Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật hóa học: Nghiên cứu chế tạo gạch không nung từ đất bồi lắng Cà Mau

Hiện nay, công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng không nung đang được nhiềunước phát triển trên thế giới áp dụng nhằm giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường trongquá trình khai thác, sản xuất và

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP.HCMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

GVÕ DUY ĐĂNG KHÔI

NGHIÊN CỨU CHẼ TẠO GẠCH KHÔNG NUNG

TỪ DAT BOI LANG CA MAU

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Hóa Hoc

Mã ngành : 60 52 03 01

TP.HCM, tháng 12 năm 2015

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠITRUONG ĐẠI HỌC BACH KHOA - ĐHQG — HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS Nguyễn Quang Long Chữ ký:

4 Ủy viên: PGS TS Ngô Mạnh Thang

5 Thư ký: TS Nguyễn Trường Sơn

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý

chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIEM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Võ Duy Đăng Khôi MSHV: 13051180Ngày thang, năm sinh: 29/11/1990 Nơi sinh: Tân An, Long An

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Hóa Học Mã số : 60530201I TÊN DE TÀI:

NGHIÊN CỨU CHE TAO GACH KHÔNG NUNG TỪ DAT BOI LANG CÀ MAUIl NHIEM VU VA NOI DUNG:

- Nghiên cứu phương pháp chế tao gạch không nung.- Nghiên cứu tính chất nguyên liệu chính — đất bồi lắng và một số phụ liệu.- Khảo sát quy trình sản xuất gạch không nung từ đất bồi lăng

- Khảo sát các tính chất của sản phẩm gạch không nung.HI NGÀY GIAO NHIEM VU : 01/2015

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU: 12/2015Vv CÁN BỘ HUONG DAN : TS Nguyễn Quang Long

LỜI CÁM ƠN

Tôi kính gửi lời cảm ơn chân thành đến Quy Thay, Cô trường Đại Học BáchKhoa TP Hô Chi Minh đã truyền đạt những kiến thức quý báu trong thời gian tôi

học tap tại trường.

Tôi trân trọng cảm ơn Quý Thay, Cô trong khoa Kỹ Thuật Hóa Học, ThayHuỳnh Kỳ Phương Hạ, Thầy Nguyễn Quang Long và Thầy Nguyễn Đình Hùng khoaKỹ Thuát Xây Dựng — Dai Hoc Quốc Tế — DHOG TP Hồ Chi Minh đã tận tình dànhthời gian hướng dan, đóng góp y kiến và nhận xét dé tôi hoàn thành luận văn này

Tôi cũng xin cảm ơn các anh, chị quản lý Phòng Thí Nghiệm Vô Cơ đã tạo điềukiện thuận lợi cho các hoạt động thí nghiệm và sử dung các dụng cụ, máy móc thiết

bị thí nghiệm.

Tôi trân trọng cảm ơn tất cả những người bạn đã cho tôi ý kiến quý báu trong

quá trình thực hiện luận văn.

Mặc dù tôi đã có nhiều cỗ gống hoàn thành luận văn bằng tắt cả sự nỗ lực vàkhả năng của mình, tuy nhiên nội dung luận văn này chắc han không tránh khỏinhững thiếu sót, kính mong Quý Thay, Cô và các bạn đóng góp ¥ kiến dé dé tài luận

văn cua tôi được hoàn thiện hon.

In recent years, the phenomenon of fast sedimentation in the river that causesobstructive waterway traffic, they also impacts indirectly negative on the environment andthe aquaculture In addition, rice husk and rice husk ash is discharged into the environmentwith large uncontrolled seriously affect to the ecological environment Unfired brick madefrom sediment and rice husk ash as a result of the curing process by hydration in the reactionof cement and the geopolymer chemistry in an alkaline environment, the curing process takesplace in atmospheric condition This study showed unfired bricks from sediment and ricehusk ash new materials to suit the needs of construction materials in the future Unfiredbricks have the promising characteristics to help development unfired constructionmaterials in the direction environmentally friendly Materials were analyzed the mechanicalproperties such as compressive strength, flexural strength, water absorption The physicaland chemical parameters were determined by modern analytical techniques such as XRF,XRD, SEM, TGA.

We have studied successful fabrication of unfired brick with components including:

e Rier sediment: 60 — 70%e Portland cement: 20 — 30%e — Rice husk ash: 5 — 10%e => Additives: liquid glasse Other Fillers (river sand, stone dust, waste paint)Unfired brick met the standards of M35 and M50 according to TCVN1450:2009.

TOM TAT

Trong những năm gan đây, hiện tượng bôi lang nhanh trên các con sông lànguyên nhân gây cản trở giao thông đường thủy Ngoài ra, chúng còn gián tiếp tácđộng tiêu cực đến môi trường và nuôi trong thủy sản Bên cạnh đó, trấu và tro trấuđược thải ra môi trường với lượng lon không kiểm soát gây ảnh hưởng tram trọngđến môi trường sinh thái Gạch không nung chế tạo từ đất bôi lắng và tro trấu là kếtquả của sự đóng rắn nhờ quá trình hydrat hóa trong phan ứng cua xi măng và quátrình geopolymer hóa trong môi trường kiểm, quá trình đóng rắn diễn ra trong điềukiện không khí Nghiên cứu này cho thấy gạch không nung từ đất bôi lắng và tro trấulà vật liệu mới phù hợp với nhu cầu vật liệu xây dựng trong tương lai Gach khôngnung này có các đặc tính triển vọng giúp phát triển vật liệu xây dựng không nungtheo hướng thân thiện với môi trưởng Vat liệu được phân tích các tính chất cơ tinhnhu độ bên nén, cường độ uốn, độ hút nước Cúc thông số lý hóa được xác địnhbằng các kỹ thuát phân tích hiện đại như: XRF, XRD, SEM, TGA

Chúng tôi đã nghiên cứu chế tạo thành công gạch không nung với thành phan

bao gÔm:

e Dat bồi lang: 60 — 70%

e Xi măng Portland: 20 — 30%

e Tro trấu: 5 — 10%

e = Phu gia: thuy tinh long

° Chat độn khác (cái sông, đá bụi, phế phẩm sơn)Gạch không nung thành phẩm đạt được tiêu chuẩn M35 và M50 theo TCVN

1450:2009.

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dan cuaTS Nguyễn Quang Long và TS Nguyễn Đình Hùng

Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố

MỤC LỤC - -GG Q00 nọ re Vil

MỤC LUC HÌNH G1 519191 1E 91119151 1E 9111511111 1111111 ng ưu xiiDANH MỤC CHU VIET TAT uu.ccccccccccccssscececescesecscececsscevscscsceesevavscececsecaceceeeevavavees XV0080.100157 |CHƯƠNG 1: TONG QUAN - - - CĐ 1 5111111111111 111111 rời 31.1 Khái quát về gạch không nung ¿2 + 255252 £+E+E£E+E+Eererrerrerserered 3

[.I.I Vat liệu xây không nung - << ng 3

1.1.2 Sơ lược lịch sử phát triển vật liệu xây không nung 31.1.3 Một số chủng loại gạch không nung - + 5552 s+x+ece+xsreceở 4

1.14 Tinh ưu việt của gạch không nung «+ s3 se 7

1.1.5 Yêu cầu kỹ thuật của gạch không nung - 2 2 s22 +s+s+se>s2 91.1.6 Dac điểm công nghệ sản Xuất -¿-2- + 5252252 e+E+EEzterererrerered 111.1.7 Tinh hình sản xuất và phát triển ở Việt Nam & Thế giới 121.2 Đất bôi lang Cà Mau 52223 SE 2E 3 E1 3 1212111121111 1111111 17

1.3.1 Cơ chế đóng ran bang xi măng Portland - + 2 2 s+s+s+sscse: 171.3.2 Cơ chế đóng ran bang polymer vô co — geopolymer -‹- 181.3.3 Sự kết hợp của hai cơ chế đóng ran trong cùng một hệ thống 1914 Tính cấp thiết của để tài ¿5-5-5232 3 212111211111 21 111111 211.5 Mục tiêu của để tài cv ng 11H HH1 ng ng ri 241.6 Phương pháp tiếp cận giải quyết vấn đề + 5 5+ Sccxceccecxererereee 25CHUONG 2: NGUYEN LIBU 2 2 52 SE2E2EESE£E#EEEEEEEEEEEEEEEEEErkrkrrkrkee 27"N0 na 272.2 Chất kết dính -c c+++cktệ kh TH HH ng ng hư 27

2.2.1 Xi măng PortÏan (<< + 99900101 ng, 272.2.2 “TRACK e0 “ ae 30

2.3 Phụ gia— chất độn cE tt S123 1 15111111 111115 1111111111101 1111 y6 32

2.3.1 Thủy tinh lỎng << 0 nọ vn 32

"ch Non hố 332.3.3 Phế phẩm của SƠN - ¿6 S2 S223 EEE 2312121111111 re 33

2.3.4 Cá SÔNnG LH HH nọ 332.3.5 Đá DỤI QQQQHH v 342.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƯỚC - 55c s2 3424.1 Tinh hình nghiên cứu trong THƯỚC - <1 ke ree 3424.2 Tinh hình nghiên cứu ngoài THƯỚC 5555 1 1 ke 35

