................................................3 4. Nội dung nghi n cứu .........................................................................................3 5 Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................3 6. Cấu trúc của luận văn ......................................................................................3 CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG VÀ ỨNG DỤNG CỦA MÙN CƢA ...................................................................................................................... 4 1.1. TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG ................................................4 1.1.1. Tổng quan ...................................................................................................4 1.1.2. Phân loại, đặc điểm chung .........................................................................4 1.2. CÁC ĐẶC TRƢNG CƠ LÝ CỦA GẠCH KHÔNG NUNG ......................5 1.2.1. Khối lượng thể tích .....................................................................................5 1.2.2. Cường độ chịu lực ......................................................................................6 1.2.3. Độ ngậm nước và khả năng chống thấm nước ...........................................6 1.3. GIỚI THIỆU VỀ CÁC LOẠI NGUYÊN VẬT LIỆU CHẾ TẠO GẠCH XI MĂNG KHÔNG NUNG TẠI QUẢNG NGÃI ......................................................6 1.3.1. Nguyên vật liệu sản xuất gạch xi măng không nung ..................................6 1.3.2. Nước ...........................................................................................................7 1.3.3. Xi măng .......................................................................................................7 1.3.4. Cát ..............................................................................................................7 1.3.5. Đá mạt ........................................................................................................8 1.4. QUY TRÌNH SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG (GẠCH XI MĂNG CỐT LIỆU) ....................................................................................................................8 1.4.1. Nguyên liệu .................................................................................................8 1.4.2. Cách phối trộn ............................................................................................ 8 1.4.3. Quy trình sản xuất ......................................................................................9 1.5. GIỚI THIỆU VỀ NGUỒN MÙN CƢA TẠI QUẢNG NGÃI VÀ VIỆC ỨNG DỤNG MÙN CƢA TRONG SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG ............10 1.5.1. Giới thiệu về nguồn mùn cưa tại Quảng Ngãi .........................................10 1.5.2. Việc ứng dụng mùn cưa trong sản xuất vật liệu xây dựng .......................11 1.6. KẾT LUẬN CHƢƠNG ...............................................................................12 CHƢƠNG 2 - CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƢNG CƠ LÝ CỦA GẠCH XI MĂNG KHÔNG NUNG ................................................................. 13 2.1. CÁC TIÊU CHUẨN LIÊN QUAN ĐẾN VIỆC XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƢNG CƠ LÝ CỦA GẠCH XI MĂNG KHÔNG NUNG ....................................13 2.1.1. Kích thước và mức sai lệch ......................................................................13 2.1.2. Yêu cầu ngoại quan ..................................................................................13 2.1.3. Yêu cầu về tính chất cơ lý .........................................................................14 2.2. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƢNG CƠ LÝ CỦA CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI GẠCH XI MĂNG KHÔNG NUNG .......................... 14 2.2.1. Xi măng Sông Gianh.................................................................................14 a. Xác định độ bền nén .......................................................................................15 b. Xác định thời gian đông kết............................................................................15 c. Xác định độ mịn .............................................................................................. 