Tài liệu Nghiên cứu tận dụng tro xỉ than nhiệt điện và cốt liệu thủy tinh để sản xuất gạch không nung

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THANH LIÊM NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG TRO XỈ THAN NHIỆT ĐIỆN VÀ CỐT LIỆU THỦY TINH ĐỂ SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG LUẬN VĂN THẠC SỸ 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 THANH LIÊM NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG TRO XỈ THAN NHIỆT ĐIỆN VÀ CỐT LIỆU THỦY TINH 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 SỸ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. TRẦN ANH THIỆN Đà Nẵng - Năm 2018 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 khoa học nào khác. Tác giả luận văn Nguyễn Thanh Liêm MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Tóm tắt luận văn Danh mục các chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các biểu đồ MỞ ĐẦU ................................................................................................. 1 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG VÀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG TẠI TỈNH TRÀ VINH ...... 4 1.1 Giới thiệu tổng quan về gạch không nung .................................................... 4 1.2. Tình hình sản xuất vật liệu xây dựng nhẹ không nung tại Trà Vinh .......... 9 1.3. Các quy trình sản xuất gạch không nung .................................................. 10 1.3.1. Quy trình làm gạch không nung hiện đại ................................................... 10 1.3.2. Nguyên vật liệu trong quy trình làm gạch không nung .............................. 10 1.3.3. Các bước sản xuất gạch không nung .......................................................... 11 1.4. Giới thiệu về nguồn tro xỉ than và thủy tinh y tế tại tỉnh Trà Vinh .......... 13 1.4.1. Nguồn tro xỉ than tại Trà Vinh .................................................................... 13 1.4.2. Nguồn thủy tinh y tế tại Trà Vinh ................................................................ 15 1.5. Kết luận chƣơng 1 ....................................................................................... 17 2.2. Nêu các đặc trƣng cơ lý của vật liệu chế tạo gạch không nung tại Trà Vinh ............................................................................................................................ 19 2.2.1. Xi măng ......................................................................................................... 19 a. Xi măng poóc lăng hỗn hợp (PCB) .................................................................. 19 b. Xi măng poóc lăng (PC).................................................................................... 22 2.2.2. Nước .............................................................................................................. 23 2.2.3. Cốt liệu bé (cát) ............................................................................................. 25 a. Yêu cầu kỹ thuật: Áp dụng TCVN 7570-2006.................................................. 25 b. Phương pháp thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu bé (cát) ....... 27 2.2.4. Mạt đá ............................................................................................................ 27 a. Yêu cầu kỹ thuật: Áp dụng TCVN 7570-2006.................................................. 27 b. Phương pháp thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu mạt đá ........ 29 2.2.5. Xỉ than ........................................................................................................... 30 a. Yêu cầu kỹ thuật ................................................................................................ 30 b. Phương pháp thử ............................................................................................... 