3.1 Phương pháp nghiên CỨU -G G0 ng 383.2 Nội dung nghiÊn CỨU - << <5 000000 0 ng 38

3.2.1 Quy trình nghiên cứu chế tạO ¿- - + + ©s+Sz ++x+E£tcxvrrxrrerersrrees 38

3.2.2 Quy trình thí nghiỆm - - - << 5G 13000 ng re 40

3.2.3 Thuyết minh quy trình - ¿+ + + +£+E+E£EE+EeEererrererererrerered 413.24 Các yếu tô anh hưởng đến chất lượng gạch không nung 4]3.2.5 Khảo sát sự ảnh hưởng của các yếu tô đến chất lượng gạch không nung

¬ốỐố Ha 1ä 42

3.2.6 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm ĂĂ S999 1111 ke 45

3.3 Các phương pháp thử cơ tính gạch không nung «<< << <<++<<*+ 46

3.3.1 Xác định kích thước và khuyết tật ngoại quan -55- 46

3.4 Các phương pháp phân tích lý hóa <9 1 he geg 493.4.1 Phương pháp phân tích nhiễu xạ tia XX 2 2 55252525 2s2<25c: 493.4.2 Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng - «<< <<<+++ 50

3.4.3 Phương pháp phân tích hién thị điện tử quét - 5555-55: 51

CHƯƠNG 4: KET QUÁ VA BAN LUẬN - 5-55 ScccctcEckerrkererxee 52

4.1 Tính chất của nguyên liỆU -¿- + 2 52 SE+E+E££E£E£EEEEEEeEEEErErrkrerkrrrerree 524.1.1 Dat bồi lắng -c- c c2 SSv 1 2112 1211111211111 1111k 525 ha 53

4.2 Tính chất cơ lý gạch không nung - 25-5252 2s+S£++x+xececeererscree 54

4.2.1 Kích thước va ngoal QU4I - 2G 5G 00g nen 54

A2.2 Khối lượng thé tich ccccccccsccseescscssssescssssssssesessssssssesesssssssssseseeseess 56

A 23 Độ PONG ceeccccccccccccccccscscsescscscscsssssssssssssscsescssscscscscscscsesescsesescscesessssssseseeees 57

4.2.4 Vết tróc dO VOi ceecccccccccscsesssscscscssssesescscsssscscssssssscsesssssssscsesssessseseeseees 574.2.5 Dé bền nước — Hệ số MEM oe ececcescceceseesecscscesescevecscecseevevscsceceeeevees 58

4.2.6 Cường độ nén - + <5 St t1 1 1 11151511 1111711511 1111111110111 y 62

4.27 Cường độ uốn - «¿+ S< SE SES3EEEEEEEE515151515 1511111111111 Le 69

4.2.8 Độ hút nước <5: SE SE 3 1 1513111111 11515 1111171111101 11 11 ccy 754.3 Phân tích XRD c5 SE tt S1 1 111511111111 111511 1111111111111 11 1e rk 8]

A.A KOt qua SEM nh 83

4.5 Phân tích TGA coccccccccccccccscsssssscssscsssscscscscsssscscsssvsssscsescscssscscsssvssecsessavsesees 85

4.6 So sánh gạch đất bôi lang với gạch đất sét nung và gạch thương mại Trung

II b ẰẰẰ: 874.7 Tinh so bộ giá thành viên gạch không nung «5+ <<ssss+sss«+ 88

CHUONG 5: KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 2-5-5255 2cx+EcEsEcxee 89

5.I KẾtluận G11 11112111 1110191 11T 111111 TH ng 895.2 Kiến nghị S-Sc tt S3 1 1511 1111111111111 11111 110101111101 01 01g gư 90DANH MỤC CÁC CONG TRÌNH KHOA HỌCC + + S+E+E+E+E£E+EzEzesesees |TÀI LIEU THAM KHẢO G3 312v 3128 1E 3112198 1 5 111151 1E ng ree II

PHU LUC wiceecccccccccsccscscscsscscscscsssscsescscsssscscscscscssescscssssscscsssssssscscscessssecsesescssssseeeseans VII

LY LICH TRÍCH NGANG - Gv 539191 1E 511111 1111 11119151 3 111151 ri X

MỤC LỤC BÁNGBang 1 1: So sánh một số chỉ tiêu đầu tư dây chuyển sản xuất gach không nung vagạch đất sét nung ¿-¿- ¿tk 1111 151515151511 11 111111111111 T11111515150111 111111111 rệt 8Bang 1 2: So sánh đặc tinh kỹ thuật của gạch không nung va gach đất sét nung 9Bang 1 3: Khuyét tật về hình dạng bên ngoài của gạch xây - - 55+: 10Bang 1 4: Cường độ nén và uốn của gạch rỗng theo từng MAC gạch 10

Bang 1.5: So sánh công nghệ gach ép thủy lực và gach block ép rung II

Bảng 1 6: Thanh phan oxit thường có trong clinke ¿5 + ss+s+ss+s+see 18

Bang 2 1: Thành phan hóa học của xi măng PCB40 Hà Tiên 5- 28

Bảng 3 1: Các yếu tố khảo sát trong quá trình nghiên cứu -s- + 42

Bảng 4 1: Thành phan hóa học của đất bôi lắng các cửa bién ở Cà Mau 52Bảng 4.2: Giá trị pH của đất bồi lang — mẫu Kênh xáng Đội Cường 52Bang 4 3: Lượng muối hòa tan trong đất bồi lang — mẫu Kênh xáng Đội Cường 53Bang 4 4: Ty trọng của đất — mẫu Kênh xáng Đội Cường - 55+: 53Bang 4 5: Thanh phan hóa học của tro trau cececssesessssessssssessesesessesesessssesesseseseesesen 53Bang 4 6: Khối lượng viên gach không nung với thành phan khác nhau 55

Bang 4 7: Độ rỗng của gạch không nung -. 5- 5 5+s2c+cvcvScececerererereree 57Bang 4 8: Tính toán sơ bộ giá thành viên gạch không nung - 88

Bang 5 1: Bảng thông số kỹ thuật của sản phẩm gạch không nung chế tao từ đất bôilãng Cà Mau

MỤC LỤC HÌNHHình 1 1: Sơ đồ thiết bị sản xuất gạch Ống — xi măng cốt liệu của công ty Trung Hậu(Việt Nam-trái) và thiết bị sản xuất gach block của Trung Quốc (phải) 5Hình 1 2: So đồ quy trình sản xuất gach AAC và san phẩm -. 5: 6Hình 1 3: Gạch dat không nung có 16 mù (trái) và gạch 4 lỗ (phải) 7Hình 1 4: Thiết bị sản xuất gạch silicat và sản phẩm gạch canxi silicat 7Hình 1 5: Sản lượng gạch tại Việt Nam tính đến tháng 5/2012 (đơn vi: tỷ viên QC)

Hình 1 6: Sơ đồ nguyên lý kết hợp 2 cơ chế đóng rắn -. - 5+ 255552: 20Hình 1 7: Tỉ lệ sản lượng sản xuất các loại gạch xây tại Việt Nam tính đến tháng

s0IVPANH-cốaâ3đâiaẳồaồễẳẳềềẻã**3*+34V 22

Hình 1 8: Dự báo thị trường tiêu thụ, số liệu theo “Quyết định phê duyệt Chươngtrình phát triển vật liệu không nung đến năm 2020” ngày 28/4/2010 của Thủ tướng

Chính phủ'” - ¿6 5£ SE E93 1 E931 121911212111 212111 1111111111111 11 111111101111 Hy 24

Hình 3 1: Thiết bị ép thủy lực 5-52 525621 32 2E E23 151225111111 11 111.111 cxe, 45

Hình 3 2: Khung ép gạch không nung - - << 11 9 199 vn re 46

Hình 4 1: Gach không nung từ đất bồi lắng ¿25-5252 222ccecxvecrecxee 54Hình 4 2: Ảnh hưởng của nguyên liệu đến khối lượng của viên gạch không nung 55Hình 4 3: Anh hưởng của nguyên liệu đến khối lượng thé tích (kg/m”) của viên gach

