Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật vật liệu: Nghiên cứu phụ gia cải thiện khả năng hút nước cho gạch Block AAC

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ GẠCH BLOCK AAC 1.1 Giới thiệu Vật liệu bê tông khí chưng áp Autoclave Aerated Concrete viết tắt “AAC” là sản phẩm đóng rắn của quá trình chưng áp trong môi trườn

TỔNG QUAN VỀ GẠCH BLOCK AAC

G IỚI THIỆU

Vật liệu bê tông khí chưng áp (Autoclave Aerated Concrete) viết tắt “AAC” là sản phẩm đóng rắn của quá trình chưng áp trong môi trường hơi nước bão hòa (nhiệt độ và áp suất cao của buồng autoclave) hỗn hợp các nguyên liệu: Xi măng

Portland, vôi sống, cát nghiền mịn, nước, và chất tạo khí thường là bột nhôm Trong đó vai trò của phản ứng sinh khí là tạo các lỗ rỗng vĩ mô kín dày đặc làm trương nở toàn bộ khối bê tông định hình ban đầu, nhờ đó mà bê tông có khối lượng thể tích thấp, thường nhẹ và nổi trên mặt nước Vai trò của vôi, SiO2 và điều kiện nhiệt độ áp suất nhằm tạo cường độ chụi lực cho viên gạch thông qua phản ứng hóa học tạo khoáng bền giữa chúng

Hình 1.1 Gạch block bê tông khí chưng áp AAC

Sự ra đời của block AAC đánh dấu một bước quan trọng trong ngành vật liệu xây dựng, đưa ra một giải pháp thay thế gạch đất sét nung truyền thống có mức phát thải khí CO2 cao gây ô nhiễm mội trường và giảm diện tích đất nông nghiệp Trong 80 năm qua gạch AAC đã chứng minh được các ưu điểm nổi bật so với gạch đất sét nung trong sản xuất và ứng dụng đặc biệt ở các nước phát triển Biểu đồ 1.1 thống kê % gạch block AAC sử dụng trong xây dưng dân dụng và công nghiệp ở các nước

7 Hình 1.2 Thị phần (%) gạch block AAC ở một số thị trường các nước phát triển Ở Việt Nam, tốc độ phát triển của ngành xây dựng đang diễn ra rất nhanh nhằm đáp ứng cơ sở hạ tầng kinh tế thời kì mở cửa hội nhập hiện nay và thực hiện quyết định 567/TTg ngày 28/4/2010 của Thủ Tướng Chính Phủ về việc phát triển và sản xuất vật liệu xây dựng không nung thay thế gạch đất sét nung đến năm 2020

Nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển bền vững, việc đầu tư sản xuất vật liệu xây dựng không nung gạch block bê tông khí chưng áp AAC đã được các nhà đầu tư đặc biệt quan tâm Các hãng cung cấp thiết bị, công nghệ đến từ CHLB Đức Ytong Xella, các hãng đến từ Trung Quốc: SanDong DongYue, Teeyer, Thiên Tân, Sơn Đông… đã nhanh chóng thâm nhập vào thị trường Việt Nam Hiện nay trên toàn quốc đã có gần 30 doanh nghiệp lập dự án đầu tư, các dây chuyền được đầu tư có công suất từ 100.000-200.000 m 3 /năm Xem bảng 1.1: Danh sách các doanh nghiệp sản xuất bê tông khí chưng áp AAC trên toàn quốc hiện nay

8 Bảng 1.1 Danh sách các doanh nghiệp sản xuất bê tông khí chưng áp AAC trên toàn quốc

TT Tên doanh nghiệp Địa điểm xây dựng

CS (1.000 m 3 /năm) Hãng cung cấp thiết bị Thời gian vào sản xuất

1 Công ty CP Tân Kỷ Nguyên E- block

Vương Hải Đồng Nai 100 SanDong

3 Công ty bê tông nhẹ Vinh Đức Lâm Đồng 100 SanDong

II Khu vực phía Bắc

1 Công ty bê tông khí Viglacera Bắc Ninh 200 Sơn Đông Tháng

4 Công ty CP Gạch nhẹ Phúc Sơn Hòa Bình 150 SanDong

Các công trình nhà cao tầng sử dụng gạch bê tông khí chưng áp:

 Tại Hà Nội: Tòa nhà cao ốc Indochine - Plaza, tòa cao ốc Tổ hợp văn phòng chung cư tại số 671 đường Hoàng Hoa Thám của Tổng công ty Viglacera, tòa nhà Trung tâm thương mại và căn hộ cao cấp trên đường Lê Văn Lương…

 Tại Thành phố Hồ Chí Minh: Tòa nhà Bitexco 67 tầng tại Quận 1, cao ốc Richland Emeral 116, Bãi Sậy, Phường 1, Quận 6, Trung tâm thương mại Vincom 72 Lê Thánh Tôn, Quận 1

K HÁI QUÁT LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

Công nghệ sản xuất vật liệu bê tông khí chưng áp ban đầu dựa trên cơ sở các bằng sáng chế đầu tiên về công nghệ chưng áp bão dưỡng và công nghệ tạo bọt khí trong lòng khối bê tông Cụ thể:

 Năm 1880 – Sáng chế và dưỡng hộ bằng hơi nước của Vandec Burgh

 Năm 1886 - Sáng chế và dưỡng hộ bằng hơi nước của Michaelis (Đức)

 Năm 1889 - Sáng chế về bê tông xốp với CO2 của Hoffman (CH Séc)

 Năm 1910 – Sáng chế về trộn đá vôi Sparry với bột mịn kim loại cùng với xi măng Portland của Axel Eriksson (Thụy Điển)

 Năm 1914 – Sáng chế về sử dung Ca(OH)2 và bột nhôm làm chất tạo khí trong hỗn hợp xi măng của Aysworth và Dyer (Hoa Kỳ)

 Năm 1919 – Sáng chế về bột kim loại sinh khí của Grosche (Đức)

 Năm 1923 – Công nghệ dưỡng hộ bê-tông tổ ong bằng hơi nước đạt kết quả tốt lần đầu tiên tại Trường Đại học công nghệ Hoàng Gia Thụy Điển đã thúc đẩy quá trình nghiên cứu loại vật liệu xây bao che thay thế vật liệu gỗ tự nhiên thường được dùng rất nhiều ở Thụy Điển

 Năm 1923 – Sáng chế về công nghệ bê tông bọt của E.Ch.Beyer (Thụy Điển)

 Năm 1924 – Sáng chế đầu tiên về công nghê bê-tông khí chưng áp AAC của Axel Erisson (Thụy Điển) Sau đó, công ty Yxhult Stenhuggeri Aktiebolag của Thụy Điển mua bản quyền sử dụng bằng sáng chế dưỡng hộ hơi nước của Erisson và ngày 8/11/1929, sản phẩm bê tông khí dưỡng hộ hơi nước đầu tiên trên thế giới đã được sản xuất ở nhà máy phía Bắc

Yxhult Thương hiệu của sản phẩm là Ytong dựa trên nền vôi và bột nhôm và 5 năm sau đó sản phẩm Siporex dựa trên nền xi măng Portland và bột nhôm

