Tài liệu Nghiên cứu sử dụng mụn dừa ở tỉnh bến tre để sản xuất gạch không nung

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA --------------------------------------- TRƯƠNG VĂN YÊN NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG MỤN DỪA Ở TỈNH BẾN TRE ĐỂ SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình Dân dụng và công nghiệp Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. LÊ KHÁNH TOÀN Đà Nẵng – Năm 2018 LỜI CẢM ƠN Với những kiến thức tích lũy được trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu chương trình cao học tại Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng, cùng với sự quan tâm, giúp đỡ tận tình của Ban giám hiệu nhà trường, quý thầy cô và với sự quyết tâm của bản thân. Đến nay, tôi đã hoàn thành luận văn thạc si ̃của mình. Với lòng biết ơn và trân trọng, tôi chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường, lãnh đạo Khoa Xây dưng ̣ Dân dụng ̣ và Công nghiệp ̣ đã hỗ trợ, giúp đỡ và tạo mọi đều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập cũng như nghiên cứu, thực hiện hoàn thành luâṇ văn này. Đặc biệt,̣ tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Lê Khánh Toàn đã quan tâm, giúp đỡ và tận tình hướng dẫn, giúp cho tôi hoàn thành tốt luận văn thạc si.̃ Do thời gian có hạn và điều kiện nghiên cứu còn hạn chế, nên luận văn của tôi không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong quý thầy cô đóng góp ý kiến để luận văn của tôi hoàn chỉnh hơn và khả năng đưa vào sử dụng ̣ thực tế hiệu quả hơn. Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn và kính chúc quý thầy cô luôn mạnh khỏe, hạnh phúc. Kính chúc Nhà trường đạt được nhiều thành công hơn nữa trong thời gian đến. Đà Nẵng, ngày 27 tháng 01 năm 2018 Tác giả luâṇ văn Trương Văn Yên 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 Trương Văn Yên TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG MỤN DỪA Ở TỈNH BẾN TRE ĐỂ SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG Học viên: Trương Văn Yên - Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp. Mã số: 60.58.02.08 Khóa:32.TV - Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà nẵng Tóm tắt - Gạch xây trên các công trình xây dựng trong nước hiện nay chủ yếu là gạch đất nung. Sản xuất gạch đất nung đã và đang gây ra những hệ lụy xấu cho môi trường sinh thái, làm cạn kiện nguồn tài nguyên và gây ô nhiễm môi trường. Đó là việc sử dụng ngày càng nhiều tài nguyên đất mà chủ yếu lại là đất nông nghiệp, kèm theo việc sử dụng các nguyên liệu khác phục vụ cho việc nung gạch như than đá, củi, v.v.. Sản xuất gạch không nung thay thế dần gạch nung truyền thống là yêu cầu cấp thiết được chính phủ và địa phương đặc biệt quan tâm. Trong sản xuất gạch không nung, các vật liệu truyền thống được sử dụng trong thành phần cấp phối là xi măng, cát, bột đá, xỉ than, v.v.. Hiện nay, có nhiều nghiên cứu hướng tới việc việc sử dụng nguồn vật liệu sẵn có tại địa phương với nguồn cung cấp dồi dào, để sản xuất gạch không nung mà không gây tác động xấu đến môi trường, tiết kiệm nguồn tài nguyên thiên nhiên, v.v.. - Đề tài “Nghiên cứu sử dụng mụn dừa ở tỉnh Bến Tre để sản xuất gạch không nung” trình bày các kết quả nghiên cứu sử dụng mụn dừa trong thành phần cấp phối để sản xuất gạch không nung, nghiên cứu xác định một số chỉ tiêu cơ lí của loại gạch không nung này. Các kết quả nghiên cứu là cơ sở ban đầu để tiếp tục mở rộng hướng nghiên cứu này trong việc ứng dụng hiệu quả nguồn mụn dừa trữ lượng lớn tại Bến Tre trong sản xuất gạch không nung. Từ khóa: Mụn dừa; gạch không nung; cường độ chịu nén của gạch không nung; trọng lượng riêng của gạch không nung; độ hút nước của gạch không nung. SUMMARY OF THIS THESIS THE RESEARCH ON THE USE OF COCONUT ACNES IN BEN TRE IN ORDER TO MAKE ADOBE BRICKS Abstract- Bricks in the building sites in our country mainly are baked bricks. The process of making baked bricks have been being caused serious consequences for the ecological environment, which exhausts the resources… or makes the environment polluted. The reasons for these consequences are the uses of more and more land resources, especially lands for agriculture, along with the uses of other materials for baking bricks such as coals, woods, etc. Making adobe bricks gradually is replaced by traditional baked bricks, which is the urgent needs for the government and localities