Nghiên cứu sử dụng cốt liệu nhỏ tái chế từ phế thải xây dựng để sản xuất gạch xi măng không nung

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA --- TRẦN DUY CẢNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỐT LIỆU NHỎ TÁI CHẾ TỪ PHẾ THẢI XÂY DỰNG ĐỂ SẢN XUẤT GẠCH XI MĂNG KHÔNG NUNG Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

TRẦN DUY CẢNH

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỐT LIỆU NHỎ TÁI CHẾ TỪ PHẾ THẢI XÂY DỰNG

ĐỂ SẢN XUẤT GẠCH XI MĂNG KHÔNG NUNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình DD&CN

T i in m o n l ng tr nh nghi n u riêng tôi C s li u kết

qu t nh to n n u trong lu n v n l trung th v h t ng i ng trong t

k ng tr nh n o kh

T c ả uậ vă

Trần Duy Cảnh

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 2

2 Mục tiêu của đề t i 2

3 ối tư ng v phạm vi nghiên cứu 2

4 Nội dung nghiên cứu 2

5 Phương pháp nghiên cứ u 3

6 Nội dung của luận văn 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG VÀ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ THẢI XÂY DỰNG TRONG XÂY DỰNG 5

1.1 TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG 5

1.1.1 ịnh nghĩa v phân loại gạch không nung 5

1.1.2 Các th nh phần cấp phối chế tạo gạch xi măng cốt liệu 6

1.1.3 Một số đặc trưng cơ lý của gạch xi măng cốt liệu 8

1.1.4 Ưu như c điểm của gạch xi măng không nung cốt liệu 10

1.1.5 Tình hình sản xuất, sử dụng v hướng phát triển của gạch không nung ở Việt Nam 11

1.2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ THẢI XÂY DỰNG TRONG XÂY DỰNG 13

1.2.1 Tổng quan về phế thải xây dựng 13

1.2.2 Nghiên cứu sử dụng phế thải xây dựng trong xây dựng 14

1.3 KÊT LUẬN CHƯƠNG 17

1.3.1 CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CỦA GẠCH KHÔNG NUNG 18

2.1 PHƯƠNG PHÁP XÁC ỊNH CÁC ẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CHẾ TẠO GẠCH XI MĂNG KHÔNG NUNG 18

2.1.1 Một số yêu cầu v tiêu chuẩn áp dụng 18

2.1.2 Kết quả xác định các đặc trưng cơ lý của các th nh phần cấp phối 21

2.2 PHƯƠNG PHÁP XÁC ỊNH CÁC ẶC TRƯNG CƠ LÍ CỦA GẠCH XI MĂNG KHÔNG NUNG 33

2.2.1 Kích thước v độ sai lệch 33

2.2.2 Yêu cầu về đặc trưng cơ lý 33

2.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 34

CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA GẠCH KHÔNG NUNG SỬ DỤNG CỐT LIỆU NHỎ TÁI CHẾ TỪ PHẾ PHẨM XÂY DỰNG TRONG THÀNH PHẦN CẤP PHỐI 35

3.1 THIẾT KẾ CẤP PHỐI 35

3.2 TẠO MẪU THÍ NGHIỆM 36

3.3 XÁC ỊNH CÁC ẶC TRƯNG CƠ LÝ 36

3.3.3 Xác định độ hút nước theo TCVN 6355 - 4: 2009 42

3.3.4 Xác định khối lư ng thể tích .44

3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 46

KẾ T LUÂN VÀ KIẾN NGHỊ 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO)

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỐT LIỆU NHỎ TÁI CHẾ TỪ PHẾ THẢI XÂY

DỰNG ĐỂ SẢN XUẤT GẠCH XI MĂNG KHÔNG NUNG

Học viên: Trần Duy Cảnh; Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN

Mã số: 60.58.02.08; Khóa: 32 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt - Gạch xi măng không nung là sản phẩm hiện đang được sử dụng nhằm thay

thế gạch xây truyền thống bằng đất nung Các thành phần cấp phối để sản xuất gạch không nung gồm chất kết dính là xi măng, cát, mạt đá, và một số chất độn khác như xỉ than, tro bay, v.v Tuy nhiên, thực tế cho thấy nguồn tài nguyên cát, mạt đá (là nguồn vật liệu chính) để sản xuất gạch xi măng không nung ngày càng cạn kiệt do sự khai thác và sử dụng với khối lượng lớn, thiếu qui hoạch và kiểm soát chặt chẽ Đề tài

“Nghiên cứu sử dụng cốt liệu nhỏ tái chế từ phế thải xây dựng để sản xuất gạch xi măng không nung” được thực hiện nhằm nghiên cứu khả năng sử dụng phế thải xây

dựng thay thế thành phần mạt đá để sản xuất gạch xi măng không nung Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm nhằm xác định một số đặc trưng cơ lí của gạch xi măng không nung sử dụng cốt liệu nhỏ tái chế từ phế thải xây dựng thay thế mạt đá trong thành phần cấp phối của gạch xi măng không nung hiện có tại Quảng Ngãi

Từ khóa - Gạch xi măng không nung, đá mạt, phế thải xây dựng, cốt liệu tái chế, đặc

trưng cơ lí của gạch xi măng không nung

STUDY ON USING SMALL AGGREGATE RECYCLED FROM CONSTRUCTION REFUSE TO PRODUCT CONCRETE BRICK Abstract - Concrete Brick is currently used to replace with traditional brick Mixture

proportioning for the production of concrete brick include cement, sand, chippings, and other fillers such as coal slag, fly ash, v.v However, the reality is sand, chippings (the main material) to product concrete brick increasingly depleted due to extraction and use with large volume, lack of planning and tigh control The subject “Study on using small aggregate recycled from construction refuse to product concrete brick” is carried out for researching construction refuse replacement with chippings to product concrete brick The research was is carried out at the laboratory to determine some mechanical properties of concrete brick using small aggregate recycled from construction refuse to replace chippings in mixture proportioning of concrete brick

Key words - Concrete Brick, chippings, construction refuse, recycled aggregate,

mechanical property of concrete brick

Số hiệu

2.4 H m lư ng tối đa cho phép của muối hoà tan, ion sunfit, ion clorua

v cặn không tan trong nước trộn bê tông v vữa (mg/l) 20 2.5 Kết quả thí nghiệm độ mịn của xi măng chinfon PCB 40 21 2.6 Kết quả thí nghiệm độ bền nén của xi măng chinfon PCB 40 22 2.7 Kết quả thí nghiệm độ đông kết của xi măng chinfon 23 2.8 Kết quả thí nghiệm xác định khối lư ng của xi măng chinfon PCB

2.9 Xác định khối lư ng riêng v độ hút nước của cát 25

2.11 Kết quả thí nghiệm h m lư ng bụi, bùn, sét trong cát 27

2.13 Kết quả thí nghiệm khối lư ng riêng, độ hút nước của đá mạt 28 2.14 Kết quả thí nghiệm khối lư ng thể tích xốp của đá mạt 28 2.15 Kết quả thí nghiệm h m lư ng bụi, bùn, sét của đá mạt 29 2.16 Kết quả thí nghiệm th nh phần hạt của đá mạt 29 2.17 Kết quả thí nghiệm khối lư ng riêng, độ hút nước của phế phẩm

2.23 ộ rỗng, độ hút nước của viên gạch bê tông 34 3.1 ịnh mức cấp phối cho 1m3 vữa để sản xuất gạch không nung tại

3.2 ịnh mức cấp phối cho 1 viên gạch không nung mác M5,0 36

3.3 ịnh mức cấp phối cho 1m3 vữa có sử dụng cốt liệu nhỏ tái chế từ

phế phẩm xây dựng thay cho đá mạt

36 3.4 Kết quả thí nghiệm cường độ nén của gạch 3 ng y tuổi 37 3.5 Kết quả thí nghiệm cường độ nén của gạch 7 ng y tuổi 38 3.6 Kết quả thí nghiệm cường độ nén của gạch 14 ng y tuổi 39 3.7 Kết quả thí nghiệm cường độ nén của gạch 28 ng y tuổi 39 3.8 Kết quả thí nghiệm độ rỗng của viên gạch theo các cấp phối 41 3.9 Kết quả thí nghiệm độ hút nước của viên gạch theo các cấp phối 44 3.10 Kết quả tính toán khối lư ng thể tích của gạch theo các cấp phối 45

Số hiệu

1.1 Các th nh phần cấp phối chế tạo gạch xi măng cốt liệu 8 1.2 Dây chuyền nghiền phế thải xây dựng đầu tiên triển khai tại Hà Nội 15 2.1 Thí nghiệm xác định độ mịn của xi măng chinfon PCB 40 21 2.2 Thí nghiệm xác định thời gian đông kết của xi măng chinfon PCB 40 22 2.4 Thí nghiệm xác định khối lư ng riêng của xi măng chinfon PCB 40 23 2.5 Hình dạng khối cốt liệu 24 2.6 Hình ảnh thí nghiệm xác định khối lư ng riêng v độ hút nước của cát 25 2.7 Thí nghiệm xác định khối lư ng thể tích xốp của cát 26 2.8 Biểu đồ thành phần hạt của cát 28 2.9 Hình ảnh th nh phần hạt của đá mạt 29 2.10 Biểu đồ thành phần hạt của đá mạt 30

2.12 Hình ảnh thí nghiệm thể tích xốp của phế phẩm xây dựng tái chế 31 2.13 Biểu đồ thành phần hạt của phế thải xây dựng 32 2.14 Một số hình ảnh xác định th nh phần hạt của phế phẩm xây dựng tái chế 32 3.1 Dây chuyền sản xuất gạch không nung 35 3.2 Biểu đồ phát triển cường độ chịu nén của gạch các cấp phối theo thời gian 40 3.3 Biểu đồ độ hút nước của gạch theo cấp phối 44

