Trong lĩnh vực Công Nghệ Thông Tin nói riêng, yêu cầu quan trọng nhất của người học đó chính là thực hành. Có thực hành thì người học mới có thể tự mình lĩnh hội và hiểu biết sâu sắc với lý thuyết. Với ngành mạng máy tính, nhu cầu thực hành được đặt lên hàng đầu. Tuy nhiên, trong điều kiện còn thiếu thốn về trang bị như hiện nay, người học đặc biệt là sinh viên ít có điều kiện thực hành. Đặc biệt là với các thiết bị đắt tiền như Router, Switch chuyên dụng
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
Giới thiệu về sản phẩm bê tông nhẹ
1.1 1 Giới thiệu về sản phẩm AC ( Aerated concrete ).
Bê tông bọt (AC) là một loại bê tông nhẹ kỹ thuật có khả năng cách âm, cách nhiệt và chống ẩm tốt, tỷ trọng chỉ bằng khoảng 1/3 so với bê tông thường Sản phẩm bê tông bọt được tạo thành từ nguyên liệu chính là xi măng, cát, bọt tạo sẵn ổn định, nước Khi đó bọt khí này được trộn đồng nhất trong cấu trúc vữa bê tông trước khi đổ vào khuôn, giữ vai trò như một dạng cốt liệu.
Hình 1.1 Mẫu sản phẩm bê tông bọt (AC)
1.1.2 Giới thiệu về bê tông AAC ( Autoclaved aerated concrete )
Bê tông khí chưng áp (AAC) là một loại bê tông nhẹ kỹ thuật có khả năng cách âm, cách nhiệt và chống ẩm tốt, tỷ trọng chỉ bằng khoảng 1/3 so với bê tông thường. Sản phẩm được sản xuất từ vật liệu xi măng, vôi, cát thạch anh nghiền mịn, nước và chất tạo khí hoặc tro bay Hỗn hợp vật liệu được trộn đều, tạo hình bằng khuôn thép. Trong thời gian bắt đầu đông kết, bột nhôm phản ứng với canxi hydroxyt và nước để tạo khí hydro, phản ứng sinh khí tạo các lỗ rỗng kín làm cho hỗn hợp bê tông trương nở, nhờ đó bê tông có khối lượng thể tích thấp Sau khi đóng rắn sơ bộ, sản phẩm được tháo khuôn, cưa thành từng blốc theo kích thước yêu cầu và được đưa vào thiết bị hấp dưới áp lực hơi nước, khi nhiệt độ đạt đến 374° Fahrenheit (180°C) và áp lực đạt 8 đến
12 bar, thạch anh cát phản ứng với canxi hydroxyt để tạo thành khoáng CSH làm tăng cường độ
Hình 1.2 Mẫu sản phẩm bê tông khí chưng áp (AAC)
Như vậy ta có thể đưa ra nhận xét sau:
* Sự khác nhau cơ bản của hai loại bê tông nói trên là:
Bê tông bọt (AC) Bê tông khí chưng áp (AAC) Bọt được tạo sẵn nhờ máy tạo bọt, rồi trộn vào hỗn hợp vữa tạo bê tông khi đóng rắn.
Chất sinh khí đưa vào hỗn hợp vữa, cho phản ứng tạo bọt khí sau khi đổ khuôn, loại này được đưa vào thiết bị hấp
* Dù sản xuất loại bê tông nào đi chăng nữa thì sản phẩm cũng phải đảm bảo các tiêu chuẩn Việt Nam để đảm bảo các tính chất yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm
* Sản phẩm bê tông khí chưng áp (AAC) có kích thước bọt nhỏ hơn kích thước bọt của sản phẩm bê tông bọt (AC).
1.1.3 Ưu điểm, nhược điểm, ứng dụng của bê tông bọt và bê tông khí chưng áp
- Bảo vệ môi trường: Loại bê tông này giảm được ít nhất 30% chất thải môi trường thông qua cách sử dụng nguồn nguyên vật liệu và năng lượng so với sản phẩm khác và tránh phát thải độc hại Vì vậy nó còn được gọi là “vật liệu xanh- thân thiện môi trường”.