to pay special attentions. In making adode bricks, traditional materials being used in mix components are cements, sands, coals, coal powers, and coal residues, etc. Today, there are many researches aiming at the use of many sources of available materials in the localities with abundant supplies in order to make adobe bricks which do not have dramatic influence on our environment, and saving natural resources. This thesis, “The research on the use of coconut acnes in Ben Tre in order to make adobe bricks”, presents the results of researching the use of coconut acnes in the mix components so as to make adobe bricks. Besides, this research also identifies some physico-mechanical properties of this kind of adobe bricks. The research results are the initial foundations to widen this research orientation to the application of the impacts of coconut acnes in large quantities in making adobe bricks. Key terms: coconut acnes, adobe bricks, adobe bricks’ compression strenghth, specific weight, of adobe bricks, adobe bricks’ absorption. MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Tóm tắt luận văn Mục lục Danh mục các chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5. NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN Chương 1 – TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG 1.1. Tổng quan về gạch không nung 1.1.1. Một số đặc điểm 1.1.2. Một số loại gạch không nung 1.1.2.1. Gạch xi măng cốt liệu 1.1.2.2. Gạch pavanh 1.1.2.3. Gạch không nung tự nhiên 1.1.2.4. Gạch bê tông nhẹ 1.1.3. So sánh với gạch đất nung 1.1.4. Lợi ích xã hội 1.1.5. Ưu điểm, nhược điểm của gạch không nung 1.1.5.1. Ưu điểm 1.1.5.2. Nhựơc điểm 1.1.6. Vật liệu xây dựng nhẹ không nung 1.1.6.1. Các ưu điểm vật liệu nhẹ không nung 1.1.6.2. Tiết kiệm chi phí vật liệu xây 1.1.6.3. Các ứng dụng 1.1.7. Tình hình sản xuất gạch không nung ở Việt Nam 1.2. Các đặc trưng cơ lý của gạch không nung 1.2.1. Độ ngậm nước và chống thấm nước của gạch XM cốt liệu 1.2.2. Khối lượng thể tích của gạch xi măng cốt liệu 1.2.3. Vữa dùng cho gạch xi măng cốt liệu 1.3. Giới thiệu các loại vật liệu chế tạo gạch không nung tại Bến Tre 1.3.1. Vật liệu sản xuất gạch không nung 1 1 2 2 3 3 4 4 4 4 4 5 5 5 5 6 8 8 8 9 10 12 12 12 13 13 13 14 15 15 1.3.2. Cát 1.3.3. Mạt đá 1.3.4. Xi măng 1.3.5. Nước 1.4. Giới thiệu về nguồn mụn dừa tại tỉnh Bến Tre 1.4.1. Tổng quan về mụn dừa 1.4.2. Các ứng dụng của mụn dừa 1.5. Quy trình sản xuất gạch không nung 1.5.1. Công nghệ Polime hóa kháng 1.5.1.1. Quy trình công nghệ 1.5.1.2. Chuẩn bị nguyên liệu 1.5.1.3. Quy trình sản xuất 1.5.1.4. Giao hàng 1.5.1.5. Xây dựng 1.5.2. Công nghệ sản xuất gạch xi măng cốt liệu (gạch block) 1.5.2.1. Nguyên liệu 1.5.2.2. Cách phối trộn 1.6. Kết luận chương Chương 2 – CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA GẠCH KHÔNG NGUNG 2.1. Các tài liệu, tiêu chuẩn liên quan đến việc xác định các đặc trưng cơ lý của gạch không nung 2.1.1. Kích thước và mức sai lệch 2.1.2. Yêu cầu ngoại quan 2.1.3. Yêu cầu về tính chất sơ lý 2.2. Các phương pháp xác định đặc trưng cơ lý của gạch không nung 2.2.1. Xi măng 2.2.2. Cát vàng Tân Châu 2.2.3. Mạt đá Biên Hòa 2.2.4. Nước 2.2.5. Mụn dừa 2.3. Kết luận chương Chương 3 – THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA GẠCH KHÔNG NUNG 3.1. Thí nghiệm xác định các đặc trưng cơ lý của các thành phần cấp phối chế tạo gạch không nung 3.1.1. Thí nghiệm xi măng 3.1.1.1. Xác định độ bền nén 3.1.1.2. Xác định thời gian đông kết của xi măng 15 16 16 16 16 16 17 19 19 19 20 20 20 20 21 21 21 22 24 24 24 24 25 25 25 26 28 30 31 31 32 32 32 32 34 3.1.1.3. Xác định độ mịn của xi măng 3.1.1.4. Xác định khối lượng riêng của xi măng 3.1.2. Thí nghiệm cát 3.1.2.1. Xác định khối lượng riêng, độ hút nước của cát 3.1.2.2. Xác định khối lượng thể tích xốp của cát 3.1.2.3. Xác định hàm lượng bụi, bùn, sét 3.1.2.4. Xác định thành phần hạt của cát 3.1.3. Thí nghiệm mạt đá 3.1.3.1. Xác định khối lượng riêng, độ hút nước của đá mạt 3.1.3.2. Xác định khối lượng thể tích xốp của đá mạt 3.1.3.3. Xác định hàm lượng bụi, bùn, sét 3.1.3.4. Xác định thành phần hạt của đá mạt 3.1.4. Thí nghiệm nước 3.1.5. Thí nghiệm mụn dừa 3.1.5.1. Xác định khối lượng riêng, độ hút nước của mụn dừa 3.1.5.2. Xác định khối lượng thể tích xốp của mụn dừa 3.1.5.3. Xác định thành phần hóa học của mụn dừa 3.2. Thiết kế cấp phối sản xuất gạch