31 2.2.6. Các chỉ tiêu cơ lý hóa tro bay ....................................................................... 31 2.2.7. Thủy tinh y tế ................................................................................................ 32 2.3 Kết luận chƣơng 2 ........................................................................................ 33 CHƢƠNG 3: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA GẠCH KHÔNG NUNG KHI TẬN DỤNG TRO BAY, XỈ THAN VÀ THỦY TINH Y TẾ LÀM THÀNH PHẦN CẤP PHỐI ................................................. 34 3.1. Mẫu thí nghiệm xác định các tính chất cơ lý của gạch không nung ......... 34 3.2. Kết quả thí nghiệm ..................................................................................... 35 3.2.1. Xác định kích thước, màu sắc và khuyết tật ngoại quan ............................ 35 3.2.2. Xác định độ rỗng các cấp phối ..................................................................... 36 3.2.3. Xác định cường độ chịu nén ........................................................................ 37 3.2.4. Xác định độ thấm nước ................................................................................ 41 3.2.5. Xác định độ hút nước ................................................................................... 42 3.2.6. Xác định khối lượng viên gạch .................................................................... 43 3.2.7. Xác định khối lượng thể tích khô................................................................. 43 3.2.8. Kết quả thí nghiệm cấp phối của Nhà máy sản xuất gạch không nung Nguyễn Trình – Trà Vinh…………………………………………………………………………….47 3.3 Phân tích kết quả đạt đƣợc của thí nghiệm so với các tiêu chuẩn hiện hành ............................................................................................................................ 48 3.3.1 Cấp phối số 01 (CP1) ..................................................................................... 48 3.3.2 Cấp phối số 02 (CP2) ............................................................................... 48 3.3.3 Cấp phối số 03 (CP3) ..................................................................................... 49 3.3.4 Cấp phối số 03b (CP3b) ................................................................................. 49 3.3.5 Cấp phối số 03c (CP3c).................................................................................. 50 3.3.6 Cấp phối số 03d (CP3d) ................................................................................. 50 3.3.7 Cấp phối số 03e (CP3e).................................................................................. 51 3.3.8 Cấp phối số 04 (CP4) ..................................................................................... 52 3.3.9 Cấp phối số 05 (CP5) ..................................................................................... 52 3.3.10 Cấp phối số 06 (CP6) ................................................................................... 53 3.3.11 Cấp phối số 07 (CP7) ................................................................................... 53 3.4. Đánh giá tính hiệu quả về kỹ thuật, kinh tế và môi trƣờng của gạch không nung .................................................................................................................... 56 3.5. Kết luận chƣơng 3 ....................................................................................... 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHI ............................................................................ 