16 d. Xác định khối lượng riêng ..............................................................................16 2.2.2. Nước .........................................................................................................17 2.2.3. Cát Sông Trà ............................................................................................ 18 a. Xác định khối lượng riêng, độ hút nước ......................................................... 19 b. Khối lượng thể tích xốp ..................................................................................20 c. Xác định thành phần hạt .................................................................................21 d. Xác định hàm lượng bụi, bùn, sét ...................................................................21 2.2.4. Đá mạt Ba Gia .......................................................................................... 21 a. Xác định khối lượng riêng, độ hút nước ......................................................... 23 b. Xác định khối lượng thể tích xốp ....................................................................24 c. Xác định thành phần hạt .................................................................................24 d. Xác định hàm lượng bụi, bùn, sét ...................................................................24 2.3. ĐẶC TRƢNG CƠ LÝ CỦA CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CHẾ TẠO GẠCH XI MĂNG KHÔNG NUNG SỬ DỤNG MÙN CƢA TRONG THÀNH PHẦN CẤP PHỐI ........................................................................................ 25 2.3.1. Xi măng Sông Gianh.................................................................................25 a. Xác định độ bền nén .......................................................................................25 b. Xác định thời gian đông kết ...........................................................................26 c. Xác định độ mịn .............................................................................................. 26 d. Xác định khối lượng riêng ..............................................................................27 2.3.2. Cát Sông Trà ............................................................................................ 27 a. Xác định khối lượng riêng, độ hút nước ......................................................... 27 b. Xác định khối lượng thể tích xốp ....................................................................28 c. Xác định thành phần hạt .................................................................................29 d. Xác định hàm lượng bụi, bùn, sét ...................................................................30 2.3.3. Đá mạt Ba Gia .......................................................................................... 31 a. Xác định khối lượng riêng, độ hút nước ......................................................... 31 b. Xác định khối lượng thể tích xốp ....................................................................31 c. Xác định hàm lượng bụi, bùn, sét ...................................................................32 d. Xác định thành phần hạt ................................................................................32 2.3.4. Mùn cưa ....................................................................................................33 a. Xác định khối lượng riêng, độ hút nước ......................................................... 33 b. Xác định khối lượng thể tích xốp ....................................................................33 c. Xác định thành phần hạt .................................................................................34 2.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG ...............................................................................35 CHƢƠNG 3 - XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƢNG CƠ LÝ CỦA GẠCH XI MĂNG KHÔNG NUNG SỬ DỤNG MÙN CƢA LÀM THÀNH PHẦN CẤP PHỐI ........ 37 3.1. XÂY DỰNG CÁC CẤP PHỐI ĐỂ SẢN XUẤT GẠCH XI MĂNG KHÔNG NUNG ...........................................................................................................37 3.2. TẠO MẪU THÍ NGHIỆM ..........................................................................38 3.3. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƢNG CƠ LÝ CỦA GẠCH XI MĂNG KHÔNG NUNG SỬ DỤNG MÙN CƢA TRONG THÀNH CÂP PHỐI ...............39 3.3.1. Xác định cường độ chịu nén .....................................................................39 3.3.2. Xác định độ rỗng ......................................................................................44 3.3.3. Xác định độ hút nước ...............................................................................47 3.3.4. Xác định khối lượng thể tích ....................................................................49 3.4. BÌNH LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ .................................................50 3.5. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ VỀ KỸ THUẬT, KINH TẾ VÀ MÔI TRƢỜNG .....................................................................................................................51 3.5.1. Hiệu quả về kỹ thuật .................................................................................51 3.5.2. Hiệu quả về kinh tế và môi trường ........................................................... 51 3.6. KẾT LUẬN CHƢƠNG ...............................................................................52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 54 1. KẾT LUẬN ......................................................................................................54 2 KIẾN NGHỊ.....................................................................................................55 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 56 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao) NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG MÙN CƢA LÀM THÀNH PHẦN CẤP PHỐI ĐỂ SẢN XUẤT GẠCH XI MĂNG KHÔNG NUNG Học viên: Nguyễn Việt C ờng Mã số: 60.58.02.08 Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp Khóa: 32X1CH Tr ờng Đại học Bách hoa – ĐHĐN Tóm tắt - Gạch hông nung xi măng sử dụng nguyên liệu chủ yếu là cát, xi măng cùng một số phụ gia nh xỉ than nhiệt điện, phế thải công nghiệp, nông nghiệp, phụ gia ết dính, v.v.. Tùy vào thành phần cấp phối mà gạch hông nung xi măng có nhiều loại, hay nói cách hác là đa dạng với nhiều chủng loại. Mùn c a, là nguồn phế phẩm từ quá trình gia công, chế biến gỗ tại các nhà máy, cơ sở inh doanh. Đây là nguồn phế phẩm lớn, tuy nhiên hiện nay chỉ đ ợc tận dụng một phần để sản xuất giấy, đồ gỗ công nghiệp, v.v., phần còn lại chủ yếu làm chất đốt hoặc bỏ đi gây ảnh h ởng hông tốt đến môi tr ờng. Sử dụng mùn c a trong sản xuất gạch không nung, dự báo có hả năng cải thiện đ ợc một số tính chất cơ lí của gạch không nung, tiết iệm chi phí sản xuất, tận dụng đ ợc nguồn nguyên liệu sẵn có và thân thiện với môi tr ờng, v.v.. Đề tài “Nghi n cứu sử dụng mùn cƣa làm thành phần cấp phối để sản xuất gạch xi măng không nung” trình bày các ết quả nghiên cứu sử dụng mùn c a trong thành phần cấp phối để sản xuất gạch hông nung, nghiên cứu xác định một số chỉ tiêu cơ lí của loại gạch hông nung này. Các ết quả nghiên cứu là cơ sở ban đầu để tiếp tục mở rộng h ớng nghiên cứu này trong việc ứng dụng hiệu quả mùn c a trong sản xuất gạch hông nung. Từ khóa – Mùn c a; gạch hông nung; xỉ than; c ờng độ chịu nén của gạch hông nung; trọng l ợng riêng của gạch hông nung. STUDY ON USING SAWDUST TO PRODUCE ADOBE BRICKS Abstract- Cement adobe bricks used the main raw materials are sand, cement together with additives such as thermoelectric charcoal, industrial and agricultural waste and adhesives, etc. Depend on the components, there are many kinds of cement adobe bricks, or we can say they are are variable with many kinds. Sawdust is the source of waste products from the processing and processing of wood in factories and business establishments. This is a great waste product, but now it is only partially used to produce paper, industrial wood, etc, the rest mainly for fuel or waste, causing bad impact on the environment. The usage of sawdust in producing adobe bricks forecasts the possibilities to improve some of their physical natures such as weight, save of