không nung 3.3. Tạo mẫu thí nghiệm 3.4. Các kết quả khảo sát 3.4.1. Xác định kích thước, màu sắc và khuyết tật ngoại quan 3.4.2. Kết quả thí nghiệm cường độ nén của gạch không nung 3.4.3. Xác định độ rỗng của gạch xi măng cốt liệu 3.4.4. Xác định độ hút nước của gạch xi măng cốt liệu 3.4.5. Xác định độ thấm nước của gạch xi măng cốt liệu 3.5. Bình luận kết quả 3.6. Hiệu quả về kinh tế và môi trường của gạch không nung 3.6.1. Hiệu quả kỹ thuật 3.6.2. Hiệu quả về kinh tế 3.6.3. Hiệu quả về môi trường 3.7. Kết luận chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận 2. Kiến nghị DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) CÁC PHỤ LỤC 35 35 37 37 39 39 40 42 42 43 44 44 46 47 47 48 49 50 51 53 53 55 63 65 67 68 69 69 70 71 71 73 73 73 75 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TCVN XMCL AAC VLXD CP Tiêu chuẩn Việt Nam Xi măng cốt liệu Gạch bê tông khí chưng áp Vật liệu xây dựng Cấp phối DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 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 Tên bảng Trang Kích thước và mức sai lệch kích thước của gạch bê tông Khuyết tật ngoại quan cho phép Yêu cầu cường độ chịu nén, độ hút nước và độ thấm nước Các tiêu chuẩn xác định đặc trưng cơ lý của xi măng Xác định các đặc trưng cơ lý của cát Hàm lượng các tạp chất trong cát Hàm lượng ion cl- trong cát Thành phần hạt của mạt đá Hàm lượng các tạp chất trong mạt đá Hàm lượng ion cl- trong mạt đá Hàm lượng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion clo và cặn không tan trong nước trong bê tông và vữa Giới hạn cho phép về thời gian ninh kết và cường độ chịu nén của hồ xi măng và bê tông Xác định các đặt trưng cơ lý của mụn dừa Kết quả nén mẫu xi măng 3 ngày tuổi Kết quả nén mẫu xi măng 28 ngày tuổi Tổng hợp kết quả thí nghiệm xi măng Kết quả thí nghiệm thời gian đông kết của xi măng Kết quả thí nghiệm độ mịn của xi măng PCB 40 Holcim Kết quả thí nghiệm khối lượng riêng của xi măng PCB 40 Holcim Kết quả thí nghiệm khối lượng riêng, độ hút nước của cát Kết quả thí nghiệm khối lượng thể tích xốp của cát Kết quả thí nghiệm hàm lượng bụi, bùn, sét của cát Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của cát Tổng hợp kết quả thí nghiệm cát Kết quả thí nghiệm khối lượng riêng, độ hút nước của mạt đá Kết quả thí nghiệm khối lượng thể tích xốp của mạt đá Kết quả thí nghiệm hàm lượng bụi, bùn, sét của mạt đá Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của mạt đá Tổng hợp kết quả thí nghiệm mạt đá Tổng hợp kết quả thí nghiệm nước 24 24 25 26 26 27 28 28 29 29 30 31 31 33 33 33 35 35 36 38 39 40 40 41 43 44 44 45 46 46 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 3.26 3.27 3.28 3.29 3.30 3.31 3.32 3.33 3.34 Kết quả thí nghiệm khối lượng riêng, độ hút nước của mụn dừa Kết quả thí nghiệm khối lượng thể tích xốp của mụn dừa Bảng thiết kế cấp phối nguyên liệu gạch không nung Bảng khối lượng riêng vật liệu lấy tại hiện trường Bảng cấp phối thành phần nguyên liệu ứng với 1 mẻ trộn Kết quả đo kích thước mẫu gạch Kết quả độ cong vênh, vết nứt, màu sắc mẫu gạch Kết quả thí nghiệm cường độ nén R3 của gạch không nung Kết quả thí nghiệm cường độ nén R7 của gạch không nung Kết quả thí nghiệm cường độ nén R14 của gạch không nung Kết quả thí nghiệm cường độ nén R28 của gạch không nung Khối lượng thể tích xốp của gạch không nung Kết quả thí nghiệm độ rỗng của gạch không nung Kết quả thí nghiệm độ hút nước gạch không nung Kết quả thí nghiệm độ thấm nước gạch không nung Bảng tính giá trị gạch không sử dụng mụn dừa Bảng tính giá trị gạch sử dụng mụn dừa thay thế 20% cát 48 49 50 51 51 54 54 57 57 58 58 64 64 66 67 70 70 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình vẽ 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 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 Tên hình vẽ Sản phẩm gạch không nung Gạch không nung có nhiều ưu thế vượt trội so với gạch đất sét nung Nguyên liệu sản xuất gạch không nung Hoạt động sản xuất dừa tại Bến Tre Mụn dừa được đem phơi và thu gom Mụn dừa làm giá thể cho cây trồng Mụn dừa được đóng cuộn để xuất khẩu Công nghệ sản xuất gạch xi măng cốt liệu Chi tiết dây chuyền sản xuất gạch xi măng cốt liệu Tạo mẫu thử hình lăng trụ 40x40x160 Sấy mẫu Các loại hình dáng của khối cốt liệu Biểu đồ thành phần hạt của cát Biểu đồ thành phần hạt của mạt đá Mẫu gạch không nung có sử dụng mụn dừa Chuẩn bị