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 58 Phụ lục; Quyết định giao đề tài (Bản sao); Bản sao kết luận của Hội đồng, bản sao nhận xét của các phản biện. TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU TẬN DUNG TRO XỈ THAN NHIỆT ĐIỆN VÀ CỐT LIỆU THỦY TINH ĐỂ SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG Học viên: Nguyễn Thanh Liêm Chuyên ngành: KTXD CT Dân dụng và Công nghiệp Mã số: 60 58 02 08 Khóa 32 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt: Mục tiêu của đề tài là tân dụng từ tro xỉ than nhà máy nhiệt điện Duyên Hải và thủy tinh y tế trên địa bàn tỉnh Trà Vinh để nghiên cứu làm thành phần cấp phối trong hỗn hợp [ximăng cát - mạt đá - tro bay - thủy tinh -xỉ than] để sản xuất gạch không nung thông qua thực nghiệm với các chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp vật liệu như: Cường độ nén, độ hút nước, độ thấm nước,… Trong luận văn này đề xuất tân dụng hỗn hợp [ximăng - cát - mạt đá - tro bay - thủy tinh -xỉ than] từ kết quả thực nghiệm những cấp phối đạt yêu cầu: Độ rỗng, cường độ chịu nén, khối lượng, độ thấm nước, độ hút nước,…trên cơ sở đó lựa chọn ra cấp phối tối ưu nhất của đề tài nhằm đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật và hiệu quả kinh tế. Đồng thời sử dụng kết quả nghiên cứu của đề tài có thể làm cơ sở tham khảo, phục vụ công tác thiết kế cấp phối cho các doanh nghiệp sản xuất gạch không nung trong cả nước nói chung và địa bàn Trà Vinh nói riêng, góp phần tận dụng được nguồn vật liệu thải ra từ các bệnh viện, cơ sở y tế và trong quá trình đốt than tại các nhà máy nhiệt điện Duyên Hải, tại tỉnh Trà Vinh nhằm giải quyết giảm thiểu ô nhi m môi trường, tiết kiệm diện tích đất dùng làm bãi chứa chất thải xỉ than, tro bay và góp phần tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên làm vật liệu xây dựng, thay thế gạch truyền thống bằng đất sét nung, bảo đảm an ninh lương thực và phát triển bền vững. Từ khóa: gạch không nung, tro bay, xỉ than, thủy tinh y tế. RESEARCH ON TRADING THERMAL COAL ASH AND GLASSWARE TO PRODUCE NOT TILE BRICKS Abstract: The objective of the project is to improve the coal slag ash from the Duyen Hai thermal power plant and medical glassware in Tra Vinh province to study the composition of the mixture [cement - sand - stone - fly ash - glass-coal slag] to produce nonbaked bricks through experiment with physical criteria of the mixture of materials such as compressive strength, water absorption, permeability, .. In this thesis, it is proposed to use a mixture of [cement - sand - stone - fly ash - glass coal - slag] from the experimental results of the required levels: porosity, compressive strength, water absorption, water absorption, ... on that basis select the optimal distribution of the topic to ensure technical requirements and economic efficiency. At the same time, the research results of the project can be used as a basis for reference, serving the design of grading for the enterprises producing non-baked bricks in the whole country in general and in Tra Vinh province in particular. Utilization of materials discharged from hospitals, medical facilities and coal combustion at the Duyen Hai thermal power plant in Tra Vinh province to reduce environmental pollution, save the area. The land used as a dumping ground for coal slag waste, fly ash and contributes to saving natural resources as building materials, replacing traditional brick with baked clay, ensuring food security and sustainable development. Key words: unburnt brick, fly ash, coal slag, medical glass. DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT B: Cấp độ bền của bê tông. M: Mác bê tông. N/X: Nước/xi măng. TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam. Rb: Cường độ của bê tông. Rk: Cường độ chịu kéo của bê tông. Rn: Cường độ chịu nén của bê tông. Ru: Cường độ chịu uốn của bê tông. : Khối lượng riêng. CTR Chất thải rắn; DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang Cấp phối thành