production cost and make use of the local raw materials which is friendly and safe for the environment, etc. The thesis "Study on using sawdust to produce adobe bricks" has presented the research findings in using rice husk as one component to produce adobe bricks, and defined some physical targets of this kind of bricks. The studied results are initial bases to continue this research in effectively apply sawdust in making adobe bricks. Key words – Sawdust; adobe bricks; coal slag; compress strength of adobe bricks; volume weight of adobe bricks. CÁC LOẠI DANH MỤC 1 Danh mục các chữ viết tắt TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam AAC Gạch bê tông hí ch ng áp CP Cấp phối 2 Danh mục các bảng Số hiệu Tên bảng bảng 2.1 Kích thước và mức sai lệch kích thước của viên gạch bê tông Trang 13 2.2 2.3 Khuyết tật ngoại quan cho phép Yêu cầu cường độ chịu nén, độ hút nước 13 14 2.4 Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng hỗn hợp 15 2.7 Hàm lượng tối đa cho phép của muối hoà tan, ion sunfat, ion clorua và cặn không tan trong nước trộn bê tông và vữa Các yêu cầu về thời gian đông kết của xi măng và cường độ chịu nén của vữa Thành phần hạt của cát 2.8 Hàm lượng các tạp chất trong cát 2.5 2.6 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 - Hàm lượng ion Cl trong cát Thành phần hạt của đá mạt Hàm lượng các tạp chất trong bột đá Hàm lượng Cl- trong đá mạt Kết quả thí nghiệm nén mẫu xi măng Sông Gianh Kết quả thí nghiệm thời gian đông kết của xi măng Sông Gianh Kết quả thí nghiệm độ mịn của xi măng Sông Gianh Kết quả thí nghiệm khối lượng riêng của xi măng Sông Gianh 17 18 18 18 19 22 22 22 25 26 26 27 2.17 Kết quả thí nghiệm khối lượng riêng, độ hút nước của cát Sông Trà 28 Kết quả thí nghiệm khối lượng thể tích xốp của cát Sông Trà Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của cát Sông Trà Kết quả thí nghiệm hàm lượng bụi, bùn, sét của cát Sông Trà Kết quả thí nghiệm khối lượng riêng, độ hút nước của đá mạt Kết quả thí nghiệm khối lượng thể tích xốp của đá mạt Kết quả thí nghiệm hàm lượng bụi, bùn, sét của đá mạt Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của đá mạt 28 29 30 31 31 32 32 2.18 2.19 2.20 2.21 2.22 2.23 2.24 2.25 Kết quả thí nghiệm khối lượng riêng, độ hút nước của mùn cưa 33 Danh mục các bảng (tiếp theo) Số Tên bảng hiệu bảng 2.26 Kết quả thí nghiệm khối lượng thể tích xốp của mùn cưa 2.27 Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của mùn cưa Định mức cấp phối sản xuất 01 viên gạch xi măng không nung tại 3.1 nhà máy sản xuất gạch không nung Nghĩa Lâm Xanh, mác M5,0 Định mức cấp phối cho 1m3 vữa để sản xuất gạch không nung tại 3.2 nhà máy gạch Nghĩa Lâm Xanh, mác gạch M50 3.3 Định mức cấp phối 01m3 vữa để sản xuất gạch xi măng không nung Trang 33 35 37 37 38 3.4 Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén của gạch 3 ngày tuổi 40 3.5 Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén của gạch 7 ngày tuổi 41 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén của gạch 14 ngày tuổi Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén của gạch 28 ngày tuổi Kết quả thí nghiệm độ rỗng của gạch theo các cấp phối Kết quả thí nghiệm độ hút nước của gạch theo các cấp phối Kết quả thí nghiệm khối lượng thể tích của gạch theo các cấp phối 42 42 45 48 49 3 Danh mục các hình Số hiệu hình vẽ 1.1 1.2 1.3 1.4 Viên gạch không nung Gạch xi măng không nung được sản xuất tại nhà máy Nguyên liệu sản xuất gạch xi măng không nung Chi tiết dây chuyền sản xuất gạch xi măng không nung 5 6 8 9 1.5 1.6 1.7 2.1 2.2 2.3 2.4 Công nghệ sản xuất gạch xi măng không nung Nhà máy chế biến gỗ Tam Minh tại Quảng Ngãi Mùn cưa Các loại hình dáng của cốt liêu Thí nghiệm độ bền của xi măng Sông Gianh Thí nghiệm thời gian đông kết của xi măng Sông Gianh Thí nghiệm độ mịn của xi măng Sông Gianh 10 11 12 20 26 26 27 2.5 2.6 Thí nghiệm khối lượng riêng của xi măng Sông Gianh Thí nghiệm khối lượng riêng của cát Sông Trà 27 28 Tên hình vẽ Trang Danh mục các hình (tiếp theo) Số hiệu Tên hình vẽ hình vẽ 2.7 Thí nghiệm khối lượng thể tích xốp của cát Sông Trà Trang 29 2.8 Thí nghiệm thành phần hạt của cát Sông Trà 29 2.9 Biểu đồ thành phần hạt của cát Sông Trà 30 2.10 Thí nghiệm