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Gạch xây là một bộ phận cấu thành quan trọng của ngôi nhà hoặc một công trình kiến trúc Gạch xây sử dụng trong nước hiện nay chủ yếu là gạch đất nung, sử dụng đất sét để chế tạo và qua quá trình nung đốt để tạo ra viên gạch nung có cường độ và các đặc trưng cơ lí phù hợp trong xây dựng Sản xuất gạch đất nung đang làm cạn kiện nguồn tài nguyên đất mà chủ yếu là đất nông nghiệp Quá trình nung đốt sử dụng các nguyên liệu khác nhau phục vụ cho việc nung gạch như than đá, củi, v.v nên không chỉ tiêu tốn các nguồn tài nguyên này mà còn gây ra những hệ lụy xấu cho môi trường sinh thái, gây

ô nhiễm môi trường

Gạch không nung là sản phẩm có đầy đủ các đặc trưng cơ lí đáp ứng các yêu cầu xây dựng, có thể thay thế hoàn toàn gạch đất nung truyền thống Hiện nay, đưa gạch xây không nung vào các công trình xây dựng đang trở thành xu hướng tất yếu trong ngành xây dựng Sử dụng gạch không nung thay thế gạch đất nung truyền thống sẽ góp phần giảm thiểu thời gian chế tạo, giảm hao phí nhân công, giảm hao phí các nguồn tài nguyên liên quan và thân thiện với môi trường

Gạch không nung có nhiều chủng loại khác nhau trên thị trường Trong đó, đang sử dụng nhiều nhất là gạch không nung xi măng - cốt liệu Đây là loại gạch được ưu tiên khuyến khích sử dụng vì nó đáp ứng rất tốt các tiêu chí về kỹ thuật, kết cấu, môi trường, phương pháp thi công, v.v Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất gạch không nung xi măng cốt liệu là cát, xi măng Ngoài ra, tùy theo các yêu cầu cụ thể mà trong thành phần cấp phối có bổ sung một một số thành phần khác như: đá mạt, xỉ than nhiệt điện, phế thải công nghiệp, nông nghiệp, phụ gia kết dính, v.v

Gạch không nung xi măng - cốt liệu được chế tạo phổ biến hiện nay với thành phần chính gồm xi măng, cát vàng và đá mạt, được phối liệu với nhau theo những tỉ lệ nhất định để tạo ra sản phẩm gạch không nung có những đặc trưng cơ lí khác nhau đáp ứng các yêu cầu xây dựng Vấn đề đặt ra là có thể thay thế cát hay đá mạt trong thành phần cấp phối chế tạo gạch không nung xi măng - cốt liệu bằng một loại vật liệu khác để tạo

ra một loại gạch không nung xi măng - cốt liệu vừa đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật vừa thân thiện với môi trường, giảm lượng tiêu thụ cát, đá mạt hay không?

Các nghiên cứu [1-4] cho thấy: có thể sử dụng cốt liệu tái chế từ các phế thải của quá trình xây dựng (các kết cấu bê tông phá dỡ, tường xây đập bỏ, v.v.) để sản xuất bê tông xi măng Vậy có thể sử dụng cốt liệu tái chế từ các phế thải của quá trình xây dựng

để sản xuất gạch xi măng không nung hay không?

Theo [5], tại Việt Nam, với tốc độ đô thị hóa cao ở hầu hết các tỉnh thành trên cả nước, hàng loạt các công trình xây dựng và cơ sở hạ tầng được xây mới, được cải tạo

nâng cấp, hay được phá dỡ do hết tuổi thọ, do hư hỏng, v.v đã phát sinh lượng lớn phế thải xây dựng, đặc biệt là tại các thành phố lớn như Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh,

Đà Nẵng, v.v Theo báo cáo môi trường quốc gia năm 2011, tổng lượng phế thải xây dựng trên cả nước năm 2009 xấp xỉ 2 triệu tấn, chiếm khoảng 10 - 15 phần trăm tổng lượng chất thải rắn hàng năm [6] Tiềm năng phát triển trong lĩnh vực xây dựng sẽ còn rất cao trong thời gian tới, điều này dẫn đến lượng phế thải xây dựng sẽ còn tiếp tục tăng mạnh Với lượng phế thải xây dựng rất lớn như vậy sẽ là vấn đề lớn đối với môi trường, yêu cầu diện tích bãi chứa phế thải rất lớn, cần xử lí như thế nào?

Đề tài “Nghiên cứu sử dụng cốt liệu nhỏ tái chế từ phế thải xây dựng để sản xuất gạch xi măng không nung” kì vọng sẽ mở ra hướng nghiên cứu mới nhằm tạo ra sản phẩm gạch không nung đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật, tận dụng được nguồn vật liệu thải bỏ của quá trình xây dựng tại địa phương, thân thiện với môi trường, có thể giảm một cách đáng kể nguồn nguyên liệu hiện tại sử dụng trong sản xuất gạch xi măng không nung hiện nay, góp phần bảo vệ môi trường, phát triển xây dựng bền vững Do

đó, đề có ý nghĩa khoa học và thực tiễn, có tính ứng dụng cao

2 Mục tiêu của đề tài

- Xây dựng thành phần cấp phối hợp lí sử dụng cốt liệu nhỏ tái chế từ phế thải xây dựng để sản xuất gạch xi măng không nung

- Xác định một số đặc trưng cơ lý của gạch xi măng không nung sử dụng nguồn cốt liệu nhỏ tái chế từ phế thải xây dựng trong thành phần cấp phối

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Gạch không nung có sử dụng nguồn cốt liệu nhỏ tái chế từ

phế thải xây dựng trong thành phần cấp phối

- Phạm vi nghiên cứu: Thực nghiệm trong phòng thí nghiệm xác định một số đặc

trưng cơ lí của gạch không nung có sử dụng nguồn cốt liệu nhỏ tái chế từ phế thải xây dựng để thay thế đá mạt theo những tỉ lệ nhất định

4 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan về gạch xi măng không nung và nghiên cứu sử dụng phế thải xây dựng trong xây dựng

- Cơ sở khoa học xác định các đặc trưng cơ lí của gạch không nung

- Thí nghiệm, đo đạc một số đặc trưng cơ lý, hóa học của vật liệu xây dựng để sản xuất gạch xi măng không nung, trong đó có sử dụng nguồn cốt liệu nhỏ tái chế từ phế thải xây dựng

- Thí nghiệm xác định các tính chất cơ lý của gạch xi măng không nung có sử dụng nguồn cốt liệu nhỏ tái chế từ phế thải xây dựng trong thành phần cấp phối

- Đánh giá tính khả thi của việc sử dụng nguồn cốt liệu nhỏ tái chế từ phế thải xây dựng trong sản xuất gạch xi măng không nung

5 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lí thuyết

2 Mục tiêu của đề tài

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4 Nội dung nghiên cứu

5 Phương pháp nghiên cứu

6 Nội dung của luận văn

Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG VÀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về gạch không nung

1.2 Tổng quan nghiên cứu sử dụng phế thải xây dựng trong xây dựng

1.3 Kết luận chương

Chương 2 - XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CƠ LÍ CỦA CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI VÀ CỦA GẠCH KHÔNG NUNG

2.1 Phương pháp xác định các đặc trưng cơ lí của các thành phần cấp phối

2.2 Phương pháp xác định các đặc trưng cơ lí của gạch không nung

2.3 Kết quả thí nghiệm xác định các đặc trưng cơ lí của các thành phần cấp phối chế tạo gạch không nung

2.4 Kết luận chương

Chương 3 - XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA GẠCH KHÔNG NUNG SỬ DỤNG CỐT LIỆU NHỎ TÁI CHẾ TỪ PHẾ THẢI XÂY DỰNG TRONG THÀNH PHẦN CẤP PHỐI

3.1 Thiết kế cấp phối sản xuất gạch không nung

3.2 Tạo mẫu thí nghiệm

3.4 Kết quả thí nghiệm

3.5 Một số đánh giá liên quan

3.6 Kết luận chương

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG VÀ NGHIÊN CỨU

SỬ DỤNG PHẾ THẢI XÂY DỰNG TRONG XÂY DỰNG

1.1 TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG

1.1.1 Định nghĩa và phân loại gạch không nung

Gạch không nung có thể là các loại gạch xây, gạch lát vỉa hè, v.v được tạo hình và qua quá trình đóng rắn và phát triển cường độ cho đến khi đạt các chỉ số cơ lý đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật như: cường độ, độ hút nước, độ thấm nước, v.v mà không qua nung đốt bằng than, điện hay các nguồn năng lượng khác Trong tự nhiên, có một vài loại gạch không nung được sản xuất từ nguồn tự nhiên, gạch đá ong là một ví dụ, loại gạch này còn gọi gạch đất hóa đá do bởi sau khai thác và tạo hình một thời gian, viên gạch thuần túy là đất tự nhiên sẽ biến đổi về chất và hóa đá, có những đặc trưng cơ

lí đáp ứng các yêu cầu kĩ thuật trong xây dựng, gạch này không sử dụng một tỷ lệ vật liệu nào qua nung Trong thực tế, các loại gạch không nung trên thị trường hiện nay vẫn

sử dụng một phần vật liệu đã qua nung để làm vật liệu liên kết (xi măng) Riêng gạch

bê tông khí chưng áp (AAC) vẫn dùng than (hoặc điện) để đốt lò hơi làm đóng rắn sản phẩm, nhưng mức độ tiêu hao năng lượng thấp hơn gạch đất sét nung truyền thống Tùy thuộc vào loại gạch không nung mà tỉ lệ xi măng so với các thành phần cấp phối khác để sản xuất gạch có thể khác nhau, có những đặc trưng cơ lí không giống nhau:

- Gạch xi măng cốt liệu: thành phần cấp phối chính gồm xi măng, dùng từ 8% đến 10% khối lượng cấp phối, cùng với cát, đá mạt và một số chất độn (nếu có) Đây là loại gạch không nung sử dụng phổ biến trên thị trường hiện nay cho mục đích xây dựng (chiếm khoảng 75% tổng lượng gạch không nung dùng trên thị trường) Loại gạch này thường có cường độ chịu nén tốt, có thể đạt đến 20MPa, phổ biến là từ 50MPa đến 75MPa tùy theo yêu cầu Loại gạch không nung này có khối lượng thể tích khá lớn (đến 1900kg/m3), tuy nhiên, quá trình chế tạo thường tạo lỗ nhằm giảm nhẹ trọng lượng và cải thiện một số tính chất cơ lí như: tăng khả năng cách âm, cách nhiệt, khi đó khối lượng thể tích của gạch nhỏ hơn 1400kg/m3

- Gạch Papanh, gạch Bi: được sản xuất với nguyên liệu từ xỉ than, vôi bột và ít xi măng (lượng dùng dưới 8%), được trộn đều bằng máy hoặc thủ công Gạch Papanh được đóng bằng tay hoặc máy công suất nhỏ với áp lực nén thấp, do đó gạch Papanh có cường

độ chịu lực nhỏ, độ hút nước cao Gạch thường có cường độ thấp từ 3,0 MPa đến 5,0 MPa, chủ yếu dùng để xây các loại tường ít chịu lực, tường ngăn, v.v và dùng phù hợp với từng vùng miền, ít phổ biến hơn so với gạch xi măng cốt liệu

- Gạch bê tông nhẹ: với lượng dùng xi măng trên 20% để liên kết Loại này có hai loại cơ bản là gạch bê tông nhẹ bọt và gạch bê tông nhẹ khí chưng áp

+ Gạch bê tông nhẹ bọt: sản suất bằng công nghệ tạo bọt khí trong viên gạch nên trọng lượng bản thân viên gạch giảm đi nhiều, đặc điểm này là tính ưu việt nhất của loại gạch này Thành phần cấp phối cơ bản: xi măng, tro bay nhiệt điện, cát mịn, phụ gia tạo bọt hoặc khí, vôi, v.v Gạch bê tông nhẹ bọt có cường độ nén từ 3 đến

4 MPa, khối lượng thể tích khoảng 700kg/m3 Do phơi khô tự nhiên (28 đến 30 ngày), nên cần sử dụng sân bãi với diện tích lớn nếu như công suất sản xuất lớn, cần ánh sáng và thời tiết khô ráo cũng như tưới nước để tránh nứt vỡ nên gạch bê tông bọt phụ thuộc khá nhiều vào thời tiết

+ Gạch bê-tông khí chưng áp: (tên tiếng Anh: Autoclaved Aerated Concrete, viết tắt: AAC), được rất nhiều nước trên thế giới sử dụng rộng rãi do có rất nhiều

ưu điểm như: thân thiện với môi trường, siêu nhẹ, bền, tiết kiệm năng lượng hóa thạch do không phải nung đốt truyền thống, bảo ôn, chống cháy, cách âm, cách nhiệt, chống thấm rất tốt so với vật liệu đất sét nung Nó còn được gọi là gạch bê-tông siêu nhẹ vì tỷ trọng chỉ bằng 1/2 hoặc thậm chí là chỉ bằng 1/3 so với gạch đất nung thông thường Công trình xây dựng sẽ giảm tải, giảm chi phí xử lý nền móng

và hệ thống kết cấu, góp phần giảm mức đầu tư xây dựng công trình từ 7- 10%, đẩy nhanh tiến độ thi công và hoàn thiện phần bao che của công trình lên 2 - 5 lần Ngoài

ra, khả năng cách âm và cách nhiệt của bê tông nhẹ rất cao, làm cho nhà ấm về mùa đông, mát về mùa hè, tiết kiệm điện năng sưởi hoặc điều hòa nhiệt độ, v.v Kích thước thành phẩm lớn và chính xác (thường là 100mm x 200mm x 600mm) giúp rút ngắn thời gian thi công và thời gian hoàn thiện

Với thành phần cấu tạo là vật liệu trơ và các chất vô cơ, gạch bê-tông siêu nhẹ này hoàn toàn không độc hại, có độ bền rất cao và không bắt lửa Ngoài ra, với cấu trúc thông thoáng, nó còn có thể tự khuếch tán hơi nước, giải phóng độ ẩm và loại trừ các vấn đề liên quan đến nẩm mốc, đặc biệt là trong điều kiện thời tiết nắng nóng của khí hậu vùng nhiệt đới, vùng biển và vùng có độ ẩm cao như ở khu vực miền Bắc Việt Nam

Do gạch xi măng cốt liệu được sản xuất và sử dụng phổ biến, dưới đây sẽ trình bày các loại vật liệu chính trong thành phần cấp phối chế tạo gạch xi măng cốt liệu

1.1.2 Các thành phần cấp phối chế tạo gạch xi măng cốt liệu

Những thành phần cấp phối để chế tạo gạch xi măng cốt liệu gồm: xi măng, cát, đá mạt và một số chất độn khác như xỉ than hay tro bay nhiệt điện

1.1.2.1 Xi măng

Là chất kết dính chính trong thành phần cấp phối, sự hình thành và phát triển cường

độ của gạch xi măng cốt liệu phụ thuộc vào sự hình thành và phát triển cường độ của xi măng Xi măng cũng là thành phần quyết định ảnh hưởng từ 50% đến 70% giá thành giá

thành một viên gạch Việc tối ưu được tỉ lệ pha trộn xi măng sẽ giải quyết được bài toán kinh tế đối với mỗi nhà sản xuất Tỉ lệ pha trộn xi măng trong thành phần cấp phối tùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật của viên gạch Xi măng sử dụng là các loại xi măng PCB có trên thị trường hiện nay

1.1.2.2 Cát

Thường là cát sông hoặc cát nhân tạo được nghiền từ đá, sỏi cuội Cát sử dụng trong thành phần cấp phối phải đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật sau: cát thô, kích thước hạt tương đối đồng nhất, đường kính hạt không quá 3.5 mm, đảm bảo yêu cầu vệ sinh, tránh lẫn lộn tạp chất, bùn sét, v.v Cũng như xi măng, tỷ lệ pha trộn cát trong thành phần cấp phối tùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật của viên gạch Với tỉ lệ pha trộn hợp lí sẽ giúp cho viên gạch được mịn hơn, tăng độ thẩm mĩ, đáp ứng các yêu cầu kĩ thuật Không sử dụng cát biển hay cát nhiễm mặn trong thành phần cấp phối

1.1.2.3 Đá mạt

Trước đây, thành phần cấp phối chính để sản xuất gạch xi măng cốt liệu chủ yếu là

xi măng và cát Hiện nay, trong thành phần cấp phối có thêm thành phần đá mạt với những tỉ lệ phối trộn các thành phần hạt khác nhau, giúp tiết kiệm lượng cát trong thành phần cấp phối Đá mạt có đường kính nhỏ trong quá trình phối trộn sẽ lấp kín các lỗ trống giữa các hạt cát, giúp viên gạch đặc chắc, tăng khả năng chống thấm Hiện nay,

có một số nhà sản xuất chỉ sử dụng xi măng và đá mạt trong thành phần cấp phối, giúp tiết kiệm tối đa lượng cát, tuy nhiên viên gạch có cường độ không cao, hình thức xù xì,

độ thấm nước lớn Do đó, người ta thường sử dùng đá mạt với tỉ lệ phối liệu khác nhau cùng với cát để cải thiện các tính chất cơ lí của viên gạch

Đá mạt là một sản phẩm có giá trị khá thấp, được tạo ra trong quá trình khai thác và chế biến đá ở các mỏ khai thác đá hay cơ sở sản xuất đá xây dựng Trước đây nó thường

bị bỏ đi hoặc không được quan tâm sử dụng, nhưng hiện nay là nguyên liệu phổ biến để sản xuất gạch không nung hoặc sử dụng để tôn nền nhà Đá mạt có ở rất nhiều vùng miền của Việt Nam, đặc biệt là ở những tỉnh có các mỏ khai thác đá xây dựng lớn như

Hà Nam, Ninh Bình, Hòa Bình ,Thanh Hóa, Lạng Sơn, Đồng Nai, Bình Dương, Vũng Tàu, v.v., do đó là nguồn nguyên liệu khá dồi dào Tuy vậy, hiện nay nó cũng trở nên hiếm, có giá trị và có giá thành khá cao

1.1.2.4 Nước

Nước là thành phần không thể thiếu để chế tạo gạch xi măng cốt liệu Chất lượng nước yêu cầu tương tự như chất lượng nước để trộn bê tông, vữa Lượng nước hòa trộn hợp lí giúp cho viên gạch sau khi tạo hình sẽ hình thành, phát triển cường độ và có cường

độ tối ưu nhất Ngoài ra, lượng nước hợp lí sẽ tạo ra tính công tác tốt nhất, thuận tiện cho quá trình tạo khuôn, bảo dưỡng Tỉ lệ nước tùy thuộc vào thành phần cấp phối và

loại cấp phối sử dụng, có thể khác nhau mặc dù lượng xi măng có thể giống nhau

1.2.2.5 Các phụ gia, chất độn

Phụ gia, chất độn được đưa vào trong thành phần cấp phối để cải thiện một số tính chất của viên gạch như: tăng khả năng chống thấm, chống rêu mốc Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu đưa thêm xỉ than, tro bay của quá trình sản xuất công nghiệp khác vào trong thành phần cấp phối chế tạo gạch không nung Nguồn cung xỉ than, tro bay khá dồi dào

từ các nhà máy nhiệt điện lớn trên cả nước, cần được nghiên cứu ứng dụng giúp tận dụng tốt nguồn thải ảnh hưởng đến môi trường Việc sử dụng phụ gia sẽ tối ưu hóa được giá thành và chi phí sản xuất gạch xi măng cốt liệu

