Đang tải... (xem toàn văn)
I. Lý do chọn đề tài. Ngày trước, khi chưa có những nguồn năng lượng như: điện, bếp ga…để phục vụ cho cuộc sống hằng ngày, chưa có gạch để xây nhà thì người dân còn lấy rơm rạ để đun nấu trong bếp, làm vách đất để có nhà ở cho nên gần như không có rơm rạ ứ thừa ngoài đồng ruộng sau mỗi vụ thu hoạch. Nhưng ngày nay, khi mọi thứ đã phát triển thì lại khác. Năng lượng điện, năng lượng được sinh ra thừ bấp ga bếp từ, năng lượng sinh học đã thế chỗ rơm rạ nên người nông dân không sử dụng tới chúng nữa. Điều đó làm cho bây giờ khi ta đi ra ngoài ruộng, ta sẽ gặp ngay vài đống rơm to lù lù đập vào mắt mình vứt chỏng trơ đấy để chuẩn bị đốt. Nhưng việc đó lại gây ra cho xã hội và môi trường những tác động tiêu cực. Vậy nên đã có rất nhiều những ý tưởng, sáng kiến của các nhà khoa học Việt Nam về việc tận dụng rơm rạ để tạo ra những thứ có ích trong thực tiễn. Và chúng em cũng biết rằng, một trong những vấn đề của các tòa nhà cao tầng hiện nay là bị lún. Trong những nguyên nhân gây ra vấn đề trên, ảnh hưởng của chất tải trọng (vật liệu xây dựng, đối trọng để ép cọc hoặc để nén tĩnh…) tới công trình cũng góp một phần không nhỏ. Từ đó, ta có thể thấy việc tìm ra một loại vật liệu xây dựng mới nhẹ hơn, bền hơn so với gạch nung truyền thống là rất cần thiết. Và qua tìm hiểu các bài báo, các phương tiện thông tin đại chúng, chúng em biết xu hướng của xã hội hiện nay là chế tạo các vật liệu xanh, vật liệu thân thiện với môi trường và vật liệu tái chế từ những loại phế thải công và nông nghiệp. Từ đó chúng em đã hình thành một ý tưởng với một cái tên là: ‘‘Tái sử dụng nguồn phế thải nông nghiệp (rạ, rơm) để chế tạo block bê tông thay thế gạch nung truyền thống”.
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG XUÂN ĐỈNH *********** ĐỀ TÀI DỰ THI KHOA HỌC, KỸ THUẬT DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CẤP THÀNH PHỐ LẦN THỨ TƯ (NĂM HỌC 2014 - 2015) Tên đề tài: TÁI SỬ DỤNG NGUỒN PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP (RƠM, RẠ) ĐỂ CHẾ TẠO GẠCH BLOCK BÊ TÔNG THAY THẾ GẠCH NUNG TRUYỀN THỐNG Lĩnh vực: KỸ THUẬT VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN - KS Đặng Văn Phi - Đơn vị công tác: Khoa Xây dựng Đại học Mỏ - Địa Chất TÁC GIẢ: Cao Hồng Vân, Lớp 11A2, Trường trung học phổ thơng Xn Đỉnh Lê Việt Hồng, Lớp 11A2, Trường trung học phổ thông Xuân Đỉnh Hà Nội, Tháng 12 năm 2013 MỤC LỤC I Lý chọn đề tài II Tổng quan vấn đề nghiên cứu III Quá trình nghiên cứu kết .6 Nội dung nghiên cứu .6 1.1 Cơ sở lí thuyết 1.2 Chế tạo mẫu thí nghiệm 1.3 Một số kết đạt 13 Nội dung nghiên cứu tiếp đến tháng 3/2015 16 IV Kết luận 16 V Tài liệu tham khảo 16 I Lý chọn đề tài Ngày trước, chưa có nguồn lượng như: điện, bếp ga…để phục vụ cho sống ngày, chưa có gạch để xây nhà người dân cịn lấy rơm rạ để đun nấu bếp, làm vách đất để có nhà gần khơng có rơm rạ ứ thừa đồng ruộng sau vụ thu hoạch Nhưng ngày nay, thứ phát triển lại khác Năng lượng điện, lượng sinh thừ bấp ga bếp từ, lượng sinh học chỗ rơm rạ nên người nông dân không sử dụng tới chúng Điều làm cho ta ruộng, ta gặp vài đống rơm to lù lù đập vào mắt mình- vứt chỏng trơ để chuẩn bị đốt Nhưng việc lại gây cho xã hội mơi trường tác động tiêu