hàm lượng bụi, bùn, sét của cát Sông Trà 2.11 Thí nghiệm khối lượng thể tích xốp của đá mạt 30 31 2.12 Thí nghiệm thành phần hạt của đá mạt 2.13 Biểu đồ thành phần hạt của đá mạt 2.14 Thí nghiệm khối lượng thể tích xốp của mùn cưa 32 33 34 2.15 2.16 3.1 3.2 Thí nghiệm thành phần hạt của mùn cưa Biểu đồ thành phần hạt của mùn cưa Dây chuyền sản xuất gạch không nung Gạch sau khi đúc được bảo dưỡng 34 35 38 39 3.3 Thí nghiệm nén mẫu gạch xi măng không nung 40 3.5 3.6 3.7 3.8 Biểu đồ phát triển cường độ chịu nén của gạch các cấp phối theo thời gian Đo kích thước mẫu gạch Xác định độ rỗng của gạch Biểu đồ độ rỗng của gạch các cấp phối Ngâm mẫu gạch để xác định độ hút nước 3.9 Biểu đồ độ hút nước của gạch các cấp phối 3.4 43 45 46 46 47 48 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Hàng năm, với sự phát triển mạnh mẽ của ngành xây dựng, cả n ớc tiêu thụ hoảng 20 - 22 tỷ viên/1 năm, chủ yếu là gạch nung thủ công chiếm tới 90%. Với đà phát triển này, đến năm 2020 l ợng đất sét phải tiêu thụ vào hoảng 600 triệu m3, t ơng đ ơng với 30.000 ha đất canh tác. Không những vậy, gạch nung còn tiêu tốn rất nhiều năng l ợng: than, củi, đặc biệt là than đá (từ 5,3 đến 5,6 triệu tấn than) quá trình này thải vào bầu hí quyển của chúng ta nhiều hí độc ( hoảng 17 triệu tấn hí CO2) hông chỉ ảnh h ởng tới môi tr ờng, sức hỏe con ng ời mà còn làm giảm năng suất của cây trồng, vật nuôi. Việc hạn chế sản xuất gạch nung và thay thế bằng gạch hông nung là điều tất yếu và cũng đang là chủ tr ơng, chính sách lớn của Nhà n ớc và các bộ, ngành địa ph ơng. Điển hình nhất là Quyết định số 567/QĐ-TTG [1] ngày 28/4/2010 của Thủ t ớng Chính phủ về việc phê duyệt Ch ơng trình phát triển vật liệu xây hông nung với các mục tiêu cơ bản: + Gạch hông nung thay thế gạch nung 20% - 25% vào năm 2015, 30% - 40% vào năm 2020. + Hàng năm sử dụng hoảng 15 - 20 triệu tấn phế thải công nghiệp (tro xỉ nhiệt điện, xỉ lò cao, v.v.) để sản xuất vật liệu xây dựng hông nung, tiết iệm đất nông nghiệp và hàng trăm héc ta đất chứa phế thải. + Tiến tới xóa bỏ hoàn toàn các cơ sở sản xuất gạch đất sét nung bằng lò thủ công. Tiếp theo, ngày 16/4/2012 Thủ t ớng Chính phủ có Chỉ thị số 10/CT-TTg [2] về việc tăng c ờng sử dụng vật liệu xây hông nung và hạn chế sản xuất, sử dụng gạch đất sét nung đã nêu rõ một số nội dung yêu cầu các bộ, ngành địa ph ơng thực hiện các nhiệm vụ trọng tâm; + Các công trình vốn ngân sách bắt buộc phải sử dụng gạch xây hông nung. Các công trình nguồn vốn hác u tiên việc sử dụng gạch xây hông nung. + Chỉ đạo, h ớng dẫn các dự án nhiệt điện đầu t công nghệ phù hợp giảm thiểu phát thải ra môi tr ờng góp phần giảm diện tích bãi thải, bảo vệ môi tr ờng; đồng thời thu hồi thu hồi tro, xỉ và thạch cao đảm bảo chất l ợng để làm nguyên liệu cho sản xuất dụng gạch xây hông nung. Thông t số 09/2012/TT- BXD [3] ngày 28/11/2012 của Bộ Xây dựng về quy định sử dụng vật liệu xây hông nung trong các công trình xây dựng yêu cầu: - Các công trình xây dựng đ ợc đầu t bằng nguồn vốn Nhà n ớc theo quy định hiện hành bắt buộc phải sử dụng vật liệu xây dựng hông nung theo lộ trình: + Tại các đô thị loại 3 trở lên phải sử dụng 100% loại vật liệu hông nung ể từ 2 ngày Thông t này có hiệu lực; + Tại các hu vực còn lại phải sử dụng tối thiểu 50% vật liệu xây dựng hông nung ể từ ngày Thông t này có hiệu lực đến hết năm 2015, sau năm 2015 thì phải sử dụng 100%. - Các công trình xây dựng từ 09 tầng trở lên hông phân biệt nguồn vốn, từ nay đến năm 2015 phải sử dụng tối thiểu 30% và sau năm 2015 phải sử dụng tối thiểu 50% vật liệu xây hông nung loại nhẹ trong tổng số vật liệu xây (tính theo thể tích hối xây). Từ nhu cầu thực tiễn nêu trên, nhiều sản phẩm về gạch hông nung đã đ ợc ra đời nh : gạch xi măng – cốt liệu, gạch bê tông hí ch ng áp AAC, gạch bê tông bọt. Sản phẩm gạch hông nung đ ợc sản xuất với nhiều chủng loại khác nhau để có thể sử dụng rộng rãi từ những công trình phụ trợ nhỏ đến các công trình iến trúc cao tầng, giá thành phù hợp với từng công trình. Trong các loại gạch hông nung hiện nay, đang sử dụng nhiều nhất là gạch hông nung xi măng - cốt liệu. Nó đáp ứng rất tốt các tiêu chí về ỹ thuật, ết cấu, môi tr ờng, ph ơng pháp thi công, v.v.. Nguyên vật liệu chủ yếu