Hình 1.3 Bê tông thân thiện môi trường
- Tiết kiệm năng lượng: Do bao gồm cấu trúc bọt nên sản phẩm có thể cách nhiệt làm cho nhiệt độ bên trong căn nhà ổn định vào cả mùa hè và mùa đông, giúp giảm chi phí điều hòa nhiệt độ.
- Cách âm: Tốt hơn hẳn loại bê tông nặng và tường gạch, do bao gồm cấu trúc bọt nên vừa có khả năng phản hồi vừa hấp thụ âm thanh, tạo nên khả năng cách âm, nâng cao môi trường sống cả bên ngoài lẫn bên trong căn hộ.
- Cách nhiệt, chống cháy: Do được sản xuất từ các vật liệu là chất vô cơ không cháy và bên trong lại có cấu trúc bọt xốp vì vậy hệ số dẫn nhiệt, truyền nhiệt thấp nên khả nắng chống cháy có thể vượt hơn 4 giờ đồng hồ Có điểm bắt đầu nóng chảy hơn 2.900 độ Fahrenheit Mặt khác, AAC hoàn toàn trơ, nó không thải ra khí độc ngay cả khi tiếp xúc với lửa.
Hình 1.4 Nhiệt được truyền theo đường cong, do có cấu trúc bọt xốp
- Trọng lượng nhẹ: Tỷ trọng khô của bê tông có thể đáp ứng trong phạm vi từ
250-1000 kg/m 3 , tùy thuộc vào phương pháp chế tạo mà cho tỷ trọng khác nhau So với bê tông nặng thì chỉ nặng bằng 1/4, còn so với gạch đất sét nung chỉ bằng 1/2 nên giảm chi phí vận chuyển và chi phí về nền móng rất nhiều
Hình 1.5 Khối lượng thể tích nhẹ
- Lắp đặt nhanh: Do trọng lượng nhẹ, kích thước lớn và độ chính xác cao nên khả năng xây dựng, lắp đặt rất nhanh tại nơi xây dựng nên chi phí thi công giảm.
- Dễ làm việc: Do có thể đổ mẫu theo yêu cầu sử dụng, cưa, khoan, đóng đinh và tạo rãnh…nên làm tăng đáng kể hiệu suất làm việc và tính sáng tạo ngay tại nơi làm việc.
Hình 1.7 Dễ chế tạo mẫu theo yêu cầu
- Linh hoạt: Sản phẩm có thể dùng cho tất cả các ứng dụng, bao gồm tường mái, sàn và ban công, cũng như các ứng dụng chịu lực hay không chịu lực.
Hình 1.8 Nhiều hình dạng khác nhau, tùy mục đích sử dụng
- Giá thành hợp lí: Do sử dụng các vật liệu có trong tự nhiên và nhân tạo phổ biến như Xi măng, Vôi, Thạch cao… Ngoài ra phần lớn nguyên liệu được sử dụng trong AAC sản xuất có thể bao gồm vật liệu tái chế như đá thải và tro bay (một sản phẩm phụ của các nhà máy nhiệt điện và các nhà máy gang thép) Hơn nữa do khối lượng nhẹ nên giá thành vận chuyển thấp.
Chi phí cao hơn so với việc thi công xa cơ sở sản suất và so với chi phí sản xuất của gạch nung.
Rất ít nhà thầu hiện quen thuộc với sản phẩm, người thợ thi công xây dựng phải qua đào tạo.
Với những ưu điểm trên thì bê tông nhẹ này hoàn toàn có thể thay thế các loại vật liệu xây dựng truyền thống như gạch đất nung, bê tông thường, tre, gỗ, không làm giảm diện tích đất trồng trọt như công nghệ sản xuất gạch đất sét nung, làm sạch môi trường do tận dụng được một số nguồn phế thải từ sản xuất công nghiệp
Bê tông bọt đạt tiêu chuẩn TCVN: 316,317:2004 và bê tông khí chưng áp đạt tiêu chuẩn TCVN: 7959: 2008 có ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng:
+ Đặc biệt ứng dụng cho nhà cao tầng.