KHONG NUN 521777 56

Hình 4 4: Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng đến độ bền nước của gạch không nungvới hàm lượng tro tra lÚØ% - ¿6 +S£SE+E+EESE£E#EEEEEEEEE 2312121121211 xe 58Hình 4 5: Ảnh hưởng của hàm lượng tro trâu đến độ bền nước của gạch không nung

với hàm lượng xi măng 3% - - - << G 1900 re 59

Hình 4 6: Ảnh hưởng của hàm lượng thủy tinh lỏng đến độ bền nước của gạch khơngnung với hàm lượng đất 60%, xi măng 30%, tro traU 10% 25s+s+c+¿ 60Hình 4 7: Ảnh hưởng của các chất độn đến độ bền nước của gạch khơng nung vớihàm lượng xi măng 30%, tro tra Ø% ¿+ + +2 2+2 SE£E+E2EEEEEEEEEEEEEEErkrkrree 61Hình 4 8: Ảnh hưởng của lượng nước phối trộn đến cường độ nén của gạch khơngnung với hàm lượng đất 70%, xi măng 20%, tro traU 10% - 2-25 s+s+s+¿ 62Hình 4 9: Ảnh hưởng của lực ép đến cường độ nén của gạch khơng nung với hàmlượng đất 70%, xi măng 20%, tro tau ÍỦØ6 - << sex SE 1 11151511 te, 63Hình 4 10: Ảnh hưởng của hàm lượng thạch cao đến cường độ nén của gạch khơngnung với hàm lượng đất 60%, tro trâu 1Ừ6 + ¿5+5 S2+*+E+£+t+xezezxererecree 64Hình 4 11: Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng đến cường độ nén của gạch khơngnung với hàm lượng tro traU lỪ ¿- - 256252 +E+E+E£E£ESEEEEEEeEErkrkrkrrererrees 65Hình 4 12: Ảnh hưởng của hàm lượng tro trau đến cường độ nén của gạch khơng

nung với hàm lượng xi măng 3Ú% - - - << 5 G1390 01019 9 ng re 66

Hình 4 13: Anh hưởng của ham lượng thủy tinh lỏng đến cường độ nén của gachkhơng nung với hàm lượng đất 60%, xi mang 30%, tro trâu 1Ú% -ccccscse¿ 67Hình 4 14: Ảnh hưởng của các chất độn đến cường độ nén của gạch khơng nung vớihàm lượng xi măng 30%, tro tra Ø% ¿+ + +2 2+2 SE£E+E2EEEEEEEEEEEEEEErkrkrree 68Hình 4 15: Ảnh hưởng của lực ép đến cường độ uốn của gạch khơng nung với hàmlượng đất 70%, xi măng 20%, tro tau ÍỦØ6 - << sex SE 1 11151511 te, 69Hình 4 16: Anh hưởng của hàm lượng thạch cao đến cường độ uốn của gạch khơngnung với hàm lượng đất 60%, tro trâu 1Ừ6 + ¿5+5 S2+*+E+£+t+xezezxererecree 70Hình 4 17: Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng đến cường độ uốn của gạch khơngnung với hàm lượng tro traU lỪ ¿- - 256252 +E+E+E£E£ESEEEEEEeEErkrkrkrrererrees 7]Hình 4 18: Ảnh hưởng của hàm lượng tro trâu đến cường độ uốn của gạch khơng

nung với hàm lượng xi măng 3Ú% - - - << 5 G1390 01019 9 ng re 72

Hình 4 19: Ảnh hưởng của hàm lượng thủy tinh lỏng đến cường độ uốn của gachkhơng nung với hàm lượng đất 60%, xi mang 30%, tro trâu 1Ú% -ccccscse¿ 73

Hình 4 20: Ảnh hưởng của các chất độn đến cường độ uốn của gạch khơng nung vớihàm lượng xi măng 30%, tro tra Ø% ¿+ + +2 2+2 SE£E+E2EEEEEEEEEEEEEEErkrkrree 74Hình 4 21: Ảnh hưởng của lực ép đến độ hút nước của gạch khơng nung với hàmlượng đất 70%, xi măng 20%, tro tau ÍỦØ6 - << sex SE 1 11151511 te, 75Hình 4 22: Ảnh hưởng của hàm lượng thạch cao đến độ hút nước của gạch khơngnung với hàm lượng đất 60%, tro trâu 1Ừ6 + ¿5+5 S2+*+E+£+t+xezezxererecree 76Hình 4 23: Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng đến độ hút nước của gạch khơngnung với hàm lượng tro traU lỪ ¿- - 256252 +E+E+E£E£ESEEEEEEeEErkrkrkrrererrees 77Hình 4 24: Ảnh hưởng của hàm lượng tro trâu đến độ hút nước của gạch khơng nung

với hàm lượng xi măng 3% - - - << G 1900 re 78

Hình 4 25: Ảnh hưởng của hàm lượng thủy tỉnh lỏng đến độ hút nước của gạchkhơng nung với hàm lượng đất 60%, xi mang 30%, tro trâu 1Ú% -ccccscse¿ 79Hình 4 26: Ảnh hưởng của các chất độn đến độ hút nước của gạch khơng nung (28ngày) với hàm lượng xI măng 30%, tro m010 277 S0Hình 4 27: XRD đất bồi lang — mẫu Kênh xáng Đội Cường và gạch khơng nung.81

Hình 4 28: Kết qua XRD (A) gach đất bồi lang, (B) gach dat sét nung, (C) gach da

THUONG MAL 00777 82

Hình 4 29: Anh SEM cua (A) đất phân giải x 500; (B) gach khơng nung từ dat bồilắng x 500; (C) đất phân giải x 1000; (D) gạch khơng nung từ đất bồi lang x 100083Hình 4 30: Ảnh SEM của (A) gạch đất x 100; (B) gạch đất x 500: (C) gạch đất sétnung x 100; (D) gach đất sét nung x 500; (E) gạch đá x 100; (F) gạch đá = 500 84Hình 4 31: Phân tích DTA của mẫu đất bơi lắng — mẫu Kênh xáng Đội Cường 85Hình 4 32: Phân tích DTA của mẫu gạch khơng nung với 60% đất bồi lang — 30%xi măng — 10% trO tTẪU ¿-:- - <5 SE 2EE9 E5 E1 15151515 13111115 1111111151101 1111051111 re 86Hình 4 33: So sánh gach đất bơi lang với gạch đất sét nung và gạch thương mai

Trung Hau 0 87

DANH MỤC CHỮ VIET TAT

ACC Aerated Autoclave Concrete — Gạch bê tông khí chưng ápCLC Cellular Lightwieght Concrete — Gach bé tong bot

C38 3CaO SiO2C25 2CaO SiOzC3A 3CaO Al203C4AF 4CaO.A1203.Fe203

CSH 3CaO.2S102.3H20GKN Gach khong nung

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

VLXKN Vật liệu xây không nungVLXD Vật liệu xây dựng

MỞ DAUNhững năm gan day, mức tiêu thụ gạch xây dựng trên toàn quốc vào khoảng20 ty viên/năm Dự báo đến năm 2020, nhu cau sẽ tăng vào khoảng 40 ty viên/năm,cao gap đôi so với tiêu thụ hiện nay Nếu toàn bộ nhu cầu về gach xây dựng đều tậptrung vào gạch đất sét nung thì gần 10 năm nữa, chúng ta sẽ đào đi gần 1 tỷ mẺ đấtsét mà phần lớn xâm phạm vào đất canh tác Điều này làm ảnh hưởng nghiêm trọngđến tài nguyên đất nước Không những thế, quá trình nung sản phẩm gạch truyềnthong cũng lam tiêu tốn nhiều nguyên liệu, đặc biệt là công việc dùng than đốt và

nhiên liệu hóa thạch, quá trình này làm thải ra môi trường một lượng lớn khí độc hại

không chỉ ảnh hưởng môi trường, sức khỏe con người mà còn làm giảm năng suấtcây trông Bởi vậy nhu câu về một công nghệ mới thân thiện với môi trường dé từngbước thay thế công nghệ gạch đất sét nung là hết sức cần thiết và cấp bách

Hiện nay, công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng không nung đang được nhiềunước phát triển trên thế giới áp dụng nhằm giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường trongquá trình khai thác, sản xuất và đã mang lại nhiều kết quả tích cực như: Tận dụng

được nhiều nguồn nguyên liệu rẻ tiên, phế liệu hiện có tại các vùng miễn, tạo ra được

nhiều loại vật liệu xây dựng có giá thành thấp Ngoài ra vật liệu xây dựng khôngnung còn mang lại hiệu quả kinh tế cao cho các chủ thể trong ngành công nghiệp xâydựng như: Chủ đầu tư, chủ thâu thi công, nhà sản xuất vật liệu xây dựng và cuối cùnglà lợi ích của người tiêu dùng Vì vậy, công nghệ sản xuất gạch không nung là sự lựachọn phù hợp với định hướng của toàn cầu Theo đó, nhu cau về các loại máy móc —thiết bị, công nghệ sản xuất, nguyên vật liệu dùng trong ngành vật liệu xây dựngkhông nung theo xu hướng phát triển của thế giới ngày càng tăng cao Bên cạnh đó,Chính phủ cũng đang đây mạnh chương trình “sản xuat, tiêu thụ vật liệu không nung”trong thời gian tới Theo đó, Chính Phủ xem xét tạo cơ chế, lộ trình dé tạo thi trườngcho vật liệu không nung, tạo thuận lợi cho nhà sản xuất về đầu tư, phát triển côngnghệ, nguồn nguyên liệu tăng cường thanh tra kiểm tra việc sử dụng đất nông nghiệp

làm gạch đã bị cắm theo quy định tại Quyết định 567, nâng phí bảo vệ môi trường và

tăng cường giám sát đôi với cơ sở sản xuât gạch đât sét nung.

