Nghiên cứu chế tạo gạch không nung kích thước lớn từ hỗn hợp xi măng bột đá xỉ than và xơ dừa

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÂM NHẬT NGUYÊN NGHIÊN CỨU CH TẠO GẠCH KH NG NUNG KÍCH THƯỚC LỚN TỪ HỖN HỢP XI MĂNG, BỘT ĐÁ, XỈ THAN VÀ X DỪA Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Mã số: 85 80 201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ KHÁNH TOÀN Đà Nẵng - Năm 2019 I Tôi tên Lâm Nhật Nguyên, tác giả Luận văn “Nghiên cứu chế tạo gạch h ng nung ch th c n t h n h p i ng t th n v Đƣợc hoàn thành t i Trƣ ng Đ i h c ách hoa - Đ i h c Đà Nẵng Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, ết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố bất ỳ cơng trình khác Tơi cam đoan chịu trách nhiệm sản phẩm nghiên cứu Tác giả Luận văn Lâm Nhật Ngun TRANG TĨM TẮT TI NG VIỆT VÀ TI NG ANH Đề t i: NGHIÊN CỨU CH TẠO GẠCH KH NG NUNG KÍCH THƯỚC LỚN TỪ HỖN HỢP XI MĂNG, BỘT ĐÁ, XỈ THAN VÀ X DỪA H c viên: Lâm Nhật Nguyên Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Dân dụng Cơng nghiệp Mã số: 85 80 201 - Khóa: 2018 - 2019, Trƣ ng Đ i h c ách hoa – ĐHĐN Tóm tắt - Nghiên cứu sản xuất g ch hơng nung có bổ sung thành phần xơ dừa làm chất độn với ỳ v ng tận dụng nguồn vật liệu địa phƣơng đồng th i chất lƣợng g ch đáp ứng yêu cầu ỹ thuật, inh tế môi trƣ ng xây dựng Dựa vào cấp phối chuẩn nhà máy g ch ình Nguyên, tỉnh Trà Vinh, nghiên cứu điều chỉnh tỉ lệ xỉ than thay cát vàng từ 30 xuống , bổ xung lƣợng xơ dừa đƣa vào thành phần cấp phối lần lƣợt từ , , , 10 theo tỉ lệ phần trăm ứng với xỉ than Kết cho thấy hi tăng lƣợng xơ dừa vào cấp phối theo tỉ lệ xỉ than tƣơng ứng cƣ ng độ chịu n n giảm, độ h t nƣớc tăng theo tỉ lệ tăng xơ dừa, hối lƣợng riêng viên g ch giảm theo tỉ lệ tăng lƣợng xơ dừa nhƣng hông đáng ể Chi ph vật liệu để sản xuất viên g ch có xơ dừa theo cấp phối CP2 có giá trị nh so với cấp phối CP0 nhà máy, nhiên cao chi ph sản xuất viên g ch gồm có xi măng, đá m t, xỉ than nƣớc Từ khóa - Gạch khơng nung; Xỉ than; Tro xỉ nhiệt điện; Xơ dừa; Gạch kích thước lớn Topic: RESEARCH ON MAKING LARGE-SIZE UNBURNT BRICKS USING THE COMBINATION OF CEMENT, GRIT, BOTTOM ASH AND COCONUT COIR Abstract - Research on making large-size unburnt bricks with coconut coir as a filler with the expectation of utilizing local materials and the quality of bricks meets technical, economic and environmental requirements in construction Based on the standard grade of Binh Nguyen factory, Tra Vinh province, the study adjusts of the rate of bottom ash replacing sand from 30% down 5%, adding the amount of coconut coir into the grading component respectively 0%, 2%, 4%, 8% and 10% according to the percentage of bottom ash The results showed that when increasing the amount of coconut coir into the gravel according to the proportion of bottom ash, the compressive strength decreased, the water absorption increased with the increase of coconut coir, the specific weight of the bricks decreased with the increase of coconut