+ Trường học, resort và bệnh viện
+ Khách sạn và nhà nghỉ, biệt thự, căn hộ, cao ốc
+ Tường, hàng rào, mái chắn nhiệt
Với ưu điểm nhẹ (khối lượng thể tích khoảng 230÷960 kg/m 3 , so với bê tông thường 2300÷2500 kg/m 3 ), bền, ổn định, dễ tạo hình, chịu được rung động, công nghệ bê tông nhẹ bọt xốp có thể áp dụng cho những công trình xây dựng có nền đất yếu, các công trình chắn sóng và va đập Ngoài ra, nó còn được ứng dụng để tạo thành vật liệu xây dựng như sàn mái cách nhiệt, sàn tường cách âm, các tấm panel
Tình hình sản xuất và sử dụng bê tông nhẹ
Với công nghệ sản xuất gạch đất sét nung truyền thống và hiện đại đã cho thấy những tác động tiêu cực tới môi trường Gạch đất sét nung tiêu tốn một lượng đất sét khổng lồ, đồng thời tiêu tốn một lượng lớn than để nung đốt sản phẩm, các lò gạch sẽ thải ra bầu khí quyển một lượng lớn khí thải độc hại CO2, SO2 ảnh hưởng đến môi trường sống, sức khoẻ con người, làm gia tăng nguy cơ phá hủy tầng ôzôn.
1.2.1 Tình hình sản xuất và sử dụng bê tông nhẹ trên thế giới.
Năm 1920 Tiến sĩ Axel Eriksson người Thụy Điển đã phát hiện ra một hỗn hợp của xi măng, vôi, bọt, nước và cát tạo thành một loại vật liệu nhẹ, vững chắc với tính chất cách nhiệt, cách âm cũng chịu lửa và khả năng chống mối Năm 1929 đã đi vào sản xuất tại một nhà mỏy ở Họllabrottet- Thụy Điển, và trở thành rất phổ biến phỏt triển thêm cho tới sau này gọi là bê tông bọt Trong những năm 1940 thương hiệu Ytong đã được giới thiệu, nhưng thường được gọi là "Bê tông màu xanh" tại Thụy Điển Tới những năm 60 của Thế kỷ 20, nhiều nghiên cứu về Bê tông nhẹ đã được các chuyên gia Mỹ, Nhật và Châu Âu nghiên cứu, áp dụng trong thực tế Tới nay, bê tông nhẹ đã được phổ biến hầu như trên toàn Thế giới (chỉ trừ một số nước chậm phát triển) Từ khi có bê tông nhẹ để sử dụng thay thế gạch nung trong xây dựng, gạch nung (nguyên liệu lấy từ đất tự nhiên) ở các nước tiên tiến đã bị nghiêm cấm sử dụng nhằm mục đích bảo vệ môi trường sinh thái Quốc gia
Ngoài ra loại bê tông nhẹ với cấu trúc được làm từ bọt tạo sẵn cũng được nhiềuQuốc gia có nền khoa học công nghệ cao như Mỹ, Đức, Pháp, Nhật… ứng dụng trong xử lý nhiều vấn đề quan trọng như làm nền cho đường cao tốc, chống lún ở những vùng đồi núi hoặc những vùng đất yếu với hiệu quả kỹ thuật- kinh tế vô cùng to lớn.