phần nguyên liệu tham khảo 1.1 (Sử dụng Mạt đá trong công thức cấp phối) 12 Cấp phối thành phần nguyên liệu tham khảo 1.2 (Sử dụng Xỉ than trong công thức cấp phối) 12 2.1 Thành phần cấp phối gạch không nung 18 2.2 Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng hỗn hợp 19 2.3 Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng 22 2.4 Hàm lượng tối đa cho phép của muối hoà tan, ion sunfat, ion clo và cặn không tan trong nước trộn bê tông và vữa 24 2.5 Giới hạn cho phép về thời gian ninh kết và cường độ chịu nén của hồ ximăng và bê tông 24 2.6 Thành phần hạt của cát 25 2.7 Hàm lượng các tạp chất trong cát 26 2.8 Hàm lượng ion Cl - trong cát 26 2.9 Thành phần hạt của mạt đá 27 2.10 Hàm lượng các tạp chất trong mạt đá 28 2.11 Hàm lượng ion Cl - trong mạt đá 29 2.12 Các yêu cầu về hoá lý của SF và RHA của xỉ than 30 2.13 Các yêu cầu về cơ lý của SF và RHA của xỉ than 30 3.1 Bảng tổng hợp số lượng viên gạch của các cấp phối 31 3.2 Kết quả xác định độ rỗng trung bình của các cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7 34 3.3 Kết quả thí nghiệm cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7 đạt được 3 ngày tuổi 38 3.4 Kết quả thí nghiệm cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b, 39 Số hiệu Tên bảng Trang CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7 đạt được 7 ngày tuổi 3.5 Kết quả thí nghiệm cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7 đạt được 14 ngày tuổi 40 3.6 Kết quả thí nghiệm cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7 đạt được 28 ngày tuổi 40 3.7 Kết quả thí nghiệm độ thấm nước trung bình của các cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7 41 3.8 Kết quả xác định độ hút nước của các cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7 42 3.9 Kết quả khối lượng trung bình của các cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7 43 3.10 Kết quả khối lượng thể tích khô trung bình của các cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7 44 3.11 Bảng tổng hợp giá trị Rn các cấp phối 45 3.12 Bảng tổng hợp các giá trị thí nghiệm các cấp phối 46 3.13 Bảng tổng hợp các giá trị thí nghiệm cấp phối của Nhà máy sản xuất gạch không nung Nguy n Trình – Trà Vinh 47 3.14 Bảng tổng hợp các chỉ tiêu thí nghiệm của các cấp phối 55 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Số hiệu Tên hình ảnh, biểu đồ Trang 1.1 Hình Lò sản xuất gạch đất sét nung truyền thống 5 1.2 Hình Nhà máy sản xuất gạch không nung 9 1.3 Hình Bãi xỉ than Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải – Trà Vinh 15 3.1 Kiểm tra kích thước viên gạch không nung 36 3.2 Biểu đồ thể hiện kết quả xác định độ rỗng trung bình của các cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d,CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7. 37 3.3 Hình thí nhiệm nén gạch không nung 38 3.4 Biểu đồ thể hiện kết quả thí thí nghiệm cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7 đạt được 3 ngày tuổi. 3.5 Biểu đồ thể hiện kết quả thí thí nghiệm cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7 đạt được 7 ngày tuổi. 40 3.6 Biểu đồ thể hiện kết quả thí thí nghiệm cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7 đạt được 14ngày tuổi. 40 3.7 Biểu đồ thể hiện kết quả thí thí nghiệm cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7 đạt được 28 ngày tuổi. 41 3.8 Biểu đồ thể hiện kết quả thí thí nghiệm độ thấm nước trung bình của các cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d,CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7. 42 3.9 Biểu đồ thể hiện kết quả thí thí nghiệm độ hút nước: CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d,CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7. 43 3.10 Biểu đồ thể hiện kết quả khối lượng trung bình của các cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d,CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7. 