 Năm 1929 – Sáng chế về sử dụng nước oxy già và Na hoặc Ca- hypochlorite làm chất tạo khí của Adolf và Pohl (Hoa Kỳ)

 Năm 1931 – Sáng chế về sử dụng nguyên liệu tro bay làm nguyên liệu cung cấp SiO2 trong công nghệ bê-tông khí chưng áp AAC của Lindeman

 Năm 1937 – Sáng chế về sử dụng cát mịn làm nguyên liệu cung cấp SiO2 trong công nghệ bê tông khí của Sahlberg (Hoa Kỳ)

 Năm 1943 – Nhà máy sản xuất bê-tông khí chưng áp Hebel đầu tiên được xây dựng bởi Josef Hebel Munich (Đức) Bắt đầu từ 1948, kỹ sư Josef Vogele đã cải tiến quá trình công nghệ sản xuất và đã được cấp bản quyền quốc tế đầu tiên vào năm 1960

 Theo thống kê của Teoreanu (1977), từ những năm 60 ở Châu Âu có các công nghệ khác nhau về sản xuất bê tông khí chưng áp AAC có điểm chung là dùng bột nhôm làm chất tạo khí

Bảng 1.2 Bảng một vài công nghệ sản xuất gạch block AAC trên thế giới

 Vào năm 1966, thỏa thuận sử dụng bản quyền của Hebel với công ty Asahi của Nhật Bản cho phép việc áp dụng công nghệ của Hebel cho các nước Đông Á Nhật Bản trở thành nước đầu tiên trong khu vưc châu Á áp dụng công nghệ này và liên tục phát triển cho đến nay đạt sản lượng hằng năm khoảng 2 triệu m³ gạch block AAC

Công nghệ Nước xuất xứ Nguyên liệu sử dụng

Vật liệu tổng hợp Vật liệu gắn kết Ytong Thụy Điển Cát và tro bay Vôi và xi măng Portland

Siporex Thụy Điển Cát Xi măng Portland

Bê tông khí Gdansk Đan Mạch Cát và tro bay

Vôi hoặc xi măng Portland

Habalit Áo Cát Xi măng Portland

Celcon Anh Tro bay Xi măng Portland

Sicel Pháp Cát , tro bay Xi măng Portland

Calsilox Hà Lan Cát Vôi và Xi măng Portland

Hebel Đức Tro bay và cát

Tro bay hoặc cát Xi măng Portland và vôi Unipol Ba Lan Cát hoặc tro bay Vôi + xi măng Portland

 Từ khi ra đời, vật liệu bê-tông khí chưng áp AAC được xem là giải pháp tối ưu cho các nước Châu Âu giải quyết nhu cầu cấp thiết xây nhà ở không vướng những vấn đề về nguyên liệu tự nhiên và tiêu thụ năng lượng Hiện nay, Ytong và Hebel vẫn là 2 nhà cung cấp sản phẩm gạch block AAC lớn nhất với cơ sở ở khắp các châu lục

 Vào năm 2002, Hebel và Ytong hợp nhất và hiện nay vận hành trực thuộc tập đoàn Xella - nhà cung cấp sản phẩm gạch block AAC và các sản phẩm liên quan lớn nhất trên thế giới

 Sau thời kỳ phát triển gạch block AAC đã khẳng định chỗ đứng ở các nước phát triển như chiếm tới 80% thị trường Nhật Bản, 60% thị trường Đức, 40% thị trường Anh… Vật liệu gạch block AAC đang trong giai đoạn bùng nổ khắp vùng Trung Đông, Trung Quốc và các nước Đông Nam Á.

N HỮNG ƯU ĐIỂM CỦA GẠCH BLOCK AAC TRONG SỬ DỤNG

Nhìn chung, tùy theo mức độ gạch block AAC có thể sử dụng xây trong công trình các bộ phận tường, vách chịu tải và không chịu tải Chúng kết hợp với các tính năng cách âm, cách nhiệt, nhẹ…Gạch block AAC hoàn toàn phù hợp các tiêu chí của một loại vật liệu xây dựng xanh: bắt đầu từ khi sản xuất cho tới khi xây dựng, bằng việc phá dỡ và tái sử dụng vật liệu đạt được lượng phế thải xây dựng bằng 0

Cụ thể các phế liệu này có thể được đem nghiền và tái sử dụng làm chất độn

Thống kê các ưu điểm đáng kể của gạch block AAC là:

Vật liệu gạch block AAC nhẹ gấp 5 lần so với vật liệu bê tông thường và có tỷ trọng khô phổ biến từ 300- 700 kg/m 3 tùy thuộc vào nhà sản xuất và phạm vi sử dụng

 Tính bền chịu nén Độ bền chịu nén của gạch block AAC liên quan trực tiếp đến tỷ trọng của nó và thông thường tăng khi tỷ trong tăng lên, tức gạch nặng lên Cụ thể theo tiêu chuẩn ASTM C1386 các khoảng giá trị tỉ trọng 350-450 kg/m 3 thì cường độ chịu nén tương ứng của gạch là 1.3-2.8 MPa, từ 450-550 kg/m 3 thì tương ứng là 2.0-4.4 MPa và 550-650 kg/m 3 thì tương ứng là 2.6-6.3 MPa

Gạch block AAC là loại vật liệu cách nhiệt tốt Nó làm cho nhà mát trong mùa hè và ấm vào mùa đông, tiết kiệm điện do không dùng điều hòa nóng – lạnh Khả năng cách nhiệt hiệu quả của AAC góp phần đáng kể bảo vệ môi trường do giảm rõ nhu cầu sưởi ấm và làm mát tòa nhà Nhìn chung, độ dẫn nhiệt phụ thuộc vào tỷ trọng, hàm lượng ẩm và bản chất các thành phần cuả AAC Đồng thời sự phân bố của lỗ rỗng cũng có ý nghĩa quan trọng đối với khả năng cách nhiệt Lỗ rỗng càng nhỏ khả năng cách nhiệt càng tốt Khoảng giá trị hệ số dẫn nhiệt của gạch block AAC thường dao động từ 0.07 đến 0.21 W/m.K tùy theo tỉ trọng gạch < 400 kg/m 3 hay > 700 kg/m 3

Gạch block AAC hấp thụ âm thanh tốt và có thể là một màng ngăn âm hiệu quả do cấu trúc lỗ rỗng của nó Hiệu suất cách âm dựa trên cơ sở tỷ trọng khô và độ dày Đối với giải tần số giữa 100 tới 3200 Hz với một bức tường AAC độ giảm âm ít nhất tới 48 dB đã được ghi nhận Việc phối hợp tường vách xây bằng gạch block AAC với khoảng trống phản âm không đối xứng sẽ có một bức tường với đặc tính cách âm tuyệt vời

Nhờ có đồng nhất khá cao, không có các cỡ hạt thô với tốc độ dãn nỡ khác nhau, có nhiều bề mặt vách ngăn khí rắn cản trở làm chậm sự truyền nhiệt bức xạ và do đó có độ dẫn nhiệt thấp, gạch block AAC được ghi nhận chịu được nhiệt độ cao trong một thời gian dài hơn so với bất kỳ loại vật liệu xây dựng rắn đặc nào khác Tùy thuộc vào chiều dày của viên gạch block hoặc panel AAC mà mức độ kháng cháy có thể đạt tới 4 giờ Ngoài ra nó cũng không tạo ra khói độc hại, thậm chí có thể dùng để dập tắt đám cháy