coir but not significant The cost of materials to produce a coconut coir brick according to CP2 gradation has smaller value than the CP0 grading of the factory but still higher than production cost of the brick consisting only of cement, grit, bottom ash and water Key words - Unburnt bricks; Bottom ash; Coal ash; Coconut coir; Large size concrete bricks Ụ Ụ TRANG BÌA L I C M ĐO N TR NG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT VÀ TIẾNG NH MỤC LỤC D NH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT D NH MỤC CÁC ẢNG D NH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý ch n đề tài Mục tiêu đề tài Đối tƣợng ph m vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu ngh a hoa h c thực ti n đề tài Cấu tr c luận văn CHƢƠNG TỔNG QU N VỀ G CH KH NG NUNG VÀ NGHI N CỨU SỬ DỤNG M T ĐÁ, XỈ TH N, XƠ DỪ SẢN XUẤT G CH KH NG NUNG 1.1 TỔNG QU N VỀ G CH KH NG NUNG 1.1.1 Thực tr ng sản xuất g ch hông nung Việt Nam 1.1.2 Phân lo i g ch hông nung 1.1.3 Các thành phần cấp phối chế t o g ch xi măng cốt liệu 1.1.4 Một số tiêu lý g ch xi măng cốt liệu 1.1.5 Ƣu nhƣợc điểm g ch xi măng cốt liệu 11 1.2 TỔNG QU N CÁC NGHI N CỨU SỬ DỤNG M T ĐÁ, XỈ TH N VÀ XƠ DỪ ĐỂ SẢN XUẤT G CH KH NG NUNG 12 1.2.1 Nghiên cứu sử dụng m t đá, xỉ than để sản xuất g ch hông nung 12 1.2.2 Nghiên cứu sử dụng xơ dừa để sản xuất g ch hông nung 17 1.3 TỔNG QU N VỀ NGUỒN VẬT LIỆU XƠ DỪ VÀ XỈ TH N T I TỈNH TRÀ VINH 18 1.3.1 Giới thiệu vật liệu xơ dừa 18 1.3.2 Tổng quan xỉ than t i tỉnh Trà Vinh 20 1.3.3 Khả cải thiện đáp ứng yêu cầu ỹ thuật g ch hơng nung có sử dụng xơ dừa làm thành phần cấp phối 20 1.4 NHẬN X T CHƢƠNG 21 CHƢƠNG CƠ SỞ L THUYẾT VÀ PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TI U CƠ L CỦ G CH KH NG NUNG 22 2.1 CƠ SỞ L THUYẾT VÀ KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TI U CƠ LÝ CỦ CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI 22 2.1.1 Một số yêu cầu tiêu chuẩn áp dụng 22 2.1.2 Kết xác định tiêu lý thành phần cấp phối 25 2.2 PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TI U CƠ LÝ CỦ G CH KH NG NUNG 43 2.2.1 K ch thƣớc mức độ sai lệch 43 2.2.2 Yêu cầu tiêu lý 44 2.3 KẾT LUẬN CHƢƠNG 45 CHƢƠNG NGHI N CỨU T HỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TI U CƠ L CỦ G CH KH NG NUNG K CH THƢ C L N SỬ DỤNG XƠ DỪ VÀ XỈ TH N TRONG THÀNH PHẦN CẤP PHỐI 46 3.1 X Y DỰNG CÁC CẤP PHỐI NGHI N CỨU 46 3.2 T O MẪU VÀ QUY TRÌNH ẢO DƢỠNG 48 3.2.1 T o mẫu th nghiệm 48 3.2.2 Quy trình bảo dƣỡng 48 3.3 TH NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƢ NG Đ CHỊU N N VÀ M T SỐ CHỈ TI U CƠ L CỦ G CH 48 3.3.1 Xác định cƣ ng độ chịu n n g ch 48 3.3.2 Xác định ch thƣớc, màu sắc huyết tật ngo i quan 57 3.3.3 Xác định số tiêu lý hác g ch 58 3.3.4 Chi ph vật liệu 63 3.