Hình 1.1 Các thành phần cấp phối chế tạo gạch xi măng cốt liệu

1.1.3 Một số đặc trưng cơ lí của gạch xi măng cốt liệu

1.1.3.1 Cường độ chịu nén

Cường độ chịu nén là chỉ tiêu cơ lí quan trọng nhất của viên gạch Tùy thuộc vào mục đích sử dụng của viên gạch mà cường độ chịu nén yêu cầu phải đáp ứng một giá trị tối thiểu, chẳng hạn như gạch xi măng cốt liệu dùng để xây tường, có thể là tường ngăn, tường bao che, có thể là tường vừa làm tường bao che, vừa làm tường ngăn, vừa là tường chịu lực Tuy nhiên, dù sử dụng cho mục đích nào của tường, cường độ chịu nén của viên gạch không được nhỏ hơn cường độ của vữa xây

Do được chế tạo từ xi măng và các thành phần cốt liệu như cát, mạt đá, một số chất độn, phụ gia và nước nên cường độ chị nén của gạch xi măng không nung có thể rất cao, tùy thuộc vào tỉ lệ cấp phối, tối thiểu đạt được từ 3,5MPa trở lên Tùy theo các yêu cầu

sử dụng, gạch xi măng không nung thường có cường độ chịu nén bằng hoặc lớn hơn gạch nung đất sét, trong nhiều trường hợp, cường độ chịu nén của gạch xi măng không

nung cao hơn nhiều lần so với gạch nung truyền thống Theo [7], cường độ chịu nén của gạch xi măng cốt liệu ứng với mác như quy định như sau:

- Mác M3,5 - cường độ chịu nén không nhỏ hơn 3,5 MPa;

- Mác M5,0 - cường độ chịu nén không nhỏ hơn 5,0 MPa;

- Mác M7,5 - cường độ chịu nén không nhỏ hơn 5,0 MPa;

- Mác M10,0 - cường độ chịu nén không nhỏ hơn 5,0 MPa;

- Mác M12,5 - cường độ chịu nén không nhỏ hơn 12,5 MPa;

- Mác M15,0 - cường độ chịu nén không nhỏ hơn 15,0 MPa;

- Mác M20,0 - cường độ chịu nén không nhỏ hơn 20,0 MPa;

Có thể chế tạo được gạch xi măng không nung có cường độ chịu nén khác nhau tùy theo yêu cầu sử dụng Đây là lợi thế kỹ thuật của gạch xi măng không nung so với gạch nung Cường độ chịu nén của viên gạch không nung phát triển theo thời gian và đạt được cường độ thiết kế sau khoảng thời gian bảo dưỡng nhất định (cường độ 28 ngày) Có thể tăng nhanh tốc độ phát triển cường độ của gạch xi măng không nung nếu áp dụng hiệu quả chế độ bảo dưỡng thích hợp

1.1.3.2 Khối lượng thể tích

Gạch xi măng cốt liệu có khối lượng thể tích khá lớn, lớn hơn so với gạch đất nung truyền thống Đối với viên gạch hoàn toàn đặc, khối lượng thể tích có thể đạt đến 2050 kg/m3 Khối lượng thể tích lớn là một bất lợi, làm tăng giá trị tải trọng bản thân đối với tường xây, làm tăng tải trọng tác dụng lên kết cấu công trình nhất là các công trình nhiều tầng sử dụng gạch xi măng cốt liệu làm tường chịu lực, bao che hay làm vách ngăn Hiện nay, người ta đã chế tạo gạch xi măng cốt liệu có nhiều lỗ rỗng như gạch nung truyền thống giúp giảm nhẹ trọng lượng bản thân của viên gạch Tỷ lệ thể tích lỗ rỗng

so với thể tích của viên gạch có thể đạt từ 35% đến 50%, không vượt quá 65%, tùy vào từng mẫu gạch khác nhau Do đó, khối lượng thể tích của viên gạch xi măng cốt liệu có

lỗ rỗng giảm đi khá nhiều, đạt từ 1.050kg/m3 đến 1.365kg/m3 Khối lượng thể tích tương đối nhỏ của gạch xi măng không nung có lỗ rỗng hoàn toàn phù hợp với các công trình xây dựng, kể cả nhà cao tầng

1.1.3.3 Độ hút nước

Độ hút nước là khả năng hút và chứa nước vào trong viên gạch, được tính bằng tỉ lệ phần trăm khối lượng nước và khối lượng toàn viên gạch hoặc tỉ lệ phần trăm thể tích nước mà viên gạch hút vào so với thể tích tự nhiên của toàn viên gạch Độ hút nước của gạch xi măng cốt liệu phụ thuộc vào độ rỗng, đặc tính của lỗ rỗng và thành phần của vật liệu tạo nên viên gạch Độ hút nước càng lớn thì làm tăng khối lượng của viên gạch

trong điều kiện ẩm ướt, do đó làm tăng tải trọng bản thân Bên cạnh đó, độ hút nước càng cao, làm giảm khả năng chịu lực của viên gạch khi hút nước, giảm khả năng cách nhiệt Theo [7], độ hút nước của gạch xi măng cốt liệu không lớn hơn 14% (với gạch mác M35 và M50) và không lớn hơn 12% đối với gạch có mác từ M75 trở lên

1.1.3.4 Độ thấm nước

Độ thấm nước được tính bằng thể tích nước thấm qua một đơn vị diện tích bề mặt của viên gạch tiếp xúc với nước (ml/m2.h.) Gạch có độ thấm nước càng nhỏ, khả năng chống thấm càng cao Theo [7], độ thấm nước của gạch xi măng cốt liệu không vượt quá 350 ml/m2.h Nhìn chung, gạch xi măng cốt liệu có khả năng chống thấm cao hơn các loại gạch đất nung truyền thống Cũng như độ hút nước, độ thấm nước của viên gạch

xi măng cốt liệu phụ thuộc vào độ rỗng, đặc tính của lỗ rỗng và thành phần của vật liệu tạo nên viên gạch

1.1.3.5 Độ rỗng

Độ rỗng của viên gạch xi măng cốt liệu là tỷ lệ phần trăm của thể tích lỗ rỗng so với thể tích của viên gạch Gạch có độ rỗng càng lớn thì khối lượng thể tích càng nhỏ Độ rỗng của viên gạch cũng có ảnh hưởng lớn đến độ hút nước và độ thấm nước của viên gạch Theo [7], độ rỗng của viên gạch xi măng cốt liệu không được vượt quá 65% Quy định độ rỗng tối đa để đảm bảo khả năng chịu lực của viên gạch

1.1.4 Ưu nhược điểm của gạch xi măng không nung xi măng cốt liệu

- Sản xuất với dây chuyền hiện đại, ít tốn nhân công

- Có cường độ cao, đáp ứng theo các nhu cầu sử dụng khác nhau

- Khả năng cách âm, cách nhiệt tốt

- Có kích thước lớn nên rút ngắn thời gian thi công, tiết kiệm vữa xây

- Khi cần có thể dễ dàng thay đổi kiểu dáng và kích thước trong thi công (đặc biệt gạch vỉa hè), trong quá trình sử dụng có thể tháo gỡ viên gạch cũ để xây dựng gạch mới một cách nhanh chóng

- Hình dáng và màu sắc các viên gạch đa dạng

- Quá trình sản xuất không quá phụ thuộc vào thời tiết nắng mưa

1.1.4.2 Nhược điểm

- Sử dụng cát làm nguyên liệu nên làm cho nhu cầu khai thác cát tăng cao

- Có giá thành cao hơn so với gạch nung truyền thống

- Trong quá trình sản xuất và thi công không gây ô nhiễm nhưng lại sử dụng rất nhiều những nguyên liệu thứ phẩm gây ô nhiễm như xi măng, bột nhôm, bột đá, v.v

- Không linh hoạt khi thiết kế kiến trúc với nhiều góc cạnh, không có khả năng chống thấm tốt, dễ gây nứt tường do co giãn nhiệt, v.v

1.1.5 Tình hình sản xuất, sử dụng và hướng phát triển của gạch không nung ở Việt Nam

Từ những năm 60, Việt Nam đã sản xuất và sử dụng nhiều loại gạch xi măng cốt liệu trên cơ sở chất kết dính vôi - xỉ nhiệt điện, puzơlan, cốt liệu là đá mạt, cát, v.v làm vật liệu xây tường, tuy nhiên chỉ sản xuất ở mức thủ công nhỏ lẻ, yêu cầu kĩ thuật không cao, lượng sản xuất chỉ đáp ứng tiêu dùng cho một bộ phận dân cư trong các công trình

có qui mô không quá lớn

Đến những thập niên 80, 90 một số dây chuyền sản xuất gạch gạch xi măng cốt liệu với quy mô công nghiệp đã được đầu tư xây dựng Đến năm 1998 cả nước có tổng số

23 dây chuyền theo công nghệ thiết bị của Italia, Tây Ban Nha, Hàn Quốc, Cộng hoà liên bang Đức, Nhật, Pháp được đưa vào sản xuất với tổng công suất 281 triệu viên không kể các cơ sở sản xuất thủ công, nhỏ lẻ ở các địa phương khoảng 45 triệu viên Với những ưu điểm vượt trội so với gạch đất nung truyền thống, gạch không nung đang dần là một điểm mạnh về công nghệ trong công nghiệp xây dựng ở nước ta đã và đang rất được quan tâm Cụ thể, theo Quyết định số 115/2001/QĐ-TTg về việc Quy hoạch tổng thể ngành công nghiệp vật liệu xây dựng đến năm 2010 và định hướng đến

2020 đã được thủ tướng Chính phủ phê duyệt ngày 01/08/2001, phải phát triển gạch không nung thay thế gạch đất nung từ 10 đến 15% vào năm 2005 và 25% đến 30% vào năm 2010, xóa bỏ hoàn toàn gạch đất nung thủ công vào năm 2020

