Tài liệu Nghiên cứu tận dụng nguồn xỉ than tại quảng nam làm thành phần cấp phối cho sản xuất gạch không nung

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN QUỐC KÔNG NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG NGUỒN XỈ THAN TẠI QUẢNG NAM LÀM THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CHO 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 KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. LÊ KHÁNH TOÀN Đà Nẵng – Năm 2017 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 Quốc Kông NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG NGUỒN XỈ THAN TẠI QUẢNG NAM LÀM THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CHO SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG Học viên: Nguyễn Quốc Kông Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng côngtrình dân dụng và công nghiệp Mã số: 60.58.02.08 Khóa:31 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Gạch không nung được làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau, với các công nghệ khác nhau nên về chủng loại cũng có rất nhiều. Trong giai đoạn vừa qua, hầu hết các vật liệu sử dụng để sản xuất gạch không nung phần lớn tập trung vào các loại vật liệu chủ yếu như: Cát, đá, sỏi, xỉ thải... kết hợp với xi măng và các chất phụ gia để phối trộn. Tuy nhiên, khi sử dụng xỉ thải, mới chỉ tập trung vào loại xỉ được thu hồi từ tro được bay ra theo khói lò (còn gọi là tro bay) để làm vật liệu sản xuất. Còn lượng lớn xỉ đáy lò thải ra chưa được sử dụng. Đề tài “nghiên cứu tận dụng nguồn xỉ than tại Quảng Nam làm thành phần cấp phối cho sản xuất gạch không nung” đã trình bày khái quát các công nghệ sản xuất gạch không nung, các chỉ tiêu cơ lý vật liệu, đồng thời thiết kế cấp phối trộn xỉ than trong sản xuất gạch không nung, đã đưa ra được các đánh giá về cường độ và tiêu chuẩn khi sử dụng xỉ than làm thành phần cấp phối. Vì vậy, việc nghiên cứu sản xuất gạch không nung từ xỉ thải của các nhà máy nhiệt điện là một trong những vấn đề cần thiết, ngoài việc tiết kiệm diện tích đất nông nghiệp, đây sẽ là nguồn nguyên liệu vô tận để tạo ra sản phẩm gạch cung cấp cho nhu cầu vật liệu xây dựng trong các công trình. Từ khóa - gạch không nung, xỉ than, sản xuất gạch không nung, tro bay, xỉ than Quảng Nam. RESEARCH ON UTILIZING OF COAL SLAG SOURCE IN QUANG NAM TO USE AS A COORDINATION COMPONENT FOR THE PRODUCTION OF ADOBE BRICK Summary - Adobe brick are made from a variety of materials, with different technologies, so there are many categories. In the past period, most of the materials have been used for the production of adobe brick generally focused on the main materials such as sand, stone, slag, etc. combined with cement and other additives for mixing. However, when using slag, the focus is only on the slag recovered from fly ash (also known as fly ash) as a material for production. The large amount of bottom waste slag has not been used yet. The topic of "Research on utilizing coal slag in Quang Nam to as a coordination component for the production of adobe brick" presents general principles of production of adobe brick, physical and mechanical standard. Especially, the design of mixed coal slag mixes in the production of adobe bricks also provides estimates of the intensity and standard when using coal slag as a coordination component. Therefore, a research on the production of adobe brick from coal slag of thermal power plants is one of the necessary issues. It is not only saving agricultural land, but also provides an endless source of raw materials to create unbaked brick products providing for the demand of building materials for works. Key words - Adobe brick , coal slag, manufacturing the adobe brick , fly ash, coal slag in Quang Nam. MỤC LỤC MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài ..................................................................................................1 