44 3.11 Hình cân khối lượng viên gạch không nung 44 40 Số hiệu Tên hình ảnh, biểu đồ Trang 3.12 Biểu đồ thể hiện kết quả khối lượng thể tích khô trung bình của các cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d,CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7. 45 3.13 Biểu đồ thể hiện sự phát triển cường độ của các cấp phối. 46 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết và nội dung của đề tài Hiện nay trên thế giới đã áp dụng nhiều công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng không nung, nhằm giảm thiểu sự ô nhi m 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 vật liệu xây dựng (VLXD) có giá thành thấp,... Ngoài ra VLXD 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 VLXD và cuối cùng là lợi ích của người tiêu dùng. Sử dụng vật liệu mới trong ngành xây dựng, trong đó có gạch xây tường không nung, luôn được sự quan tâm áp dụng không chỉ ở Việt Nam mà còn ở các nước trên thế giới. Hiện nay, trên địa bàn tỉnh Trà Vinh cũng như một số tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long, việc sử dụng gạch không nung vào các công trình xây dựng ngày càng phổ biến. Khi sử dụng gạch đất sét, chúng ta phải sử dụng nguồn đất khai thác từ đất ruộng, đất phù sa, đất sét…, đây là nguồn tài nguyên rất quý hiếm của một quốc gia. Hiện nay, nguồn tài nguyên này đã bắt đầu đang cạn kiệt và chắc chắn sẽ không còn nhiều trong tương lai. Mặc khác, trong quá trình sản xuất gạch đất sét nung sẽ gây ra tình trạng ô nhi m môi trường xung quanh. Gạch không nung sử dụng các nguồn nguyên vật liệu chính trong tự nhiên như: Mạt đá, cát, xi măng... Các loại nguyên vật liệu này có mặt ở khắp nơi, việc khai thác và sử dụng chúng không 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 vì nó bảo vệ môi trường, bảo vệ cuộc sống của chúng ta. Nguyên vật liệu chủ yếu để sản xuất gạch không nung được tạo thành từ xi măng và một hoặc nhiều cốt liệu sau đây: mạt đá, cát vàng, cát đen, tro xỉ than nhiệt điện, phế thải công nghiệp, đất... Tro xỉ của các nhà máy nhiệt điện có thể được tận dụng làm phụ gia trong sản xuất xi măng, bê tông. 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,…Trên thế giới, các quốc gia phát triển luôn khuyến khích tái sử dụng tro xỉ than từ nhà máy nhiệt điện. Tại Việt Nam, một số nhà máy nhiệt điện thu hồi chế biến tro bay và sản xuất gạch không nung từ tro xỉ đã được xây dựng vận hành ở gần một số nhà máy nhiệt điện. Nước ta đang bước vào giai đoạn phát triển công nhiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Công nghiệp hóa, đô thị hóa và dân số tăng nhanh cùng với mức sống được nâng cao là những nguyên nhân chính dẫn đến lượng phế thải phát sinh ngày càng lớn. Trong đó, lượng phế liệu thủy tinh (chai, lọ, kính thủy tinh,…) phát sinh rất lớn tại các bệnh viện, cơ sở sản xuất kinh doanh, các khu công nghiệp,... là nguồn nguyên liệu dồi dào có thể được dùng để sản xuất các sản phẩm VLXD “xanh” 2 nhằm bảo vệ môi trường. Để đạt được mục tiêu đó thì cần phải nghiên cứu, thẩm định, đánh giá chất lượng sản phẩm trước khi đưa vào sử dụng. Đề tài “Nghiên cứu tận dụng tro xỉ than nhiệt điện và thủy tinh để sản xuất gạch không nung” được thực hiện nhằm đánh giá khả năng sản suất gạch không nung khi kết hợp tận dụng phế thải từ tro bay, xỉ than của nhà máy nhiệt điện và thủy tinh y tế làm thành phần cấp phối, trên cơ sở khảo sát các tính chất cơ lý của vật liệu sản xuất gạch không nung phù hợp với các tiêu chuẩn Việt Nam. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu tân dụng nguồn phế thải từ tro bay, xỉ than nhà máy nhiệt điện Duyên Hài, Trà Vinh và cốt liệu thủy tinh y tế trên địa bàn tỉnh Trà Vinh kết hợp cùng một số vật liệu khác để sản xuất gạch không nung. Thông qua thực nghiệm để chọn được cấp phối tối ưu nhất đáp ứng được các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu tận dụng nguồn tro bay, xỉ than nhà máy nhiệt điện Duyên Hải, Trà Vinh và cốt liệu thủy tinh y tế trên địa bàn tỉnh Trà Vinh để làm thành phần cấp phối cho sản xuất gạch không nung. Nghiên cứu về các yêu cầu về kỹ thuật (kích thước và mức sai lệch, yêu cầu về ngoại quan, yêu cầu về tính chất cơ lý), nghiên cứu về các phương pháp thử của gạch không nung khi tận dụng phế thải từ tro bay, xỉ than nhiệt điện và cốt liệu thủy tinh y tế để chế tạo. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu Đề tài được thực hiện thông qua phương pháp nghiên cứu lý thuyết, khảo sát thực nghiệm và tổng hợp, phân tích đánh giá kết quả thí nghiệm. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Tận dụng từ tro xỉ than nhà máy nhiệt điện Duyên Hải và cốt liệu thủy tinh y tế trên địa bàn tỉnh Trà Vinh để nghiên cứu làm thành phần cấp phối trong hỗn hợp [ximăng - cát - mạt đá - tro bay - thủy tinh -xỉ than] để sản xuất gạch không nung thông qua thực nghiệm với các chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp vật liệu như: Cường độ nén, độ hút nước, độ thấm nước,…trên cơ sở đó lựa chọn ra cấp phối tối ưu nhất của đề tài nhằm đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật và hiệu quả kinh tế. Đồng thời sử dụng kết quả nghiên cứu của đề tài có thể làm cơ sở tham khảo, phục vụ công tác thiết kế cấp phối cho các doanh nghiệp sản xuất gạch không nung trong cả nước nói chung và địa bàn Trà Vinh nói riêng, góp phần tận dụng được nguồn vật liệu thải ra từ các bệnh viện, cơ sở y tế và trong quá trình đốt than tại các nhà máy nhiệt điện Duyên Hải, tại tỉnh Trà Vinh nhằm giải quyết giảm thiểu ô nhi m môi trường, tiết kiệm diện tích đất dùng làm bãi chứa chất thải xỉ than, tro bay và góp phần tiết kiệm 3 tài nguyên thiên nhiên làm vật liệu xây dựng, thay thế gạch truyền thống bằng đất sét nung, bảo đảm an ninh lương thực và phát triển bền vững. 6. Bố cục đề tài Phần mở đầu gồm các phần: 1. Tính cấp thiết và nội dung của đề tài. 2. Mục đích nghiên cứu. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 4. Phương pháp nghiên cứu. 5. Ý nghĩa khoa học và thực ti n của đề tài 6. Bố cục đề tài. Phần nội dung chính bao gồm 3 chƣơng: Chương 1: Giới thiệu tổng quan về gạch không nung và tình hình sản xuất gạch không nung tại tỉnh Trà Vinh. Chương 2: Thiết kế cấp phối và các đặc trưng cơ lý của vật liệu chế tạo gạch không nung. Chương 3: Thí nghiệm xác định các tính chất cơ lý của gạch không nung khi tận dụng tro bay, xỉ than và thủy tinh làm thành phần cấp phối. 4 CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG VÀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG TẠI TỈNH TRÀ VINH 1.1 Giới thiệu tổng quan về gạch không nung. Hiện nay trên thế giới đã áp dụng nhiều công nghệ sản xuất VLXD không nung, nhằm giảm thiểu sự ô nhi m 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,... Ngoài ra VLXD không nung còn mang lại hiệu quả kinh tế cao trong ngành công nghiệp xây dựng như: chủ đầu tư; chủ thầu thi công; nhà sản xuất VLXD và cuối cùng là lợi ích của người tiêu dùng. 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 nhi m môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng đến môi trường vật nuôi, sức khỏe con người. 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. Khi sử dụng gạch đất sét, chúng ta phải sử dụng nguồn đất khai thác từ đất ruộng, đất phù sa, đất sét,… tức là nguồn tài nguyên rất quý hiếm của một quốc gia, hiện nay, nguồn tài nguyên này đã bắt đầu đang 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, gây ra tình trạng ô nhi m môi trường xung quanh. Ở khắp nơi trên từ Nam ra Bắc, đi đâu chúng ta cũng có thể nhìn thấy các lò gạch xả khói bụi, ô nhi m 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: mạt đá, cát, xi măng,... Các loại nguyên vật liệu này có mặt ở khắp nơi, việc khai thác và sử dụng chúng không 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. 