Xử lí rơm rạ thành gạch cách nhiệt

MỤC LỤC Nội dung Trang I. Giới thiệu chung 1. Lí do chọn đề tài ……………………………………………………… 2. Mục đích nghiên cứu đề tài …………………………………………… 3. Phạm vi và điểm mới của đề tài ……………………………………… 4. Giả thuyết khoa học …………………………………………………… 5. Phương pháp nghiên cứu ………………………………………………. II. Nội dung: 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn ………………………………………… 1.1. Tình hình nguồn rơm rạ ở Việt Nam hiện nay ………………….. 1.2. Nhu cầu tạo nhà ở cách nhiệt của con người ……………………. 1.3. Đặc điểm của các loại gạch đang sử dụng phổ biến hiện nay 1.4. Đặc tính của rơm rạ và một số ứng dụng của rơm rạ hiện nay 2. Qui trình tạo gạch không nung cách nhiệt của đề tài …………….. 2.1. Nguyên liệu tạo gạch không nung cách nhiệt …………………….. 2.2. Qui trình tạo gạch ………………………………………………..... 2.3. Mô hình cấu trúc loại gạch cách nhiệt …………………………. 2.4. Tiến hành thực nghiệm ……………………………………………. 2.5. Kết quả thực nghiệm ……………………………………………….. 2.6. Phân tích – Nhận xét III. Kết luận …………………………………………………………………… Tài liệu tham khảo ……………………………………………………….. 1 1 1 1 1 2 2 2 2 3 5 7 7 8 9 10 13 16 19 20

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI TRƯỜNG THPT XUÂN ĐỈNH - BẮC TỪ LIÊM- HÀ NỘI ĐỀ TÀI DỰ THI KHOA HỌC, KỸ THUẬT DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CẤP THÀNH PHỐ LẦN THỨ TƯ (NĂM HỌC 2014 – 2015) Đề tài: XỬ LÍ RƠM RẠ THÀNH GẠCH CÁCH NHIỆT NHẰM TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG, GIẢM Ô NHIỄM MƠI TRƯỜNG Lĩnh vực: Cơng nghệ sinh học NGƯỜI HƯỚNG DẪN TÁC GIẢ: ThS Phùng Thị Việt Hà 1.Trần Minh Phúc Lớp 11A5 Trường THPT Xuân Đỉnh Trường THPT Xuân Đỉnh Nguyễn Tâm Anh Lớp 11A5 Trường THPT Xuân Đỉnh Hà Nội tháng 12 năm 2014 MỤC LỤC Nội dung Trang Lí chọn đề tài ……………………………………………………… Mục đích nghiên cứu đề tài …………………………………………… Phạm vi điểm đề tài ……………………………………… Giả thuyết khoa học …………………………………………………… Phương pháp nghiên cứu ……………………………………………… II Nội dung: Cơ sở lí luận thực tiễn ………………………………………… 1.1 Tình hình nguồn rơm rạ ở Việt Nam hiện ………………… 1.2 Nhu cầu tạo nhà ở cách nhiệt của người …………………… 1.3 Đặc điểm của các loại gạch sử dụng phổ biến hiện 1.4 Đặc tính của rơm rạ và một số ứng dụng của rơm rạ hiện Qui trình tạo gạch không nung cách nhiệt đề tài …………… I Giới thiệu chung 2.1 Nguyên liệu tạo gạch không nung cách nhiệt …………………… 2.2 Qui trình tạo gạch ……………………………………………… 2.3 Mơ hình cấu trúc loại gạch cách nhiệt ………………………… 2.4 Tiến hành thực nghiệm …………………………………………… 10 2.5 Kết quả thực nghiệm ……………………………………………… 13 2.6 Phân tích – Nhận xét 16 III Kết luận …………………………………………………………………… 19 Tài liệu tham khảo ……………………………………………………… 20 PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG Lí chọn đề tài : Hiện việc đốt than đá, dầu mỏ các nhà máy sản xuất điện ngày càng tăng khiến cho nguồn tài nguyên này ngày càng cạn kiệt, môi trường ngày càng ô nhiễm nặng Chiến lược sử dụng điện tiết kiệm là khẩu hiệu kêu gọi của toàn quốc gia Mặt khác, thực tế ở