Các nước phát triển đều nhận thức rõ nguy cơ tàn phá môi trường của công nghệ sản xuất gạch đất sét nung và những ưu thế mang lại từ sản phẩm bê tông khí chưng áp, do vậy đã có nhiều chính sách nhằm hạn chế sản xuất, sử dụng gạch đất sét nung, khuyến khích sản xuất và sử dụng gạch bê tông khí Nhiều nước, trong đó có Trung Quốc, Malaysia, các nước khối EU , tỷ lệ gạch bê tông khí đã thay thế trên 50% gạch đất sét nung và tỷ lệ này ngày một cao.[7]
Bê tông nhẹ được ứng dụng trong công nghiệp, dân cư và đã được sử dụng ở châu Âu hơn 70 năm, Trung Đông trong 40 năm qua, Nam Mỹ và Australia khoảng 20 năm AAC hiện chiếm hơn 40% đối với tất cả các công trình xây dựng ở Vương quốc Anh và hơn 60% công trình xây dựng tại Đức Từ năm 1980, đã có sự phát triển gia tăng sử dụng vật liệu AAC và sản phẩm đang sản xuất, sử dụng ở Hoa Kỳ, Đông Âu, Israel, Trung Quốc, Ấn Độ và Úc AAC ngày càng được sử dụng nhiều hơn bởi các nhà phát triển, kiến trúc sư và nhà xây dựng, do có các tính chất vượt trội so với AC. [6]
1.2.2 Tình hình sản xuất và sử dụng bê tông nhẹ tại Việt Nam
1.2.2.1 Những thuận lợi khi ứng dụng bê tông nhẹ ở Việt Nam
Thủ tướng Chính phủ đã có quyết định 115/2001 ngày 01/08/2001 trong đó khẳng định chủ trương “tiến tới xoá bỏ việc sử dụng gạch nung thủ công tại ven các đô thị vào năm 2005 và trên phạm vi toàn quốc vào năm 2010” Đây là một cơ sở pháp lý vô cùng quan trọng cho những người quan tâm nghiên cứu phát triển sản xuất bê tông nhẹ tại Việt Nam.[7]
Mới đây nhất, trong quyết định 121/2008 của Thủ tướng chính phủ về phê duyệt tổng thể quy hoạch ngành vật liệu xây dựng ở Việt Nam, Chính phủ đã giao Bộ xây dựng chủ trì xây dựng chương trình phát triển vật liệu xây dựng không nung đến năm 2020 trong đó có giải pháp thay thế từng bước các loại vật liệu truyền thống bằng vật liệu xây dựng mới nhằm mục đích bảo vệ môi trường sống cho tương lai Trong đó, gạch bê tông sản xuất bằng công nghệ khí chưng áp là loại vật liệu xây dựng không nung được Chính phủ Việt Nam chọn làm giải pháp thay thế các sản phẩm vật liệu xây dựng bằng đất sét nung truyền thống vì những đặc tính ưu việt nổi trội của nó
Nhà nước đã và đang khuyến khích các nhà khoa học, các cán bộ nghiên cứu trong việc đầu tư nghiên cứu phát triển bê tông nhẹ theo đúng tinh thần nghị quyết 05
Bộ chính trị về phát triển khoa học - công nghệ, quyết định 115 của Thủ tướng chính phủ về định hướng phát triển ngành vật liệu xây dựng Việt Nam.
Nước ta đang trong quá trình đô thị hoá với tốc độ xây dựng cao và được đánh giá là vẫn đang trong giai đoạn đầu của thời kỳ tăng trưởng Với tốc độ tăng trưởng kinh tế cao cùng tốc độ đô thị hoá nhanh, nhu cầu về không gian xây dựng đô thị sẽ ngày một lớn và khiến cho nhu cầu về gạch xây dựng nói chung, gạch không nung nói riêng gia tăng theo Theo Bộ xây dựng, dự kiến năm 2010, cả nước cần 25 tỷ viên gach, 2015 là 32 tỷ viên và năm 2010 là 40 tỷ viên Theo quy định của Chính phủ, đến năm 2010, các lò gạch thủ công trên cả nước phải ngừng hoạt động, cả nước sẽ thiếu hụt khoảng 12,6 tỷ viên gạch quy chuẩn, đây chính là cơ hội để vật liệu không nung phát triển.