2. Mục tiêu của đề tài ...............................................................................................1 3. Đố i tươ ̣ng nghiên cứu...........................................................................................1 4. Phạm vi nghiên cứu ..............................................................................................2 5. Phương pháp nghiên cứu......................................................................................2 6. Nội dung của luận văn..........................................................................................2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG ........................................3 1.1. TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG ............................................................3 1.1.1. Phân loại và các yếu tố kỹ thuật của gạch không nung .................................3 1.1.2. Phân biệt gạch xi măng cốt liệu, gạch Bi, gạch Papanh ................................4 1.2. CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÍ CỦA GẠCH KHÔNG NUNG ....................................4 1.2.1. Độ ngậm nước và khả năng chống thấm nước của gạch xi măng cốt liệu ....4 1.2.2. Khối lượng thể tích của gạch xi măng cốt liệu ..............................................5 1.2.3. Vữa dùng cho gạch xi măng cốt liệu ..............................................................6 1.3. GIỚI THIỆU CÁC LOẠI VẬT LIỆU CHẾ TẠO GẠCH KHÔNG NUNG TẠI QUẢNG NAM. ...............................................................................................................6 1.3.1. Vật liệu sản xuất gạch không nung ................................................................6 1.3.2. Cát ..................................................................................................................7 1.3.3. Đá mạt ............................................................................................................7 1.3.4. Xi măng ..........................................................................................................7 1.3.5. Nước ...............................................................................................................7 1.3.6. Một số loại gạch không nung hiện nay đang sử dụng ....................................7 1.4. GIỚI THIỆU VỀ NGUỒN XỈ THAN TẠI QUẢNG NAM ....................................8 1.5. QUY TRÌNH SẢN SUẤT GẠCH KHÔNG NUNG. ...........................................11 1.5.1. Công nghệ Polime hóa khoáng ....................................................................11 1.5.2. Công nghệ sản xuất gạch xi măng cốt liệu (gạch block) .............................12 1.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG ..........................................................................................14 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÍ CỦA GẠCH KHÔNG NUNG - XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI ........................................................................................15 2.1. CÁC TÀI LIỆU, TIÊU CHUẨN LIÊN QUAN ĐẾN VIỆC XÁC ĐINH CÁC ̣ ĐẶC TRƯNG CƠ LÍ CỦA GẠCH KHÔNG NUNG ..................................................15 2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐINH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÍ CỦA CÁC ̣ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI GẠCH XI MĂNG KHÔNG NUNG. .............................16 2.2.1. Xi măng ........................................................................................................16 2.2.2. Cát ................................................................................................................16 2.2.3. Đá mạt (còn gọi là cát nghiền) .....................................................................17 2.3. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CHẾ TẠO GẠCH KHÔNG NUNG. .............................................18 2.3.1. Thí nghiệm xi măng .....................................................................................18 2.3.2. Thí nghiệm cát..............................................................................................23 2.3.3. Thí nghiệm đá mạt (còn gọi là cát nghiền) ..................................................28 2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG ..........................................................................................36 CHƯƠNG 3. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA GẠCH KHÔNG NUNG CÓ SỬ DỤNG XỈ THAN LÀM THÀNH PHẦN CẤP PHỐI .............................................................................................................................37 3.1. THIẾT KẾ CẤP PHỐI SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG .............................37 3.2. TẠO MẪU THÍ NGHIỆM .....................................................................................37 3.2.1. Kết quả thí nghiệm cường độ nén của gạch không nung .............................38 3.2.2. Xác định độ rỗng gạch xi măng cốt liệu theo TCVN 6477:2011 ................46 3.2.3. Xác định độ hút nước của gạch xi măng cốt liệu theo TCVN 6355-4: 2009 ................................................................................................................................49 3.3. BÌNH LUẬN KẾT QUẢ ........................................................................................53 3.4. HIỆU QUẢ VỀ KỸ THUẬT VÀ MÔI TRƯỜNG CỦA GẠCH KHÔNG NUNG. .......................................................................................................................................54 3.4.1. Hiệu quả về kỹ thuật ....................................................................................54 3.4.2. Hiệu quả về môi trường ...............................................................................54 3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG ..........................................................................................54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................56 TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO) DANH MỤC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 2.1. Các tiêu chuẩn xác định đặc trưng cơ lý của gạch không nung. 15 2.2. Các tiêu chuẩn xác định đặc trưng cơ lý của xi măng. 16 2.3. Xác định các đặc trưng cơ lý của cát dựa vào TCVN 7572:2006 17 2.4. 2.5. Xác định các đặc trưng cơ lý của đá mạt dựa vào TCVN 7572:2006 Xác định các đặc trưng cơ lý của xỉ than dựa vào TCVN 7572:2006 17 18 2.6. Kết quả thí nghiệm độ mịn của xi măng PCB 40 Đồng Lâm 19 2.7. Kết quả thí nghiệm nén mẫu vữa xi măng 3 ngày tuổi 20 2.8. Kết quả thí nghiệm thời gian đông kết của xi măng 21 2.9. Kết quả thí nghiệm khối lượng riêng của xi măng 23 2.10. Kết quả thí nghiệm khối lượng riêng, độ hút nước của cát 24 2.11. Kết quả thí nghiệm khối lượng thể tích xốp của cát 25 2.12. Kết quả thí nghiệm hàm lượng bụi, bùn, sét của cát 26 2.13. Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của cát 27 2.14. Kết quả thí nghiệm khối lượng riêng, độ hút nước của đá mạt 29 2.15. Kết quả thí nghiệm khối lượng thể tích xốp của đá mạt 30 2.16. Kết quả thí nghiệm hàm lượng bụi, bùn, sét của đá mạt 31 2.17. Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của đá mạt 31 2.18. Kết quả thí nghiệm khối lượng riêng, độ hút nước của xỉ than 34 2.19. Kết quả thí nghiệm khối lượng thể tích xốp của xỉ than 34 2.20. Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của xỉ than 35 3.1. Bảng cấp phối 37 3.2. Kết quả thí nghiệm cường độ nén R3 của gạch không nung 39 3.3. Kết quả thí nghiệm cường độ nén R7 của gạch không nung 40 3.4. Kết quả thí nghiệm cường độ nén R14 của gạch không nung 41 3.5. Kết quả thí nghiệm cường độ nén R28 của gạch không nung 41 3.6. Kết quả thí nghiệm độ rỗng của gạch không nung 48 3.7. Kết quả thí nghiệm độ hút nước của gạch không nung 51 3.8. Bảng khối lượng thể tích của gạch không nung 52 DANH MỤC HÌNH Số hiệu hình Tên hình Trang 1.1. Gạch không nung có nhiều ưu thế vượt trội so với gạch đất sét nung 6 1.2. Nguyên liệu sản xuất gạch không nung 7 1.3. Nhà máy nhiệt điện Nông sơn 9 1.4. Nhà máy nhiệt điện Nông sơn 10 1.5. Quy trình sản xuất gạch không nung theo công nghệ Polime hóa khoáng 11 1.6. Công nghệ sản xuất gạch xi măng cốt liệu 12 1.7. Chi tiết dây chuyền sản xuất gạch xi măng cốt liệu 13 2.1. Đúc mẫu vữa xi măng 19 2.2. Thí nghiệm nén mẫu vữa xi măng 20 2.3. Thí nghiệm thời gian đông kết 21 2.4. Cân bình mẫu và nước 22 2.5. Thí nghiệm khối lượng riêng của xi măng 22 2.6. Các loại hình dáng của khối cốt liệu 24 2.7. Thí nghiệm thể tích xốp của cát 25 2.8. Thí nghiệm hàm lượng bụi, bùn, sét của cát 26 2.9. Xác định thành phần hạt của cát 27 2.10. Biểu đồ thành phần hạt của cát 28 2.11. Biểu đồ thành phần hạt của đá mạt 32 2.12. Xác định khối lượng riêng, độ hút nước của xỉ than 33 2.13. Biểu đồ thành phần hạt của xỉ than 35 3.1. Khuôn đúc mẫu 37 3.2. Máy đúc mẫu gạch 38 3.3. Gạch sau khi đúc mẫu 38 3.4. Nén mẫu gạch không nung 39 3.5. Biểu đồ phát triển cường độ của gạch cấp phối số 1 theo thời gian 42 3.6. Biểu đồ phát triển cường độ của gạch cấp phối số 2 theo thời gian 43 3.7. Biểu đồ phát triển cường độ của gạch cấp phối số 3 theo thời gian 43 3.8. Biểu đồ phát triển cường độ của gạch cấp phối số 4 theo thời gian 44 3.9. Biểu đồ phát triển cường độ của gạch cấp phối số 5 theo thời gian 44 3.10. Biểu đồ phát triển cường độ của gạch cấp phối số 6 theo thời gian 45 3.11. Biểu đồ phát triển cường độ của gạch cấp phối số 7 theo thời gian 45 3.12. Biểu đồ phát triển cường độ gạch của các cấp phối theo thời gian 46 3.13. Tiến hành đo mẫu gạch 47 Số hiệu hình Tên hình Trang 3.14. Cân mẫu gạch không nung 47 3.15. Biểu đồ độ rỗng gạch không nung 49 3.16. Ngâm mẫu gạch không nung 50 3.17. Cân mẫu gạch không nung 50 3.18. Biểu đồ độ hút nước của gạch không nung 52 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Ứng dụng vật liệu mới trong xây dựng, trong đó có gạch xây không nung luôn nhận được sự quan tâm không chỉ ở Việt Nam mà còn ở các nước trên thế giới. Hiện nay, đưa gạch xây không nung vào các công trình xây dựng đang trở thành xu hướng tất yếu trong ngành xây dựng. Sở dĩ loại gạch này được kỳ vọng nhiều đến thế là vì chúng sẽ dần thay thế các loại gạch nung truyền thống, góp phần giảm thiểu thời gian chế tạo, giảm hao phí nhân công, giảm ô nhiễm môi trường, giảm hao phí các nguồn tài nguyên liên quan và thân thiện với môi trường. Nguyên liệu được chọn trong sản xuất gạch không nung là các phụ phẩm gạch nhẹ, bê tông xốp, đất đồi, chất thải công nghiệp, bột đá từ các nhà máy sản xuất đá tràng thạch, đá lỗi của các nhà máy gạch hay chất thải tro bay, xỉ than từ các nhà máy nhiệt điện, mỏ than Trên thế giới, các quốc gia phát triển luôn khuyến khích sử dụng tro xỉ than từ nhà máy nhiệt điện trong xây dựng đường sá và đôi khi là điều kiện bắt buộc. Đơn cử như tại Pháp có đến 99% lượng tro xỉ than thải ra được tái sử dụng, tại Nhật Bản, con số này là 80%, tại Hàn Quốc là 85%. Ở nhiều nước khác, tro bay chủ yếu được sử dụng để sản xuất gạch không nung. Sản xuất gạch từ nguyên liệu này tiết kiệm năng lượng đến hơn 85% so với việc sản xuất gạch nung truyền thống từ đất sét [1]. Tại Quảng Nam, nguồn xỉ than, bụi than, nguồn tro bay từ các nhà máy nhiệt điện, mỏ than ở Nông Sơn lại là nguồn nguyên liệu tiềm năng, song để khai thác thì phải có sự nghiên cứu, thẩm định, đánh giá mẫu nguyên liệu. Đề tài “Nghiên cứu tận dụng nguồn xỉ than tại Quảng Nam làm thành phần cấp phối cho sản xuất gạch không nung” được thực hiện nhằm đánh giá hiệu quả sản suất gạch không nung khi sử dụng xỉ than làm thành phần cấp phối. Thông qua khảo sát các tính chất cơ lý của vật liệu sản xuất