Việt Nam và nhiều nước, tình trạng đốt rơm rạ xảy phổ biến sau mỗi vụ thu hoạch góp phần đáng kể làm tăng lượng khí nhà kính và lãng phí tài nguyên Theo Cơ quan khí tượng học giới (WMO) thơng báo: Tháng Tư vừa qua, nồng độ khí CO2 trung bình lần vượt mức 400 phần triệu bán cầu Bắc WMO cho biết thêm nồng độ CO2 trung bình tồn cầu vượt ngưỡng 400 phần triệu vào năm 2015 2016, so với 393,1 phần triệu năm 2012, và so với 278 phần triệu thời kỳ tiền Cách mạng công nghiệp Sự thay đởi cho thấy tính cấp bách nỗ lực hạn chế lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính làm Trái Đất nóng lên Theo người đứng đầu WMO Michel Jarraud cảnh báo giới khơng cịn nhiều thời gian để ngăn chặn chiều hướng gia tăng Vì vậy việc nghiên cứu tận dụng các nguồn nguyên liệu rẻ tiền, sẵn có, để thay thế cho nguồn tài nguyên cạn kiệt, và việc tái tạo chúng thành các sản phẩm giúp người giảm khả tiêu thụ điện quốc gia và giảm ô nhiễm môi trường là vô cùng cần thiết Do đó nhóm chúng em quyết định chọn đề tài :“ Xử lí rơm rạ thành gạch cách nhiệt nhằm tiết kiệm lượng, giảm ô nhiễm môi trường Mục đích nghiên cứu đề tài : Tìm giải pháp giúp tiết kiệm lượng, giảm ô nhiễm môi trường Phạm vi điểm đề tài : Tận dụng lượng phế thải nông nghiệp ( Rơm rạ) để tạo loại gạch xây tường cách nhiệt tốt hơn, chịu được lực, nhẹ hơn, và giảm giá thành dùng để thay thế cho gạch đất nung truyền thống Giả thuyết khoa học : Nếu xử lí được rơm rạ thành gạch cách nhiệt chắc chắn sẽ tiết kiệm được lượng và giảm ô nhiễm môi trường Phương pháp nghiên cứu: - Lý thuyết: nghiên cứu tài liệu có liên quan làm sở khoa học cho đề tài - Thực nghiệm : Đưa qui trình tạo gạch cách nhiệt và làm thực nghiệm để chứng minh cho giả thuyết Phần II NỘI DUNG Cơ sở lí luận thực tiễn đề tài: 1.1 Tình hình nguồn rơm rạ ở Việt Nam hiện nay: Việt Nam là nước xuất khẩu gạo đứng thứ hai thế giới Rơm rạ nguồn tài nguyên sẵn có và dồi Hàng năm Việt Nam sản xuất 51 triệu rơm rạ chưa sử dụng hợp lí Rơm rạ được chất đống hay vứt bừa đường gây cản trở giao thông Đa số lại đem rơm rạ đốt đờng ṛng gây khói bụi mù mịt , làm ô nhiễm môi trường và hỏng kết cấu đất trồng, ảnh hưởng đến sức khỏe người Trong những năm gần đây, ở những vùng ven đô Hà Nội , lượng rơm rạ bị đốt bỏ chiếm 60% - 90%, từ đó góp phần tăng nồng độ khí CO2 lên ngưỡng mới làm trái đất nóng dần lên và biến đởi khí hậu Theo ước tính nhà chun mơn: đốt 1ha (trung bình rơm rạ) phát thải 9,1 CO2; 798kg khí CO; 398kg chất hữu độc hại 12kg tro bụi Thực trạng việc xử lí rơm rạ ở nông thôn hiện Vì vậy cần phải có biện pháp để giảm tình trạng đốt rơm rạ gây ô nhiễm môi trường hiện 1.2 Nhu cầu tạo nhà ở cách nhiệt của người: Từ xa xưa ông cha ta đã biết tạo dựng những nhà cách nhiệt Đó là những nhà lợp mái rơm và tường đất rơm Vào những nhà đó chắc chắn ta thấy mát về mùa hè và ấm về mùa đông so với các nhà bê tông thời hiện đại Thế độ bền của những nhà đó chưa cao Thực tế ngày những gia đình có điều kiện họ đã