Xuất phát từ những bất cập trên, đồng thời để đáp ứng nhu cầu vật liệu xây ngày một lớn, hạn chế sử dụng ruộng đất canh tác, giảm lượng tiêu thụ than, bảo vệ môi trường, an sinh xã hội, Thủ tướng chính phủ đã ra quyết định số 121/2008/QĐ- TTg ngày 29/8/2008 về việc phê duyệt quy hoạch tổng thể ngành vật liệu xây dựng ở Việt Nam đến năm 2020 với định hướng đến năm 2015 tỷ lệ gạch không nung chiếm
20 – 25% và năm 2020 là 30% - 40% tổng số vật liệu xây trong nước Đây là một yêu cầu rất lớn đòi hỏi sự tập trung của toàn xã hội, đặc biệt là những tổng công ty đi đầu trong lĩnh vực vật liệu [7]
Xưa nay, vật liệu xây dựng làm tường bao che chủ yếu ở Việt Nam vẫn là loại gạch nung (lấy nguyên liệu từ đất tự nhiên) Hàng năm, theo thống kê gần đây, cả nước sử dụng tới trên dưới 60000000m 3 gạch nung trong đó 70-80% là gạch nung thủ công gây nên những phá hoại nghiêm trọng về môi trường Đặc biệt, xu hướng xây nhà cao tầng gần đây ngày càng tăng, Việt Nam lại có nhiều khu vực có nền đất yếu,việc sử dụng bê tông nhẹ sẽ mang lại hiệu quả hết sức to lớn.
Tháng 7 năm 2009, tập đoàn đầu tư vốn Thái Thịnh (Thành phố Hồ Chí Minh) đã khánh thành nhà máy AAC Vinh Đức - Bảo Lộc - Lâm Đồng với công suất 100000 m 3 /năm Đây là nhà máy bê tông khí chưng áp hiện đại đầu tiên của Việt Nam Hiện nay, hàng loạt dự án đầu tư nhà máy sản xuất bê tông khí chưng áp đã và đang được triển khai, hiện có tới 5 doanh nghiệp đã và đang triển khai xây dựng nhà máy như: nhà máy sản xuất bê tông khí chưng áp của công ty Sông Đà 12 – Cao Cường – Hải Dương với công suất 200000m 3 /năm Tổng công ty(TCT) Viglacera vừa khởi công xây dựng nhà máy tại Yên Phong- Bắc Ninh (23/2/2010) với công suất 200000m 3 /năm nhằm ứng dụng vào các công trình bất động sản của TCT Viglacera và đáp ứng nhu cầu thị trường trong nước, chất lượng sản phẩm đạt tiêu chuẩn TCVN 7959:2008. Công ty trách nhiệm hữu hạn (CTTNHH) Tân Kỷ Nguyên đầu tư nhà máy có công suất 150000m 3 /năm CTTNHH Amazing đầu tư nhà máy công suất 200000 m 3 /năm. Tập đoàn Thái Thịnh đầu tư nhà máy với công suất 300000m 3 /năm tại Lâm Đồng, các nhà máy này đều dự kiến sẽ đưa vào hoạt động và có sản lượng ra thị trường vào cuối năm 2010.[7] Ở Việt Nam, trong thời gian một vài năm gần đây đã xuất hiện một số công trình, chủ yếu ở phía Nam, đã sử dụng các sản phẩm bê tông khí nhập ngoại làm vật liệu xây dựng Các công trình này thường sử dụng vốn nước ngoài hoặc sử dụng thiết kế của nước ngoài Mặc dù chưa có số liệu thống kê cụ thể về sản lượng gạch bê tông khí tiêu thụ trong nước song có thể thấy số lượng công trình sử dụng vật liệu bê tông khí gia tăng đáng kể.