 Gạch block AAC có khả năng ứng dụng tuyệt vời bởi nó dễ cắt, bào, khoan và nó có thể đóng đinh, bắt vít, tạo rãnh đặt ống và dây điện tương đối dễ dàng

 Thời gian thi công một bức tường lớn bằng gạch block AAC sẽ giảm 4 lần so với xây bằng gạch đất sét nung Tuy nhiên yêu cầu phải rất cẩn thận và chính xác khi xây, do đó đòi hỏi trình độ tay nghề của thợ và phải được giám sát tốt là quan trọng

 Gạch block AAC xây vách có thể chịu đựng tốt ở trong những vùng động đất và có gió bão Nhờ có khối lượng nhẹ và các đặc tính của AAC nên tác động phá hủy của động đất có thể ở mức tối thiểu

 Vật liệu bê-tông khí chưng áp AAC là loại vật liệu vô cơ, vật liệu trơ, chống mối 100% và không thích hợp cho sự phát triển mốc meo

 Sau đây là thống kê đối chiếu các ưu, nhược điểm của gạch block AAC so với gạch đất nung truyền thống

Bảng 1.3 Bảng so sánh các ưu, nhược điểm của gạch block AAC so với gạch đất sét nung truyền thống (nguồn www.eblock.com.vn)

Gạch nung tuynel Ưu điểm của gạch block AAC so với gạch tuynel

Nhẹ hơn, giúp giảm kết cấu móng , giảm chi phí công trình và vận chuyển

Cường độ nén có thể điều chỉnh theo yêu cầu công trình

Cách nhiệt tốt, làm giảm nóng vào mùa nắng, giữ ấm vào mùa lạnh

(dB) +44 + 28 Cách âm tốt hơn

(giờ) 4 1-2 Sử dụng gạch block AAC an toàn hơn Độ hút nước 50-60 10-20 Đây chính là nhược điềm

14 trong 24 giờ (%) lớn nhất của gạch block AAC

Dùng công nghệ hấp áp suất

Nung từ đất sét nông nghiệp

Không ô nhiễm, thân thiện môi trường

Vữa xây, tô Chuyên dụng Tiêu chuẩn Dùng vữa khô trộn sẵn

Như vậy có thể nói rằng so với gạch đất sét nung truyền truyền thống thì gạch block AAC là vật liệu xây dựng không chỉ giải quyết được về vấn đề môi trường mà còn có những tính năng ưu việt vượt trội hơn hẳn so với gạch nung đất sét Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm đó thì gạch block AAC còn một nhược điểm đó là độ hút nước của gạch block AAC còn khá cao Vì vậy hiện nay vấn đề cải thiện độ hút nước cho gạch block AAC được đặc biệt quan tâm.

N GUYÊN LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO

Nhìn chung, nguyên vật liệu dùng cho ngành sản xuất gạch block bê tông khí chưng áp tương đối nhiều, chủ yếu phải lựa chọn sao cho phù hợp với loại sản phẩm và điều kiện sản xuất, kỹ thuật, thiết bị của nhà máy Các loại nguyên vật liệu dùng sản xuất gạch block bê tông khí chưng áp, ta có thể chia làm 4 loại bao gồm: nguyên liệu cơ bản, nguyên liệu bay hơi, nguyên liệu điều tiết và nguyên liệu cấu trúc [1] Nguyên liệu cơ bản lại được chia làm 2 loại: nguyên liệu cung cấp SiO2 như cát nghiền, xỉ than, tro bay…; và nguyên liệu cung cấp CaO, như vôi sống, xi măng

 Thành phần cát nghiền cung cấp SiO 2

Cho đến hiện nay cát là loại nguyên liệu silic được dùng phổ biến nhất để sản xuất gạch block AAC Thành phần hóa học chính của cát là SiO2 dạngkhoáng thể, ngoài ra cũng có một ít chất khác như Al2O3, Fe2O3, và CaO Thành phần SiO2 trong cát, một bộ phận tồn tại dưới dạng thạch anh, một bộ phận tồn tại dưới dạng đá hoặc dưới dạng các thành phần khoáng thể Nhưng bất kể tồn tại dưới dạng nào cũng có một kết cấu tinh thể ổn định, tồn tại ở trạng thái nội năng nhỏ nhất Vì thế,

15 ở nhiệt độ bình thường cát thuộc dạng nguyên liệu trơ, khi ở điều kiện đun sôi, độ hòa tan của cát tăng cao, các loại khoáng thể của SiO2 có thể phản ứng với CaO tạo khoáng canxi silicat hiđrat, trong đó thạch anh phản ứng với CaO sẽ tạo ra cường độ cao nhất Vì thế, hàm lượng thạch anh trong cát càng cao thì chất lượng cát càng tốt để sử dụng Theo khuyến cáo và thực tế sản xuất thì để có chất lượng của gạch cao cát cần có hàm lượng SiO2 lớn hơn 80%

Hàm lượng các tạp chất khác trong cát như đất sét sẽ ảnh hưởng đến quá trình sản xuất gạch block AAC, do đất sét là 1 loại nguyên liệu phân tán cao, hấp thụ nước tốt, khi cát có hàm lượng đất sét quá cao sẽ làm cho độ dính của vữa tăng cao, nếu để đảm bảo được độ dính nhất định mà tăng lượng nước cần dùng lên thì sẽ làm cho liệu cứng lâu hơn làm giảm năng suất sản xuất

Tóm lại, các chỉ tiêu nguyên liệu cát sử dụng thích hợp cho sản xuất gạch block AAC cần đảm bảo:

+ Hàm lượng SiO2 không nhỏ hơn 75%

+ Hàm lượng Fe2O3 tối đa 1-3%

+ Thành phần hữu cơ tối đa: 5%

+ Thành phần sét, tràng thạch tối đa 5%

+ Hàm lượng mất khi nung: 75 %

 Thành phần xi măng kết dính

Xi măng cũng là nguyên liệu cung cấp canxi trong sản xuất gạch block AAC

Xi măng có thể dùng một mình như thành phần chính hay phổ biến hơn là trộn chung với vôi sử dụng như nguyên liệu hỗn hợp Ngoài ra tính thủy lực cao của xi- măng là yếu tố quyết định để đảm bảo rót khuôn ổn định, làm cho liệu cứng nhanh tạo cường độ ban đầu, cải thiện tính năng của liệu và nâng cao chất lượng sản phẩm

Khi chỉ đơn độc sử dụng xi măng như là nguyên liệu duy nhất cung cấp CaO, cụ thể ở đây là Ca(OH)2 từ quá trình phản ứng thủy hóa, khi hấp thủy nhiệt sẽ phản ứng với thành phần nguyên liệu SiO2, Al2O3 tạo sản phẩm canxi silicat hiđrat và aluminat canxi hiđrat tạo cường độ cho gạch

Tóm lại, đối với xi măng dùng để sản xuất AAC hiệu quả cần đảm bảo các tiêu chí chất lượng như sau:

17 + Lượng sót sàng trên sàng 0.08mm 120 phút

+ Xi măng không chứa tro than chưa cháy

+ Hàm lượng các khoáng hoạt tính trong xi măng yêu cầu: C3S > 50% , C3A 7-10% C4AF < 10%, Na2O+K2O < 2%

+ Độ mịn Blaine đạt từ 3200 - 4500 (cm 2 /g)

 Thành phần bột nhôm tạo khí Quá trình phản ứng bay hơi của bột nhôm đóng vai trò giải phóng khí hiđro tạo lỗ rỗng vĩ mô cho sản phẩm gạch block AAC

Tỷ trọng của nhôm là 2.7, ở trạng thái tiêu chuẩn thì mỗi 1g nhôm sẽ sinh ra 1.24 lít H2 Do lượng dùng ít và giá thành thấp và dễ dàng khống chế trong công nghệ nên đây là nguyên liệu sử dụng phổ biến để tạo bọt khí

Phương trình phản ứng của nhôm kim loại khi gặp nước như sau:

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 2H2 ↑ Tuy nhiên, thông thường bột nhôm dễ bị oxy hóa, và sinh ra màng bảo vệ nhôm oxit, ngăn không cho nhôm tiếp xúc với nước để phản ứng Cách thức loại bỏ màng oxit thì bột nhôm để tiến hành phản ứng để sinh ra khí thường nhờ dung dịch kiềm Sản phẩm phản ứng Al(OH)3 có thể hòa tan trong dung dịch kiềm, sinh ra aluminat:

Al(OH)3 + OH - = AlO2 - + 2H2O Nhờ vậy nhôm sẽ phản ứng với nước liên tục, sinh ra khí hydro cho đến khi nhôm kim loại tan hết Đối với quá trình sản xuất gạch block AAC thì chất mang tính kiềm chính là thành phần Ca(OH)2 Quá trình phản ứng có thể viết lại như sau:

2Al + 3Ca(OH)2 + 6H2O = 3CaO.Al2O3.6H2O + 3H2 ↑ Lượng bay hơi của bột nhôm sẽ quyết định lượng cần dùng của bột nhôm, nó chỉ ra chất lượng của bột nhôm ở trạng thái tiêu chuẩn khi phản ứng với nước sinh ra thể tích khí hiđro, Bột nhôm dùng để sản xuất gạch block AAC thường dùng loại nhôm thỏi nguyên chất đạt trên 98% để sản xuất và hàm lượng hoạt tính nhôm không thấp hơn 89% Yếu tố độ mịn của bột nhôm không ảnh hưởng đến lượng bay

18 hơi, nhưng ảnh hưởng đến tốc độ bay hơi, bột nhôm càng mịn thì thời gian bắt đầu bay hơi càng sớm, tốc độ cành nhanh Đồng thời, kết thúc sự bay hơi càng sớm

T IÊU CHUẨN VỀ CÁC YÊU CẦU CHỈ TIÊU KĨ THUẬT SẢN PHẨM

Tiêu chuẩn này áp dụng cho gạch xây từ bê tông khí đóng rắn trong điều kiện chưng áp (gọi tắt là gạch block AAC) Kí hiệu quy ước đối với gạch block AAC được thể hiện theo thứ tự thông tin như sau :

- Tên sản phẩm: (Gạch AAC)

20 - Cấp cường độ chịu nén

- Nhóm khối lượng thể tích khô - Thứ tự kích thước theo chiều dài, chiều rộng và chiều cao - Viện dẫn tiêu chuẩn này

Ví dụ: Gạch AAC cấp cường độ nén B4, khối lượng thể tích khô 600 kg/m 3 , dài 600 mm, rộng 200 mm và cao 150 mm, có kí hiệu qui ước như sau: Gạch AAC

Tiêu chuẩn này ngoài qui định về chỉ tiêu kĩ thuật còn quy định cụ thể về việc ghi nhãn bao bì, bảo quản và vận chuyển

 Ghi nhãn Gạch block AAC được xếp trên các palet, trên hai mặt đối xứng của palet sản phẩm được dán hoặc ghi bằng mực khó phai về các thông tin của sản phẩm, trong đó ghi rõ:

 Tên, tên viết tắt và địa chỉ cơ sở sản xuất

 Tháng năm sản xuất, xuất xưởng

 Hướng dẫn sử dụng và bảo quản

 Nhóm khối lượng thể tích khô

 Cấp cường độ chịu nén

 Tính năng khác của sản phẩm ( theo yêu cầu)

 Viện dẫn tiêu chuẩn này

 Bảo quản và vận chuyển Gạch block AAC được bao gói tránh ẩm theo từng palet và bảo quản theo từng nhóm kích thước

Gạch block AAC được vận chuyển bằng mọi phương tiện, đảm bảo tránh ướt, và các tác động gây sứt mẻ hoặc ảnh hưởng đến chất lượng

1.5.2 Các chỉ tiêu kĩ thuật cơ bản của sản phẩm

Theo TCVN 7959 :2011, yêu cầu kĩ thuật gạch block AAC như sau:

 Sai lệch kích thước cho phép của gạch block AAC được quy định:

21 Bảng 1.4 Bảng sai lệch kích thước cho phép của gạch block AAC theo TCVN 7959

Kích thước Sai lệch cho phép mm

Như vậy có thể thấy rằng độ sai lệch kích thước cho phép của gạch block AAC là rất thấp Độ sai lệch kích thước nhỏ giúp cho gạch block AAC dễ dàng trong việc thi công và hạn chế độ lồi lõm bề mặt gạch

 Cường độ nén và khối lượng thể tích khô của gạch block AAC phải phù hợp Bảng 1.5 Bảng chi tiết thông số kĩ thuật cường độ chịu nén và khối lượng thể tích khô của gạch block AAC

Cường độ nén, MPa, không nhỏ hơn

Khối lượng thể tích khô, kg/m 3 Giá trí trung bình

600 từ 551 đến 650 700 từ 651 đến 750 800 từ 751 đến 850

700 từ 651 đến 750 800 từ 751 đến 850 900 từ 851 đến 950

Như vậy ta có thể thấy rằng cường độ chịu nén liên quan tới tỷ trọng của gạch block AAC và tăng khi tỷ trọng tăng Cường độ chịu nén ảnh hưởng đến mác sản phẩm do AAC có cấu trúc lỗ rỗng chứa khí và đặc điểm cơ học của vỏ lỗ rỗng

Theo như Schober (năm 1992) sự giảm tỷ trọng do hình thành số lượng lớn các lỗ rỗng mao quản to (macropore) làm cho cường độ giảm đáng kể

 Độ co khô của gạch block AAC không lớn hơn 0.2 mm/m

VI CẤU TRÚC RỖNG VÀ HỆ QUẢ HÚT NƯỚC CỦA GẠCH

T HÀNH PHẦN KHOÁNG SẢN PHẨM VÀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VI CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU BÊ - TÔNG KHÍ CHƯNG ÁP AAC