xây tường nhà cách nhiệt bằng cách: xây hai lớp gạch nung hoặc đở lớp bê tơng có lớp xốp để cách nhiệt Cách đã tạo nhà cách nhiệt tốt thi công khó khăn, công đoạn kéo dài và rất tốn kém nguyên liệu làm nhà Việc sử dụng vật liệu cách nhiệt cách tiết kiệm lớn cho ngơi nhà giữ cho ngơi nhà cách nhiệt tốt gìn giữ thứ bên ngơi nhà, bao gồm vật dụng gia đình nội thất, đồ trang trí tránh nguy hỏng sớm Một nhà cách nhiệt tốt không tiết kiệm lượng mà cịn cắt giảm hóa đơn tiền điện đáng kể cho hệ thống điều hòa, thông gió, máy sưởi nhất là vào những ngày nắng nóng hoặc giá lạnh Ngay trường hợp sử dụng máy điều hòa, việc làm mát từ 33-34 độ xuống 25 ocũng tiết kiệm nhiều so với làm mát nhà 39-40 độ Những phần cần việc cách nhiệt cho ngơi nhà tường, cửa sổ, mái nhà, nhà Sử dụng vật liệu cách nhiệt cho ngơi nhà cách tiết kiệm lớn Do đó chúng em nghĩ cần phải tạo gạch cách nhiệt tốt để xây được những bức tường cách nhiệt vừa bền, vừa đẹp mà không tốn kém hiện 1.3 Đặc điểm của các loại gạch sử dụng phổ biến hiện nay: 1.1.1 Gạch đất sét nung: Nguyên liệu tạo gạch là đất sét và nước, được đóng thành khuôn và đem nhiệt nung Kích thước viên gạch là 21 x 10 x cm , Loại gạch đặc 2,2 kg/ viên, tỉ trọng 1800 kg/ m3 Loại gạch lỗ 1,4 kg/ viên, tỉ trọng 1400 kg/m3 Hiện loại gạch đất sét nung vẫn được dùng phổ biến vì nó là loại gạch truyền thống lâu đời, mẫu mã đẹp, có giá trị vĩnh cửu, chống cháy tốt Tuy nhiên việc sản xuất gạch phải nung đốt nên gây ô nhiễm môi trường, mặt khác sử dụng đất sét nên làm mất dần diện tích đất nông nghiệp và đến một lúc nào đó nguồn nguyên liệu làm loại gạch này sẽ không còn Gạch đặc chịu lực tốt, song tỉ trọng lớn làm nặng tường, nhiệt trở đối với xây tường đơn chưa đạt theo “ quy chuẩn Việt Nam” qui định Gạch lỗ làm tường nhẹ hơn, song chịu lực kém, nhiệt trở đối với xây tường đơn cao gạch đặc song vẫn chưa đạt theo “ quy chuẩn Việt Nam” qui định 1.3.2.Gạch không nung: Gạch không nung loại gạch mà sau ngun cơng định hình tự đóng rắn đạt số học: Cường độ nén, uốn, độ hút nước… mà không cần phải dùng nhiệt để nung nóng đỏ viên gạch nhằm tăng độ bền viên gạch Độ bền viên gạch không nung gia tăng nhờ lực ép rung ép lẫn rung lên viên gạch thành phần kết dính chúng Q trình sử dụng gạch khơng nung, phản ứng hố đá hỗn hợp tạo gạch tăng dần độ bền theo thời gian Tất tổng kết thử nghiệm cấp giấy chứng  nhận: Độ bền, độ rắn viên gạch không nung tốt gạch đất sét nung đỏ kiểm chứng tất nước giới: Mỹ, Đức, Trung Quốc, Nhật Bản Gạch không nung nhân tạo gồm loại chính: - Gạch Block hay gạch xi măng cốt liệu: Đây là loại gạch được sử dụng nhiều nhất ( tới 75%) các loại gạch không nung Gạch này tạo thành từ xi măng, mạt đá phụ gia khác với công nghệ máy ép thủy lực Loại gạch thường có cường độ chịu lực tốt ( 80kg/m3 ), tỉ trọng (1900kg/m3 ), loại kết cấu lỗ khối lượng thể tích nhỏ (1400kg/m3) Gạch đặc kích thước tương đương với gạch đất nung truyền thống, gạch rỗng lỗ lỗ tương ứng với loại tường 100, 150 200 mm.