5 Hình 1.1 Lò sản xuất gạch đất sét nung truyền thống Nguồn: [Trên Internet: http://www.sggp.org.vn/san-xuat-gach-gom-tai-dbscl-loayhoay-chuyen-doi-178626.html ] Quá trình sản xuất gạch không nung không sinh ra chất gây ô nhi m môi trường, 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. 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. Gạch không nung còn có độ cứng cao, khả năng cách âm, cách nhiệt tốt có thể thay thế hoàn toàn các loại vật liệu cách nhiệt hiện có trên thị trường; đồng thời có khả năng phòng hoả, chống thấm, chống nước, kích thước chuẩn xác, quy cách hoàn hảo,… nâng cao hiệu quả kiến trúc, giảm thiểu được kết cấu cốt thép, rút ngắn thời gian thi công, tích kiệm vữa xây, giúp giảm giá thành xây dựng công trình. Gạch không nung được sản xuất từ công nghệ, thiết bị tiên tiến hiện nay đảm bảo chất lượng, quy cách sản phẩm chuẩn xác. Có hiệu quả trong xây dựng rõ ràng, phù hợp với các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành. Gạch không nung đã tổng hợp được các tính năng ưu việt, là loại VLXD mới tiết kiệm năng lượng, hiện nay nước ta đang đẩy mạnh mở rộng sử dụng loại vật liệu này trong xây dựng công trình. Vì các nguyên nhân được nêu ở trên nên việc sử dụng VLXD thân thiện với môi trường trở thành một xu hướng tất yếu trong ngành công nghiệp VLXD. Trong đó vật liệu nhẹ không nung được coi là giải pháp hiệu quả cho vấn đề trên và vẫn đáp ứng được hầu hết các yêu cầu kỹ thuật để làm VLXD thân thiện với môi trường. 6 Gạch không nung hay gạch block là một loại gạch mà sau gia công định 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. Gạch bê tông bọt khí với cấu tạo là hàng triệu bọt khí li ti có trong kết cấu nên có tỷ trọng chỉ khoảng từ 400kg/m3 đến 1.000kg/m3, và thông thường người ta sản xuất loại sản phẩm có tỷ trọng từ 500 đến 700kg/m3. Tỷ trọng này chỉ bằng 1/3 so với gạch đặc và bằng 2/3 so với gạch rỗng đất sét nung. Do vậy, khi thay thế gạch xây thông thường bằng gạch bê tông bọt khí cho phép giảm tải trọng, tiết kiệm chi phí kết cấu của công trình từ 10 đến 12%, hoặc vẫn kết cấu của công trình như vậy nhưng cho phép tăng chiều cao của công trình. Cũng nhờ tỷ trọng của sản phẩm rất nhẹ nên cho phép tạo hình những sản phẩm kích cỡ lớn hơn so với gạch xây mà không ảnh hưởng đến thao tác của người thợ. Khi xây bằng gạch bê tông khí, tốc độ xây của người thợ tăng gấp đôi so với gạch thông thường. Đây chính là một trong những yếu tố làm rút ngắn tiến độ thi công của công trình. Cường độ chịu nén cao, tỉ trọng của gạch bê tông bọt siêu nhẹ rất đa dạng: từ 900 Kg/m3 đến 1.400 Kg/m3, với cường độ nén tương ứng là: 4,0 đến 12,5 N/mm2. 7 Khả năng cách âm tốt gạch bê tông bọt siêu nhẹ có khả năng cách âm tuyệt vời nên được xem là giải pháp tối ưu trong các công trình xây dựng có yêu cầu cao về cách âm hoặc chống ồn như: bệnh viện, trường học, khách sạn ... Đặc biệt, sản phẩm gạch bê tông bọt siêu nhẹ rất phù hợp trong việc tạo vách ngăn, sàn, mái và tường cách âm trong nhà hát, rạp chiếu phim, nhà cao tầng. Khả năng chống thấm cực tốt, gạch bê tông bọt siêu nhẹ có kết cấu bê tông với hàng triệu bọt khí li ti tạo nên một hệ thống lỗ tổ ong kín với kích thước siêu nhỏ, ngăn sự thẩm thấu của nước. Do đó, gạch bê tông bọt siêu nhẹ có đặc tính chống thấm rất cao, thường được sử dụng trong thi công bể bơi, bể chứa, sàn và mái chống thấm. Khả năng giảm thiểu ảnh hưởng của động đất, với trọng lượng nhẹ hơn gạch đỏ truyền thống và bê tông thông thường, gạch bê tông bọt siêu nhẹ có khả năng kháng lại sức tàn phá của động đất và giảm tối đa tỉ lệ thương vong cho con người