Đề tài Nghiên cứu chế tạo gạch không nung từ đất bôi lắng Cà Mau nàygiúp phát triển vật liệu xây không nung thêm đa dạng vẻ chủng loại cũng như côngnghệ sản xuất, tận dụng nguồn nguyên vật liệu ở từng địa phương góp phan hạn chếsử dụng gạch đất sét nung, giảm tác động đến môi trường sinh thái, giải quyết nhucầu vật liệu xây dựng hiện nay Sự thành công của dé tài còn mở ra một hướng ngànhnghề mới cho địa phương, giảm các gánh nặng vẻ khai thác đất sét làm gạch nung,giảm thiểu 6 nhiễm môi trường, góp phan vào an toản giao thông đường thủy tại địaphương, tiết kiệm năng lượng, bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và phát triển kinh tế bền

vững.

CHƯƠNG 1: TONG QUAN1.1 Khai quát về gach không nung

1.1.1 Vật liệu xây không nung

Vật liệu xây không nung (VLXKN) là loại vật liệu dùng trong xây dựng [rong

đó, việc sản xuất ra chúng không sử dụng nhiệt để nung Nói đến vật liệu xây khôngnung người ta thường chủ yếu nói đến gạch không nung Tuy nhiên, vật liệu khôngnung không chỉ có gạch không nung, nó còn có tắm 3D (panels), thạch cao, vật liệu

đá nhân tạo không nung

Gạch không nung là một loại gạch mà sau công đoạn định hình thì tự đồng rắnđạt các chỉ số về cơ học như cường độ nén, cường độ uốn, độ hút nước mà khôngcân qua nhiệt độ, không phái sử dụng nhiệt để nung nóng đỏ viên gạch nhằm tăngđộ bền của viên gạch Độ bên của viên gạch không nung được gia tăng nhờ lực éphoặc rung hoặc cả ép lẫn rung lên viên gạch và thành phần kết dính của chúng,

Về ban chất của sự liên kết tạo hình, gạch không nung khác han gạch đất nung

Quá trình sử dụng gạch không nung, do các phản ứng hoá đá của nó trong hỗn hợp

gạch sẽ tang dan độ bền theo thời gian Tất ca các tổng kết và thử nghiệm trên đãđược cấp giấy chứng nhận: Độ bên, độ rắn viên gạch không nung tốt hơn gạch datsét nung đó và đã được kiểm chứng ở tat cả các nước trên thé giới: Mỹ, Đức, TrungQuốc, Nhật Bản [1]

Gach không nung ở Việt Nam doi khi còn được gọi là gach block, gạch bê

tông, sạch block bê tông, tuy nhiên với cách gọi này thì không phan ánh day đủkhái niệm về gạch không nung Mặc dù gạch không nung được dùng phô biến trênthé giới nhưng ở Việt Nam gạch không nung vẫn chiêm tỉ lệ thấp

1.1.2 So lược lịch sử phát triển vật liệu xây không nungVLXKN đã có một lịch sử phát triển lâu đời từ thời sơ khai của xã hội con ngườiđến hiện tại Xuất phát từ nhu câu sinh hoạt, cư trú, con người đã không ngừng laođộng, tìm tòi, sáng kiến và phát minh ra những vật liệu và thiết bị ngày càng hiện đại.Theo chiêu dài lịch sử phát triển của các vật liệu xây, đi từ gạch đất sét phơi khô đến

bê tông kêt dính băng vôi rôi dén xi măng cot liệu, bê tông xanh, bê tông xi măng

geopolymer, vật liệu composit, phát triển theo hướng hiện đại về công nghệ, ưu việtvề tính năng, thân thiện hơn với môi trường.

Cùng với những phát minh đầu tiên về chất kết dính, VLXKN có một lịch sửphát triển rất lâu đời Gạch lâu đời nhất được phát hiện ở Tell Aswad — Syria, có tuôi7500 năm trước Công nguyên Năm ngàn năm trước người Ai Cập đã biết sử dụngđất sét và rơm để làm thành những viên gạch đất không nung trong xây dựng Họcũng đã biết dùng đất sét, vôi và nước khoáng giàu natri và kali để làm vữa xây KimTự Tháp, vẫn còn đến ngày nay Cách đây hon hai ngàn năm, người La Mã đã khámphá ra xi măng Puzolan bằng cách trộn vôi và tro núi lửa Vôi được xem là nguyênliệu kết dính quan trọng từ đó Năm 1796 Jame Paker — người Anh — được cấp băngsáng chế về xi măng thủy lực băng cách nung đá vôi có chứa sét được gọi là xi măngPaker hay xi măng La Mã Năm 1824, Joseph Aspdin, người Anh, sáng chế ra ximăng Portland Từ đó đến nay công nghệ chất kết dính dùng trong xây dựng khôngngừng phát triển Gạch bê tông nhẹ (AAC) được sáng chế và hoàn thiện vào giữanhững năm 1920 do tiến sĩ Johan Axel Eriksson, sản xuất đại trà năm 1929 ở ThụyĐiền và trở nên rất pho bién [2]

1.1.3 Một số ching loại gach không nungVLXKN là các vật liệu, cau kiện, dang block, viên hoặc tam có thé thay thégach đất sét nung, dùng dé xây các kết cau tường bao che, tường ngăn trong các côngtrình xây dựng dân dụng và công nghiệp Sản phẩm vật liệu xây không nung hay gạchkhông nung rất đa dạng về chủng loại và chất luợng nhưng chủ yếu có hai loại chính

là gạch block bê tông thông thường và gạch block bê tông nhẹ Ngoài ra còn có các

chủng loại khác như gạch bê tông polymer khoáng hóa từ đất sét, gạch silicate, vàmột số sản phẩm dạng tam như tam thạch cao, tam 3D, tam sandwich

Trong một sản phẩm gạch không nung thông thường có hai thành phân chính làchất kết dính và cốt liệu Ngoài ra còn có các thành phần khác như chất tạo khí, phụgia giảm nuớc, phụ gia đóng răn nhanh, phụ gia cải thiện cường độ, chất tạo màu.Chat kết dính thường là xi mang Portland, vôi + xỉ, vôi + puzolan, vôi + tro bay, ngoài

ra còn có các hệ xi măng khác có những tính năng đặc biệt như xi măng magnê, xi

đá, chất thải rắn trong công nghiệp và xây dựng như xỉ trong khai thác quặng, xỉ lò,bê tong vỡ, gdm vỡ, gach vỡ đến các cốt liệu nhẹ như keramzit, foam, mat 26, rom,

trâu, diatomit

Gach block bê tông thông thường hay còn gọi là gach xi mang cốt liệu, phùhợp với tiêu chuan TCVN 6477: 2011 Chất kết dính là xi mang Portland, còn cốt liệulà cát, sạn, sỏi, mạt đá, bụi đá và các loại tương đương Loại này đuợc dùng khá phốbiến ở các tỉnh phía Bắc trong các công trình phụ hoặc các công trình kiên cố, xâycác kết cầu chịu lực hoặc không chiu lực Đặc tính cơ lí của sản phẩm phụ thuộc chủyếu vào lượng xi măng sử dụng kế đến là công nghệ sản xuất và phụ gia thêm vào.Thường thì sản phẩm loại này có cường độ kháng nén tốt, kích thước thay đổi lớnnên đỡ tốn công va vữa hồ khi xây, nhưng nặng hơn gach đất sét nung đến 1.4 lần và

chưa thân thiện với những công trình dân dụng ở các tỉnh phía Nam Tuy nhiên giá

thành có phan rẻ hơn gach đất sét nung tiêu chuẩn.Hiện nay, còn có một loại sản phẩm mới được gọi là gạch ống — XI măng cốtliệu, có thé sản xuất viên gạch có hình dáng và kích thước như viên gạch đất sét nungthông dụng nhưng từ các nguồn nguyên liệu thông dụng như mat đá, cát va cácnguyên liệu là phế liệu công nghiệp như xỉ than hoặc phế thải xây dựng như xàban, , do đó giá thành có thé rẻ hon gach đất sét nung truyền thống Chất lượng cơbản tương tự gạch đất sét nung truyền thông hoặc tốt hơn như hình dáng chính xác

hơn.

Hình 1 1: Sơ đồ thiết bị sản xuất gạch Ống — xi măng cốt liệu của công ty TrungHậu (Việt Nam-trái) và thiết bị sản xuất gạch block của Trung Quốc (phải) [2]

Gạch bê tông nhẹ - bê tông khí chưng áp (AAC — Aerated Autoclave

Concrete) — Sản phẩm được sản xuất dưới dạng block hoặc tam, phù hợp với tiêuchuẩn TCVN 7959: 2011 Chất kết dính thuộc hệ vôi, xi măng và thạch cao, kết cứngtrong quá trình hấp hơi nước ở nhiệt độ và áp suất thích hợp Cốt liệu chủ yếu là cátđược nghiền mịn và phụ gia trương nở thé tích thường là bột nhôm Đặc trưng 1a tínhnhẹ, trọng lượng thé tích thay đổi từ 400 — 1000 kg/mẺ, nên thường được dùng

trong các công trình cao tang hoặc các công trình xây trên nên móng yêu.