cực Vậy nên có nhiều ý tưởng, sáng kiến nhà khoa học Việt Nam việc tận dụng rơm rạ để tạo thứ có ích thực tiễn Và chúng em biết rằng, vấn đề tòa nhà cao tầng bị lún Trong nguyên nhân gây vấn đề trên, ảnh hưởng chất tải trọng (vật liệu xây dựng, đối trọng để ép cọc để nén tĩnh…) tới cơng trình góp phần khơng nhỏ Từ đó, ta thấy việc tìm loại vật liệu xây dựng nhẹ hơn, bền so với gạch nung truyền thống cần thiết Và qua tìm hiểu báo, phương tiện thơng tin đại chúng, chúng em biết xu hướng xã hội chế tạo vật liệu xanh, vật liệu thân thiện với môi trường vật liệu tái chế từ loại phế thải công nông nghiệp Từ chúng em hình thành ý tưởng với tên là: ‘‘Tái sử dụng nguồn phế thải nông nghiệp (rạ, rơm) để chế tạo block bê tông thay gạch nung truyền thống” II Tổng quan vấn đề nghiên cứu Hiện nay, hầu phát triển kinh tế chủ yếu phụ thuộc vào nông nghiệp nên lượng rơm, rạ thải sau vụ mùa lớn Và người nông dân chọn cách đốt để xử lí chỗ rơm, rạ từ phát sinh nhiều vấn đề, đặc biệt môi trường Đó thực trạng diễn Việt Nam, đặc biệt vào mùa, vụ thu hoạch lúa bà nông dân Ở nước Việt Nam ta có vựa lúa lớn Đồng Bằng sơng Hồng Diện tích gieo cấy lúa chiếm tới 94,07% diện tích lương thực có hạt vùng (Tổng cục thống kê, 2010) Lúa gạo cung cấp nguồn lương thực phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng người dân vùng.Tuy nhiên ngồi sản phẩm thóc sản xuất lúa cịn tạo lượng rơm rạ khổng lồ Trước sau thu hoạch, rơm rạ thường hộ nông dân mang nhà đánh đống để đun nấu, làm thức ăn cho gia súc, lợp nhà, ủ chuồng làm phân bón v.v Tuy nhiên năm gần biến đổi đời sống kinh tế xã hội, tỷ lệ đáng kể hộ nơng dân khơng cịn sử dụng rơm rạ vào mục đích trước mà thay vào họ đốt rơm rạ ngồi đồng ruộng Sản lượng rơm rạ đốt đồng ruộng ngày tăng nhanh tạo lượng khí thải khổng lồ gây ô nhiễm môi trường, ngun nhân gây tình trạng biến đổi khí hậu nhiều hậu khác Theo kết nghiên cứu TS Nguyễn Mậu Dũng, trường Đại học Nơng nghiệp Hà Nội, lượng khí CO phát thải vào môi trường đốt rơm, rạ từ 1,2 - 4,7 triệu tấn/năm tương ứng với tỷ lệ rơm, rạ đốt dao động khoảng từ 20 - 80% Lượng khí nhà kính phát thải vào mơi trường đốt rơm, rạ vùng Đồng sơng Hồng gây thiệt hại môi trường tương đương từ 19,05 - 200,3 triệu USD/năm tùy theo tỉ lệ đốt rơm, rạ tùy thuộc vào giá mua bán quyền phát thải CO2 giới Tại tỉnh thành Đồng Bằng sông Hồng, rơm rạ tập trung chủ yếu khu vực ngoại thành Minh chứng cụ thể ngoại thành Hà Nội Theo ước tính Cục Bảo vệ thực vật (Bộ NN&PTNT), huyện ngoại thành Hà Nội, tỷ lệ rơm, rạ đốt ngồi đồng ruộng lên tới 60 - 90% Đặc biệt, tình trạng đốt rơm, rạ huyện ven Đơng Anh, Thanh Trì, Thanh Oai, Gia Lâm… khiến cho nhiều nơi khu vực nội thành chìm "biển khói", gây xúc nhân dân, ngày thời tiết nóng Mục đích nghiên cứu đề tài là: + Nhằm xác định hàm lượng CO2 tái sử dụng, giảm hàm lượng CO2 thải môi trường đốt ra, rơm nông nghiệp + Tạo loại vật liệu xây dựng mà thành phần có rơm rạ Vật liệu có thuộc tính tốt loại gạch núng truyền thống như: nhẹ hơn, có độ bề học cao hơn, thể tích nhỏ, khả chịu lực tốt, cách âm, cách nhiệt tốt Chức loại gạch sử dụng để xây vách ngăn nhà cao tầng, chung cư để từ giảm thiểu phần tải trọng theo phương đứng tòa nhà tương lai gần Ngoài