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 TÀI LIỆU TH M KHẢO 67 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GI O ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TH C SĨ ( ẢN S O) ẢN S O KẾT LUẬN CỦ H I ĐỒNG, ẢN S O NHẬN X T CỦ CÁC PHẢN IỆN D H Ụ Á HỮ VIẾT TẮT TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam ASTM: Tiêu chuẩn Mỹ QCVN: Quy chuẩn Việt Nam B: Cấp độ bền M Mác g ch CP: Cấp phối Rn: Cƣ ng độ chịu n n Ru Cƣ ng độ chịu uốn N: Niuton γ: Khối lƣợng riêng D H Ụ Á BẢ G ảng 1.1 Cấp phối chế t o g ch hông nung từ nghiên cứu cho 1m3 vữa 13 ảng 1.2 Cấp phối g ch hông nung từ nghiên cứu theo tỉ lệ cho 1m3 vữa 14 ảng 1.3 Khối lƣợng thành phần cấp phối cho 1m3 vữa 15 ảng 1.4 ảng cấp phối mẫu cho vữa chế t o g ch 17 ảng 1.5 Thống ê diện t ch trồng dừa t i Trà Vinh 18 ảng 2.1 Các tiêu chất lƣợng xi măng PC 40 Poóc lăng hỗn hợp 22 ảng 2.2 Xác định đặc trƣng lý đá m t 23 ảng 2.3 Hàm lƣợng t p chất đá m t 23 ảng 2.4 Hàm lƣợng ion Cl- đá m t 23 ảng 2.5 Xác định đặc trƣng lý xỉ than 24 ảng 2.6 Xác định đặc trƣng lý xơ dừa 24 ảng 2.7 Hàm lƣợng tối đa cho ph p muối hồ tan, ion sunfat, ion clo cặn hơng tan nƣớc trộn bê tông vữa 25 ảng 2.8 Giới h n cho ph p th i gian ninh ết cƣ ng độ chịu n n hồ xi măng bê tông 25 ảng 2.9 Kết th nghiệm độ mịn xi măng PC 40 Holcim 26 ảng 2.10 Kết th nghiệm hối lƣợng riêng xi măng PC 40 Holcim 26 ảng 2.11 Kết th ảng 2.12 Kết th ảng 2.13 Kết th ảng 2.14 Kết th ảng 2.15 Kết th ảng 2.16 Kết th ảng 2.17 Kết th ảng 2.18 Kết th nghiệm độ dẻo, th i gian đông ết xi măng PC 40 Holcim 27 nghiệm n n mẫu vữa xi măng ngày tuổi 27 nghiệm n n mẫu vữa xi măng 28 ngày tuổi 28 nghiệm thành phần h t cát 28 nghiệm hàm lƣợng bụi, bùn, s t cát 30 nghiệm hối lƣợng thể t ch xốp cát 30 nghiệm hối lƣợng riêng, độ h t nƣớc cát 32 nghiệm thành phần h t đá m t 32 ảng 2.19 Kết th ảng 2.20 Kết th ảng 2.21 Kết th ảng 2.22 Kết th ảng 2.23 Kết th ảng 2.24 Kết th ảng 2.25 Kết th ảng 2.26 Kết th nghiệm hàm lƣợng thoi dẹt m t đá 33 nghiệm hàm lƣợng bụi, bùn, s t m t đá 34 nghiệm độ mài mòn m t đá 35 nghiệm hàm lƣợng h t mềm yếu phong hóa m t đá 36 nghiệm hối lƣợng thể t ch xốp m t đá 36 nghiệm hối lƣợng riêng độ h t ẩm m t đá 38 nghiệm độ n n dập xi lanh m t đá 39 nghiệm hối lƣợng riêng, độ h t nƣớc xỉ than 39 ảng 2.27 Kết th nghiệm hối lƣợng thể t ch xốp xỉ than 39 ảng 2.28 Kết th nghiệm thành phần h t xỉ than 40 ảng 2.29 Kết th nghiệm thành phần hóa xỉ than 41 ảng 2.30 Kết th nghiệm nƣớc 41 ảng 2.31 Kết th nghiệm xơ dừa 43 ảng 2.32 K ch thƣớc mức sai lệch ch thƣớc viên g ch bê tông (mm) 43 ảng 2.33 Khuyết tật ngo i quan cho ph p 44 ảng 2.34 Cƣ ng độ chịu n n, hối lƣợng độ h t nƣớc g ch bê tông 44 ảng 2.35 Độ rỗng, độ h t nƣớc viên g ch bê tông 45 ảng 3.1 Thiết ế thành phần cấp phối g ch hông nung 47 ảng 3.2 Khối lƣợng cấp phối cho 1m3 vữa g ch hông nung 47 ảng 3.3 Kết th nghiệm cƣ ng độ chịu n n g ch ngày tuổi 50 ảng 3.4 Kết th nghiệm cƣ ng độ chịu n n g ch ngày tuổi 51 ảng 3.5 Kết th nghiệm cƣ ng độ chịu n n g ch 14 ngày tuổi 53 ảng 3.6 Kết th nghiệm cƣ ng độ chịu n n g ch 28 ngày tuổi 54 ảng 3.7 Kết th nghiệm cƣ ng độ 28 ngày tuổi cấp phối CP0 56 ảng 3.8 Kết đo ch thƣớc mẫu g ch 57 ảng 3.9 Kết quan sát độ công vênh, vết nứt, màu sắc mẫu