1.2.2.2 Những khó khăn trong việc sử dụng bê tông nhẹ tại Việt Nam
Do những nhà sản xuất gạch nung gần như không phải trả tiền nguyên liệu đất. Nguyên liệu đốt thì lại khai thác tuỳ tiện từ rừng với giá rất rẻ nên giá thành sản phẩm gạch nung, nhất là gạch nung thủ công thường là rất thấp so với giá trị thật của nó Từ đấy tạo ra sự cạnh tranh hết sức không công bằng so với bê tông nhẹ (vốn làm từ các nguyên liệu được quản lý chặt chẽ, dễ kiểm soát)
Mặt khác, công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên cũng như môi trường ở ViệtNam còn rất tuỳ tiện, dễ dãi, thiếu nghiêm túc hoặc chồng chéo, nên mặc dù Chính phủ không ít lần nhắc nhở kèm theo nhiều quy định pháp lý rõ ràng, song vấn đề “gạch nung” tới nay vẫn chưa hề được giải quyết một cách tích cực Cũng vì thế, không tạo ra được những bước đi ban đầu có hiệu quả để có thể thay thế thói quen là dùng gạch nung trong nhân dân.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Các phương pháp chế tạo bê tông nhẹ
2.1.1 Phương pháp cơ học ( AC - Aerated Concrete )
Chế tạo từ hỗn hợp xi măng, cát, nước và chất tạo bọt Chất tạo bọt được khuấy trộn tạo bọt khí Sau đó tiến hành trộn bọt với hỗn hợp vữa trên tạo sản phẩm, sản phẩm này không hấp, sau thời gian thì đóng rắn có cường độ
2.1.2 Phương pháp hóa học (AAC - Autoclaved Aerated Concrete )
Chế tạo từ hỗn hợp cát mịn, vôi và xi măng, nước, bột nhôm và thạch cao Do bột nhôm không phân tán trong nước nên chúng tôi đã sử dụng bột xà phòng tổng hợp với lượng rất nhỏ ( khoảng 200 g/m 3 bê tông) để phân tán bột nhôm vào nước sau đó chúng được đổ vào khuôn đúc Trong quá trình dưỡng tĩnh, khí hydrô được tạo ra do phản ứng giữa bột nhôm với kiềm trong vôi và xi măng tạo bọt khí phân bố đều trong bê tông, tiếp tục dưỡng tĩnh khoảng 24÷48 giờ rồi đem ra cắt sau đó cho vào nồi hấp lưu ở nhiệt độ 180 o C với áp suất 12 bar trong thời gian 10-12 giờ thì lấy ra Trong quá trình hấp sẽ tạo khoáng CSH trong bê tông, làm tăng cường độ bê tông.
Nguyên liệu và hóa chất dùng nghiên cứu bê tông AC và AAC
Xi măng Portland là chất kết dính thuỷ lực, khi trộn nó với nước sẽ tạo ra hồ dẻo có tính kết dính và đóng rắn được trong môi trường không khí, môi trường nước.
Hồ dẻo trong quá trình đóng rắn sẽ phát triển cường độ.
Xi măng Portland là sản phẩm nghiền mịn của clinker với thạch cao thiên nhiên, đôi khi còn pha thêm một vài loại phụ gia khác nhằm cải thiện một số tính chất của xi măng và tăng sản lượng, hạ giá thành sản phẩm.
2.2.1.1 Thành phần hóa học của clinker
Gồm có 4 ôxýt chính CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 chiếm (95÷97)%, còn lại(3÷5)% là ôxýt và các tạp chất khác nằm trong clinker.
2.2.1.2 Thành phần khoáng của clinker xi măng
Clinker xi măng Portland không phải là sản phẩm đồng nhất, nó là tập hợp của nhiều khoáng khác nhau mà các khoáng chính là: khoáng Silicat canxi, khoáng Aluminat canxi, khoáng Alumopherit canxi, ngoài ra còn một số khoáng khác.
+ Tên gọi: Tricanxi silicat hay Alit
+ Thực tế là một dung dịch rắn gồm C3S, Al2O3, MgO và một số ôxyt khác với hàm lượng nhỏ.
+ Công thức thực tế: C54S16AM (54CaO.16SiO2.Al2O3.MgO).
+ Hàm lượng: Trong clinker chiếm (45÷60)%.
Đóng rắn nhanh, toả nhiệt lớn.
Không bền trong môi trường nước, sulfat.
+ Tên gọi: Đicanxi silicat hay Bêlit
+ Thực tế là một dung dịch rắn trong đó C2S lớn nhất, ngoài ra còn có Cr2O3,
P2O5, MnO, B2O3,… với hàm lượng nhỏ.
+ Hàm lượng: Trong clinker chiếm (20÷30)%.
Đóng rắn tương đối chậm, toả nhiệt nhỏ hơn C3S.
Tương đối bền trong môi trường nước, sulfat.
+ Hàm lượng: Chiếm (8÷15)%.Thực tế trong clinker thì