của gạch hông nung xi măng - cốt liệu là cát và xi măng èm thêm một số phụ gia nh xỉ than nhiệt điện, phế thải công nghiệp, nông nghiệp, đá mạt, cát đen, phụ gia ết dính v.v., do đó rất thân thiện với môi tr ờng, việc sản xuất hông gây ra hiện t ợng hai thác đất sét tràn lan nh là gạch đất nung truyền thống. Trong quá trình tạo hình, gạch cũng hông thông qua quá trình nung trong lò gây hói thải nên hông gây ảnh h ởng cho môi tr ờng sống. Bên cạnh đó cùng với những u điểm nổi trội nh độ bền cao, cách âm tốt, có hả năng chống cháy, tiết iệm chi phí, do vậy gạch hông nung đ ợc coi là giải pháp mới, là vật liệu thay thế các loại gạch xây dựng truyền thống. Mùn c a là một loại phế phẩm nông nghiệp có trữ l ợng lớn, chủ yếu đ ợc sử dụng làm chất đốt và một số công việc đơn giản khác, thậm chí đem đi đốt bỏ hoặc thải bỏ bừa bãi gây ô nhiễm môi tr ờng, nên việc nghiên cứu ứng dụng nguồn nguyên liệu này trong sản xuất gạch không nung là rất cần thiết, vừa có hả năng đáp ứng các yêu cầu ỹ thuật, cải thiện đ ợc một số tính chất cơ lí của gạch không nung, vừa tiết iệm chi phí sản xuất, vừa tận dụng đ ợc nguồn vật liệu địa ph ơng, giảm thiểu ô nhiễm môi tr ờng. Từ đó, Đề tài “Nghi n cứu sử dụng mùn cƣa làm thành phần cấp phối để sản xuất gạch xi măng không nung” đ ợc thực hiện nhằm nghiên cứu hả năng sử dụng mùn c a trong thành phần cấp phối để sản xuất gạch hông nung. Đề tài ỳ vọng sau hi nghiên cứu sản xuất loại gạch hông nung có sử dụng mùn c a làm thành phần cấp phối sẽ tạo ra đ ợc loại gạch có những đặc tr ng cơ lí đáp ứng yêu cầu xây dựng nh loại gạch hông nung đang sử dụng trên thị tr ờng, cải thiện một số đặc tr ng cơ lí của viên gạch, góp phần bảo vệ môi tr ờng, phát triển xây 3 dựng bền vững. 2. Mục ti u của đề tài Xác định một số tính chất cơ lý của gạch xi măng hông nung sử dụng mùn c a trong thành phần cấp phối theo những tỉ lệ nhất định thay thế bột đá. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối t ợng nghiên cứu: Gạch xi măng hông nung sử dụng mùn c a trong thành phần cấp phối. - Phạm vi nghiên cứu: Xác định một số đặc tr ng cơ lí trong phòng thí nghiệm của gạch xi măng hông nung sử dụng mùn c a ở tỉnh Quảng Ngãi trong thành phần cấp phối để sản xuất gạch xi măng hông nung. 4. Nội dung nghiên cứu - Tổng quan về gạch xi măng hông nung. - Tổng quan về nguồn mùn c a hiện nay tại tỉnh Quảng Ngãi và việc ứng dụng mùn c a trong sản xuất vật liệu xây dựng. - Thí nghiệm, đo đạc một số tính chất cơ lý, hóa học của các thành phần cấp phối để sản xuất gạch xi măng hông nung, trong đó có mùn c a. - Xác định một số tính chất cơ lý của gạch xi măng hông nung sử dụng mùn c a trong thành phần cấp phối. 5. Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lí thuyết: nghiên cứu các tài liệu liên quan. - Khảo sát thực nghiệm: thông qua các số liệu thí nghiệm. - Tổng hợp, phân tích rút ra ết luận. 6. Cấu trúc của luận văn Mở đầu 1. Lý do chọn đề tài 2. Mục tiêu nghiên cứu đề tài 3. Đối t ợng và phạm vi nghiên cứu 4. Nội dung nghiên cứu 5. Ph ơng pháp nghiên cứu Ch ơng 1: Tổng quan về gạch hông nung và ứng dụng của mùn c a Ch ơng 2: Cơ sở hoa học xác định các đặc tr ng cơ lí của gạch hông nung Ch ơng 3: Xác định các tính chất cơ lý của gạch hông nung có sử dụng mùn c a trong thành phần cấp phối Kết luận và iến nghị 4 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG VÀ ỨNG DỤNG CỦA MÙN CƢA 1.1. TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG 1.1.1. Tổng quan Ở các n ớc phát triển, việc sử dụng vật liệu hông nung trong xây dựng nh là điều iện bắt buộc. Các yếu tố về môi tr ờng, tài nguyên luôn đ ợc coi trọng và các dự luật về nó có sức ảnh h ởng to lớn. Ở Việt Nam gạch hông nung đôi hi còn đ ợc gọi là gạch block, gạch blốc, gạch bê tông, gạch bloc bê tông, v.v., tuy nhiên với cách gọi này thì hông phản ánh đầy đủ hái niệm về gạch hông nung. Mặc dù gạch hông nung đ ợc dùng phổ biến trên thế giới nh ng ở Việt Nam gạch hông nung vẫn chiếm tỉ lệ thấp. Gạch hông nung là loại gạch hông qua quá trình nung đốt. Gạch đ ợc làm bằng cách ép vật liệu và chất ết dính vào huôn với áp lực cao. Độ bền của viên gạch hông nung đ ợc gia tăng nhờ lực ép hoặc rung hoặc cả ép lẫn rung lên viên gạch và thành phần ết dính của chúng. Sau