Đáp ứng tốt tiêu chí kỹ thuật, kết cấu, môi trường, thi công … Nguyên liệu tạo gạch sẵn có, giá thành rẻ hơn, dùng vữa xây thơng thường Tuy nhiên tỉ trọng còn lớn, nhiệt trở đối với xây tường đơn chưa đạt theo “ quy chuẩn Việt Nam” qui định - Gạch bê tơng nhẹ: Có hai loại gạch bê tông nhẹ bọt gạch bê tơng nhẹ khí chưng áp Sản suất cơng nghệ tạo bọt, khí kết cấu nên tỷ trọng viên gạch giảm nhiều Thành phành bản: Xi măng, tro bay nhiệt điện, cát mịn, phụ gia tạo bọt khí, vơi, Ưu điểm: Nhẹ hơn, cách nhiệt,cách âm4 tốt gạch xi măng cốt liệu , xong giá thành cao hơn, chịu lực kém và không dùng được vữa xây thông thường, nhiệt trở đối với xây tường đơn chưa đạt theo “ quy chuẩn Việt Nam” qui định Như vậy, tương lai việc sử dụng gạch không nung thay thế cho gạch đất nung chắc chắn là tất yếu Hàng năm, khoảng 15-20 triệu phế thải công nghiệp (tro xỉ nhiệt điện, xỉ lò cao ) sử dụng để sản xuất vật liệu xây dựng không nung Việc sử dụng vật liệu xây không nung để thay gạch đất sét nung có tác dụng tiết kiệm đất nơng nghiệp, nhiên liệu than giảm thiểu khí phát thải gây nhiễm môi trường Vì vậy cần phải tạo loại gạch khơng nung mới với nhiều đặc tính vừa trọng lượng nhẹ gạch đặc, khả cách nhiệt cao loại gạch, chống, tiết kiệm vật liệu chi phí đầu tư để khắc phục nhược điểm của các loại gạch hiện Do đó chúng em đã tận dụng rơm rạ làm nguồn nguyên liệu để tạo gạch không nung cách nhiệt có các đặc điểm 1.4 Đặc tính của rơm rạ và một số ứng dụng của rơm rạ hiện nay: Theo nghiên cứu về hệ số dẫn nhiệt của rơm rạ là 0,09, của gạch đất sét nung là 0,93; của bê tông xỉ là 0,4 – 0,7; của cát khô là 0,56; xủa xỉ lò là 0,29 Như vậy rơm rạ loại vật liệu cách nhiệt rất tốt Ngày người ta đã tạo những tấm ván ép cách nhiệt và chịu nhiệt từ rơm Chúng ta có thể dùng nó để ốp trần, lát sàn, hay làm vách ngăn nhà để cách nhiệt Những tấm ván ép từ rơm Thành phần chính của rơm rạ là Lienoxenluloza và Hemicellulose, khó phân hủy về mặt sinh học, có độ bền về thời gian, nên việc tận dụng nguồn phế thải rơm rạ tạo vật liệu xây dựng cách nhiệt ( Gạch xây tường , ván ép ốp trần, tấm lát sàn, Vách ngăn phòng ) giúp xây dựng những nhà ở tiết kiệm điện: Mát về mùa hè, ấm về mùa đông và thân thiện với môi trường là rất khả thi cuộc sống, từ đó giảm lượng khai thác than đá, dầu mỏ và lượng khí thải môi trường cho việc sản xuất điện hiện và giảm bớt tình trạng ô nhiễm đớt rơm rạ thực tế, ngồi cịn tăng thêm thu nhập cho người nông dân Ngày 31/3/2011 sản phẩm gạch không nung từ phế phẩm nông nghiệp thân thiện với môi trường tiến sỹ Vũ Duy Thoại cấp sáng chế số 9198 Cục sở hữu trí tuệ Sở Khoa học Công nghệ Hà Nội cấp giấy chứng nhận Doanh nghiệp Khoa học Công nghệ Tiến sĩ Vũ Duy Thoại cho biết quy trình sản xuất loại gạch đơn giản, từ phế phẩm nông nghiệp rơm rạ, cỏ nghiền nhỏ, sau trộn với tro bay phế phẩm nhà máy nhiệt điện trộn với nước ximăng theo tỷ lệ định tạo thành hỗn hợp cho vào khuôn, tác dụng lực nén chúng