gạch không nung. 2. Mục tiêu của đề tài Đánh giá hiê ̣u quả của gạch không nung tận dụng nguồn xỉ than tại Quảng Nam làm thành phần cấp phối thông qua các nghiên cứu thực nghiê ̣m nhằ m xác đinh: ̣ - Các tính chất cơ lý của gạch không nung sử dụng xỉ than làm thành phần cấp phối. - Hiệu quả về kỹ thuật, kinh tế và môi trường của gạch không nung sử dụng xỉ than làm thành phần cấp phối. 3. Đố i tươ ̣ng nghiên cứu Các tính chất cơ lý của gạch không nung khi sử dụng nguồn xỉ than làm thành 2 phần cấp phối để chế tạo. 4. Phạm vi nghiên cứu Nguồn xỉ than tại nhà máy nhiệt điện Nông sơn, Quảng Nam để làm thành phần cấp phối cho sản xuất gạch không nung. 5. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lí thuyế t - Khảo sát thực nghiê ̣m - Tổ ng hơ ̣p, phân tích rút ra kế t luâ ̣n 6. Nội dung của luận văn Mở đầu Chương 1.Tổng quan về gạch không nung Chương 2. Cơ sở khoa học xác định các đặc trưng cơ lí của gạch không nung Chương 3 Thí nghiệm xác định các tính chất cơ lý của gạch không nung có sử dụng xỉ than làm thành phần cấp phối Kế t luâ ̣n và Kiế n nghị 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG 1.1. TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG Gạch không nung hay gạch block là một loại gạch mà sau khi được tạo hình thì tự đóng rắn đạt các chỉ số về cơ học như cường độ nén, uốn, độ hút nước... mà không cần qua nhiệt độ, không phải sử dụng nhiệt để nung nóng đỏ viên gạch nhằm tăng độ bền của viên gạch. 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. Tất cả các tổng kết và thử nghiệm trên đã được cấp giấy chứng nhận: độ bền, độ rắn viên gạch không nung tốt hơn gạch đất sét nung đỏ và đã được kiểm chứng ở tất cả các nước trên thế giới: Mỹ, Đức, Trung Quốc, Nhật Bản,... Gạch không nung ở Việt Nam đôi khi còn được gọi là gạch block, gạch blốc, gạch bê tông, gạch block bê tông,... 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. Gạch nung có khoảng từ 70 đến 100 tiêu chuẩn quốc tế, với kích thước tiêu chuẩn khác nhau. Tại Việt Nam gạch này có kích thước phổ biến là 210x100x60mm, gạch không nung thì có khoảng 300 tiêu chuẩn quốc tế khác nhau với kích cỡ viên gạch khác nhau, sức chịu nén viên gạch không nung tối đa đạt 35MPa. 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... Hiện nay, gạch không nung đã khẳng định chỗ đứng vững chắc trong các công trình, nó đang dần trở lên 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 gôn, khu nghỉ dưỡng, cao ốc,... Một số công trình điển hình như: Keangnam Hà Nội Landmard Tower (đường Phạm Hùng, Hà Nội), Habico Tower (đường Phạm Văn Đồng, Hà Nội), khách sạn Horinson (Hà Nội), Hà Nội Hotel Plaza (đường Trần Duy Hưng, Hà Nội), Sông Giá resort (Hải Phòng), sân vận động Mỹ Đình (Hà Nội), làng Việt Kiều châu Âu (Hà Đông, Hà Nội),... 1.1.1. Phân loại và các yếu tố kỹ thuật của gạch không nung Gạch xi măng cốt liệu hay còn gọi là gạch bê tông, gạch block: Loại gạch này 4 được cấu thành từ mạt đá, tro bay và liên kết bằng xi măng (khoảng 10%). Gạch xi măng cốt liệu có kết cấu vững chắc theo nguyên lý hình thành bê tông. Gạch bê tông khí chưng áp (AAC): được sản xuất từ cát vàng (hoặc tro bay), xi măng, thạch cao, vôi, bột nhôm và công đoạn liên kết tạo cường độ cuối cùng được thực hiện bằng lò hơi (lò chưng áp). Ngoài hai dòng sản phẩm chính nêu trên, gạch bê tông bọt, gạch đất hóa đá cũng được liệt kê vào nhóm gạch không nung. Phần lớn người dân đang hiểu nhầm gạch không nung là gạch nhẹ nhưng nếu xét thấu đáo thì mức độ KHÔNG NUNG của gạch xi măng cốt liệu là cao nhất. Ngoài xi măng, gạch bê tông khí chưng áp có sử dụng vôi (đá qua nung) và lò hơi chưng áp phải sử dụng than hoặc điện để nung đốt. 1.1.2. Phân biệt gạch xi măng cốt liệu, gạch Bi, gạch Papanh Giống nhau: • Vật liệu đầu vào giống nhau ngoại trừ gạch Papanh có thể dùng vôi thay cho xi măng. • Nguyên lý sản xuất: phối trộn, tạo hình và dưỡng hộ tự nhiên. Khác nhau: • Về