đó gạch đ ợc đem d ỡng hộ để đạt các chỉ số về cơ học nh c ờng độ nén, uốn, độ hút n ớc v.v.. Gạch hông nung có hoảng 300 tiêu chuẩn quốc tế hác nhau với ích cỡ viên gạch hác nhau, sức chịu nén viên gạch hông nung tối đa đạt 35MPa. Gạch hông nung có các loại nh : gạch xi măng – cốt liệu, gạch bê tông hí ch ng áp AAC (tên tiếng Anh là Autoclaved Aerated Concrete), gạch bê tông bọt v.v.. Sản phẩm gạch hông nung đ ợc sản xuất với nhiều chủng loại hác nhau để có thể sử dụng rộng rãi từ những công trình phụ trợ nhỏ đến các công trình iến trúc cao tầng, giá thành phù hợp với từng công trình. Trong các loại gạch hông nung hiện nay, đang sử dụng nhiều nhất là gạch hông nung xi măng - cốt liệu. Nó đáp ứng rất tốt các tiêu chí về ỹ thuật, ết cấu, môi tr ờng, ph ơng pháp thi công, v.v.. Đối với những vị trí yêu cầu c ờng độ chịu lực rất cao (300-400kg/cm2), gạch không nung xi măng cốt liệu có thể đáp ứng đ ợc còn gạch nung thì hông. Đối với những công trình xây thêm cần giảm tải trọng l ợng gạch bê tông hí ch ng áp hay gạch bê tông bọt có thể đáp ứng tốt trong hi gạch nung thì phải tính toán trọng l ợng dựa vào móng hay cột. Ngoài ra gạch hông nung giảm đáng ể l ợng vữa trát dính, cũng nh thi công đ ờng điện dễ dàng hơn, giảm tỉ lệ nứt gãy hi thay đổi nhiệt độ cũng nh cách âm cách nhiệt tốt hơn nhiều so với gạch đất nung. 1.1.2. Phân loại, đặc điểm chung - Phân loại theo thành phần cấp phối: + Đối với gạch không nung xi măng cốt liệu sử dụng nguyên vật liệu chủ yếu 5 gồm cát và xi măng èm thêm một số phụ gia nh xỉ than nhiệt điện, phế thải nông nghiệp, công nghiệp, đá mạt, cát đen, phụ gia ết dính v.v.. Nguyên vật liệu đ ợc trộn đều và đ a vào máy ép gạch hông nung để ép thành hình. + Đối với gạch hông nung hí ch ng áp AAC sử dụng cát vàng, tro nhiệt điện, xi măng, vôi trộn đều để đông ết lại cắt thành sản phẩm rồi hấp ch ng áp gia c ờng độ cứng. + Đối với gạch xi măng cát sử dụng xi măng và cát để hô tự nhiên + Đối với gạch hông nung bê tông bọt sử dụng xi măng, tro từ các nhà máy nhiệt điện, cát mịn, phụ gia tạo bọt nén áp suất đóng huôn để hô tự nhiên. + Đối với gạch lát vỉa hè sử dụng xỉ than, vôi bột trộn đều dập huôn áp lực cao để hô tự nhiên. - Phân loại theo hình dáng: nhờ đặc thù công nghệ sản xuất chủ yếu là ép dập thành hình theo huôn chế tạo sẵn, nên gạch hông nung đ ợc sản xuất với nhiều iểu dáng, quy cách hác nhau phù hợp với mọi công trình xây d ng nh : gạch đặc tiêu chuẩn, gạch 2 lỗ lớn, gạch nhiều lỗ, gạch lát vỉa hè bát giác, lục giác, v.v.. Gạch hông nung có nhiều loại, có loại có ích th ớc lớn hơn rất nhiều so với gạch nung (5 ÷ 11 lần) cho phép giảm chi phí trát vữa và đẩy nhanh tiến độ xây dựng. Hình 1.1 - Viên gạch xi măng không nung - Phân loại theo mục đích sử dụng: gạch hông nung đ ợc phân thành gạch th ờng (xây có trát), gồm gạch đặc th ờng, gạch rỗng th ờng và gạch trang trí (xây hông trát), gồm gạch đặc trang trí, gạch rỗng trang trí. - Phân loại theo mác: gạch hông nung đ ợc phân thành các loại M3,5; M5,0; M7,5; M10,0; M12,5; M15,0 và M20,0. 1.2. CÁC ĐẶC TRƢNG CƠ LÝ CỦA GẠCH KHÔNG NUNG 1.2.1. Khối lượng thể tích Do có cốt liệu chính là đá mạt, nên gạch không nung xi măng cốt liệu có hối l ợng thể tích đặc hoảng 2.050 kg/m3. Công nghệ sản xuất hiện đại đã cho ra thị tr ờng các loại gạch xi măng cốt liệu có lỗ rỗng lớn, thành vách mỏng. Tỷ lệ rỗng của gạch xi măng cốt liệu có thể đạt từ 6 35% đến 50% tùy vào từng mẫu gạch nên gạch xi măng cốt liệu lỗ rỗng có hối l ợng thể tích đạt chỉ từ 1.050 kg/m3 đến 1.365 kg/m3. Khối l ợng thể tích của gạch xi măng cốt liệu hoàn toàn phù hợp với các công trình xây dựng, ể cả nhà cao tầng. 1.2.2. Cường độ chịu lực C ờng độ chịu lực của gạch không nung có thể đáp ứng theo nhu cầu sử dụng của các công trình xây dựng. Gạch hông nung th ờng có c ờng độ chịu lực cao, từ 70 ÷ 600kg/cm2. 