ép lại, sau mang phơi bảo quản vịng tuần sử dụng viên gạch bình thường Nhưng theo chúng em, việc sản xuất loại gạch này rất đơn giản, vì rơm rạ là hợp chất hữu nên chúng cũng sẽ bị phân hủy theo thời gian sự tác động của các yếu tố môi trường nước, nhiệt độ, vi sinh vật, đó độ bền của viên gạch này vẫn chưa cao Vì vậy chúng em sẽ tạo loại gạch cách nhiệt cách xử lí rơm rạ thành khối cho vào lõi viên gạch không nung nhằm làm cho viên gạch cách nhiệt tốt có độ bền cao so với viên gạch có Ngày với thiết bị máy móc đại, ngoài những tấm ván ép cách nhiệt từ rơm ,người ta còn đã dùng rơm chế biến thành nhiều vật liệu có giá trị khác củi nhân tạo từ rơm, viên than nén từ rơm, bánh rơm ép khối, Dưới hình ảnh loại máy ép rơm thành khối Các kỹ sư Nhà máy Thông tin Điện tử Z-755 thuộc Bộ Quốc Phòng cũng chế tạo thành công máy làm rơm ép đóng cứng Máy ép rơm rời, cỏ khơ, đậu phộng thành bó vng vắn 6với nhiều loại kích thước khác nhau , chặt hay lỏng tuỳ theo ý muốn Vì tận dụng rơm rạ để ép rơm thành khới có kích thước (21 x x cm) máy ép khối có máy ép mùn cưa, ép trấu, ép bã mía thành khối ép máy thủy lực ép gạch cần tạo thêm khn có kích thước khối rơm Khối rơm ép dùng làm lõi cho loại gạch không nung xi măng cốt liệu nhằm giảm nguyên liệu gạch, làm gạch nhẹ so với gạch đặc, cách nhiệt tốt cho nhà giảm chi phí giá thành sản phẩm, đờng thời tăng thêm thu nhập cho nông dân Qui trình tạo gạch không nung cách nhiệt: 2.1 Nguyên liệu tạo gạch không nung cách nhiệt: Là những nguyên liệu dễ kiếm và sẵn có, tận dụng từ nguồn phế thải của các nhà máy nhiệt điện hoặc nông nghiệp Gồm: Xi măng và một hoặc nhiều các cốt liệu sau: Xỉ than , Xỉ quặng , Cát, Đất thải , Bột đá… Rơm rạ ép khối Trong đề tài của mình, chúng em sử dụng công thức cho viên gạch sau: Xi măng: 10 – 15% để làm chất kết dính Cát: 55 – 60% để làm chất đệm và làm giảm độ co ngót của viên gạch Xỉ than: 30% để tận dụng phế thải làm viên gạch nhẹ và cách nhiệt tốt Rơm rạ: Ép thành khối kích thước 21x x cm để tận dụng phế thải,làm gạch nhẹ, và cách nhiệt cao Nước: Vừa đủ 2.2 Qui trình tạo gạch: Tẩm hóa chất chống phân hủy và phơi khô Máy cắt ngắn rơm Máy Ép rơm thành khối GẠCH THÀNH PHẨM Máy ép gạch Xi măng Si lô định lượng Máy trộn liệu Cát Xỉ than Máy nghiền xỉ than Nước Bước 1: Tạo khối rơm ép: Rơm rạ phơi khô , và tẩm hóa chất bảo quản TimberGuard CC để chắn rơm rạ không bị nấm,mục phân hủy TimberGuard CC hỗn hợp hóa chất thân thiện với môi trường dùng ngâm tẩm loại gỗ công ty Tarzin Chemicals(TZ)(Tây Ban Nha) nghiên cứu phát triển Cho vào máy cắt ngắn rơm rạ Rồi cho rơm rạ vào máy ép rơm với lực ép bằng lực ép của viên gạch tạo khối rơm có kích thước 21 x x cm Hoặc sử dụng ln máy ép thủy lực ép gạch không nung để ép rơm thành khối cách tạo khn đúc rơm theo kích thước Bước 2: Cân các nguyên liệu theo tỉ 8lệ: Cát sông 55% - 60%; xỉ than ( hoặc xỉ quặng) 30%; ximăng 10% - 15% Bước 3:  Cho vào máy nghiền nhỏ vật liệu tạo gạch, độ mịn với kích cỡ