nguyên liệu chính: Mạt đá của gạch xi măng cốt liệu được lựa chọn kỹ hơn gạch papanh. Cụ thể gạch xi măng cốt liệu đòi hỏi mạt đá phải sạch (không lẫn đất), hạt nhỏ và mịn, nhiều bột (hạt < 5 mm, tỷ lệ bột > 35%). Ngoài ra, gạch xi măng cốt liệu phải dùng xi măng PC để liên kết, hoàn toàn không dùng vôi. • Công nghệ sản xuất: Dây chuyền sản xuất hiện đại của gạch xi măng cốt liệu cho năng suất cao, chất lượng cao, đồng đều và ổn định. • Chất lượng: Gạch xi măng cốt liệu có cường độ chịu nén cao, khả năng chống thấm tốt và mức độ đồng đều lớn hơn hẳn các loại gạch khác. • Mẫu mã, chủng loại sản phẩm: Gạch xi măng cốt liệu rất đa dạng về mẫu mã. Công nghệ sản xuất gạch xi măng cốt liệu có thể tạo ra những sản phẩm có kích thước lớn, độ rỗng cao, thành vách mỏng, tỷ trọng thấp. • Khả năng chống thấm: Gạch xi măng cốt liệu có thể đạt độ chống thấm tốt nhất, giúp cho tường xây bằng gạch xi măng cốt liệu được bền vững, an toàn, không rêu mốc… Đây chính là điểm khác nhau căn bản. 1.2. CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÍ CỦ A GẠCH KHÔNG NUNG 1.2.1. Độ ngậm nước và khả năng chống thấm nước của gạch xi măng cốt liệu Độ ngậm nước của gạch xi măng cốt liệu rất thấp, đạt dưới 8% trong khi gạch đất sét nung có thể ngậm nước từ 14% đến 18%. 5 Khả năng chống thấm nước của gạch xi măng cốt liệu được phân tích như sau: • Đá mạt hoàn toàn không ngấm nước nhưng nếu hạt đá có kích cỡ lớn, ít bột, ít xi măng liên kết 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 nước nhanh và ngấm nhiều. • Ngược lại, nếu vật liệu đầu vào được lựa chọn kỹ, sản xuất bằng công nghệ cao thì có thể tạo ra độ kín, khít của cốt liệu. Khi sản xuất bằng công nghệ cao, cốt liệu sẽ được rung ép tốt, tạo ra độ kín, khít và không có lỗ thông nhau, viên gạch sẽ đạt độ chống thấm tốt. • Khả năng chống thấm là tiêu chí căn bản để phân biệt gạch xi măng cốt liệu với gạch Bi, gạch Papanh. * Lưu ý: Gạch có khả năng chống thấm tốt sẽ đảm bảo cường độ, độ bền tường xây và hạn chế tối đa khả năng nấm mốc, bong sơn, nứt dăm hoặc bục lớp vữa trát… 1.2.2. Khối lượng thể tích của gạch xi măng cốt liệu Do có cốt liệu chính là mạt đá, nên gạch xi măng cốt liệu có khối lượng thể tích đặc khoảng 2.050kg/m3. Công nghệ sản xuất hiện đại đã cho ra thị trường 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 35% đến 50% tùy vào từng mẫu gạch nên gạch xi măng cốt liệu lỗ rỗng có khối lượng thể tích đạt chỉ từ 1.050kg/m3 đến 1.365kg/m3. Khối lượng thể tích của gạch xi măng cốt liệu hoàn toàn phù hợp với các công trình xây dựng, kể cả nhà cao tầng: • Kết cấu kiến trúc của tòa nhà luôn phải tính đến tải trọng tĩnh, hoạt tải và tải trọng động. Tải trọng tĩnh là yếu tố liên quan đến trọng lượng bản thân của toàn bộ kết cấu. Hoạt tải là yếu tố liên quan đến người, xe, thang máy, đồ đạc di chuyển trong tòa nhà… Tải trọng động là khả năng chịu mưa, gió, bão, động đất… • Tòa nhà càng cao thì yếu tố Tải trọng động càng lớn. Khi kết cấu của tòa nhà cao tầng đảm bảo chịu được Tải trọng động thì khối lượng thể tích của gạch không còn là vấn đề phải lưu tâm. • Bằng chứng là các công trình cao tầng của Hàn Quốc đầu tư tại Việt Nam đã và đang xây bằng gạch xi măng cốt liệu như: Keangnam, Grand Plaza, chung cư cao tầng Splendora, Hyundai Hillstate, Lotte, Deawoo Clever… Ngoài ra còn rất nhiều dự án của Việt Nam đã và đang sử dụng gạch xi măng cốt liệu như; Horison Hotel, Marriott Hotel, Nam Đô Complex, VNT Tower, Sail Tower… 6 Hình 1.1. Gạch không nung có nhiều ưu thế vượt trội so với gạch đất sét nung 1.2.3. Vữa dùng cho gạch xi măng cốt liệu Cốt liệu chính của gạch xi măng cốt liệu là mạt đá, xi măng. Cốt liệu chính của vữa xây trát thông dụng là cát và xi măng. Do vậy, gạch xi măng cốt liệu hoàn toàn sử dụng vữa xây trát thông thường và độ kết dính của lớp vữa với gạch là rất bền vững. Gạch xi măng cốt liệu có kích thước lớn, đồng đều, bề mặt phẳng nên rất tiết