và thiệt hại về tài sản. Khả năng cách nhiệt và chống cháy so với gạch đỏ truyền thống và bê tông thông thường, gạch bê tông bọt siêu nhẹ có khả năng cách nhiệt và chống cháy rất hiệu quả. Do đó, sử dụng sản phẩm gạch bê tông bọt siêu nhẹ sẽ giảm đáng kể chi phí điều hoà nhiệt độ trong các công trình xây dựng. 8 Chất lượng vững bền theo thời gian, gạch bê tông bọt siêu nhẹ vững bền theo thời gian trong mọi điều kiện thời tiết, không bị mối mọt và chống cháy cao. D thi công gạch bê tông khí có thể sản xuất theo nhiều kích cỡ khác nhau tùy theo yêu cầu của công trình. Các công trình thường sử dụng loại gạch dày 22cm cho tường ngoài và gạch dày 10cm cho tường ngăn, thậm chí những kích thước phi tiêu chuẩn khác, khách hàng chỉ cần đặt hàng trước một ngày là nhà máy sản xuất có thể đáp ứng được. Khi xây bằng gạch bê tông khí thì công tác hoàn thiện như lắp đặt điện nước cực kỳ d dàng, tường bằng bê tông khí có thể cho phép khoan, doa, tạo rãnh, tạo hốc một cách d dàng hơn nhiều so với gạch xây thông thường mang lại sự tiện lợi và linh hoạt trong thi công. Bên cạnh những tính năng nổi trội so với gạch xây truyền thống, gạch bê tông khí còn có đặc điểm là một loại vật liệu thân thiện với môi trường. Trong quá trình sản xuất không phát sinh khí thải, nước thải cũng như chất thải rắn. Nguồn nguyên liệu để sản xuất chủ yếu là cát, và đặc biệt có thể dùng phế thải của các nhà máy nhiệt điện. Tiết kiệm chi phí vật liệu xây, sử dụng gạch bê tông bọt siêu nhẹ sẽ giảm hơn 50% chi phí vật liệu xây trong toàn bộ kết cấu công trình so với gạch đỏ truyền thống. Với hình dáng đồng nhất và kích thước to hơn, gạch bê tông bọt siêu nhẹ còn giúp tiết kiệm được vữa xây và sơn hoàn thiện. Thân thiện môi trường, gạch bê tông bọt siêu nhẹ được sản xuất với nguyên liệu là tro bay hoặc bột đá, là các loại chất thải trong các công trình khai khoáng mà hiện nay cần rất nhiều chi phí để xử lý. Với mục tiêu thay thế gạch đỏ truyền thống trong lĩnh vực xây dựng, gạch bê tông bọt siêu nhẹ góp phần giảm thiểu tình trạng mất đất nông nghiệp nói riêng và ảnh hưởng hiệu ứng nhà kính nói chung ở Việt Nam. Ứng dụng vào các nhà chung cư, nhà cao tầng cho người có thu nhập thấp; nhà đơn, nhà phố, biệt thự; nhà nghỉ dưỡng, resort, hotel; trường học, bệnh viện; nâng cấp, thêm tầng; phòng cách âm cách nhiệt,... 9 Hình 1.2 Nhà máy sản xuất gạch không nung Nguồn: [Trên Internet: https://chitavina.com.vn/san-pham/may-ep-gach-khongnung.html] 1.2. Tình hình sản xuất vật liệu xây dựng nhẹ không nung tại Trà Vinh Trong xu thế toàn ngành sản xuất VLXD đang hướng đến các mục tiêu phát triển công nghệ gạch không nung với rất nhiều ưu điểm. Trên địa bàn tỉnh Trà Vinh vẫn còn nhiều lò gạch thủ công các loại, việc sử dụng đất đào ao, đất nông nghiệp vẫn tồn tại. Để hạn chế sản xuất và sử dụng gạch đất sét nung, góp phần sử dụng tài nguyên hợp lý, bảo vệ môi trường. Từ đó Công ty TNHH Sản xuất- Xây dựng Thương mại Nhật Anh đã đầu tư dây chuyền sản xuất gạch không nung công suất 5.000 viên/ngày và dây chuyền sản xuất gạch Terazzo sân đường với công suất 2.000 viên/ngày. Hai sản phẩm này được phòng thí nghiệm VLXD LAS-XD 500 thuộc Công ty cổ phần tư vấn – kiểm định xây dựng Toàn Phúc (thành phố Trà Vinh) kiểm định đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn Việt Nam. Đây là loại gạch được sản xuất từ xi măng, cát và chất độn như sỏi, đá dăm,…đây chính là bê tông với tỷ lệ nước thấp và cốt liệu nhỏ được lèn chặt trong khuôn thép thành các sản phẩm có hình dạng theo khuôn mẫu, sau đó dưỡng hộ cho tới khi cứng đạt mức tương ứng với cấp phối. Đối với gạch blóck có cỡ (10x20x39)cm, (10x10x20)cm, (20x20x39)cm, (20x20x20)cm; nếu so gạch blóck và gạch đất sét nung trong xây tường thì gạch blóck rẻ hơn khoảng 13.000 đồng/m2, giảm lượng xi măng trong xây và trát tường.