Bê tông bọt (CLC — Cellular lightwieght concrete) - Sản phẩm đuợc sảnxuất dưới dang block hoặc dạng vữa trộn sẵn ngoài công trình, chất lượng phải phùhop với tiêu chuẩn TCVN: 9029 — 2011 Chất kết dính là xi mang Portland, cốt liệulà cát, chất tạo bọt hoặc chất tạo khí, phụ gia khoáng hoạt tính hoặc phụ gia hóa học,đóng ran trong điều kiện tự nhiên không chung áp Công nghệ và thiết bị sản xuấttương đối đơn giản và chi phi đầu tư thấp không giống như thiết bị sản xuất bê tôngkhí chưng áp Khác với bê tông khí chưng áp là bọt được tạo trước bằng máy tạo bọt,sau đó trộn bọt với vữa bê tông và phụ gia, xong đồ khuôn hoặc bơm trực tiếp vàocông trình có đóng cốp pha

Gach đất không nung — Gach polymer khoáng hóa từ khoáng sét — Sản phẩmdưới dang block đặc hoặc rỗng đến 35% Khối lượng thay đối từ 1.4- 1.9 kg/vién,nặng hơn gạch đất sét nung Chất kết dính là xi măng Portland, vôi và phụ gia;cốt liệu là đất sét, cát, sạn, sỏi, các loại từ thô đến mịn, mạt đá, tro, xỉ, phế thải răn

bán khô.

Hình 1 3: Gạch đất không nung có lỗ mù (trái) và gạch 4 lỗ (phải) [2]Gach silicate — là vật liệu xây không nung được sản xuất trên cơ sở vôi + cáthoặc các loại phế thai có chứa ham lượng oxit silic cao (tro, xi than, phế thải côngnghiệp) + nước Sản phẩm được tạo hình bằng phương pháp ép bán khô, sau đó đóngran trong thiết bi hap ở nhiệt độ 160 — 220°C và áp suất 12 — 16 MPa Sản phẩmyêu cau kỹ thuật phù hợp với tiêu chuẩn TCVN: 2118 — 1994

i

Hình 1 4: Thiết bị san xuất gach silicat và sản phẩm gach canxi silicat [2]

1.1.4 Tính ưu việt cua gach không nung

So sánh hiệu quả kinh tế, kỹ thuật sản xuất và sử dụng, sản phẩm vật liệu xâydựng không nung có nhiều tính chất vượt trội hơn vật liệu nung:

Không dùng nguyên liệu đất sét dé sản xuất Dat sét chủ yếu khai thác từ đấtnông nghiệp, làm giảm diện tích sản xuất cây lương thực, đang là mối đe dọamang tính toàn cau hiện nay.

Nguyên vật liệu để sản xuất gạch không nung hết sức phong phú và có sẵntrong nước như mạt đá, cát vàng, xỉ than, đất đồi

Không dùng nhiên liệu như than, củi để đốt, tiết kiệm nhiên liệu, năng

lượng, và không thải khói bụi gây ô nhiễm môi trường

Sản phẩm có tính chịu lực cao, cách âm, cách nhiệt phòng hoả, chồng thâm,chống nước, kích thước chuẩn xác, quy cách hoàn hảo hơn vật liệu nung.Giảm thiểu được kết cấu cốt thép, rút ngăn thời gian thi công, tiết kiệm vữa

Bảng 1 1: So sánh một số chỉ tiêu đầu tư dây chuyền sản xuất gạch không nung va

gạch đất sét nung (theo trunghaucp.com)Đặc điểm Gạch không nung Gạch đất sét nungGiá trị dau tư Thập Cao

Diện tích mặt băng Nhỏ LớnGiá thành sản xuất Cao Thap, nhưng ngày càng tăng

Lợi nhuận Cao ThậpNguyên liệu Dôi dào Khan hiểm dân

Thuê Ưu đãi về thuê Không được ưu đãi thuê

Môi trường Giảm thiêu gây ô nhiễm O nhiễm nghiêm trọngYêu câu về vận hành „

a Cao Thapthiệt bi

Định hướng phat triển Siết chặt việc sản suất, hạn

của chính phủ

Khuyến khích phát triển

chế cấp phép dau tưBang 1 2: So sánh đặc tính kỹ thuật của gạch không nung và gach đất sét nung

(theo trunghaucp.com)

Đặc tính Gạch không nung Gạch đất sét nungMàu sắc Mau xám bê tông Màu đỏKích thước Giỗng nhau Sai lệchKhối lượng thể tích 1400 kg/m? 1200 kg/m?

Cuong do nén > 7.5 MPa > 5.0 MPaĐộ hut nước <12% < 16%

Xi mang, cát, đá bụi, xi „Nguyên liệu Đât sét

quặng, phụ gia

, 1 Có thê bị vênh do quá trình

Mỹ thuật Phăng như khôi bê tông đúc

nung

Với những ưu điểm vượt trội trên, gạch không nung hoàn toàn có thể thaythế cho gạch đất sét nung trong lĩnh vực xây dựng Công nghệ sản xuất gạch không

nung có thê trién khai ở mọi vùng miên trên cả nước.

1.1.5. Yêu cầu kỹ thuật của gạch không nungGạch không nung trong nghiên cứu được chế tạo với mục đích sử dụng chủyếu trong xây dựng tường bao Dựa vào tiêu chuan TCVN 6477:2011 — Gạch bêtông và TCVN 1450:2009 — Gạch rỗng đất sét nung, chúng tôi đưa ra một số yêucầu kỹ thuật cho gạch không nung từ đất bôi lắng [3, 4]

" Yéu cau vé hinh dang va kich thuoc:

Độ rỗng viên gạch không quá 65% trên mặt viên gạch có thể có rãnh hoặc gợnkhía Cạnh viên gạch có thé lượn tron với bán kính không lớn hon 5 mm theo mặtcắt vuông góc với phương din ép.

Sai lệch kích thước viên gạch không vượt qua quy định sau:

+ Theo chiều dài : +6 mm+ Theo chiều rộng : +4 mm+ Theo chiều dày : + 3 mmChú thích : đối với gạch rỗng có chiều dày băng chiều rộng thì sai lệch kíchthước tính theo chiều dày

Chiều dày thành ngoài lỗ rỗng không nhỏ hơn 10 mmChiều dày vách ngăn giữa các lỗ rỗng không nhỏ hơn 8 mm

Bang 1 3: Khuyét tật về hình dạng bên ngoài của gạch xây [4]Loại khuyết tật Mức cho phépĐộ cong trên mặt đáy, trên mặt cạnh, tính băng mm không lớn 5

" Yêu cau về tinh chat cơ lý:

Bang 1 4: Cường độ nén và uốn của gạch rỗng theo từng MAC gach [3]

Cường độ nén MPa Cường độ uốn MPa

Mác gạch (không nhỏ hơn) (không nhỏ hơn)

Trung bình Tối thiểu Trung bình Tối thiểu

-Độ hút nước của gạch rỗng đất sét nung không lớn hơn 16%.Số vết tróc do vôi trên bề mặt viên gạch có kích thước trung bình từ 5 mmđến 10 mm không quá 3 vết.

1.1.6 Đặc điểm công nghệ sản xuấtVới tiêu chí sản xuất thân thiện với môi trường, nguồn nguyên liệu được tậndụng tối đa, chất lượng tốt và giá thành cạnh tranh được với những vật liệu truyềnthống Một vật liệu mới ra đời từ việc kế thừa những công nghệ truyền thống, bằngcách tổng hợp những cơ chế polymer hóa vô cơ, polymer hữu cơ và quá trình khoánghóa trong một hệ khép kín, tạo nên một hệ polymer — khoáng tổng hợp Đặc điểm củacông nghệ dự kiến áp dụng: tổng hợp những cơ chế polymer hóa vô cơ, polymer hữu

cơ và quá trình khoáng hóa trong một hệ khép kín, tạo nên một hệ polymer — khoáng

tong hop Sử dụng máy ép thủy lực có áp lực nén lớn từ trên xuống và từ dưới lên đểhình thành nên các viên gạch không nung đồng đều đạt chất lượng cao và ồn định.Nguyên liệu chính cũng đi từ cát, khoáng hoạt tính cao, xi mang, phụ gia làm chấtphân tán và phụ gia hoạt tính vô cơ làm mam kết tinh sớm Quy trình sản xuất khôngqua nung say, sản phẩm sớm đạt cường độ cao trong vòng 5 — 7 ngày có thé sử dụng

Bang 1.5: So sánh công nghệ gạch ép thủy lực và gach block ép rung (theo

trunghaucp.com)STT Tiêu chí Gạch ép thủy lực | Gach block ép rung

Sản xuất viên gạch có lỗ và kích1 |thước như viên gach đất sét Được Không làm được

nung thong dụng

Sử dụng da dang từng loạinguyên liệu như:

Được tât cả trên° Mat da X

cùng | dây chuyên | Chi được với mat đá

‹ - Đá cường độ thấp

‹ Chat thải ran xây dựng sản Xuất

e Xi than

«_ Dat doi

e CátGiá thành nguyên liệu viên gạch

3 |cùng kích cỡ so với gach đất sét Thấp hơn Cao hơnnung

4 |Bé mặt viên gạch Phăng , mịn, đẹp San sùi , thô Xây bằng cách dán với nước xi

5 Được Không đượcmang pha loãng

Không đáng kế ,có | Rat ồn , không thé6 |Tiếng ôn khi vận hành máy thé sản xuất 3 ca gần | sản xuất ca đêm gan

khu dân cư khu dân cư

Độ thắm nước của viên gạch so „ `

7 , Tuong duong Cao hon gap 2,5 lanvoi gach dat sét nung

Thời gian từ lúc san xuất đến

8 5 —7 ngay 21 — 28 ngàykhi đưa vào xây dựng

9 |Diện tích mặt bang Rất nhỏ (500 m7) Gấp 4 lần10 |Giá trị đầu tư Cao Thấp

1.1.7 — Tình hình sản xuất và phát triển ở Việt Nam & Thế giớiVật liệu xây không nung với những tính năng ưu việt thay thế gạch đất sét nungtrong xây dựng đã được chứng minh hơn 100 năm qua và phố biến rộng rãi tại cáckhu vực phát triển trên thé giới như Châu Au, Uc, Mỹ, Châu A và Đông Nam A

Tai Châu Au và các nước phát triển Châu A ngay từ những thập niên 60, 70 củathế kỷ 20, ngành sản xuất vật liệu không nung đã phát triển mạnh mẽ và rộng khắp,đến nay đã gần thay thế gạch đất sét nung Tại các nước phát triển, vật liệu khôngnung sử dụng cho các công trình chiếm khoảng 60 % tổng vật liệu xây dựng, gạchđất sét nung chỉ chiếm khoảng 10 — 15 % Ở các nước Châu Á, thị phần gạch bê tôngkhí chưng áp chiếm khoảng 40 — 45 %, còn lại là các loại vật liệu không nung khac[2]

Đề bảo ton đất canh tác, từ năm 2003, Trung Quốc đã ban hành lệnh cắm sảnxuất và sử dụng gach đất sét ran ở 170 thành pho[2].

Tai An Độ, gạch không nung đang có xu hướng trở thành vật liệu pho biến thứhai sau gach nung, chiếm khoảng 24 % tong vật liệu xây dựng

Ở Thái Lan, không cần ban hành chính sách khuyến khích vật liệu xây khôngnung nhưng Nhà nước quản lý chặt việc sử dụng đất đai Do đó, vật liệu nung có giácao hơn rất nhiều vật liệu xây không nung Yếu tổ thị trường điều tiết khiến côngnghiệp vật liệu xây không nung ở Thái Lan rất phát triển như bêtông nhẹ đã có cách

đây 10 năm.

Tại Mỹ những chương trình xây dựng xanh đang có chiều hướng tăng với tốcđộ đáng kê, có tới 1/3 các công trình xây dựng thương mại mới là các công trình xanh.Và trong 5 năm tới, hoạt động xây dựng xanh của khu vực thương mại dự kiến sẽtăng gap 3 lần, chiếm 120 — 145 ty USD trong xây dựng mới Các chủ dau tư cảmthay rất phan khích trong công cuộc phát triển xây dựng xanh chủ yếu là do chínhsách khuyến khích của chính quyên địa phương và liên bang ưu đãi [2]

Sản xuất và sử dụng vật liệu xây không nung là xu thế phát triển tất yếu củaViệt Nam và thế giới Tuy nhiên Việt Nam là một nước chậm phat triển về công nghệVLXKN mặt dù nhu cầu về vật liệu xây rất cao Nhu cau về vật liệu xây ở nước tatăng rất nhanh, bình quân 5 năm trở lại đây từ 10 — 12 % Theo quy hoach tổng théphát triển vật liệu xây dựng Việt Nam đến năm 2020, nhu cầu sử dụng vật liệu xâyvào các năm 2015, 2020 tương ứng khoảng 32, 42 tỷ viên quy tiêu chuẩn

Theo quyết định 567/ QD-TTg ngày 28/04/2010 của Thủ tướng chính phủ vềviệc phê duyệt chương trình phát triển vật liệu xây không nung đến năm 2020 thì tỷ

lệ VLXKN vào các năm 2015, 2020 tương ứng là 15 — 20 %, 30 — 40 % Hiện tại thi

trường VLXKN của Việt Nam có 3 chủng loại chính gồm gach block, gạch AAC vàgach CLC Ngoài ra còn một số chủng loại khác nhưng số lượng không đáng kể

Sau gần 2 năm triển khai chương trình 567, theo số liệu mới nhất của Bộ xâydựng, đến nay cả nước tính riêng gach block đã có hon 1.000 dây chuyên công suấtdưới 7 triệu viên/năm và trên 50 dây chuyển có công suất từ 7 — 40 triệu viên/ nămvới tông mức đầu tư lên tới 1500 tỷ đồng: gạch AAC toàn quốc có 22 doanh nghiệp

lập dự án đầu tư, trong đó có 9 nhà máy đã đi vào sản xuất, tong mirc dau tu hon 1000

ty đồng: gạch bê tông bọt cũng có tới 17 dây chuyên với tong mức dau tư hơn 120 tyđồng

Tuy nhiên cho đến nay việc tiêu thụ GKN đang có nhiều bat cập Nhìn chungcác dây chuyên chưa sử dụng đúng công suất, chi đạt khoảng 30 — 50 % công suấtmáy do sản xuất nhiều không tiêu thụ được Khó khăn đầu tiên là sự phát triển khôngđồng đều trong thị trường nay Theo tổng hợp của Bộ xây dựng, GKN block có chấtlượng và giá thành cạnh tranh thì tiêu thụ khá tốt với sản lượng bán ra đạt khoảngtrên 80 % lượng sản xuất (đối với gạch có kích thước lớn, lõi rỗng) Trong khi đó,tình hình tiêu thụ gạch nhẹ còn hạn chế, chỉ tiêu thụ được 50 — 60 % sản lượng do giáthành cao hơn gach đất sét nung khoảng 20 — 25 % Một số doanh nghiệp thậm chíđã phải đóng cửa Một nguyên nhân khác là do đại bộ phân người dân vẫn còn e ngạisử dụng GKN do chưa hiểu đúng và chưa tin tính nang, tác dụng của GKN Giá thànhcũng là một yếu t6 cản trở lớn Trong khi gạch đất sét nung đã trở thành sản phẩm vậtliệu xây truyền thống bao đời nay Hơn thế nữa, giá thành lại rẻ vì nguyên liệu vànhân công rẻ, quy trình thiết bị đơn giản, vốn đầu tư thiết bị thấp Thêm nữa cácdoanh nghiệp còn thiếu kinh nghiệm, nguồn vốn hạn chế nên phân lớn chỉ nhập dâychuyên công nghệ với trình độ trung bình, thiếu đồng bộ Các nhà máy bê tông nhẹra đời đúng vào lúc nên kinh tế khó khăn, lạm phát cao, đầu tư công bị cắt giảm, thịtrường bất động sản trầm lắng do đó sản phẩm tiêu thụ chậm, hàng tôn nhiều, sảnxuất bị ngừng trệ

Gạch nhẹ, 1.2

0 a

Hình 1 5: Sản lượng gach tai Việt Nam tinh dén thang 5/2012 (don vi: ty vién QC)Đứng trước những khó khan, bat cập này Chính phủ liên tục đưa ra những quyếtđịnh và chính sách nhằm thúc day và định hướng phát triển ngành công nghiệp vậtliệu xây của Việt Nam theo xu hướng chung của thé giới là phát triển xây dựng xanh.Quyết định số 115/2001/ QD-TTg ngày 01 tháng 08 năm 2001 của Thủ tướng Chínhphủ về phê duyệt quy hoạch tổng thé phát triển ngành công nghiệp VLXD Việt Namđến năm 2010 đã đưa ra mục tiêu vật liệu xây không nung phải đạt ty lệ 20 % vàonăm 2005 và 30 % vào năm 2010 trên tổng số vật liệu xây Nhưng thực tế, đến năm2008 vật liệu xây không nung mới chi đạt 8 — 8.5 % trên tong số vật liệu xây Qua đócho thay việc sản xuất và sử dụng VLXKN ở nước ta chưa đáp ứng được yêu cau Vìvậy, đến năm 2008 Quy hoạch tổng thé phát triển VLXD ở VN chính phủ đã điều

chỉnh lại lộ trình sử dụng VLXKN vào các năm 2010, 2015, 2020 tương ứng là: 10%;

20 — 25 %; 30 — 40 % theo Quyết định số 121/2008/QD-TTg ngày 29 thang 08 năm2008 Thực tế đến thời điểm này cho thấy tình hình sản xuất và sử dụng VLXKN ởnước ta vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu Một lần nữa Chính phủ lại phải điều chỉnhlại lộ trình phát triển qua Quyết định 567/ QD-TTg ngày 28 tháng 04 năm 2010 Ngày28/11/2012, Bộ Xây dựng đã ban hành thông tư số 09/2012/TT-BXD, về việc "Quy

định sử dụng vật liệu xây không nung trong các công trình xây dung".

Theo quy định tại thông tư 09/2012/TT-BXD) thì "các công trình xây dựng được

đầu tư băng nguồn vốn Nhà nước theo quy định hiện hành bắt buộc phải sử dụng vật

liệu xây không nung theo các lộ trình: tại các đô thị loại 3 trở lên phải sử dụng 100

% vật liệu xây không nung kế từ ngày Thông tư nay có hiệu lực (tức ngày15/01/2013); tại các khu vực còn lại phải sử dung tối thiểu 50 % vật liệu xây khôngnung kề từ ngày Thông tư này có hiệu lực (15/01/2013) đến hết năm 2015, sau năm

2015 phải sử dụng 100%".