Quyết định số 121/2008/QĐ-TTg của thủ tướng chính phủ đã đưa ra lộ trình đưa gạch không nung vào thay thế vật liệu nung quy hoạch tới năm 2020 Theo lộ trình đã được điều chỉnh cho phù hợp với tình hình thực tế, tỷ lệ vật liệu xây không nung trên tổng số vật liệu xây vào các năm 2010 sẽ là 10% để đến năm 2015 tăng lên từ 20 - 25%

và bứt phá vào năm 2020 với 30 đến 40%; ứng dụng các công nghệ mới trong sản xuất vật liệu xây dựng, các sản phẩm vật liệu mới tiết kiệm năng lượng, thân thiện môi trường

và phát triển bền vững

Ngày 27/11/2008, Bộ Xây dựng gửi công văn số 2383/BXD - VLXD đến các Sở xây dựng các tỉnh, thành phố yêu cầu phát triển vật liệu xây, gạch không nung thay thế

cho gạch ngói nung để giảm ô nhiễm môi trường

Trước thực trạng sử dụng vật liệu nung ở Việt Nam vẫn còn chiếm tỉ lệ cao từ 90 - 95% có thể gây ô nhiễm môi trường và hiệu ứng nhà kính, ảnh hưởng đến diện tích đất canh tác, Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt Chương trình phát triển vật liệu xây dựng không nung đến năm 2020 (Quyết định số 567/QĐ-TTg ngày 28/04/2010) nhằm khuyến khích và thúc đẩy sản xuất vật liệu không nung trong lĩnh vực xây dựng Với mục tiêu

cụ thể: phát triển sản xuất và sử dụng vật liệu xây không nung thay thế gạch đất sét nung đạt tỷ lệ 20 - 25% vào năm 2015, 30 - 40% vào năm 2020; hàng năm sử dụng khoảng

15 - 20 triệu tấn phế thải công nghiệp (tro xỉ nhiệt điện, xỉ lò cao, v.v.) để sản xuất vật liệu xây không nung, tiết kiệm được khoảng 1.000 ha đất nông nghiệp và hàng trăm ha diện tích đất chứa phế thải; tiến tới xoá bỏ hoàn toàn các cơ sở sản xuất gạch đất sét nung bằng lò thủ công, lò tunnel

Ngày 16/4/2012 Thủ tướng Chính phủ ban hành Chỉ thị số 10/CT-TTg về việc tăng cường sử dụng vật liệu xây không nung và hạn chế sản xuất, sử dụng gạch đất sét nung Trong Thông tư số 09/2012/TT-BXD ngày 28/11/2012, Bộ Xây dựng đã quy định việc

sử dụng vật liệu xây không nung trong các công trình xây dựng, quy định các công trình xây dựng bắt buộc sử dụng vật liệu xây không nung cụ thể như:

- Các công trình xây dựng được đầu tư bằng nguồn vốn Nhà nước theo quy định hiện hành bắt buộc phải sử dụng vật liệu xây không nung theo lộ trình:

+ Tại các đô thị loại 3 trở lên phải sử dụng 100% vật liệu xây không nung kể từ ngày Thông tư này có hiệu lực

+ Tại các khu vực còn lại phải sử dụng tối thiểu 50% vật liệu xây không nung

kể từ ngày Thông tư này có hiệu lực đến hết năm 2015, sau năm 2015 phải sử dụng 100%

- Các công trình xây dựng từ 9 tầng trở lên không phân biệt nguồn vốn, đến năm

2015 phải sử dụng tối thiểu 30% và từ sau năm 2015 phải sử dụng tối thiểu 50% vật liệu xây không nung loại nhẹ trong tổng số vật liệu xây (tính theo thể tích khối xây)

Bên cạnh đó, nhiều chính sách khuyến khích hỗ trợ chuyển đổi đầu tư sản xuất vật liệu mới (gạch không nung) đã ban hành như: được miễn giảm thuế thu nhập doanh nghiệp, được tranh thủ lãi suất ưu đãi của chương trình kích cầu của Chính phủ Đến nay, hầu hết các địa phương đã nhận thức rõ ý nghĩa của chương trình, đồng thời đề ra các biện pháp, kế hoạch và lộ trình cụ thể để phát triển vật liệu xây dựng không nung tiến tới hạn chế sản xuất và sử dụng gạch đất sét nung Sau hơn 6 năm triển khai thực hiện chương trình phát triển vật liệu xây không nung theo Quyết định số 567/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ, nhiều địa phương đã đạt được kết quả tốt Hết năm 2016, sản lượng vật liệu gạch xây dựng không nung đạt gần 6,17 tỷ

viên/24,5 tỷ viên vật liệu xây dựng với tỉ lệ 25%, đạt chỉ tiêu đề ra Trong 2 tháng đầu năm 2017, sản lượng gạch không nung bao gồm gạch nhẹ và gạch xi măng cốt liệu lần lượt là 0,11 tỷ viên, đạt 105% và 0,95 tỷ viên đạt 102% so với cùng kỳ năm 2016 [8] Tuy nhiên, trên thực tế vật liệu thân thiện với môi trường trong đó có gạch không nung vẫn đang gặp khó khăn trên thị trường, đang rất vất vả cạnh tranh với gạch nung truyền thống Tình hình này càng không khả quan ở thị trường nông thôn, vùng sâu vùng

xa, v.v

Trong thời gian tới, Việt Nam được dự đoán sẽ tiếp tục thu hút nhiều nguồn vốn đầu

tư xây dựng lớn từ nước ngoài, đặc biệt là Nhật Bản, Hàn Quốc, hai đối tác luôn tìm kiếm, sử dụng 100% vật liệu xanh trong các công trình của mình, sẽ là cơ hội để gạch không nung phát triển, hướng tới dần thay thế gạch nung trong xây dựng

1.2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ THẢI XÂY DỰNG TRONG XÂY DỰNG

1.2.1 Tổng quan về phế thải xây dựng

Trong quá trình phát triển, tốc độ đô thị hoá mạnh mẽ, nhu cầu xây mới các công trình tăng lên nhằm đáp ứng kịp thời việc phát triển kinh tế - xã hội của đất nước Chính

vì thế kéo theo việc phải tháo dỡ, cải tạo hàng loạt công trình cũ, sinh ra nguồn chất thải rắn xây dựng (Phế thải xây dựng) gia tăng nhanh chóng đang gây khó khăn cho công tác quản lý và xử lý, gây tác động rất lớn đến việc ô nhiễm môi trường Phế thải xây dựng

là bất cứ vật liệu gì được tạo ra và thải bỏ trong quá trình xây dựng như: bê tông, gạch

vỡ, vữa xây, trát, gỗ, sắt, v.v Trong khuôn khổ luận văn này đề cập đến loại phế thải rắn được thải bỏ trong quá trình xây lắp: bê tông, gạch vữa, vữa xây trát

Thành phố Hà Nội, theo thống kê mỗi ngày các công trình xây dựng Hà Nội thải ra khoảng 2000 tấn phế thải, chủ yếu là bê tông, gạch vỡ, vữa xây, trát Một phần trong số

đó được chuyển tới 4 bãi tập kết do các đơn vị vệ sinh môi trường xã hội hoá, phối hợp với các chủ sở hữu đất lập ra để chôn lấp là: Vân Nội, Nguyên Khê (Đông Anh), Vĩnh Quỳnh (Thường Tín) và bãi tại huyện Đan Phượng Tuy nhiên hiện các bãi này đã quá tải và có thể đóng cửa vào năm 2019 Năm 2011, UBND Hà Nội đã phê duyệt chủ trương lập 14 điểm tập kết, xử lý phế thải xây dựng nhưng đến thời điểm này vẫn chưa có quỹ đất để bố trí thực hiện

Tại Thành phố Huế, lượng phế thải xây dựng thải đổ ra môi trường bình quân 100 tấn/tháng UBND thành phố Huế đã từng qui hoạch các điểm đổ phế thải xây dựng ở đoạn đường Tự Đực - Thuỷ Dương - Hồ Đắc Di (Phường An Tây), Phường Hương Long, Đường Nguyễn Văn Linh (P Hương Sơn) Tuy nhiên, đến nay các bãi chứa phế thải xây dựng đã quá tải

Tại Quảng Ngãi, theo thống kê từ Phòng Quản lý đô thị thành phố, những năm trở

lại đây (riêng khu vực thành phố) hàng năm, toàn thành phố phát sinh khoảng 3.000 m3phế thải xây dựng (Phế thải chủ yếu phát sinh trong quá trình xây dựng, cải tạo, sửa chữa, phá dỡ công trình) Số lượng phế thải trên một phần được san lấp ở các công trình, vùng trũng, một số hộ dân có nhu cầu Tuy vậy, cũng không ít lượng phế thải xây dựng được mang đổ bừa bãi tại các khu đô thị, vỉa hè, những khu đất chưa có người ở, v.v gây mất mỹ quan đô thị, gây ô nhiễm môi trường Việc xử lý, hành vi đổ trộm phế thải xây dựng ra môi trường gặp nhiều khó khăn, chưa có tính răn đe cao, do hoạt động này thường diễn ra vào ban đêm, nơi vắng người qua lại Hằng năm, thành phố phải dành một phần không nhỏ ngân sách để chỉnh trang, dọn dẹp các khu vực này

Hiện nay, cả nước hàng ngày thải ra môi trường hàng chục nghìn tấn phế thải xây dựng, gây ô nhiễm môi trường, chiếm diện tích đất rất lớn, là vấn đề lớn, đau đầu trong công tác quản lí và là vấn đề cấp bách của tất cả các tỉnh thành trên cả nước

Hiện tại, đã có nhiều dự án của các doanh nghiệp đề xuất việc tái sử dụng phế thải xây dựng, chẳng hạn Công ty CP xử lý chất thải xây dựng và Đầu tư phát triển môi trường Hà Nội có đề án sử dụng chất thải rắn xây dựng như: gạch, đá, bê tông, nhựa đường bằng phương pháp nghiền thành hạt có đường kính 2-7cm, để tái sử dụng thay cát đen hoặc đá dăm cấp phối dùng để trải nền đường (dự án vành đai 3 mở rộng, đoạn Mai dịch - cầu Thăng Long – TP Hà Nội) Tuy nhiên việc tái sử dụng chất thải rắn trong xây dựng để sản xuất gạch không nung thì chưa thấy có dự án hay nghiên cứu cụ thể

1.2.2 Nghiên cứu sử dụng phế thải xây dựng trong xây dựng

Việc tái sử dụng phế thải xây dựng làm cốt liệu sử dụng cho các công trình xây dựng

và giao thông đã được áp dụng ở rất nhiều nước trên thế giới và đã được đánh giá là đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, đem lại lợi ích kinh tế và môi trường Việc tái chế phế thải xây dựng trở thành vấn đề cấp bách trong xu thế mà các loại rác thải các thành phố lớn ngày càng tăng và trở nên quá tải đối với các bãi chứa rác

Ở Việt Nam, khả năng sử dụng cốt liệu tái chế thay thế cốt liệu tự nhiên trong bê tông và vữa đã được nghiên cứu Năm 2007, Bộ Xây dựng đã giao cho Viện Vật liệu xây dựng thực hiện đề tài nghiên cứu đầu tiên về sử dụng phế thải phá dỡ công trình làm

bê tông và vữa xây dựng Đến năm 2012, Bộ Xây dựng tiếp tục đầu tư dự án nghiên cứu hoàn thiện công nghệ tái chế phế thải phá dỡ công trình làm cốt liệu xây dựng Đề tài đã chế tạo được dây chuyền tái chế phế thải xây dựng làm cốt liệu với công suất 40 tấn/giờ đặt tại Xí nghiệp Gạch block - Công ty TNHH NN MTV Cơ điện và Xây dựng công trình Hà Nội [9] Để nghiên cứu mở rộng các dạng sử dụng cốt liệu tái chế trong chế tạo

bê tông ở Việt Nam, một số nghiên cứu khác cũng đã được thực hiện tại trường Đại học Xây dựng từ năm 2013 như đề tài “Nghiên cứu tái chế phế thải phá dỡ công trình làm cốt liệu thay thế cốt liệu tự nhiên” của Tống Tôn Kiên [10]; “Recycling construction demolition waste in the world and in Vietnam” của Tống Tôn Kiên, Phùng Văn Lự, năm

Hình 1.2 Dây chuyền nghiền phế thải xây dựng đầu tiên được triển khai tại Hà Nội

Ngày 23/4/2017, lần đầu tiên Công ty cổ phần xử lý chất thải xây dựng & đầu tư phát triển môi trường Hà Nội áp dụng dây chuyền máy nghiền RM 70GO (Hình 1.2) trên công trường thi công đường Vành đai 3, đoạn Mai Dịch - Nam Thăng Long Đây là chiếc máy cho phép nghiền nhỏ phế liệu xây dựng như gạch vỡ, vôi vữa, bê tông, nhựa đường, v.v để rút ngắn công sức, thời gian di chuyển, xử lý, thậm chí là trở thành sản phẩm vật liệu phục vụ xây dựng tại chỗ cho các công trình đường sá hoặc nhà thấp tầng Ngoài ra, công nghệ này đã đáp ứng được một số tiêu chí chính như tiết kiệm chi phí, thời gian, quỹ đất để xử lý chất thải, đồng thời bảo đảm được vệ sinh môi trường Theo [5], trên thế giới, vấn đề tái chế bê tông đã được đưa vào nghiên cứu từ nhiều năm trước và ngay từ đầu nó đã được quan tâm giải quyết 2 vấn đề chính: giải quyết lượng phế thải xây dựng ngày càng gia tăng và bảo vệ nguồn cốt liệu tự nhiên đang dần cạn kiệt Trong những thập kỷ gần đây, nó cũng trở thành một vấn đề kinh tế khi mà giá

cả các cốt liệu tự nhiên gia tăng, cũng như chi phí lưu trữ, bãi chứa phế thải xây dựng

đã tăng lên đáng kể Trong Liên minh châu Âu, ước tính mỗi công dân trong một năm thải ra khoảng 500kg phế thải xây dựng [1] Tái chế bê tông đã trở thành điểm quan trọng trong chiến lược xây dựng bền vững trên toàn thế giới, cũng như là yếu tố quan

trọng của sự phát triển bền vững nói chung, đặc biệt là ở Nhật bản và Ba Lan [1] Trước đây, chất lượng của cốt liệu có nguồn gốc từ kết cấu bê tông tương đối thấp, do đó thường dùng để làm vật liệu nền, san lấp mặt bằng Ngày nay, sự cần thiết phải phá dỡ các kết cấu bê tông của công trình như: khung nhà, dầm cầu, đường băng sân bay, các sản phẩm bị lỗi trong các nhà máy bê tông đúc sẵn, tạo ra một nguồn lớn cốt liệu tái chế

có chất lượng khá phù hợp Đặc biệt với các nước đang phát triển, khi bắt đầu có các chương trình hiện đại hóa dài hạn cho đường bộ, cầu, công trình dân dụng và công nghiệp, đôi khi cần thiết phải phá hủy các kết cấu tương đối mới Bê tông sử dụng gạch nghiền nát gồm hỗn hợp các mảnh vỡ gạch với xi măng được sử dụng để sản xuất các sản phẩm bê tông đã được biết đến từ thời La Mã Ứng dụng đầu tiên là kênh Eiffel ở Cologne, Đức vào năm 1860 Sau chiến tranh thế giới thứ II, phế thải xây dựng khoảng 400-600 triệu m3 Nhiều trung tâm tái chế phế thải xây dựng đã được xây dựng tại Cộng hòa Liên bang Đức Vào cuối năm 1955, họ đã nghiền tái chế khoảng 11,5 triệu m3 phế thải thành cốt liệu để xây dựng lại 175.000 nhà ở [3,5] Theo [5], nghiên cứu về bê tông cốt liệu tái chế tại Nhật Bản bắt đầu với Hiệp hội các nhà thầu xây dựng “Building Contractors Society” và Bộ Xây dựng “Ministry of Construction” với chủ đề "Một giải pháp cho nguồn tài nguyên cạn kiệt" sau cuộc khủng hoảng dầu mỏ năm 1973 Dự án phát triển “Yêu cầu Kỹ thuật cho cốt liệu” - (Dự án thứ hai) của Bộ Xây dựng bắt đầu vào năm 1992 và đã được thực hiện nhằm mục đích chuẩn bị một cơ sở thực tế hơn cho cốt liệu bê tông tái chế Dựa trên các kết quả, tiêu chuẩn JASS 5 năm 2003 của Nhật Bản quy định rằng cốt liệu tái chế có thể được coi là cốt liệu tự nhiên nếu nó đáp ứng chất lượng tương đương với sỏi và cát Bên cạnh đó, Nhật bản cũng ban hành các tiêu chuẩn (JIS A 5021) đối với bê tông sử dụng cốt liệu tái chế chất lượng cao được ban hành tháng 3 năm 2005, và JIS A 5023 cho bê tông sử dụng cốt liệu tái chế chất lượng thấp được ban hành tháng 3 năm 2006 Bên cạnh đó, việc ban hành tiêu chuẩn JIS về bê tông sử dụng cốt liệu tái chế chất lượng trung bình cũng đã được thực hiện Trong những năm gần đây, 1996-2011, nhiều nhà nghiên cứu Trung Quốc đã tiến hành các nghiên cứu về tính chất cơ học của kết cấu bê tông sử dụng cốt liệu tái chế Như vậy có thể thấy, việc tái chế phế thải xây dựng và ứng dụng bê tông cốt liệu tái chế đã được các nước trên thế giới nghiên cứu và đưa vào thực tiễn sản xuất từ rất lâu Tuy nhiên, nó lại

là vấn đề khá mới ở Việt Nam và hiện đã, đang có những nhà khoa học quan tâm nghiên cứu về vấn đề này

Rõ ràng, có thể tái chế phế thải xây dựng để làm thành phần cốt liệu trong sản xuất

bê tông như tổng quan nghiên cứu sử dụng Phế thải xây dựng trong xây dựng đã trình bày ở trên Gạch xi măng cốt liệu, thực chất là một sản phẩm xây dựng về bản chất tương

tự như bê tông, tuy nhiên đòi hỏi về cường độ chịu nén và các yêu cầu kỹ thuật khác không cao như đòi hỏi của bê tông dùng để chế tạo các kết cấu chịu lực chính của công trình Như vậy, về mặt nguyên tắc, hoàn toàn có thể tái chế Phế thải xây dựng làm thành

phần cốt liệu thay thế cát hoặc đá mạt trong thành phần cấp phối chế tạo gạch xi măng cốt liệu Tuy vậy, hiện nay chưa có bất kỳ một nghiên cứu cụ thể nào về vấn đề này

1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG

Có thể khẳng định rằng, nguồn phế thải từ xây dựng ở nước ta, chủ yếu là bê tông, gạch vỡ, vữa xây trát là rất lớn Quản lý, lưu giữ và xử lí nguồn phế thải này là một trong những vấn đề nan giải của các nhà quản lý, đặc biệt là tại các đô thị, nhất là các đô thị lớn như Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Nha Trang, v.v

Nghiên cứu tái chế Phế thải xây dựng làm thành phần cốt liệu lớn thay thế nguồn cốt liệu khai thác tự nhiên để sản xuất bê tông đã được nhiều nước trên thế giới nghiên cứu và ứng dụng đem lại hiệu quả cao về kinh tế, giải quyết tốt vấn đề môi trường phát sinh do lượng phế thải xây dựng sinh ra trong quá trình xây dựng

Một vài năm trở lại đây, ở Việt Nam đã có một số nghiên cứu ứng dụng liên quan đến việc tái chế phế thải xây dựng thành cốt liệu (lớn, nhỏ) trong sản xuất bê tông cốt liệu tái chế dùng trong xây dựng đường giao thông, tuy nhiên các nghiên cứu trong lĩnh vực xây dựng dân dụng chưa được đề cập cụ thể và hầu như chưa có nghiên cứu ứng dụng cụ thể nào