vật liệu đúc mẫu gạch Gạch có sử dụng mụn dừa sau khi đúc Cân, lằm phẳng bề mặt tiếp xúc của mẫu gạch không nung Nén mẫu gạch không nung có sử dụng mụn dừa Biểu đồ phát triển cường độ của gạch cấp phối 1 theo thời gian Biểu đồ phát triển cường độ của gạch cấp phối 2 theo thời gian Biểu đồ phát triển cường độ của gạch cấp phối 3 theo thời gian Biểu đồ phát triển cường độ của gạch cấp phối 4 theo thời gian Biểu đồ phát triển cường độ của gạch cấp phối 5 theo thời gian Biểu đồ phát triển cường độ của gạch cấp phối 6 theo thời gian Biểu đồ phát triển cường độ của gạch cấp phối 7 theo thời gian Trang 13 14 15 16 17 18 19 21 21 32 36 38 41 45 52 52 52 56 56 59 59 60 60 61 61 62 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 Biểu đồ phát triển cường độ của gạch các cấp phối theo thời gian Tiến hành cân, và đo mẫu gạch không nung Biểu đồ độ rỗng gạch không nung Cân và sấy gạch không nung Biểu đồ độ hút gạch không nung Sơ đồ thiết bị đo độ thấm nước Biểu đồ độ thấm nước gạch không nung 62 64 65 66 66 67 68 1 MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Công nghệ sản xuất gạch trong nước hiện nay chủ yếu là gạch đất nung, đã và đang gây ra những hệ lụy xấu cho môi trường sinh thái. Đó là việc sử dụng ngày càng nhiều tài nguyên đất mà chủ yếu lại là đất nông nghiệp, kèm theo việc sử dụng các nguyên liệu khác phục vụ cho việc nung gạch như than đá, củi, v.v. đã gây ra những hậu quả nghiêm trọng, làm cạn kiện nguồn tài nguyên và gây ô nhiễm môi trường. Gạch xây là một bộ phận cấu thành quan trọng của ngôi nhà hoặc một công trình kiến trúc dân sự. Một năm, với sự phát triển mạnh mẽ của ngành xây dựng, cả nước tiêu thụ từ 20-22 tỉ viên gạch nung, nếu cứ đà phát triển này, đến năm 2020 lượng gạch cần cho xây dựng là hơn 40 tỉ viên, một số lượng khổng lồ. Để đạt được mức này, lượng đất sét bình quân cần cho mỗi năm khoảng 600 triệu m3 tương ứng với 30.000 ha đất canh tác. Bình quân mỗi năm mất 2500 ha đất canh tác, riêng năm 2020 mất 3150 ha đất. Không những vậy, gạch nung còn tiêu tốn rất nhiều năng lượng như: than, củi, đặc biệt là than đá, quá trình này thải vào bầu khí quyển của chúng ta cơ man là khí độc, không chỉ ảnh hưởng tới môi trường, sức khỏe của con người mà còn làm giảm năng suất của cây trồng, vật nuôi. Với những vấn đề cấp bách này, gạch nung đang là một điểm yếu về công nghệ quan trọng trong công nghiệp xây dựng ở nước ta và rất cần được quan tâm. Chính vì vậy, theo phê duyệt Chương trình phát triển vật liệu xây không nung đến năm 2020 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 567/QĐ-TTg ngày 28/4/2010 [14], mục tiêu cụ thể là phải phát triển sản xuất và sử dụng vật liệu xây gạch không nung thay thế gạch đất sét nung đạt tỉ lệ từ 20% - 25% vào năm 2015 và 30% - 40% vào năm 2020. Thủ tướng Chính phủ tiếp tục chỉ đạo việc tăng cường sử dụng vật liệu xây không nung và hạn chế sử dụng gạch đất sét nung tại Chỉ thị số 10/CT-TTg ngày 16/4/2012 [15]. Thông tư số 12/TT-BXD ngày 28/11/2012, Bộ Xây dựng đã quy định việc sử dụng vật liệu xây không nung trong các công trình xây dựng [16]. Vì những lý do trên, nhiều sản phẩm gạch không nung ra đời. Sản phẩm gạch không nung có nhiều chủng loại trên mỗi loại gạch để có thể sử dụng rộng rãi từ những công trình phụ trợ nhỏ đến các công trình kiến trúc cao tầng, giá thành phù hợp với từng công trình. Trong các loại gạch không nung hiện nay, đang sử dụng nhiều nhất là gạch không nung xi măng - cốt liệu. Nó đáp ứng rất tốt các tiêu chí về kỹ thuật, kết cấu, môi trường, phương pháp thi công,v.v.. Nguyên liệu chủ yếu của gạch không nung xi măng - cốt liệu là cát và xi măng kèm thêm một trong các phụ gia như xỉ than nhiệt điện, phế thải công nghiệp, nông nghiệp, mạt đá, cát đen, phụ gia kết dính, v.v.. Tuy nhiên, nhu cầu về cát để phục vụ cho san lấp, xây dựng công trình nhà ở, hạ tầng giao thông, sản xuất gạch không nung, v.v. luôn ở mức cao, điều đáng nói là khả năng cung ứng cát đang ngày càng khan hiếm, trong khi nhu cầu sử dụng lại không ngừng tăng lên, việc khai thác cát quá mức đang gây cạn kiệt nguồn tài nguyên. Thời 2 gian qua, nhiều cá nhân, tổ chức khai thác cát trái phép hoặc lợi dụng việc nạo vét, kết hợp tận thu để khai thác cát sỏi tại nhiều đoạn sông đã gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng, làm biến đổi dòng chảy, gây sạt lở, xói mòn bờ sông, đất canh tác, ảnh hưởng