ra, giá thành gạch block bê tơng rẻ hơn, từ tiết kiệm kinh tế, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển kinh tế Khơng vậy, giúp giảm lượng khí thải CO2 gây hiệu ứng nhà kính, từ tạo tác động tích cực tới mơi trường III Q trình nghiên cứu kết Nội dung nghiên cứu 1.1 Cơ sở lí thuyết - Nghiên cứu khái quát thực trạng việc đốt rơm rạ năm gần - Nghiên cứu ảnh hưởng loại khí thải mơi trường mà cụ thể mơi trường đất, nước, khơng khí - Nghiên cứu thành phần thuộc tính rơm, rạ - Nghiên cứu chất phụ gia them vào để làm tăng thuộc tính sản phẩm - Nghiên cứu quy trình chế tạo vật liệu xây dựng - Nghiên cứu tỉ lệ trộn xi măng- cát vàng- rơm, rạ sản phẩm - Sơ đưa sơ đồ công nghệ chế tạo số sản phẩm nghiên cứu 1.2 Chế tạo mẫu thí nghiệm Chế tạo mẫu vật theo tỉ lệ tính tốn trước đem tới phịng thí nghiệm (Phịng thí nghiệm Vật liệu - Đại học Mỏ - Địa Chất) để thử thuộc tính sản phẩm như: độ bền học, khả cách âm, cách nhiệt, thể tích, khối lượng Đưa sơ đồ chi tiết quy trình chế tạo sản phẩm 1.2.1 Nguyên vật liệu Để tạo sản phẩm, chúng em sử dụng nguyên liệu sau: + Cát vàng sông Lô, đạt tiêu chuẩn xây dựng + Xi măng Chinhfon PCB 40 + Rơm nông nghiệp + Nước sinh hoạt + Phụ gia + Tro bay Hình 1: Rơm cắt nhỏ Hình 2: Xi măng Hình 3: Cát vàng 1.2.2 Cách thức tiến hành - Cắt rơm ngắn khoảng tới cm - Trộn khô xi măng- cát vàng theo tỉ lệ 1:2 tức kg xi măng kg cát cho viên gạch block bê tông - Sau trộn kĩ hỗn hợp xi măng - cát xong cho thêm 0,2 kg rơm cắt nhỏ vào hỗn hợp tiếp tục trộn - Tiếp đó, đổ nước vào trộn ướt hỗn hợp xi măng - cát - rơm Hình 4: Hỗn hợp bê tông nhào trộn - Cuối đổ vào khn Sau tới ngày ta có sản phẩm viên gạch block bê tông không nung Hình 5: Hỗn hợp sau đổ vào khn - Cấp phối vật liệu sử dụng cho viên gạch (sử dụng cấp phối bê tông truyền thống: 1:2:3) - Xi măng 1kg/m3; - Cát 2kg/m3, Rơm sử dụng sơ 20% khối lượng xi măng = 0,1kg/m3 Bảng 1: Thành phần cấp phối vật liệu Thành phần Lần Lần Lần Lần % Rơm 2.17% 6.25% 5.4% 3.2% % Xi măng 65.2% 62.5% 54% 32% % Cát vàng 32.63% 31.25% 27% 64.5% Khối lượng 7.037 1.526 3.08 1,4 1.2.3 Sản phẩm thu Dưới ảnh mẫu thí nghiệm Hình 6: Mẫu vật Hình 7: Mẫu vật lần Hình 8: Mẫu vật lần Hình 9: Mẫu vật lần 1.2.4 Sơ đồ chế tạo cơng nghiệp a Vật liệu, máy móc - Vật liệu: Cát vàng Xi măng Rơm, rạ - Máy móc: Máy trộn bê tơng Máy nén bê tơng Hình 10: Máy bơm nước Hình 11: Máy nén bê tông 10 b Sơ đồ 1.3 Một số kết đạt Bảng 2: Thống kê số thuộc tính loại gạch Thuộc tính Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu 31-19-4 17,4-9,8-12,5 32-20-2 20-10-6,5 Thể tích 2,356 2,1315 1,28 1300 Khối lượng riêng 2,29 4,128 3,047 1,083 Khối lượng 5,4 8,8 3,9 1,2 Cường độ nén 5,6 5,6 14,5 21,7 Kích thước (dài-rộng-cao) 11 Từ bảng thống kê trên, ta có bảng so sánh loại gạch với gạch đất sét nung: Bảng 3: bảng so sánh loại gạch với gạch đất sét nung Thuộc tính Loại gạch Gạch đất sét nung Kích thước (dài- rộng-cao) 20-10-6,5 22-10,5-6 Thể tích 1300 1380 Khối lượng thể tích 1,083 1,35 Khối lượng 1,2 1,86 Ghi chú: Kích thước: cm Thể tích: m3 Khối lượng: kg Khối lượng thể tích: g/m3 Cường độ nén: N/mm2 Bảng 4: Lượng CO2 giảm thiểu Số gạch Khối lượng rơm rạ sử dụng(kg) Lượng C02 giảm thiểu được(kg) 2000 400 467200 