2.1.1 Hình thành thành phần khoáng sản phẩm

Như đề cập ở trên đặc điểm sắp xếp các khoáng sản phẩm silicat canxi hiđrat hình thành qua quá trình hấp thuỷ nhiệt quyết định các tính chất đặc trưng của gạch block AAC Đặc biệt là thành phần khoáng chính tobemorite Bản chất quá trình phản ứng, hình dạng và mức độ kết tinh của khoáng này cũng phụ thuộc không chỉ vào điều kiện xử lý nhiệt mà còn vào nguyên liệu và độ hoạt tính hóa học của chúng

 Trong giai đoạn tạo hình

Thực tế trong hệ hỗn hợp nguyên liệu bột nhôm, vôi, xi măng, cát nghiền sau quá trình trộn nước bắt đầu xảy ra các quá trình thủy hóa xi-măng với sự hình thành giải phóng các hợp chất chứa hiđro

Quá trình ninh kết xi-măng giúp định hình hình dạng khối phối liệu thường được rót trong khuôn Vai trò của khoáng sản phẩm C-S-H của xi-măng thuỷ hoá đóng vai trò quyết định trong giai đoạn này đảm bảo khi bọt khí sinh ra trương nở khối vữa thì toàn bộ khối liệu không bị sụp đổ Ngoài ra đi kèm là canxi hydroxit và mono canxi aluminat sunphat cũng được hình thành Khoáng 1.4 A 0 tobermorite cũng có thể xuất hiện ở cuối giai đoạn tạo hình và trước khi dưỡng hộ chưng áp

Như chúng ta biết, với sự hiện diện đồng thời của CaO, SiO2, H2O thì quá trình bắt đầu ngay cả khi ở nhiệt độ và áp suất bình thường cho tới 100 0 C thì pha “C-S-H” được hình thành nhanh chóng Pha này biểu hiện là vô định hình hoặc gần vô định hình với công thức chung là nCaO.mSiO2.pH2O và nó ở trong trạng thái cân bằng với dung dịch Ca(OH)2 Nhìn chung, canxi silicat hiđrat có nhiều dạng hình học khác nhau: dạng kim, dạng tấm nhưng chỉ có tinh thể 1.4 Å tobermorite thể hiện hình dạng chuỗi rõ ràng (hình 2.1) Các dạng hình học và sự phân bố không gian

24 của các khoáng rất quan trọng đối với sự bền vững cấu trúc chung của vật liệu bê- tông khí chưng áp AAC

Hình 2.1 Mô tả cấu trúc tobermorite dạng chuỗi

Hình 2.2 Ảnh SEM về sự sắp xếp các khoáng xonotlite dạng hình kim Tóm lại, vào cuối giai đoạn bắt đầu quá trình đông cứng khối liệu chưa đưa vào chưng áp, có thể có các sản phẩm phản ứng sau đây trong thành phần vi cấu trúc :

+ Khoáng C-S-H dạng hình kim bó chùm

+ Khoáng ettringite hoặc mono canxi aluminat sunphat

Quá trình chưng áp thúc đẩy một cách mạnh mẽ quá trình hình thành các sản phẩm hiđrat bao gồm nhiều hơn các tinh thể C-S-H, tinh thể khoáng tobermorite và vi cấu trúc cuối cùng của sản phẩm vật liệu bê-tông khí chưng áp

Hình 2.3 Mô hình cấu trúc tinh thể của khoáng tobermorite 11 A 0 [1]

Trong cấu trúc tinh thể của khoáng sản phẩm tobermorite, nguyên tử oxi nằm ở phía dưới và cũng là một phần của lớp CaO trung tâm tạo trạng thái bền vững

Trong khi đó, trường hợp sản phẩm khoáng jenite (CaO.6SiO2.11H2O) cũng là một dạng canxi silicat hiđrat nhưng hầu như chỉ có thể tồn tại khi bắt đầu quá trình đóng rắn (trong vòng 1-2 giờ đầu) khi mà trong hệ tồn tại hàm lượng lớn Ca(OH)2 Sau đó khoáng sản phẩm jenite có thể tiếp tục kết hợp với Ca(OH)2 tạo thành các canxi silicat hiđrat khác với tỷ lệ CaO/SiO2 nhỏ hơn Đối với trường hợp tobermorite cùng tồn tại nhiều dạng với cấu trúc tinh thể khác nhau như 14 A 0 tobermorite, 9 A 0 tobermorite… nhưng đều có xu hướng chuyển về dạng 11A 0 torbemorite bền nhất trong sản phẩm AAC cuối cùng Đồng thời trong các điều kiện chưng áp, một số canxi silicat hiđrat khác như gyrolite, hilebrandit và xonotlite cũng ít nhiều hình thành

26 Hình 2.1 Phổ XRD các khoáng canxi silicat hiđrat trong a) Gạch thường b) Gạch block AAC [1]

Tóm lại, trong sản phẩm vật liệu bê-tông khí chưng áp dùng nguyên liệu xi măng, cát nghiền, vôi sẽ bao gồm các thành phần :

- Khoáng 11A 0 tobermorite (C5S6H5) dạng tấm vẩy mỏng

-Khoáng xonotlite (C6S6H) dạng hình kim

Sự tồn tại đồng thời của tobermorite và xonotlite trong sản phầm bê-tông khí chưng áp AAC như đề cập ở trên ngoài lí do là việc kiểm soát thành phần khoáng tạo thành không được đặt ra trong quá trình chưng áp, đồng thời xonotlite với tính bền góp phần tạo vi cấu trúc không gian bền vững cho sản phẩm AAC cuối cùng.

H ÌNH THÀNH VI CẤU TRÚC RỖNG

Như ta đã biết, đối với các loại vật liệu thì mối liên hệ vi cấu trúc và đặc trưng tính chất là điều đã được đề cập nhiều Các đặc tính cơ học, lý học và các chức năng của vật liệu đều là kết quả của “cấu trúc bên trong” tạo nên vật liệu Đối với trường hợp vật liệu bê-tông khí chưng áp AAC thì các lỗ rỗng “nhân tạo” được cố gắng thiết kế cấu trúc rỗng nhằm đáp ứng yêu cầu sử dụng là tính nhẹ, ngoài ra là lỗ rỗng

27 vi mô từ sự sắp xếp sản phẩm khoáng canxi silicat hiđrat của quá trình chưng áp

Nhìn chung, với một vi cấu trúc rất phức tạp thay đổi theo thời gian, hàm lượng xi măng, tỷ lệ nước/xi măng, điều kiện dưỡng hộ, thành phần hóa học …Vì vậy rất khó để có thể khái quát hóa thành một mô hình vi cấu trúc thật sự đại diện của gạch block AAC

Hình 2.5 Cấu trúc lỗ rỗng bên trong gạch block AAC

Tuy nhiên, một cách tạm thời có thể chia làm 3 loại lỗ rỗng như sau:

 Các lỗ rỗng chứa khí hay lỗ rỗng lớn

Nhỡn chung kích thước lỗ khớ này cú bỏn kớnh từ 50 tới 500 àm sinh ra bởi khớ hiđro bay ra và để lại trong giai đoạn đầu công đoạn nhào trộn định hình trong khuôn của quá trình sản xuất Mật độ phân bố của lỗ rỗng lớn này hầu như chiếm phần chủ yếu bên trong cấu trúc nhìn thấy bằng mắt thường của gạch block AAC