đến môi trường hai bên bờ sông và các công trình trên sông, ven sông, đê, kè thủy lợi, v.v.. Hơn nữa, trữ lượng cát sỏi lòng sông tự nhiên là có hạn, đang ngày càng cạn kiệt, ảnh hưởng đến môi trường sinh thái. Theo tính toán của giới chuyên môn, vật liệu cát lòng sông hiện vẫn đáp ứng nhu cầu xây dựng, tuy nhiên sau năm 2021 sẽ bị thiếu hụt. Tìm kiếm nguồn nguyên liệu thay thế để sản xuất vữa, bê tông xây dựng, các loại gạch không nung được xem là nhu cầu bức thiết. Tại Bến Tre, mụn dừa là nguồn nguyên liệu tiềm năng, song để khai thác thì phải có sự nghiên cứu, thẩm định, đánh giá mẫu nguyên liệu. Dừa có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống, các sản phẩm chế biến từ quả dừa như: cơm dừa khô, dầu dừa thô, dầu dừa tinh khiết, phomai, thạch dừa v.v.. Xơ dừa và mụn dừa cũng là một thành phần quan trọng có giá trị gia tăng cao trong chuỗi giá trị dừa. Xơ dừa (chiếm 30% trọng lượng vỏ dừa) được sử dụng để làm chỉ xơ dừa, làm thảm xơ dừa, đệm xơ dừa, lưới xơ dừa, than hoạt tính, và nhiều ứng dụng khác. Mụn dừa là phụ phẩm trong quá trình tách xơ dừa từ vỏ dừa (chiếm 70% trọng lượng vỏ dừa). Kết quả điều tra năm 2016 có khoảng 300 cơ sở sản xuất chỉ sơ dừa trên toàn tỉnh. Sản xuất chỉ xơ thải ra lượng mụn dừa dao động từ 500-600 tấn/ngày, tập trung nhiều nhất vào khoảng tháng 4 đến tháng 9 hằng năm. Phần lớn mụn dừa không có bãi chứa hoặc có bãi chứa khi quá tải thì chủ cơ sở thải đổ trực tiếp xuống sông gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt của người dân và huỷ diệt nguồn lợi thuỷ sinh vật. Mụn dừa tại Bến Tre được sử dụng để làm giá thể cho cây trồng, làm đất sạch bón cây, được sử dụng nhiều ở các trang trại hiện đại, trồng cây cảnh, trồng cây trong nhà kính, v.v.. Ngoài ra, một vài ứng dụng khác cho thấy mụn dừa có tính cách âm, cách nhiệt, độ bám dính tốt, tạo ra sản phẩm có trọng lượng nhẹ, v.v.. Ngoài các ứng dụng trên, mụn dừa còn được dùng trong sản xuất vật liệu xây dựng (vật liệu xây dựng nhẹ không nung Lamai sản phẩm được sử dụng cho tấm tường, sàn, trần và mái...). Đề tài “Nghiên cứu sử dụng mụn dừa ở tỉnh Bến Tre để sản xuất gạch không nung” kì vọng sẽ mở ra hướng nghiên cứu mới nhằm tạo ra sản phẩm gạch không nung đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật, tận dụng được nguồn vật liệu địa phương, thân thiện với môi trường. Do đó đề tài rất có ý nghĩa thực tiễn và khoa học. 2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Xác định một số tính chất cơ lý của gạch không nung sử dụng mụn dừa trong thành phần cấp phối theo những tỉ lệ nhất định. 3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: Gạch không nung sử dụng mụn dừa trong thành phần cấp phối. 3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU: Xác định một số đặc trưng cơ lí trong phòng thí nghiệm của gạch không nung khi sử dụng nguồn mụn dừa ở tỉnh Bến Tre trong thành phần cấp phối để sản xuất gạch không nung. 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu lí thuyết. - Nghiên cứu, phân tích thực nghiệm. - Tổng hợp, phân tích rút ra kết luận. 5. NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN MỞ ĐẦU Chương 1. Tổng quan về gạch không nung. Chương 2: Cơ sở khoa học xác định đặc trưng cơ lý của gạch không nung. Chương 3: Thí nghiệm, xác định các tính chất cơ lý của gạch không nung có sử dụng mụn dừa làm chất độn trong thành phần cấp phối. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4 Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG 1.1. TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG 1.1.1. Một số đặc điểm Gạch không nung là loại gạch xây, sau khi được tạo hình thì tự đóng rắn đạt các chỉ số về cơ học: cường độ nén, uốn, độ hút nước, độ ẩm, v.v. mà không cần qua nhiệt độ. Độ bền của viên gạch không nung được gia tăng nhờ lực ép hoặc rung hoặc cả ép lẫn rung lên viên gạch và thành phần kết dính của chúng. Về bản chất của sự liên kết tạo hình, gạch không nung khác hẳn gạch đất nung. Quá trình sử dụng gạch không nung, do các phản ứng hoá đá của nó trong hỗn hợp tạo gạch sẽ tăng dần độ bền theo thời gian. Gạch không nung ở Việt Nam đôi khi còn được gọi là gạch block, gạch blốc, gạch bê tông, gạch block bê tông,v.v. tuy nhiên với cách gọi này thì không phản ánh đầy đủ khái niệm về gạch không nung. Mặc dù gạch không nung được dùng phổ biến trên thế giới nhưng ở Việt Nam gạch không nung vẫn chiếm tỉ lệ thấp. Tuy nhiên, hiện nay gạch không nung cũng đã khẳng định chỗ đứng vững chắc trong các công trình, nó đang dần trở nên phổ biến hơn và được ưu tiên phát triển. Có rất nhiều công trình sử dụng gạch không nung, từ công trình nhỏ lẻ, phụ trợ cho đến các công trình dân dụng, đình chùa, nhà hàng, sân golf, khu nghỉ dưỡng, cao ốc, v.v.. 1.1.2. Một số loại gạch không nung 1.1.2.1. Gạch xi măng cốt liệu. Gạch không nung xi măng cốt liệu (Gạch xi măng cốt liệu) còn được gọi là gạch blốc (block) được tạo thành từ xi măng và một trong các hoặc nhiều trong các cốt liệu sau đây: mạt đá, cát vàng, cát đen, xỉ nhiệt điện, phế thải công nghiệp, đất,v.v. Loại gạch này được sản xuất và sử dụng nhiều nhất trong các loại gạch không nung. Trong các công trình thì loại gạch không nung này chiếm tỉ trọng lớn nhất. Loại gạch này thường có cường độ chịu lực tốt (trên 80 kg/cm²), tỉ trọng lớn (thường trên 1.900 kg/m³), khả năng chống thấm tốt, cách âm cách nhiệt tốt. Đây là loại gạch được khuyến khích sử dụng nhiều nhất và được ưu tiên phát triển mạnh nhất. Nó đáp ứng rất tốt các tiêu chí về kỹ thuật, kết cấu, môi trường, phương pháp thi công. Loại gạch này dễ sử dụng, dùng vữa thông thường để xây. Mặc dù gạch xi măng cốt liệu bị chê nặng song thực tế là nó vẫn khẳng định được giá trị của nó trong xây dựng nói chung. Trong một công trình cao tầng, việc sử dụng gạch xi măng cốt liệu là hợp lý do có thể tạo nên khối xây vững chắc có cường độ cao, tạo với hệ khung vách chịu lực một hệ kết cấu vững chắc. Đối với gạch xi măng cốt liệu có lỗ thì có khối lượng thể tích tương đối nhỏ (dưới 1.400 kg/m³). Do đó, so với gạch đất nung nó có những ưu thế nhất định. Ví dụ: những công trình cần sản phẩm gạch có cường độ chịu nén 75 kg/cm², với gạch đất nung phải dùng loại đặc có khối lượng thể tích đến 1.800 kg/m³, nhưng với gạch không nung xi măng cốt liệu 5 chỉ cần dùng loại có lỗ rỗng với khối lượng thể tích khoảng trên dưới 1.400 kg/m³ thì cường độ chịu nén có thể đạt trên 100 kg/cm². 1.1.2.2. Gạch papanh. Gạch không nung được sản xuất từ phế thải công nghiệp như xỉ than, ngoài ra, trong thành phần của gạch papanh còn có vôi bột, là loại vật liệu có nhiều và đã được sử dụng lâu đời ở Việt Nam. Loại gạch này có cường độ chịu nén khá thấp (từ 30– 50 kg/cm²), chủ yếu dùng cho các loại tường ít chịu lực. 1.1.2.3. Gạch không nung tự nhiên. Được sản xuất từ các biến thể và sản phẩm phong hóa của đá bazan. Loại gạch này chủ yếu sử dụng ở các vùng có nguồn puzolan tự nhiên, hình thức sản xuất tự phát, mang tính chất địa phương, quy mô nhỏ... 1.1.2.4. Gạch bê tông nhẹ. + Gạch bê tông nhẹ có hai loại cơ bản là gạch bê tông nhẹ bọt và gạch bê tông nhẹ khí chưng áp. - Gạch bê tông nhẹ bọt: Sản suất bằng công nghệ tạo bọt khí trong kết cấu nên trọng lượng bản thân viên gạch giảm đi nhiều, đặc điểm này là tính ưu việt nhất của loại gạch này. Thành phần cơ bản: xi măng, tro bay nhiệt điện, cát mịn, phụ gia tạo bọt hoặc khí, vôi, v.v.. Sản phẩm đã được kiểm định chất lượng vượt TCXDVN: 2004 về cường độ chịu nén đối với tỷ trọng D800. - Gạch bê-tông khí chưng áp: (Tên tiếng Anh: Autoclaved Aerated Concrete, viết tắt: AAC), được rất nhiều nước trên thế giới ứng dụng rộng rãi với rất nhiều ưu điểm như thân thiện với môi trường, siêu nhẹ, bền, tiết kiệm năng lượng hóa thạch do không phải nung đốt truyền thống, bảo ôn, chống cháy, cách âm, cách nhiệt, chống thấm rất tốt so với vật liệu đất sét nung. Nó còn được gọi là gạch bê-tông siêu nhẹ vì tỷ trọng chỉ bằng 1/2 hoặc thậm chí là chỉ bằng 1/3 so với gạch đất nung thông thường. Công trình xây dựng sẽ giảm tải, giảm chi phí xử lý nền móng và hệ thống kết cấu, góp phần giảm mức đầu tư xây dựng công trình từ 7- 10%, đẩy nhanh tiến độ thi công và hoàn thiện phần bao che của công trình lên 2 - 5 lần. Ngoài ra, khả năng cách âm và cách nhiệt của bê tông nhẹ rất cao, làm cho nhà ấm về mùa đông, mát về mùa hè, tiết kiệm điện năng sưởi hoặc điều hòa nhiệt độ... Kích thước thành phẩm lớn và chính xác (100mm x 200mm x 600mm) giúp rút ngắn thời gian thi công và thời gian hoàn thiện. Với thành phần cấu tạo là vật liệu trơ và các chất vô cơ, gạch bê-tông siêu nhẹ này hoàn toàn không độc hại, có độ bền rất cao và không bắt lửa. Ngoài ra, với cấu trúc thông thoáng, nó còn có thể tự khuếch tán hơi nước, giải phóng độ ẩm và loại trừ các vấn đề liên quan đến nẩm mốc – đặc biệt