1.2.3. Độ ngậm nước và khả năng chống thấm nước Độ ngậm n ớc của gạch không nung xi măng cốt liệu rất thấp, đạt d ới 8% trong hi gạch đất sét nung có thể ngậm n ớc từ 14% ÷ 18%. Khả năng chống thấm n ớc của gạch xi măng cốt liệu đ ợc phân tích nh sau: Đá mạt hoàn toàn hông ngấm n ớc nh ng nếu hạt đá có ích cỡ lớn, ít bột, ít xi măng liên ết và sản xuất bằng công nghệ thấp thì cốt liệu viên gạch có thể có nhiều lỗ rỗng thông nhau. Khi đó gạch sẽ thấm n ớc nhanh và ngấm nhiều. Ng ợc lại, nếu vật liệu đầu vào đ ợc lựa chọn ỹ, sản xuất bằng công nghệ cao thì có thể tạo ra độ ín, hít của cốt liệu. Khi sản xuất bằng công nghệ cao, cốt liệu sẽ đ ợc rung ép tốt, tạo ra độ ín, hít và hông có lỗ thông nhau, viên gạch sẽ đạt độ chống thấm tốt. Hình 1.2 - Gạch xi măng không nung được sản xuất tại nhà máy 1.3. GIỚI THIỆU VỀ CÁC LOẠI NGUYÊN VẬT LIỆU CHẾ TẠO GẠCH XI MĂNG KHÔNG NUNG TẠI QUẢNG NGÃI 1.3.1. Nguyên vật liệu sản xuất gạch xi măng không nung Nguyên vật liệu chủ yếu của gạch xi măng hông nung là cát và xi măng èm thêm một số phụ gia nh xỉ than nhiệt điện, phế thải công nghiệp, nông nghiệp, đá mạt, cát đen, phụ gia ết dính v.v.. 7 1.3.2. Nước N ớc dùng để trộn hỗn hợp vữa có hàm l ợng tạp chất v ợt quá giới hạn sẽ làm ảnh h ởng tới quá trình đông ết cũng nh làm giảm độ bền lâu của ết cấu viên gạch trong quá trình sử dụng. Vì vậy n ớc có vai trò đặc biệt trong hỗn hợp vữa tạo thành gạch hông nung: + Hóa dẻo xi măng (phản ứng thủy hóa của xi măng với n ớc); + Tạo độ linh động. Mức n ớc thích hợp làm cho gạch có độ bền cao. L ợng n ớc vừa đủ sẽ tạo ra sự hác biệt độ bền của gạch, háng nấm mốc. 1.3.3. Xi măng Công dụng quan trọng nhất của xi măng chính là sản xuất vữa và bê tông, chất ết dính của các ết tủa tự nhiên hoặc nhân tạo để hình thành nên vật liệu xây dựng vững chắc, chịu đ ợc tác động th ờng thấy của môi tr ờng. Sự ết hợp của xi măng thông th ờng, có thể cải thiện c ờng độ và hả năng háng n ớc của gạch, giúp hông bị ảnh h ởng sau hi lũ lụt v.v.. Nếu hông, sẽ có hiện t ợng gạch bị nứt. Tại Quảng Ngãi, nguồn xi măng đ ợc sử dụng trong ngành xây dựng há đa dạng và phong phú về chủng loại và nhà sản xuất nh : xi măng Chinfon PCB-40, xi măng Sông Gianh PCB 40, xi măng Đồng Lâm PCB 40, xi măng Xuân Thành PCB-40 v.v.. Trong nội dung nghiên cứu của mình, tác giả đã sử dụng xi măng Sông Gianh PCB 40 làm vật liệu trong quá trình thực hiện nghiên cứu. 1.3.4. Cát Là loại vật liệu đ ợc sử dụng nhiều nhất trong xây dựng, dù trong bất cứ công trình nào, lớn hay nhỏ đều hông thể thiếu loại vật liệu này. Mỗi loại cát trong xây dựng (cát bê tông, cát lấp, cát xây hay cát trộn vữa, v.v.) đều có những đặc tính vật lí, ĩ thuật, thành phần và tính chất hác nhau. Có thể phân biệt đ ợc chúng bằng mắt th ờng thông qua các tính chất bên ngoài của chúng nh màu sắc (màu vàng, trắng, nâu nhạt, v.v.), độ mịn của cát, hình dạng hạt (tròn, dẹt, v.v.), độ bám dính v.v.. Chất l ợng của cát chủ yếu phụ thuộc vào thành phần hoáng chất, thành phần cấu tạo hạt và hàm l ợng các tạp chất có trong cát. Cốt liệu cát dùng làm bê tông có thể có nguồn gốc từ thiên nhiên hay nhân ạo, ích th ớc hạt từ 0,14 mm ÷ 5 mm. Với đặc thù là tỉnh có nhiều con sông lớn chảy qua do vậy trữ l ợng cát phục vụ trong xây dựng tại tỉnh Quảng Ngãi là rất lớn, các mỏ hai thác cát đ ợc trải đều trên hắp địa bàn tỉnh, điển hình nh : mỏ cát xã Nghĩa Lâm (huyện T Nghĩa), mỏ cát trên sông Trà Khúc (đoạn qua thành phố Quảng Ngãi), mỏ cát Tịnh Sơn (huyện Sơn Tịnh), mỏ cát thôn Bình Trung (huyện Trà Bồng) v.v.. 8 Trong nội dung nghiên cứu của mình, tác giả đã sử dụng cát Sông Trà làm vật liệu trong quá trình thực hiện nghiên cứu. Xi măng Cát Đá mạt Nước Hình 1.3 - Nguyên liệu sản xuất gạch không nung 1.3.5. Đá mạt Là mạt đá có ích cỡ hoảng từ 3mm ÷ 14mm. Sản phẩm đá mạt là sản phẩm phụ đ ợc tạo ra trong quá trình chế biến sản phẩm thành đá 1x1, 1x2. Đ ợc sử dụng trong thành phần cấp phối để sản xuất gạch hông nung. Tại Quảng Ngãi có há nhiều mỏ hai thác đá nh : mỏ đá Bình Mỹ (huyện Bình Sơn), mỏ đá Mỹ Trang (huyện Đức Phổ), mỏ đá Ba Gia (huyện Sơn Tịnh), mỏ đá Trà Thủy (huyện Trà Bồng) v.v.. Trong nội dung nghiên cứu của mình, tác giả đã sử dụng đá mạt đ ợc lấy tại mỏ đá Ba Gia (huyện Sơn Tịnh) làm vật liệu trong quá trình thực hiện nghiên cứu. 1.4. QUY TRÌNH SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG (GẠCH XI MĂNG CỐT LIỆU) 1.4.1. Nguyên liệu Xi măng và cốt liệu nh : tro bay, xỉ than, đá mạt, phế phẩm xây dựng, cát vàng, cát đen, đất đồi, xỉ than, đá sỏi, bã hai thác quặng. 1.4.2. Cách phối trộn 8-10% xi măng để liên ết, 85% cốt liệu và n ớc, phụ gia.