Kiểm soát mối tương quan giữa độ nhớt hỗn hợp vữa và động học của quá trình phản ứng giải phóng bọt khí chứa hiđro là những yếu tố quyết định kích thước và sự phân bố đồng đều hay không của các lỗ rỗng trong khối bê-tông Chính các bọt khí tạo cho vật liệu cấu trúc lỗ rỗng quyết định các đặc tính tốt của sản phẩm gạch block AAC

 Các lỗ rỗng mao dẫn (macro capillary)

Các rỗng mao dẫn vĩ mô nhìn chung phân bố rất ít trong vi cấu trúc chung của gạch block AAC, có kích thước từ 50nm tới 50 àm Vị trớ tồn tại của cỏc lỗ rỗng mao dẫn là ở trong thành phần pha đặc hay trong vật liệu thành giữa

28 các rỗng lớn chứa khí Có thể nói tính mao dẫn của các rỗng này đóng vai trò kết nối các lỗ rỗng chứa khí lớn với nhau Ngoài ra xét về bản chất hình thành là do các tinh thể khoáng canxi silicat hiđrat với hình dạng tấm mỏng hay hình kim sắp xếp chồng lấp nhau tạo nên các khe hở tự nhiên giữa chúng

 Các rỗng vi mao dẫn (micro capillary)

Hệ thống lỗ rỗng vi mao dẫn cực nhỏ, khoảng từ 50 nm trở xuống tồn tại chủ yếu giữa các lớp sản phẩm canxi silicat hiđrat trên thành giữa các lỗ rỗng chứa khí Có thể nói việc tồn tại các rỗng vi mao dẫn là do đặc điểm quá trình phản ứng tạo khoáng kết tinh nước C-S-H trong dung dịch hòa tan các chất Vai trò ảnh hưởng trực tiếp của các rỗng vi mao dẫn nhìn chung rất khó nhận thấy, nhưng đặc chắc của các khoáng C-S-H với rỗng vi mao dẫn nhỏ sẽ góp phần tăng tính chất chịu lực cơ học nói chung của sản phẩm AAC

Tính chất mao dẫn của rỗng vi mao dẫn cũng nhỏ hơn so với rỗng macro

Hình 2.6 Các hệ rỗng trong vật liệu bê tông khí chưng áp a) Lỗ rỗng nhân tạo b) Rỗng mao dẫn macro c) Rỗng mao dẫn micro (Narayanan & Ramamurthy, 2000)

P HÂN TÍCH ĐẶC TÍNH HÚT NƯỚC CỦA GẠCH BLOCK AAC

Dựa trên cách nhìn về hệ các cấu trúc rỗng của sản phẩm bê-tông khí chưng áp, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng nước có thể thấm xuyên qua khối vật liệu bê tông bằng 2 con đường [11]:

- Thứ nhất, khi tồn tại một áp suất thủy tĩnh trên một phía của khối bê tông, nước có thể từ từ đi xuyên qua toàn bộ khối nối hai bề mặt của bê tông sau một khoảng thời gian nhất định

- Thứ hai, nước có thể bị hấp thụ hay bị hút vào bên trong bởi hoạt động mao dẫn trong thành phần pha đặc và dần đi qua khối vật liệu bê tông tới bề mặt đối diện

Nhân tố chung cho phép nước đi qua hoặc nước bay hơi trong trường hợp này rõ ràng là do sự có mặt của các hệ mao dẫn có tính kết nối với nhau bên trong vi cấu trúc Nếu không có sự nối giữa chúng thì sự chuyển động của nước và hơi không thể xảy ra dù theo thời gian Khắc phục quá trình thấm hút nước này của gạch block AAC có ý nghĩa quan trọng trong ứng dụng sản phẩm Thực tế hiện nay đang đặt ra rất nhiều thách thức liên quan đến tính bền sản phẩm khi bị thay đổi yếu tố độ ẩm, nước mưa Phần trăm hút nước của sản phẩm gạch block AAC là khoảng 50-60% ( gạch block AAC được ngâm trong nước trong 24 giờ) Khắc phục ít nhiều đặc điểm này đồng thời không gây ảnh hưởng đến tính chất đáng quí của gạch block AAC như nhẹ, bền là bài toán tìm nghiệm hội tụ được đặt ra.

T ÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Ở nước ngoài, từ những năm 80 của thập kỷ trước những phát minh về phụ gia đẩy nước (hydrophobers) hay còn gọi là phụ gia chống thấm bề mặt cho bê tông đã được phát triển Đầu tiên phải kể đến là ở Úc sau đó phổ biến đến Hoa Kì vào năm 1999 [9] Các phụ gia trong nhóm này làm giảm sự hút nước của bê tông khô thường xảy ra do hoạt động mao dẫn và do áp suất bên ngoài của nước Về nguyên tắc có thể nói rằng toàn bộ loại vật liệu này có đặc tính đuổi nước trên bề mặt bê tông như là lớp phủ bề mặt có tính cách ly nước Điển hình là chất cản nước gốc ankyl polysiloxan Đây là một chất lỏng không màu, độ nhớt thấp, có tính thẩm thấu cao nên có thể ngấm vào các bề mặt rỗng xốp hút nước Chất này được quét hay

30 phun lên bề mặt bê tông tạo thành một lớp màng ngăn sự thẩm thấu của nước vào bên trong vật liệu Tuy nhiên chất này không dùng được cho mục đích chống thấm dưới áp lực thủy tĩnh lớn vì khi diện tích bề mặt của bê tông tiếp xúc với nước toàn bộ chỉ cần xuất hiện một vết nứt nhỏ trên bề mặt bê tông thì nước sẽ thẫm thấu vào bên trong rất nhanh thông qua các lỗ rỗng mao dẫn

Quá trình tìm hiểu tình hình nghiên cứu các nhà khoa học trên thế giới và tại Việt Nam về lĩnh vực sử dụng phụ gia hữu cơ chống thấm bên trong cấu trúc của gạch block AAC nói riêng và của bê tông nói chung còn tương đối mới mẽ, ít được đề cập Gần đây, nhóm nghiên cứu của V.Spaeth và cộng sự đã khảo sát ảnh hưởng về độ hút nước và các tính chất cơ tính trong quá trình hydrat hóa của xi măng Portland với phụ gia hữu cơ gốc silicon PDMS [3].Kết quả thực nghiệm cho thấy những tác dụng hữu ích về tính chống thấm tốt của gốc phụ gia này với cách sử dụng nhào trộn một cách trực tiếp trong thành phần phối liệu Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu này chưa giải thích và chứng minh rõ ràng cơ chế chống thấm của phụ gia PDMS bên trong cấu trúc đối với vữa xi măng Portland thủy hóa.