Sản xuất và sử dụng gạch xi măng cốt liệu thay thế gạch nung truyền thống đang là yêu cầu bắt buộc của ngành xây dựng Tuy vậy, thành phần cốt liệu để chế tạo gạch xi măng cốt liệu là cát, đá mạt lại là nguồn tài nguyên thiên nhiên đang dần cạn kiệt Gạch

xi măng cốt liệu không đòi hỏi cao về yêu cầu kỹ thuật như đối với bê tông Do đó nghiên cứu sử dụng cốt liệu nhỏ tái chế từ phế thải xây dựng để sản xuất gạch không nung là vấn đề cần được nghiên cứu Tuy vậy, cho đến nay, hướng nghiên cứu này chưa được các kỹ sư, các nhà khoa học trong và ngoài nước đề cập nghiên cứu Vấn đề này

sẽ được đề cập và nghiên cứu trong luận văn này, cụ thể, trong chương 3 tác giả sẽ tiến hành nghiên cứu thay thế đá mạt bằng cốt liệu nhỏ tái chế từ phế thải xây dựng theo những tỉ lệ khác nhau nhằm tìm ra cấp phối hợp lí để tạo ra viên gạch không nung có những đặc trưng cơ lí có thể đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuạt trong xây dựng

Chương 2 - XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CƠ LÍ CỦA CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI VÀ CỦA GẠCH KHÔNG NUNG

Trong chương này, tác giả sẽ nghiên cứu các cơ sở khoa học xác định các đặc trưng

cơ lí của các thành phần cấp phối chế tạo gạch xi măng không nung (gạch xi măng cốt liệu), phương pháp xác định một số đặc trưng cơ lí của gạch không nung dựa trên các Tiêu chuẩn và quy định hiện hành Các kết quả xác định các đặc trưng cơ lí của các thành phần cấp phối, trong đó có cả thành phần cốt liệu nhỏ tái chế từ phế thải xây dựng (gạch và vữa xây, trát) cũng sẽ được thể hiện cụ thể trong chương này

2.1 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÍ CỦA CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CHẾ TẠO GẠCH XI MĂNG KHÔNG NUNG

Các thành phần cấp phối của gạch xi măng không nung gồm: xi măng, cát, đá mạt, nước Ngoài ra, còn có cốt liệu nhỏ tái chế từ phế thải xây dựng (gạch và vữa xây, trát)

2.1.1 Một số yêu cầu và tiêu chuẩn áp dụng

2.1.1.1 Xi măng

Trong thí nghiệm sẽ thực hiện trong chương 3, sử dụng xi măng poóc lăng hỗn hợp PCB 40 Chinfon, xi măng này có những yêu cầu và tiêu chuẩn phải phù hợp với Tiêu chuẩn TCVN 6260:2009 [11] như trong Bảng 2.1

Bảng 2.1 Các yêu cầu kỹ thuật của xi măng

Thời gian đông kết, phút

- Bắt đầu, không nhỏ hơn

- Bề mặt riêng, xác định theo phương

pháp Blaine, cm2/g, không lớn hơn

5

Hàm lượng anhydric sunphuric

Bảng 2.2 Yêu cầu kỹ thuật đối với cát

Bảng 2.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với cát

5 Khối lượng hạt có kích thước lớn hơn

5mm, % khối lượng, không lớn hơn

2.1.1.4 Nước

Tiêu chuẩn TCVN 4506:2012 - Nước cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật [18], qui định như sau: nước không có hàm lượng tạp chất vượt quá giới hạn cho phép làm ảnh hưởng tới quá trình đông kết của bê tông và vữa cũng như làm giảm độ bền của kết cấu bê tông và vữa trong quá trình sử dụng Qui định về hàm lượng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion clorua và cặn không tan trong nước như trong Bảng 2.4

Bảng 2.4 Hàm lượng tối đa cho phép của muối hòa tan, ion sunfat, ion clorua và cặn

không tan trong nước trộn bê tông và vữa (mg/l)

1 Nước trộn bê tông và nước trộn vữa

bơm bảo vệ cốt thép cho các kết cấu

bê tông cốt thép ứng lực trước

2 Nước trộn bê tông và nước trộn vữa

chèn mối nối cho các kết cấu bê tông

cốt thép

3 Nước trộn bê tông cho các kết cấu

bê tông không cốt thép Nước trộn vữa

xây dựng và trát

CHÚ THÍCH: Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng nước có hàm lượng ion clo vượt quá qui định của mục 2 Bảng 1 để trộn bê tông cho kết cấu bê tông cốt thép, nếu tổng hàm lượng ion clo trong bê tông không vượt quá 0,6 kg/m3

2.1.1.5 Phế thải xây dựng

Phế thải xây dựng được tái chế bằng cách nghiền nhỏ sao cho có thể dùng để thay thế một phần đá mạt trong cấp phối, do đó yêu cầu chất lượng theo yêu cầu chất lượng

của bột đá và phù hợp với TCVN 7572:2006 [17] Một số yêu cầu được thể hiện trong Bảng 2.3

2.1.2 Kết quả xác định các đặc trưng cơ lí của các thành phần cấp phối

2.1.2.1 Xi măng Chinfon PCB40

a) Xác định độ mịn

Độ mịn của xi măng đuợc xác định theo phương pháp sàng xi măng bằng sàng tiêu chuẩn Độ mịn là tỷ lệ phần trăm của lượng xi măng còn lại trên sàng so với lượng xi măng đem sàng

Hình 2.1 Thí nghiệm xác định độ mịn của xi măng Chinfon

Cân 10g xi măng, chính xác đến 0,01g và cho xi măng vào sàng qua sàng có kích thước lỗ sàng 0,09mm Tiến hành sàng với chuyển động xoay tròn, dạng hành tinh và lắc ngang cho đến khi không còn xi măng lọt qua sàng Cân lượng xi măng sót trên sàng

Độ mịn là tỷ lệ phần trăm của lượng xi măng còn lại trên sàng và lượng vật liệu lúc đầu cho vào sàng Chính xác đến 0,1 % Tiến hành thí nghiệm trên 2 mẫu, lấy kết quả trung bình Kết quả thí nghiệm thể hiện trên Bảng 2.5

Bảng 2.5 Kết quả thí nghiệm độ mịn của xi măng Chinfon PCB 40

Ký hiệu

mẫu

Khối lượng mẫu (g)

Khối lượng trên sàng

(g)

Độ mịn

(%)

Trung bình (%)

Yêu cầu kỹ thuật (%) Kết luận

mẫu thử hình lăng trụ có kích thước 40mm x 40 mm x 160 mm

Đúc mẫu theo tỉ lệ cấp phối X:Ctc:N=1:3:0,5 với lượng dùng xi măng là 450g Vữa được trộn bằng máy và lèn chặt trong một khuôn nhờ sử dụng máy dằn Các mẫu trong khuôn được bảo dưỡng nơi không khí ẩm 24 giờ và sau đó các mẫu được tháo khuôn rồi được ngâm ngập trong nước đến khi đem ra thử độ bền Đến độ tuổi yêu cầu, mẫu được vớt ra khỏi nơi bảo dưỡng, sau khi thử uốn mẫu bị bẻ gãy thành hai nửa và mỗi nửa mẫu gãy được dùng để thử độ bền nén Kết quả thí nghiệm nén mẫu vữa như Bảng 2.6

Bảng 2.6 Kết quả thí nghiệm độ bền nén của xi măng Chinfon PCB 40

STT Mô tả

mẫu (mm)

Tiết diện mẫu

(mm2)

Lực phá hoại

(kN)

Tuổi mẫu

(ngày)

Cường

độ từng viên

(MPa)

Cường

độ trung bình

(MPa)

Yêu cầu kỹ thuật

(MPa)

Kết luận

c) Xác định thời gian đông kết

Hình 2.2 Thí nghiệm xác định thời gian đông kết của xi măng Chinfon

Thời gian đông kết được xác định bằng cách quan sát độ lún sâu của kim chuẩn vào

hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn cho đến khi nó đạt được giá trị quy định Hồ xi măng

có độ dẻo tiêu chuẩn là khi nó đạt khả năng cần thiết cản lại sự lún của một kim chuẩn Trước hết, trộn hồ xi măng với các lượng nước khác nhau để xác định lượng nước tiêu chuẩn Sau đó, thử thời gian bắt đầu đông kết và kết thúc đông kết trên hồ xi măng

có độ dẻo tiêu chuẩn bằng dụng cụ Vicat với các kim thích hợp Kết quả thể hiện trong Bảng 2.7

Bảng 2.7 Kết quả thí nghiệm thời gian đông kết của xi măng Chinfon PCB 40

IV Thí nghiệm thời gian đông kết của xi măng

3 Thời gian bắt đầu đầu đông kết ph 140 150 145 >=45

(Kim Vika cách tấm đế 4 ± 1 mm) Đạt

4 Thời gian kết thúc đông kết h:ph 205 210 208 <=420

d) Xác định khối lượng riêng

Dùng bình khối lượng riêng để xác định khối lượng riêng của xi măng Sử dụng chất lỏng không phản ứng với xi măng để xác định khối lượng riêng Lượng xi măng dùng phụ thuộc vào thiết bị, giá trị p được xác định chính xác đến 0,01 g/cm3 Kiểm tra xác nhận độ chính xác này bằng phép xác định lặp lại Khối lượng riêng là giá trị trung bình của hai lần xác định, chính xác đến 0,01 g/cm3

Hình 2.4 Thí nghiệm xác định khối lượng riêng của xi măng Chinfon

Tiến hành thí nghiệm: mẫu xi măng được sấy khô đến khối lượng không đổi và để

nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng thử nghiệm Đặt bình khối lượng riêng vào

bể ổn nhiệt và duy trì ở nhiệt độ 27 ºC ± 2 ºC Giữ bình trong bể ổn nhiệt sao cho phần chia độ của bình ngập trong bể và giữ chặt để không cho bình nổi lên Sau đó dùng phễu