Với các công trình cao tầng, thông tư quy định rõ: "các công trình xây dựng từ9 tang trở lên không phân biệt nguồn vốn, từ nay đến năm 2015 phải sử dụng tối thiểu30% và sau năm 2015 phải sử dụng tối thiểu 50% vật liệu xây không nung loại nhẹtrong tổng số vật liệu xây (tính theo thé tích khối xây)" Ngoài ra, thông tư còn"khuyến khích sử dụng vật liệu xây không nung trong các công trình xây dựng khôngphân biệt nguồn vốn, không phân biệt khu vực đô thị, không phân biệt số tầng"

Thông tư cũng quy định rõ trách nhiệm của các tô chức, cá nhân có liên quantrong việc sử dụng vật liệu xây không nung đối với công trình xây dựng (như ngườiquyết định dau tư, chủ dau tư, nhà thâu tư van thiết kế xây dựng, nhà thâu thi công,nhà thâu tư vấn giám sát) về việc sử dụng vật liệu không nung cho các công trình nêutrên Với các "công trình có yêu cau đặc thù không sử dung vật liệu xây không nungthì phải được cơ quan quản lý nhà nước có thâm quyền xem xét, chấp thuận"

Các công trình đã được cấp phép xây dựng hoặc được cấp có thâm quyên phêduyệt dự án trước ngày Thông tư có hiệu lực thì "thực hiện như giấy phép đã đượccấp hoặc quyết định đã được phê duyệt; khuyến khích chủ dau tư thay đổi thiết kế để

sử dụng vật liệu không nung”.

Như vậy, hiện nay các cơ chế chính sách về vật liệu xây không nung đã đượcban hành khá đầy đủ và đồng bộ, là điều kiện thuận lợi cho việc phát triển vật liệuxây không nung thành công theo quyết định 567/QD -TTg Van dé còn lại là việcthực thi của các địa phương, các cá nhân tô chức liên quan và việc giám sát thực

hiện.

1.2 Dat bồi lắng Cà MauVới địa hình sông ngòi chang chit — đặc biệt ở nông thôn — chủ yếu là giaothông đường thủy và nuôi trông thủy sản đóng vai trò quan trọng trong cơ cau kinhtế của các tỉnh Tây Nam Bộ Do điều kiện tự nhiên và phát triển kinh tế — xã hội,hiện tượng bồi lắng của đất trên các con sông xảy ra nhanh hơn trong các năm gầnđây Hiện nay nhiều con sông trên địa bàn tỉnh bị cạn, như kênh Xáng Đội Cườnghay các cửa sông Sông Đốc, Gành Hào, Bồ Dé, Tam Giang ở Cà Mau, gây cảntrở giao thông Khả năng cấp và thoát nước kém của nhiều con sông đã ảnh hưởngxau đến nuôi trồng thủy sản do chất lượng nước không tốt Bun bồi lắng trong aonuôi trồng thủy sản là một trong các van dé môi trường nghiêm trọng hiện nay Sau

quá trình nuôi, lượng bun trong ao tăng, được nạo vét và thải lên bờ ao nuôi tôm.

Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân khác nhau, đất thải được đồ ra sông, gây ra hiệntượng dòng sông bị bồi lắng nhanh, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và lây

lan dịch bệnh.

Hiện nay, hau hết các tỉnh thành đều có chương trình phát trién VLXKN Riêngở Đồng bằng sông Cửu Long, các tỉnh An Giang, Sóc Trăng, Long An đã có kế

hoạch sản xuất và sử dụng VLXKN Ở Cà Mau, hiện tại không có cơ sở sản xuất gạch

xây dựng, ngay cả gạch nung, do không có nguồn nguyên liệu đất sét Ngày27/11/2013 Chủ tịch UBND tỉnh ban hành Chỉ thị số 08/CT-UBND về việc khuyếnkhích, tăng cường sử dụng vật liệu xây không nung và hạn chế sử dụng gạch đất sétnung trong các công trình xây dựng trên địa bàn tỉnh Trong “Quy hoạch phát triểnvật liệu xây dựng tỉnh Cà Mau đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2030”, sản xuấtVLXKN đóng một vai trò quan trọng Do vậy, việc nghiên cứu tìm ra quy trình chếtạo VLXKN từ các nguyên liệu có săn trên địa bàn tỉnh Cà Mau là rất cần thiết

1.3 Cơ sở lý thuyết việc tạo thành gạch không nung1.3.1 Cơ chế đóng rắn bằng xi măng Portland [5]Thành phan chính của xi mang Portland là các silicate - canxi Dé sản xuất ximang người ta nung hỗn hợp chứa cacbonat canxi (đá vôi) và alumosilicat (đất sét) ở1450°C dé tạo thành clinke Nghién clinke và trộn với phụ gia dé sử dụng Thành

phan hóa học của clinke biểu thị bang hàm lượng % các oxit có trong clinke, dao

động trong giới hạn theo bảng 1.6.

Bảng 1 6: Thành phân oxit thường có trong clinke [5]

CaO%

SiO2%

AlaOa

%

Fe.03%

Na2O, K:O, TRO, Cr203

%63 — 6621-244-82-43-5

Thành phân khoáng chat trong clinke thường có 4 loại chính: alit (3CaO SiO2— viết tat là C3S) , belit (2CaO SiO› — C28), alminate- tricanxi (3CaO AlaOs — C3A),

và fero aluminate tetracanxI (4CaO.AlaOa.FeaOa — C4AF).

Quá trình đóng rắn của xi măng Portland chia làm 3 giai đoạn (theo Baikov 1923và Rebinder): giai đoạn hoà tan, hoá keo và kết tinh

Khi nhào trộn xi măng với nước, xảy ra phản ứng thuỷ hoá giữa C3S va CaS va

nước tạo ra các sản phẩm hydrosilicate canxi và Ca(OH)2 Pha alumo (chu yếu làaluminate tricanxi 3CaO.AlaOa) tạo thành hydro aluminate ngậm nước Các sản phẩm

mới sinh ra tạo thành dung dịch bão hoà.

Trong giai đoạn hoá keo, từ dung dịch bão hoà các sản phẩm Ca(OH),3CaO.Al203.6H2O, CSH mới tao thành tổn tại ở trang thái keo phân tán Nước matdan, các sản phẩm ở thể keo liên kết với nhau thành thé ngưng keo

Đến giai đoạn kết tinh, nước ở thé ngưng keo vẫn tiếp tục mat đi, các sản phẩmmới ngày càng nhiều Chúng kết tinh lại thành tinh thé, rồi chuyển sang thể liên tinhlàm cho cả hệ thông hoá cứng và cường độ tăng

Như vậy quá trình đóng ran của xi măng Portland thực chat là quá trình phan

ứng hydrate hóa của các khoáng silicate canxi Trong phản ứng có sự tham gia củaH20.

1.3.2 Co chế đóng ran bang polymer vô co — geopolymer

Davidovits (1988) đã giới thiệu thuật ngữ “Geopolymer” vào năm 1978 Day làmột polymer được trùng hợp từ các khoáng vật thuộc nhóm alumosilicate.

Geopolymer là vật liệu ran tông hợp từ nguyên liệu aluminosilicate với một dung dịchkiềm dé tạo sản phẩm bên và có cường độ [6, 7].Thanh phan chủ yếu là các nguyên

tố silic và nhôm có nguồn gốc địa chất hoặc sản phẩm từ sản xuất (zeolite, tro bay ).Thành phan hoá của vật liệu geopolymer này giống với zeolite, nhưng chúng biểuhiện là một cau trúc vô định hình Sản phẩm tong hợp có cầu trúc vô định hình đếnnửa tinh thể được đặt tên là “Geopolymer”, bao gồm những loại: Poly(sialate) (-S1-

O-AI-O-), Poly(sialate - siloxo) Al-O-Si-O-), Poly(sialate - disiloxo) Al-O-Si-O-Si-O-) [7].

(-Si-O-Những geopolymer co ban dựa trên những alumino-silico là polysialate.

Sialate là viết tat của Silic— Oxy — Nhôm Khung sialate bao gồm những tứ diện SiOzvà AlO« được nối xen kẽ với nhau bằng các nguyên tổ Oxy Những ion dương (Na",K*, Lit, Ca?*, Ba?',NH“*, HạO*) phải hiện diện trong các hốc của khung dé cân bang

điện tích của Al?* Công thức kinh nghiệm của polysialate: Mn(-(SiO2)z-AlO2)n.

wH20.

Trong đó : M — các cation kim loại kiềm hay kiểm thé

n — mức độ polymer hoaz—1,2,3 hoặc lớn hơn 3[8].