kiệm vữa xây trát. Cường độ chịu lực của gạch xi măng cốt liệu rất cao nên không gặp rủi ro với bất kỳ loại vữa nào: nguyên lý căn bản là mác gạch phải lớn hơn mác vữa thì bức tường xây mới an toàn. Nếu gạch yếu, vữa khỏe thì khi thời tiết thay đổi (độ ẩm, nhiệt độ thay đổi), độ co khô của vữa lớn có thể gây ra một số hậu quả như bong tách lớp vữa, nứt tường... Thi công hệ thống điện nước đối với tường xây bằng gạch xi măng cốt liệu: độ bền vững của gạch xi măng cốt liệu cao hơn các loại gạch khác nhưng việc thi công hệ thống điện nước ngầm hiện tại đều dùng đến máy khoan cắt nên mọi việc đã trở nên đơn giản. Gạch xi măng cốt liệu được hình thành từ việc liên kết các hạt đá nhỏ nên khi thi công khoan cắt tường, gạch không bị rạn hoặc vỡ loang. Treo đồ: Độ dầy thành vách của gạch xi măng cốt liệu lỗ rỗng đạt từ 2cm đến 3,5cm, cao hơn nhiều lần so với gạch đất sét nung nên việc bắt vít treo đồ, vật nặng hoàn toàn yên tâm. 1.3. GIỚI THIỆU CÁC LOẠI VẬT LIỆU CHẾ TẠO GẠCH KHÔNG NUNG TẠI QUẢNG NAM. 1.3.1. Vật liệu sản xuất gạch không nung Những nguyên liệu thích hợp cho việc sản xuất vật liệu không nung đó là: các loại quặng, cát, xỉ, vôi, đá, chất thải công nghiệp, chất thải xây dựng... 7 Hình 1.2. Nguyên liệu sản xuất gạch không nung Yêu cầu đối với một số nguyên liệu chính sản xuất gạch không nung: 1.3.2. Cát Thường là cát núi, cát sông, cát nhân tạo cũng có thể được sử dụng hoặc cát thải từ công nghiệp nghiền đá... Nhưng nguyên liệu cát phải đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật như sau: cát sử dụng là cát thô và kích thước hạt tương đối đồng nhất, hạt nhỏ hơn 0.75cm. 1.3.3. Đá mạt Là nguyên liệu chính để sản xuất gạch không nung. 1.3.4. Xi măng Sự kết hợp của xi măng thông thường, có thể cải thiện cường độ và khả năng kháng nước của gạch, giúp không bị ảnh hưởng sau khi lũ lụt.... Nếu không, sẽ có hiện tượng gạch bị nứt. 1.3.5. Nước Mức nước thích hợp làm cho gạch có độ bền cao. Lượng nước vừa đủ sẽ tạo ra sự khác biệt độ bền của gạch, kháng nấm mốc. Nên chọn cát có độ ẩm từ 3-5%. 1.3.6. Một số loại gạch không nung hiện nay đang sử dụng Gạch papanh Gạch không nung được sản xuất từ phế thải công nghiệp: Xỉ than, vôi bột được sử dụng lâu đời ở nước ta. Gạch có cường độ thấp từ 30–50 kg/cm2 chủ yếu dùng cho các loại tường ít chịu lực. Gạch Block hay gạch xi măng cốt liệu, gạch bê tông 8 Gạch không nung (gạch XMCL) được tạo thành từ xi măng, mạt đá và các phụ gia khác. 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 tỷ trọng lớn nhất. Loại gạch này thường có cường độ chịu lực tốt (trên 80kg/m2), khối lượng thể tích lớn (1900kg/m3) nhưng những loại kết cấu lỗ thì có khối lượng thể tích nhỏ hơn (1800kg/m3 ) 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, thi công,... ngoài ra nó có thể dùng vữa xây thông thường. Gạch xi măng – cát Gạch được tạo thành từ cát và xi măng. Gạch không nung tự nhiên 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 ... Gạch bê tông bọt siêu nhẹ Sản suất bằng công nghệ bọt khí. Thành phần cơ bản: xi măng, tro bay nhiệt điện, cát mịn, phụ gia tạo bọt. 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 là Autoclaved Aerated Concrete – gọi tắt là AAC. Bê tông khí là hỗn hợp của cát hay tro bay với xi măng và vôi. Quá trình dưỡng bằng hơi nước ở áp suất cao trong nồi hấp làm cho sản phẩm ổn định cả về tính chất vật lý và hóa học. Bê tông khí chứa bong bóng khí rất nhỏ nằm tách biệt, chúng tạo cho bê tông khả năng cách âm cách nhiệt tốt. Đảm bảo các thông số kỹ thuật cho nguyên vật liệu sản xuất gạch không nung là rất quan trọng để sản xuất ra những viên gạch cứng chắc, bền vững nhất và có tính thẩm mĩ cao. 1.4. GIỚI THIỆU VỀ NGUỒN XỈ THAN TẠI QUẢNG NAM Mỏ than Nông Sơn với trữ lượng vào khoảng 10 triệu tấn, nằm trên địa bàn huyện Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam. Mỏ than này được khai thác từ hơn 100 năm nay. Từ ngày miền Nam hoàn