P HỤ GIA CHỐNG THẤM POLYDIMETHYL SILOXANE (PDMS) VÀ CƠ CHẾ CHỐNG THẤM NHỜ PHẢN ỨNG KẾT HỢP

nhờ phản ứng kết hợp

Như phân tích vi cấu trúc của gạch block AAC, để có thể làm giảm độ hút nước của gạch thì phải dùng đến các phụ gia có khả năng lấp kín các vi mao dẫn micro và mao dẫn macro làm cho nước khó thẩm thấu qua lớp thành pha đặc của vật liệu Chỉ khi đó thành phần các lỗ rỗng bọt khí không bị ảnh hưởng và gạch bảo đảm tính chất vốn có Polydimethyl siloxane (PDMS) thuộc nhóm các hợp chất polymer hữu cơ gốc silicon được tạo thành từ các đơn vị lặp lại của siloxan, gồm một nhóm chức của hai nguyên tử Si và một nguyên tử oxi kết hợp với các nhóm alkyl CH3 Công thức chung của PDMS là CH3[Si(CH3)2O] n Si(CH3)3 trong đó n là số đơn vị lặp lại của nhóm silanol [SiO(CH3)2]

31 Hình 2.7 Công thức hóa học của phụ gia polydimethylsiloxane Nhìn chung, PDMS có khả năng chịu nhiệt và đàn hồi như cao su, được sử dụng nhiều trong xây dựng đặc biệt là sử dụng làm phụ gia kỵ nước cho bê tông, chất bôi trơn trơn Bên cạnh đó PDMS hiện nay còn đang được nghiên cứu sử dụng làm phụ gia chống thấm cho gạch AAC Cấu trúc của nhóm alkyl CH3 liên kết với nguyên tử Si trong cấu trúc PDMS là nguyên nhân chính cho tính kỵ nước của phụ gia

Trong quá trình hấp thủy nhiệt trong nồi autoclave các quá trình phản ứng kết tinh sẽ xảyra Tại đây các nhóm silanol [SiO(CH3)2] trong cấu trúc phụ gia PDMS sẽ tham gia phản ứng và liên kết với các pha nền của xi măng thủy hóa hoặc cát

Lúc này thì các nhóm alkyl CH3 là các nhóm kỵ nước trong nhóm silanol sẽ liên kết với nhau tạo thành một lớp màng mỏng bịt kín lỗ rỗng vi mao dẫn kích thước 50 nm và lỗ rỗng macro kích thước 50 mm đến 50àm làm cho nước khụng thể thõ̉m thấu qua các lỗ rỗng mao quản vào bên trong gạch block AAC được Quá trình kết hợp giữa phụ gia và nền canxi silicat hiđrat được minh hoạ như sau trên hình 2.8

Rõ ràng sự kết hợp này sẽ mở ra khả năng chống thấm và tính bền vững của phụ gia trong thành phần so với cách thức chống thấm bề mặt thông thường

32 Hình 2.8 Minh họa cơ chế phản ứng kết hợp của PDMS [3]

M ỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Hai đối tượng mà nghiên cứu hướng đến là gạch block AAC và phụ gia chống thấm hữu cơ (PDMS) Mục tiêu chúng tôi đề ra là thử nghiệm sự kết hợp của phụ gia này ngay trong giai đoạn tạo hình gạch block AAC tại nhà máy sản xuất gạch và thử nghiệm các tác dụng chống thấm và ảnh hưởng của phụ gia này trong sản xuất thành phẩm vật liệu bê-tông khí chưng áp

2.6.2 Phạm vi giới hạn của nội dung nghiên cứu

Từ mục tiêu tổng quát nêu trên chúng tôi thiết lập kế hoạch thực hiện các nội dung nghiên cứu sau:

 Xác định cấp phối khảo sát của các thành phần nguyên liệu sản xuất gạch block AAC với cấp cường độ B3 và phụ gia PDMS

 Thực nghiệm chưng áp chế tạo gạch block AAC và tiến hành khảo sát các chỉ tiêu tính chất theo yêu cầu của tiêu chuẩn TCVN 7959: 2011

 Phân tích vật liệu bằng các kỹ thuật XRD, SEM, FTIR và đánh giá hiệu quả cơ chế chống thấm bên trong cấu trúc của phụ gia

 Thí nghiệm có tính đối sánh các chỉ tiêu về tính bền nước, tính liên kết với vữa xây tô của gạch block AAC có dùng phụ gia chống thấm so với gạch thương mại không dùng phụ gia

 Kết luận nghiên cứu và các đề xuất nghiên cứu tiếp theo để đưa vào ứng dụng phụ gia PDMS

QUY TRÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

C Ơ SỞ XÂY DỰNG QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM

Dựa trên cơ sở quy trình thực nghiệm và cấp phối của gạch block AAC tại nhà máy Ta tiến hành thêm phụ gia chống thấm hữu cơ PDMS vào cấp phối trong quá trình trộn theo những tỉ lệ xác định Sau đó gạch block AAC thành phẩm được lấy mẫu để tiến hành đo độ hút nước tại phòng thí nghiệm nhà máy Độ hút nước yêu cầu của gạch block AAC thành phẩm trong khoảng 8-10 % Các thí nghiệm và phân tích vật liệu khác được tiến hành theo tiêu chuẩn và trên các thiết bị phân tích hiện đại.

S Ơ ĐỒ QUY TRÌNH VÀ THUYẾT MINH

Sơ đồ quy trình thí nghiệm tóm tắt trong hình 3.1 Các nguyên liệu đầu vào bao gồm: xi măng Portland, vôi, cát silic, bột nhôm, nước được tính cấp phối giống như quy trình công nghệ sản xuất gạch block AAC Phụ gia PDMS được cân định lượng rồi cấp tới máy trộn cùng với các nguyên liệu và vữa phối liệu được trộn đều

Sau khi trộn, vữa được rót vào khuôn thép Bột nhôm tạo ra các lỗ rỗng li ti phân tán trong khối phối liệu mới trộn và thể tích khối liệu sẽ tăng lên khoảng 5 lần trong khuôn trong vòng 3 giờ tiếp theo

Trong một vài giờ sau khi tạo hình, quá trình thủy hóa và phản ứng giữa phụ gia chống thấm PDMS với các pha của xi măng AAC sẽ đạt đủ độ cứng để giữ được hình dạng của nó và chịu được khối lượng tự thân

Sau khí cắt, sản phẩm thí nghiệm được đưa vào buồng hấp (autoclave) tại đây quá trình dưỡng hộ được thực hiện Quá trình dưỡng hộ trong 18 giờ ở nhiệt độ 180 0 C, áp suất 1.15-1.2 MPa Mẫu sau khi hấp được đem sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ

105±5 o C sau đó đem đi mẫu đi đo độ hút nước Việc xây dựng cấp phối sơ bộ được tiến hành qua quá trình lặp lại cho đến khi mẫu gạch block AAC chống thấm đạt được tiêu chí độ hút nước 8-10%

Thành phần cấp phối cho gạch block AAC chống thấm sử dụng phụ gia PDMS với khuôn thép kích thước 4.2x1.2x0.7 m được xác định như sau:

35 Bảng 3.1 Bảng cấp phối cơ bản nguyên liệu sản xuất gạch block AAC

Nguyên liệu Hàm lượng Đơn vị

Phụ gia PDMS 11.5 kg/khuôn

Tiếp theo với mẫu gạch đạt yêu cầu hút nước chúng tôi tiến hành các thí nghiệm ở hai cấp độ:

 Phân tích thành phần vật liệu nhằm làm rõ cơ chế kết hợp của phụ gia

 Thí nghiệm chỉ tiêu chất lượng theo tiêu chuẩn và đánh giá tính tương thích của gạch với vữa xây và tô so với loại gạch block AAC thương mại