là trong điều kiện thời tiết nắng nóng của khí hậu vùng nhiệt đới, vùng biển và vùng có độ ẩm cao như ở khu vực miền Bắc Việt Nam. 1.1.3. So sánh với gạch đất nung So sánh hiệu quả kinh tế kỹ thuật sản xuất và sử dụng, sản phẩm vật liệu xây dựng không nung có nhiều tính chất trội hơn vật liệu nung: 6 - Không dùng nguyên liệu đất sét để sản xuất. Đất sét chủ yếu khai thác từ đất nông nghiệp, làm giảm diện tích sản xuất cây lương thực, đang là mối đe dọa mang tính toàn cầu hiện nay. - Không dùng nhiên liệu như than, củi, v.v. để đốt, tiết kiệm nhiên liệu và năng lượng, và không thải khói bụi gây ô nhiễm môi trường. - Sản phẩm có tính chịu lực cao, cách âm, cách nhiệt phòng hoả, chống thấm, chống nước, kích thước chuẩn xác, quy cách hoàn hảo hơn vật liệu nung, do đó rút ngắn thời gian thi công, tiết kiệm vữa xây, giá thành hạ. - Có thể tạo đa dạng loại hình sản phẩm, nhiều màu sắc khác nhau, kích thước khác nhau, thích ứng tính đa dạng trong xây dựng, nâng cao hiệu quả kiến trúc. - Cơ sở sản xuất có thể phát triển theo nhiều quy mô khác nhau, không bị khống chế nhiều về mặt bằng sản xuất. Suất đầu tư thấp hơn vật liệu nung… - Được sản xuất từ công nghệ, thiết bị tiên tiến của quốc tế, nó có các giải pháp khống chế và sự đảm bảo chất lượng hoàn thiện, quy cách sản phẩm chuẩn xác. Có hiệu quả trong xây dựng rõ ràng, phù hợp với các TCVN. Các đặc điểm công nghệ gạch không nung: - Nguyên liệu đầu vào thuận lợi không kén chọn, trữ lượng nhiều. - Máy móc thiết bị dây chuyền tự sản xuất chế tạo được cả trong và ngoài nước. - Xây dựng nhà máy ở khắp mọi địa hình từ hải đảo tới núi cao. - Phụ gia vật tư sẵn có trên thị trường. - Sản xuất từ thủ công tới tự động hóa hoàn toàn - Chất lượng viên gạch tiêu chuẩn tốt. - Giá thành hạ hơn so với gạch nung. Hiện nay trên thế giới đã áp dụng nhiều công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng không nung, nhằm giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường trong quá trình khai thác, sản xuất và đã mang lại nhiều kết quả tích cực như: tận dụng được nhiều nguồn nguyên liệu rẻ tiền hiện có tại các vùng miền, tạo ra được nhiều loại VLXD có giá thành thấp, v.v.. Ngoài ra vật liệu xây dựng không nung còn mang lại hiệu quả kinh tế cao cho các chủ thể trong ngành công nghiệp xây dựng như: chủ đầu tư, chủ thầu thi công, nhà sản xuất vật liệu xâ dựng và cuối cùng là lợi ích của người tiêu dùng. 1.1.4. Lợi ích xã hội - Theo ước tính, mỗi năm nước ta tiêu thụ khoảng 20 tỉ viên gạch. Với đà phát triển này, đến năm 2020, lượng gạch cần cho xây dựng là hơn 40 tỉ viên/1 năm. - Để đạt được số lượng gạch trên, nếu dùng đất nung thì sẽ mất rất nhiều đất canh tác, sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến an ninh lương thực, và phải sử dụng một lượng than hóa thạch khổng lồ, kèm theo đó là một lượng củi đốt rất lớn dẫn đến chặt phá rừng, mất cân bằng sinh thái, hậu họa của thiên tai, và nghiêm trọng hơn nữa nó còn gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến môi trường vật nuôi, sức khỏe con người, và hậu quả để lại còn lâu dài. 7 - Khi sử dụng công nghệ gạch không nung sẽ khắc phục được những nhược điểm trên, đem lại công việc ổn định cho người lao động, phù hợp với chủ chương chính sách của đảng, nhà nước và nguyện vọng của nhân dân, tiết kiệm được thời gian và tiền bạc đem lại lợi ích cho xã hội. - Sử dụng gạch không nung cho công trình bền đẹp, hiệu quả kinh tế cao. - Khi sử dụng gạch đất sét, chúng ta phải sử dụng nguồn đất khai thác từ đất ruộng, đất phù sa, đất sét, v.v., tức là nguồn tài nguyên rất quý hiếm của một quốc gia. Hiện nay, nguồn tài nguyên này đã đang bắt đầu cạn kiệt và chắc chắn sẽ không còn nhiều trong tương lai. Lượng đất sét này, chúng ta có thể dùng vào việc sản xuất các sản phẩm cao cấp hơn, thẩm mỹ hơn, mang lại giá trị kinh tế hơn thay cho việc sản xuất gạch xây thông thường. Mặt khác, trong quá trình sản xuất gạch đất sét nung, khi nung gạch đỏ sẽ gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường xung quanh. Ở nhiều nơi trong nước chúng ta cũng có thể nhìn thấy các lò gạch thủ công xả khói bụi, ô nhiễm môi trường, làm thiệt hại đến mùa màng trong vùng lân cận. Gạch không nung sử dụng các nguồn nguyên vật liệu chính trong tự nhiên như: đá, cát, xi măng, v.v.. Các loại nguyên vật liệu này có mặt ở khắp nơi, việc khai thác và sử dụng chúng ít gây tác động đến