toàn giải phóng, mỏ được tiếp tục quản lý khai thác phục vụ nhu cầu phát triển đất nước. Ba mươi tư năm qua từ sau ngày giải phóng, mỏ do nhiều đơn vị thuộc Trung ương và địa phương quản lý. Từ tháng 5/2007 đến nay, tập đoàn công nghiệp than khoáng sản Việt Nam (TKV) đã thành lập công ty cổ phần than-điện Nông Sơn để quản lý sản xuất kinh doanh than và đầu tư xây dựng nhà máy nhiệt điện 9 (NMNĐ) Nông Sơn. Đây là một mỏ than lộ thiên, có trữ lượng nhỏ, phẩm chất than được đánh giá là kém, chỉ khai thác để chủ yếu phục vụ nhu cầu sản xuất vật liệu xây dựng và chế biến thành than quả bàng cho sản xuất công nghiệp. Mỏ than này hiện đang được khai thác với sản lượng: - Sản lượng than khai thác hằng năm = 125.000 tấn/năm (theo than nguyên khai); - Sản lượng xỉ than hằng năm = 36.000 tấn/năm (Tính theo Max nếu phát đều hết công suất là 30 MW). Hình 1.3. Nhà máy nhiệt điện Nông sơn 10 Hình 1.4. Nhà máy nhiệt điện Nông sơn 11 Tro xỉ là chất thải của các nhà máy điện đốt than, tuy nhiên nó lại là nguyên liệu quý trong ngành sản xuất xi măng và vật liệu xây dựng bởi các thành phần hóa học nòng cốt tạo nên clinker và cả xi măng. Tro bay nếu đạt yêu cầu dùng làm phụ gia cho việc sản xuất xi măng sẽ chiếm 5-30% nguyên liệu, làm giảm chi phí sản xuất xi măng. Bê tông dùng tro bay để thay thế khoảng 30% xi măng sẽ làm giảm đáng kể lượng xi măng và làm tăng đáng kể tính bền chắc của công trình”. Ngoài ra, tro xỉ còn được sử dụng để làm chất liên kết gia cố các công trình giao thông, sản xuất gạch không nung, bê tông nhẹ, làm tấm trần, tường thạch cao, gốm sứ rất hiệu quả với tổng mức tiêu thụ có thể lên đến hàng chục triệu tấn/năm. Nhiều nước như Hoa Kỳ, Ấn Độ đã tái chế tro xỉ thành nguyên liệu phối trộn để sản xuất xi-măng, vật liệu san lấp, gia cố nền đường, bê-tông, và gạch không nung. Đặc biệt, việc sản xuất gạch không nung không những bảo vệ môi trường mà còn tiết kiệm năng lượng đến hơn 85% so với việc sản xuất gạch nung truyền thống từ đất sét. 1.5. QUY TRÌNH SẢN SUẤT GẠCH KHÔNG NUNG. 1.5.1. Công nghệ Polime hóa khoáng a. Nguyên liệu sản xuất Xi măng, phụ gia polime và nguyên liệu thô: mạt đá (đá mi), xỉ than, tro bay, phế phẩm xây dựng, đá tổ ong, đất đồi, cát,... b. Cách phối trộn 12-15% xi măng + 3-4% phụ gia polime + 6-8% nước và phần còn lại là nguyên liệu thô c. Quy trình sản xuất Hình 1.5. Quy trình sản xuất gạch không nung theo công nghệ Polime hóa khoáng Cấp phối nguyên liệu: Nguyên liệu với kích thước tiêu chuẩn được cấp vào phễu với công thức và tỷ lệ nhất định theo yêu cầu. Sau đó phễu được đưa lên máy trộn. 12 Trộn nguyên liệu: Mạt đá (cốt liệu), nước và xi măng được đưa vào máy trộn tự động theo quy định cấp phối. Sau đó, hỗn hợp nguyên liệu được trộn đều theo thời gian cài đặt. Công đoạn truyền tải: Sau khi trộn đều nguyên liệu theo yêu cầu nhất định tạo thành hỗn hợp vữa, vữa sẽ được đổ xuống băng chuyền tự động chuyển thẳng đến máy ép. Tạo hình sản phẩm: Máy ép hoạt động theo cơ chế kết hợp với rung tạo lực ép rất lớn để hình thành lên các viên gạch đồng đều, đạt chất lượng cao và ổn định. Sau khi định hình gạch sẽ được chuyển ra băng truyền tự động đến khu vực bảo dưỡng. Phơi, bảo dưỡng sản phẩm: sau 5-7 ngày thành phẩm và đóng gói, dán nhãn mác xuất xưởng. d. Ứng dụng và sản phẩm: Ứng dụng: Gạch không nung có thể xây dựng nhà cao tầng, khu dân cư, khu công nghiệp, dùng xây nền móng, tường, vách ngăn,.... Sản phẩm: hình dạng đa dạng phù hợp với nhu cầu sử dụng và thị hiếu từng vùng miền như: gạch 2 lỗ miền bắc, 4 lỗ miền nam, 6 lỗ miền trung. 1.5.2. Công nghệ sản xuất gạch xi măng cốt liệu (gạch block) a. Nguyên liệu: xi măng và cốt liệu như: tro bay, xỉ than, mạt đá, phế phẩm xây dựng, cát vàng, cát đen, đất đồi, xỉ than, đá sỏi, bã khai thác quặng. b. Cách phối trộn: 8-10% xi măng để liên kết, 85% cốt liệu và nước, phụ gia c. Quy trình sản xuất: Hình 1.6. Công nghệ sản xuất gạch xi măng cốt liệu