đổ dầu hỏa vào bình đến vạch số không (0) Dùng bông hoặc giấy lọc thấm hết những giọt dầu bám quanh cổ bình Cân 65 g mẫu thử, chính xác đến 0,01 g, dùng thìa nhỏ xúc

xi măng và đổ từ từ qua phễu vào bình, dầu trong bình dâng lên đến một vạch nào đó của phần chia độ phía trên Bỏ bình ra khỏi bể ổn nhiệt, và xoay lắc bình trong khoảng

10 phút sao cho không khí trong xi măng thoát hết ra ngoài Đặt bình trở lại bể ổn nhiệt trong khoảng 10 phút để nhiệt độ của bình cân bằng nhiệt độ của bể ổn nhiệt Ghi lại

mực chất lỏng trong bình (Vd) Kết quả thể hiện trong Bảng 2.8

Bảng 2.8 Kết quả thí nghiệm xác định khối lượng riêng của xi măng Chinfon PCB 40

Ký hiệu

mẫu

Khối lượng mẫu

(g)

Mực chất lỏng trong bình (cm3)

Khối lượng riêng

a) Xác định khối lượng riêng và độ hút nước của cát

Theo Bảng 2.2 Xác định khối lượng riêng và độ hút nước của cát theo Tiêu chuẩn TCVN 7572-4:2006 Các mẫu cốt liệu sau khi lấy và chuẩn bị được ngâm trong các thùng ngâm mẫu trong 24 giờ ± 4 giờ ở nhiệt độ 270C ± 20C Trong thời gian đầu ngâm mẫu, cứ khoảng từ 1 giờ đến 2 giờ khuấy nhẹ cốt liệu một lần để loại bọt khí bám trên

bề mặt hạt cốt liệu Làm khô bề mặt mẫu (đưa cốt liệu về trạng thái bão hoà nước, khô

Hình 2.5a) Nếu khối cốt liệu có hình dạng tương tự Hình 2.5c, cốt liệu đã đạt đến trạng thái bão hoà nước khô bề mặt Nếu có dạng Hình 2.5a và 2.5b, cần tiếp tục làm khô cốt liệu và thử lại đến khi đạt trạng thái như Hình 2.5c Nếu có dạng Hình 2.5d), cốt liệu đã

bị quá khô, cần ngâm lại cốt liệu vào nước và tiến hành thử lại đến khi đạt yêu cầu Ngay sau khi làm khô bề mặt mẫu, tiến hành cân mẫu và ghi giá trị khối lượng (m1)

Từ từ đổ mẫu vào bình thử Đổ thêm nước, xoay và lắc đều bình để bọt khí không còn đọng lại Đổ tiếp nước đầy bình Đặt nhẹ tấm kính lên miệng bình đảm bảo không còn bọt khí đọng lại ở bề mặt tiếp giáp giữa nước trong bình và tấm kính Dùng khăn lau khô bề mặt ngoài của bình thử và cân bình + mẫu + nước + tấm kính, ghi lại khối lượng (m2) Đổ nước và mẫu trong bình qua sàng 0,14mm đối với cốt liệu nhỏ và qua sàng 5

mm đối với cốt liệu lớn Tráng sạch bình đến khi không còn mẫu đọng lại Đổ đầy nước vào bình, lặp lại thao tác đặt tấm kính lên trên miệng như hình 3.4, lau khô mặt ngoài

bình thử Cân và ghi lại khối lượng bình + nước + tấm kính (m 3) Sấy mẫu thử đọng lại trên sàng đến khối lượng không đổi Để nguội mẫu đến nhiệt độ phòng trong bình hút

ẩm, sau đó cân và ghi khối lượng mẫu (m 4) Kết quả xác định khối lượng riêng và độ hút nước của cát trong Bảng 2.9

Bảng 2.9 Xác định khối lượng riêng và độ hút nước của cát

TT Thông số Đơn vị Mẫu số 1 Mẫu số 2 Trung

bình

2 KL mẫu bão hoà khô bề mặt g 534,60 520,80

3 KL bình + nước + tấm kính g 1533,50 1533,50

4 KL bình + nước+ mẫu + tấm kính g 1864,90 1856,30

5 KL mẫu khô trong không khí g 531,70 517,90

Khối lượng riêng g/cm 3

2,655 2,655 2,655

Hình 2.6 Hình ảnh thí nghiệm xác định khối lượng riêng và độ hút nước của cát

Bảng 2.10 Khối lượng thể tích xốp của cát

TT Thông số Đơn vị Mẫu số 1 Mẫu số 2 Trung bình

S c = m - m 1

m ×100%

(2.1) Trong đó: m và m1 lần lượt là khối lượng mẫu khô trước và sau khi rửa Kết quả là trung bình cộng của hai lần thử Kết quả thí nghiệm trong Bảng 2.11

Bảng 2.11 Kết quả thí nghiệm hàm lượng bụi, bùn, sét trong cát

Yêu cầu

Kết luận

2 KL mẫu truớc khi rửa m g 1003,4 1012,5

3 KL mẫu sau khi rửa m1 g 988,0 994,5

d) Xác định thành phần hạt

Sử dụng phương pháp sàng để xác định thành phần hạt của cốt liệu nhỏ Cân khoảng

1000 g cốt liệu đã sàng qua sàng có kích thước mắt sàng 5mm sau đó đổ cốt liệu đã cân vào sàng trên cùng (sàng 2,5mm) và tiến hành sàng qua các sàng có kích thước 5; 2.5; 1.25; 0.63; 0.315; 0.14 mm Cân lượng sót trên từng sàng, chính xác đến 1g Hàm lượng hạt trên sàng 5 mm được xác định theo công thức (2.2)

S c = m 5

m 0 ×100%

(2.2) Kết quả xác định thành phần hạt của cát như trong Bảng 2.12

Bảng 2.12 Thành phần hạt của cát

Cỡ sàng

(mm)

Lượng sót trên từng sàng

(g)

% Lượng sót tích lũy trên sàng

(%)

Yêu cầu kỹ thuật Kết luận

Hình 2.8 Biểu đồ thành phần hạt của cát 2.1.2.3 Đá mạt

Đá mạt được lấy từ mỏ sản xuất đá xây dựng An Hội, huyện Tư Nghĩa, Quảng Ngãi Tương tự như đối với cát, các chỉ tiêu cơ lí như: khối lượng riêng, độ hút nước, khối lượng thể tích xốp, hàm lượng bùn, bụi sét và thành phần hạt xác định theo Tiêu chuẩn TCVN 7572-4:2006 Nguyên tắc và phương pháp thí nghiệm tương tự như của cát

a) Khối lượng riêng, độ hút nước

Bảng 2.13 Khối lượng riêng và độ hút nước của đá mạt

TT Mẫu thí nghiệm số Đơn vị Mẫu số 1 Mẫu số 2 Trung

bình

1 KL Riêng của nước g 1,00 1,00

2 KL mẫu bão hoà khô bề mặt g 800,08 800,08

3 KL bình + nước + tấm kính g 7381,50 7381,50

4 KL bình + nước+ mẫu + tấm kính g 7876,00 7876,00

5 KL mẫu khô trong không khí g 792,59 792,59

Khối lượng riêng g/cm 3

2,659 2,659 2,659

b) Khối lượng thể tích xốp

Bảng 2.14 Khối lượng thể tích xốp của đá mạt

TT Mẫu thí nghiệm số Đơn vị Mẫu số 1 Mẫu số 2 Trung

Đường thành phần hạt thí nghiệm

BIỂU DIỄN THÀNH PHẦN HẠT CỦA CÁT

Kết luận

1 KL mẫu truớc khi rửa g 1001,2 1000,0

2 KL mẫu sau khi rửa g 987,3 989,6

(g)

% Lượng sót tích lũy trên sàng

(%)

Yêu cầu kỹ thuật Kết luận

Hình 2.10 Biểu đồ thành phần hạt của đá mạt 2.1.2.3 Phế thải xây dựng

Phế thải xây dựng được nghiên cứu trong luận văn này là gạch vỡ lẫn vữa xây, trát Phế thải được nghiền nhỏ sau đó được sàng lọc và chỉ lấy các hạt có đường kính dưới 5mm Như giới hạn luận văn đã đề cập, cốt liệu tái chế từ Phế thải xây dựng này sẽ được tái sử dụng và thay thế mạt đá theo những tỉ lệ nhất định Xác định các đặc trưng cơ lí của Phế thải sau khi nghiền nhỏ và sàng lọc gồm các chỉ tiêu cơ lí như: khối lượng riêng,

độ hút nước, khối lượng thể tích xốp, hàm lượng bùn, bụi sét và thành phần hạt xác định theo Tiêu chuẩn TCVN 7572-4:2006 Nguyên tắc và phương pháp thí nghiệm tương tự như của cát

Hình 2.11 Phế thải xây dựng a) Khối lượng riêng và độ hút nước

Bảng 2.17 Khối lượng riêng và độ hút nước của Phế thải xây dựng tái chế

vị Mẫu số 1 Mẫu số 2

Trung bình

2 KL Riêng của nước g 1,00 1,00

0 20 40 60 80 100

Đường thành phần hạt thí nghiệm

3 KL mẫu bão hoà khô bề mặt g 500,01 500,01

4 KL bình + nước + tấm kính g 7381,50 7381,50

5 KL bình + nước+ mẫu + tấm kính g 7660,50 7660,50

6 KL mẫu khô trong không khí g 455,99 455,99

Khối lượng riêng g/cm 3 2,576 2,576 2,576

b) Khối lượng thể tích xốp

Bảng 2.18 Khối lượng thể tích xốp của Phế thải xây dựng tái chế

(g)

% Lượng sót tích lũy trên sàng

(%)

Yêu cầu kỹ thuật Kết luận