36 Hình 3.1 Sơ đồ khối quy trình thực nghiệm

C ÁC PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH VÀ THIẾT BỊ PHÂN TÍCH VẬT LIỆU

Kích thước mẫu chuẩn bị 40x40x40 mm

Mẫu được đem sấy khô trong lò sấy đến khối lượng không đổi sau đó cân mẫu thu được m0

Lưu các mẫu ở nhiệt độ phòng

Nhấn chìm mẫu vào bể nước, độ sâu mẫu cách mặt nước tối đa 50 mm như trên hình 3.2

37 Hình 3.2 Mô tả thí nghiệm đo độ hút nước gạch block AAC Sau 24h đem cân mẫu được m1

Sau 72h đem cân mẫu được m2 Độ hút nước sau 24h của gạch block AAC được tính theo công thức:

(m1-m0)/m0 x 100 (%) Độ hút nước sau 72h của gạch block AAC được tính theo công thức:

3.4.2 Thí nghiệm đo cường độ chịu nén và khối lượng thể tích

 Đo khối lượng thể tích khô theo tiêu chẩn TCVN 6477: 2011

Xác định tỷ số giữa khối lượng mẫu khô và thể tích đo được của chính mẫu đó

 Dụng cụ và thiết bị - Tủ sấy, có bộ phận điều chỉnh và ổn định ở nhiệt độ (105 ± 5)0C

- Thước lá kim loại, có vạch chia đến 1mm

- Cân kỹ thuật, có khả năng cân mẫu chính xác đến 1g

Mẫu thử có hình lập phương, cạnh 100mm ± 2mm, hình trụ hoặc hình lăng trụ, được cắt ra từ mẫu block AAC Sấy mẫu ở nhiệt độ (105 ± 5) 0 C đến khối lượng không đổi (khi chênh lệch giữa 2 lần cân liên tiếp cách nhau 2h không lớn hơn 0.2% khối lượng mẫu) Để nguội mẫu trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng

A: Hướng trương nở của bê tông khí trong quá trình sản xuất

L: Chiều dài của block AAC

Dùng thước lá đo kích thước của từng mẫu, chính xác đến 1mm và tính thể tích mẫu (V) Cân khối lượng mẫu sau khi sấy khô (m), chính xác đến 1g Khối lượng thể tích khô của mẫu (γV), tính bằng kg/m 3 , là tỷ số giữa khối lượng mẫu sau khi sấy khô (m) và thể tích tính được của mẫu thử (V), lấy chính xác đến 10 kg/m 3

 Đo độ bền nén của mẫu theo tiêu chuẩn TCVN 6477: 2011

Hình 3.3 Thiết bị nén mẫu 40x40x40mm Mẫu đo được đặt trên giá đỡ, lực phá hủy vật liệu (F) tác dụng lên thiết diện (S) vuông góc với lực ép Mặt chịu nén phải là mặt chịu tải trọng của mẫu vật liệu khi thi công Tốc độ tăng tải 1,5 kN/s theo tiêu chuẩn TCVN 6477:2011

 S (MPa) Với : F là lực tác dụng lên mẫu (N) S là tiết diện lực tác dụng lên (mm 2 )

39 Mẫu đo hình khối chữ nhật có cạnh 40x40x40 mm

Mục đích: Đánh giá độ bền chịu nén của mẫu gạch block AAC chống thấm

3.4.3 Thí nghiệm độ bám dính của vữa tô với gạch block AAC

Cường độ bám dính của vữa được xác định theo TCVN 3121-12:2003, gồm các bước tiến hành như sau:

 Mẫu vữa được trát lên tấm bê tông nền

 Khi mẫu đã đến tuổi thử, dùng nhựa epoxy gắn đầu kéo vào mẫu thử sao cho nhựa không dính ra ngoài diện tích cần thử

 Sau khi nhựa epoxy đóng rắn, lắp nền liên kết có gắn đầu kéo vào đúng vị trí của máy

 Lắp tiếp các móc trên đầu kéo vào máy thử

Hình 3.4 Thí nghiệm đo độ bám dính của vữa

 Tác dụng một lực kéo thẳng góc với mẫu thử với tốc độ tăng tải

0.05N/mm 2 s cho đến khi mẫu bị kéo đứt, ta xác định được cường độ bám dính của vữa

3.4.4 Phân tích vi cấu trúc bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM)

Mục đích: Dựa trên hình ảnh thu được ta so sánh sự khác nhau về cấu trúc của các lỗ rỗng mao dẫn bên trong gạch block AAC sử dụng phụ gia PDMS và AAC thường từ đó cho chúng ta viết được sự khác biệt về độ hút nước của gạch block AAC sử dụng phụ gia PDMS

Vi cấu trúc của gạch block AAC thường và gạch block AAC sử dụng phụ gia chống thấm được quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron

40 Microscope – SEM).Thiết bị chụp SEM được sử dụng là máy FE SEM S4800 Hitachi

3.4.5 Phân tích phổ hấp phụ bằng hồng ngoại (FTIR)

Mục đích: Dựa trên kết quả của phổ hồng ngoại FTIR với bảng phổ chuẩn ta xác định được vị trí chính xác của vùng bước sóng nhóm akyl CH3 bên trong mẫu phụ gia chống thấm hữu cơ PDMS Từ đó ta so sánh với kết quả phổ hồng ngoại của 2 mẫu gạch block AAC thường và AAC sử dụng phụ gia PDMS để ta xác định được sự tồn tại của nhóm alkyl CH3 trong mẫu gạch block AAC chống thấm hay không Đối với mẫu dung dịch lỏng của phụ gia PDMS ở nhiệt độ phòng thì thường lấy ở dạng nguyên mẫu hoặc dung dịch Nồng độ mẫu và độ dài đường ánh sáng đi qua mẫu được chọn sao cho độ truyền quang T nằm trong khoảng 15-70% Đối với chất lỏng nguyên thường dùng lớp mỏng bề dày 0.001-0.05mm Đối với dung dịch thường chọn nồng độ 10% và bề dày lớp dung dịch 0.1 mm.Đối với mẫu gạch block AAC lấy 1g (± 0.0001g) mẫu sau khi nghiền thành bột qua sàng 63μm rồi trộn với dầu khoáng, hexaclorobutadien, pefluorokerosen, mỡ clorfuorocacbon… Hỗn hợp này được quét lên phiến cu-vét và ép vào nhau Chiều dày của mẫu được chỉnh sao cho đám hấp thụ mạnh nhất có độ truyền quang 60-80%

3.4.6 Phân tích thành phần khoáng bằng phương pháp nhiễu xạ tia X

Mẫu phân tích nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction-XRD) được cho vào máy D8-ADVANCED, với điện áp gia tốc 40kV, cường độ dòng 40mA, bức xạ Cu-Kα (dùng tấm lọc Ni), tốc độ quét 2θ = 0.03 0 /0.7s

Lấy 1g (±0.0001g) mẫu sau khi nghiền thành bột qua sàng 63 μm, sau đó cho vào khay mẫu và cho vào máy phân tích Mỗi mẫu sẽ được chạy một đường nhiễu xạ XRD với dải góc từ 2θ=3 0 đến 50 0