môi trường tự nhiên của quốc gia. Có thể nói, gạch không nung không chỉ là sản phẩm gạch xây thông thường mà khi sử dụng, nó còn mang giá trị nhân văn cao cả vì nó bảo vệ môi trường, bảo vệ cuộc sống của chúng ta. - Ðể sản xuất một tỷ viên gạch đất sét nung có kích thước tiêu chuẩn sẽ tiêu tốn khoảng 1.500.000 m³ đất sét, tương đương 75 ha đất nông nghiệp (độ sâu khai thác là 2 m) và 150.000 tấn than, đồng thời thải ra khoảng 0,57 triệu tấn khí CO2 - gây hiệu ứng nhà kính và các khí thải độc hại khác gây ô nhiễm môi trường. - Theo quy hoạch tổng thể phát triển vật liệu xây dựng tại Việt Nam đến năm 2020, nhu cầu sử dụng vật liệu xây tương ứng khoảng 42 tỷ viên gạch quy chuẩn. Nếu đáp ứng nhu cầu này bằng gạch đất sét nung sẽ tiêu tốn khoảng 57 đến 60 triệu m³ đất sét, tương đương với 2.800 đến 3.000 ha đất nông nghiệp; tiêu tốn từ 5,3 đến 5,6 triệu tấn than, thải ra khoảng 17 triệu tấn khí CO2 gây hiệu ứng nhà kính. - Vì vậy, việc thay thế gạch đất sét nung bằng VLXKN có ưu điểm lớn nhất là hạn chế được các tác động bất lợi trên, bảo vệ môi trường, an ninh lương thực và tạo việc làm cho nông dân. Ngoài ra, với lợi thế về công nghệ, VLXKN còn biến một phần đáng kể phế thải của các ngành nhiệt điện, luyện kim, khai khoáng, v.v. thành vật liệu (ước tính đến năm 2020 lượng phế thải tro, xỉ khoảng 45 triệu tấn, sẽ mất khoảng 1.100 ha mặt bằng để chứa), đồng thời tác động tích cực đến một số lĩnh vực và chương trình khác như: kích cầu tiêu thụ hàng triệu tấn xi măng mỗi năm; giảm đáng kể lượng tiêu hao than; tiết kiệm điện trong sử dụng điều hòa nhiệt độ nhờ cách nhiệt tốt; tạo điều kiện chuyển đổi một số doanh nghiệp sản xuất gạch đất sét nung bằng lò thủ công sang sản xuất VLXKN. 8 - Nhờ những ưu điểm trên, sử dụng VLXKN đã trở thành xu thế chung của các nước trên thế giới. Ở Trung Quốc, đến năm 2010 vật liệu xây kiểu mới phải chiếm tỷ lệ hơn 55%; ở Anh, VLXKN đang chiếm 60% trong tổng số vật liệu xây. - Quá trình sản xuất gạch không nung không sinh ra chất gây ô nhiễm, không tạo ra chất phế thải hoặc chất thải độc hại. Năng lượng tiêu thụ trong quá trình sản xuất gạch không nung chiếm một phần nhỏ so với quá trình sản xuất các vật liệu khác. - Gạch không nung bảo vệ ngôi nhà của chúng ta thông qua tính năng làm giảm sự tác động của môi trường bên ngoài, giúp tiết kiệm năng lượng trong việc làm mát (hoặc làm ấm) cho ngôi nhà. - Ngoài ra, một trong những ưu điểm lớn của gạch không nung là nó có thể làm giảm khả năng tác động của nhiệt độ bên ngoài và làm tăng hiệu quả sử dụng năng lượng bên trong của tòa nhà. 1.1.5. Ưu điểm, nhược điểm của gạch không nung. 1.1.5.1. Ưu điểm: - Độ cứng cao, cách nhiệt tốt có thể thay thế hoàn toàn các loại vật liệu cách nhiệt hiện có trên thị trường, phòng hoả, chống thấm, chống nước tốt, kích thước chuẩn xác, quy cách hoàn hảo, v.v., nâng cao hiệu quả kiến trúc, rút ngắn thời gian thi công, tích kiệm vữa xây, giá thành hạ. - Sản phẩm gạch không nung có nhiều chủng loại trên một loại gạch để có thể sử dụng rộng rãi từ những công trình phụ trợ nhỏ đến các công trình kiến trúc cao tầng, giá thành phù hợp với từng công trình. Có nhiều loại dùng để xây tường, lát nền, kè đê và trang trí. - Gạch không nung được sản xuất từ công nghệ, thiết bị tiên tiến của quốc tế, nó có các giải pháp khống chế và sự đảm bảo chất lượng hoàn thiện, quy cách sản phẩm chuẩn xác. Có hiệu quả trong xây dựng rõ ràng, phù hợp với các TCVN do bộ xây dựng công bố. Nó đã tổng hợp được các tính năng ưu việt, là loại vật liệu xây dựng mới tiết kiệm năng lượng, hiện nay nước ta đang đẩy mạnh mở rộng sử dụng loại vật liệu này. 1.1.5.2. Nhược điểm: + Sử dụng cát làm nguyên liệu nên làm cho nhu cầu khai thác cát tăng cao + Có giá thành cao hơn so với gạch nung truyền thống. + Trong quá trình sản xuất và thi công không gây ô nhiễm nhưng lại sử dụng rất nhiều những nguyên liệu thứ phẩm gây ô nhiễm như xi măng, bột nhôm, bột đá, v.v.. + Khả năng chịu kéo yếu dễ làm cho viên gạch có hiện tượng nứt ngang, không linh hoạt khi thiết kế kiến trúc với nhiều góc cạnh, khả năng chống thấm không tốt, dễ gây nứt tường do co giãn nhiệt và các nguyên nhân khác. + Phân tích ưu nhược điểm của gạch không nung theo một số phương diện: - Quá trình sản xuất gạch không nung không sử dụng đến đất nông nghiệp do đó không ảnh hưởng đến diện tích đất nông nghiệp. Mặt khác do không dùng đến than