Ở nhiệt độ thấp hơn 100°C, sự polymer hoá khoáng vật là phản ứng hoá họcgiữa các oxit alumino-silicate với polisilicate kiềm tạo thành một khung xương Si —O — Al; trạng thái vô định hình đến nửa kết tinh cau trúc các silico-aluminate theo 3chiều trong không gian là polysialate, polysialate — siloxo, và polysialate —disiloxo.Thông số quyết định đến tính chất và dạng sử dụng của geopolymer là tỉ lệ Si/AI Vớivật liệu xây dựng ti lệ Si/Al khoảng xấp xi 2 [9]

1.3.3 Sự kết hop của hai co chế đóng ran trong cùng một hệ thống [8,

làm tác nhân giữ nước, tăng tính dẻo cho hỗn hợp, hình thành nên một hỗn hợp cótính thi công dễ dàng| 10].

=

©i©i

_,—- ~+ A

Hình 1 6: Sơ dé nguyên lý kết hợp 2 cơ chế đóng ranKhi kết hợp với nước, một phần CaO có trong xi măng tạo thành môi trườngkiềm, hòa tan một phân silic có trong các khoáng aluminosilicate tạo thành gel — tiềnthan cua polymer sau khi mat nước Trong dién kién thủy nhiệt, với nhiệt độ thíchhợp (từ 20 —40°C) xuất hiện sự trùng ngưng của các polymer, với khung xương chủyếu là Si — O — AI — theo không gian 3 chiều Quá trình này giải phóng một phan

nước.

Nước trong hệ thống ngoài vai trò làm môi trường phản ứng trùng ngưng tạopolymer còn tham gia vào quá trình ninh kết (hydrat hóa) các canxi — silicate có trongclinke Như vậy, trong hệ thống có sự hiện diện của hai cơ chế [8]:

- Cơ chế polymer hóa vô cơ từ các khoáng hoạt tính trong môi trường kiềm.- Cơ chế hydrat hóa các khoáng Canxi - silicate có trong xi mang Portland

Trong hệ thống tôn tại đồng thời 2 quá trình vừa hỗ trợ vừa cộng hưởng cho

ninh kết có thé bat đầu trong 15 phút sau khi đồ khuôn và kết thúc sớm hơn 12 giờ.

Thông thường, nếu theo phương pháp đóng răn truyền thống, thành phần phốiliệu chỉ có cát và xi măng thì việc tạo hình sản phẩm theo phương pháp ép bán khôcực khó, vì hỗn hợp vữa xi măng — cát hút hết nước trở thành bở rời, không kết dính.Việc kết hợp hai cơ chế đóng ran làm cho vữa có độ dẻo cao, vì thế có thé tạo hìnhsản phẩm theo mong muốn Sản phẩm ít bị khuyết tật do sứt mẻ

Ngoài quá trình phản ứng polymer hóa của chất kết dính bao quanh các thànhphan cốt liệu (đất, thủy tinh phế liệu, ), các thành phan cốt liệu này chứa nhiều SiO2có khả năng liên kết với chất kết dính bằng các liên kết hóa học hay vật lý Ngoài ra,các tinh thé nano SiO> trong tro từ đốt trâu là thành phan tốt làm tăng độ cứng củavật liệu Do đó, khi chuẩn bị nguyên liệu cần phải hoạt hóa các tâm phản ứng này đểchúng dễ dàng hoạt động Khi liên kết giữa chất kết dính và cốt liệu xảy ra thì sảnphẩm có các độ bên cơ lý càng cao Hai thành phần chủ yếu tạo phản ứng polymerhóa là các vật liệu giàu Si và AI và các loại dung dich kiểm Trong đó, xi măng cungcấp Si và AI cho phan ứng Các dung dịch kiềm có thé sử dụng là KOH hoặc NaOH.Dé đạt hiệu qua polymer hóa cao NaOH hoặc KOH thường được kết hợp với NazaSiOa

Ở nước ta, một trong những vật liệu xây dựng cơ bản hiện nay là gạch đất sétnung, ước tính 20 — 22 tỷ viên/năm, đến năm 2020, lượng gach cần cho xây dựng ước

tinh gấp đôi, 40 ty viên/năm Gach đất sét nung được sản xuất bằng cách khai thácđất sét từ đất nông nghiệp, sau đó tạo hình cuối cùng được nung trong các lò nungdùng than củi, trâu hay nhiên liệu hóa thạch nhằm gia tăng tính bên của vật liệu Việcsử dụng gach đất sét nung làm giảm đất canh tác nông nghiệp — ước tính mỗi nămnước ta mat khoảng 1000 ha đất nông nghiệp (tương đương với diện tích của | xã)do khai thác đất sét làm gạch - dẫn đến nguy cơ an ninh lương thực Sử dụng nhiềuthan củi dẫn đến phá rừng, nguyên nhân chủ yếu gây ra thiên tai như hạn hán, bão lụt.Dong thời đốt nhiều than củi sẽ thải ra một lượng lớn khí độc hại như SOx, NOx gây ô nhiễm môi trường Nhằm khắc phục các van dé trên, sử dụng VLXKN hay gachkhông nung trong xây dựng là một giải pháp tối ưu.

Gach xi măng Gach nhe

ki yen 5%

cot liệu IN12%

Gach dat nung / Gạch đât nung

1 cô cai tien

nguôn phế thai dé sản xuất VLXKN sẽ góp phan bảo vệ môi trường phục vụ pháttriển bền vững Thứ tư, VLXKN có tính chịu lực cao, cách âm, cách nhiệt phòng hỏa,chống thâm, chống nước, kích thước chuẩn xác, quy cách hoàn hảo Thứ năm, có thétạo đa dạng loại hình sản phẩm, nhiều màu sắc, kích thước khác nhau - thích ứng tínhđa dạng trong xây dựng, nâng cao hiệu quả kiến trúc Thứ sáu, cơ sở sản xuất VLXKNcó thé theo nhiều quy mô khác nhau, không bị không chế nhiều về mặt bằng sản xuất.

VLXKN được sử dụng rộng rãi trên thế giới O các nước phát triển như Mỹ,Châu Au, Nhật, 100 % gạch xây dựng là VLXKN; trong khi ở nước ta, tỉ lệ này là 4— 5 % Trước thực trạng đó, ngày 28/4/2010, Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyếtđịnh số 567/QĐ-TTg về việc phê duyệt chương trình phát triển VLXKN đến năm2020 Ngày 16/4/2012, Thủ tướng Chính phủ ra Chi thị số 10/CT-TTg về việc tăngcường sử dụng VLXKN và hạn chế sản xuất, sử dung gach đất sét nung Bộ Xây dựngcó Thông tư số 09/2012/TT-BXD ngày 28/11/2012 quy định sử dụng VLXKN trongcác công trình xây dựng Trong đó, các công trình xây dựng được đầu tư băng ngânsách Nhà nước bat buộc phải sử dụng VLXKN từ ngày 15/01/2013

Quyết định 1686/QD — TTg ngày 19/9/2014 của Thủ tướng Chính phủ phêduyệt Dự án “Tăng cường sản xuất và sử dụng gạch không nung ở Việt Nam” Dự ánđược Quỹ Môi trường toàn cầu (GEF) tài trợ thông qua chương trình Phát triển Liênhợp quốc tai Việt Nam (UNDP) có mục tiêu tổng quát là cat giảm tỷ lệ tang hàng nămmức phát thải khí nhà kính bang cách giảm dan việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch vađất màu để làm gạch thông qua việc tăng cường sản xuất, mua bán và sử dụng gạchkhông nung ở Việt Nam Mức giảm phát thải khí nhà kính trực tiếp ước tính là383.000 tan CO> trong 5 năm thực hiện dự án, mức giảm phát thải khí nhà kính giántiếp ước tính đạt 13.409 triệu tan CO2 được tích lũy trong vòng 10 năm sau khi dự ánkết thúc Ngoài ra, việc thực hiện dự án đáp ứng được mục tiêu cụ thể của chiến lượcbảo vệ môi trường Việt Nam, đó là: giảm về cơ bản các nguồn gây 6 nhiễm môitrường: khắc phục, cải tạo môi trường các khu vực đã ô nhiễm, suy thoái; cải thiệnđiều kiện sống của người dân; giảm nhẹ mức độ suy thoái, cạn kiệt nguồn tài nguyên

thiên nhiên.

Từ cơ sở xã hội, pháp lý và nhu câu thực tiễn như nêu trên, gạch không nung

nói riêng và VLXKN nói chung thực sự là một trong những van dé hàng đầu cần phảiđầu tư nghiên cứu và triển khai ứng dụng Điều này còn phụ thuộc rất nhiều vào đặcđiểm địa lý, xã hội của từng địa phương khác nhau.

Năm 2015 - 32 tỷ viên Năm 2020 - 42 tỷ viên

Gạch cachkhông Ons

Mục tiêu cu thể:(1) Phân tích và đánh giá thành phan hóa hoc các loại đất bồi lang lam co so lua

chọn công nghệ xử lý và sản xuất gach không nung từ nguyên liệu nay.(2) Khảo sát sự ảnh hưởng của các thành phan chất kết dính và các phụ gia đến

các tính chất cơ lý hóa của gạch không nung sản xuất từ các loại đất bồi lắng.(3) Xây dựng quy trình và đưa ra các đánh giá ban đầu về tính kinh tế của côngnghệ sản xuất gạch không nung từ đất bồi lang với yêu cầu sản phẩm đạt cácquy chuẩn kỹ thuật của vật liệu gạch xây dựng M35 trở lên