4000 800 934400 6000 1200 1401600 8000 1600 1868800 10000 2000 2336000 Ghi chú: Tỉ lệ rơm rạ chuyển đổi thành khí thải 80% - Khối lượng rơm rạ cho viên gạch 0,1 kg - Giá thành sản xuất: 900 đ/viên - Giá thành viên gạch đỏ: 1200 đ/viên gạch đặc 12 Bảng 5: Bảng thống kê trọng lượng 1m2 tường 100mm Tường 100mm Gạch (kg/ m2) Gạch đất sét nung (kg/ m2) Xây 82 104 Trát mặt 46 46 Tổng 128 150 +) Trong xây dựng chung cư, 1m2 sàn xây dựng cần 1,5m2 tường 100mm - Tường gạch không nhẹ gạch đất sét nung 22kg/m2 - Trọng lượng tổng cộng 1m2 chung cư 1200 kg/m2 Khối lượng tiết kiệm là: 22kg/m2: 1200 kg/m2 = 1,83% - Chi phí xây dựng kết cấu chịu lực khoảng 1.400.000 đ/m2 Do đó, dùng gạch tiết kiệm được: 1.400.000 đ/m2 x 1,83% = 25.600 đ/m2 +) Tường gạch tiết kiệm chi phí nhân cơng 9.000 đ/m2 Trong 1m2 sàn cần 1,5m2 tường 100mm Do đó, tiết kiệm chi phí nhân cơng là: 9.000 đ/m2x1,5m2 = 13.500 đ/m2 +) Tường gạch tiết kiệm vật tư 15.000 đ/m2 Trong 1m2 sàn cần 1,5m2 tường 100mm Do đó, tiết kiệm chi phí nhân cơng là: 15.000 đ/m 2x1,5m2 = 22.500 đ/m2 Do đó, sử dụng loại gạch xây dựng cơng trình chung cư tiết kiệm được: 25.600 đ/m2 + 13.500 đ/m2 + 22.500 đ/m2 = 51.600 đ/m2 Nội dung nghiên cứu tiếp đến tháng 3/2015 Tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện viên gạch, nghĩa nghiên cứu để tăng khả chịu nén theo chiều ngang, giảm trọng lượng, giảm thể tích giảm độ thấm nước viên gạch Xác định sơ hàm lượng CO tái sử dụng, giảm hàm lượng CO2 thải môi trường đốt ra, rơm nông nghiệp Đưa so sánh sơ mặt kinh tế gạch gạch đất sét nung truyền thống 13 IV Kết luận - Bước đầu đề tài nghiên cứu khái quát thực trạng việc đốt rơm rạ năm gần - Nghiên cứu ảnh hưởng loại khí thải mơi trường mà cụ thể mơi trường đất, nước, khơng khí - Nghiên cứu thành phần thuộc tính rơm, rạ - Nghiên cứu chất phụ gia them vào để làm tăng thuộc tính sản phẩm - Nghiên cứu quy trình chế tạo vật liệu xây dựng - Nghiên cứu tỉ lệ trộn xi măng- cát vàng- rơm, rạ sản phẩm - Sơ đưa sơ đồ công nghệ chế tạo số sản phẩm nghiên cứu - Đưa kết ban đầu nhận xét sơ cường độ gạch, độ bền trọng lượng gạch - So sánh mặt kinh tế gạch với số loại gạch truyền thống có sẵn thị trường V Tài liệu tham khảo [1] Wikipiedia Tiếng Việt(http://vi.wikipedia.org/) [2] Nguyễn Mậu Dũng, 2012, Ước tính lượng khí thải từ đột rơm rạ ngồi đồng ruộng vùng đồng Sơng Hồng, Tạp chí Khoa học Phát triển 2012, số 1, trang 190 -198, Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội [3] Tăng Văn Lâm, [2014], Bài giảng Vật liệu Xây dựng, Trường đại học Mỏ Địa chất [4] Báo Điện tử Đảng Cộng sản Việt Nam (http://dangcongsan.vn/) 14 ... hội chế tạo vật liệu xanh, vật liệu thân thiện với môi trường vật liệu tái chế từ loại phế thải cơng nơng nghiệp Từ chúng em hình thành ý tưởng với tên là: ‘? ?Tái sử dụng nguồn phế thải nông nghiệp. .. (rạ, rơm) để chế tạo block bê tông thay gạch nung truyền thống? ?? II Tổng quan vấn đề nghiên cứu Hiện nay, hầu phát triển kinh tế chủ yếu phụ thuộc vào nông nghiệp nên lượng rơm, rạ thải sau vụ... viên gạch block bê tơng khơng nung Hình 5: Hỗn hợp sau đổ vào khuôn - Cấp phối vật liệu sử dụng cho viên gạch (sử dụng cấp phối bê tông truyền thống: 1:2:3) - Xi măng 1kg/m3; - Cát 2kg/m3, Rơm sử