g ch 58 ảng 3.10 Kết th nghiệm xác định độ rỗng g ch theo cấp phối 59 ảng 3.11 Kết th nghiệm xác định độ h t nƣớc g ch theo cấp phối 61 ảng 3.12 Kết t nh toán hối lƣợng thể t ch g ch theo cấp phối 62 ảng 3.13 Chi ph viên g ch cấp phối CP0 Nhà máy ình Nguyên 63 ảng 3.14 Chi ph viên g ch cấp phối CP1 nghiên cứu 63 ảng 3.15 Chi ph viên g ch cấp phối CP2 nghiên cứu 63 D H Ụ Á HÌ H Hình 1.1 G ch xi măng cốt liệu Hình 1.2 G ch papanh (có cƣ ng độ chịu lực m) Hình 1.3 G ch bê tơng h chƣng áp C Hình 1.4 Nguyên vật liệu chế t o g ch hông nung thông thƣ ng Hình 1.5 iểu đồ phát triển cƣ ng độ g ch cấp phối có sử dụng xỉ than 14 Hình 1.6 iểu đồ phát triển cƣ ng độ g ch cấp phối theo th i gian 15 Hình 1.7 Cƣ ng độ g ch hông nung sử dụng 50 xỉ than thay đá m t 16 Hình 1.8 Cƣ ng độ g ch hông nung sử dụng 50 xỉ than thay đá m t, điều chỉnh Hình 1.9 hàm lƣợng xi măng 16 iểu đồ phát triển cƣ ng độ g ch sử dụng mụn dừa thành phần cấp phối theo th i gian 18 Hình 1.10 Thành phần cấu t o từ trái dừa 19 Hình 2.1 iểu đồ thành phần h t cát 29 Hình 2.2 iểu đồ thành phần h t đá m t 33 Hình 2.3 Các lo i hình dáng hối cốt liệu 37 Hình 2.4 iểu đồ thành phần h t xỉ than 40 Hình 3.1 G ch xi măng hơng nung ch thƣớc lớn đƣợc đ c t i nhà máy 48 Hình 3.2 Máy thử cƣ ng độ bê tông 49 Hình 3.3 Th nghiệm xác định cƣ ng độ g ch 50 Hình 3.4 iểu đồ phát triển cƣ ng độ chịu n n g ch cấp phối theo th i gian 56 Hình 3.5 Thí nghiệm xác định độ rỗng 59 Hình 3.6 iểu đồ độ rỗng g ch theo cấp phối 60 Hình 3.7 Th nghiệm xác định độ h t nƣớc 61 Hình 3.8 iểu đồ độ h t nƣớc g ch theo cấp phối 61 Ở ẦU Lý chọn đề tài Những năm gần đây, mức độ tiêu thụ g ch xây dựng toàn quốc vào hoảng 20 tỷ viên/năm Dự báo đến năm 2020, nhu cầu tăng vào hoảng 40 tỷ viên/năm, cao gấp đơi so với mức tiêu thụ Nếu tồn nhu cầu g ch xây dựng tập trung vào g ch đất s t nung gần 10 năm ch ng ta lấy gần 01 tỷ m3 đất s t mà phần lớn xâm ph m vào đất canh tác, điều làm ảnh hƣởng nghiêm tr ng đến tài nguyên đất nƣớc Khơng thế, q trình nung sản phẩm g ch truyền thống làm tiêu tốn nhiều nguyên liệu, đặc biệt dùng than đốt nhiêu liệu hóa th ch, q trình làm thải mơi trƣ ng lƣợng lớn h độc h i hông ảnh hƣởng đến môi trƣ ng, sức h e ngƣ i mà làm giảm suất trồng ởi vậy, nhu cầu lo i g ch xây hông nung, thân thiện với môi trƣ ng để bƣớc thay g ch xây đƣợc sản xuất từ đất s t nung cần thiết cấp bách Hiện nay, t i hu vực đồng sơng Cửu Long tốc độ thị hóa nhanh, theo việc xây dựng cở h tầng phát triển m nh, cơng trình xây dựng đƣợc đầu tƣ để đáp ứng nhu cầu phát triển địa phƣơng G ch đất s t nung truyền thống hông đáp ứng đủ nhu cầu xây dựng, đồng th i nguồn hoáng sản đất s t địa phƣơng ngày hiếm, h n chế hai thác lộ trình xóa b cơng nghệ g ch nung truyền thống đƣợc thực gần giai đo n cuối Để thay g ch nung truyền thống nay, có nhiều cơng trình nghiên cứu chế t o g ch hông nung từ hỗn hợp nhƣ sử dụng rỉ đƣ ng tro trấu; từ đất bồi lắng tro trấu; xi măng tro xỉ; xi măng tro trấu… Tuy nhiên, vật liệu g ch hông nung nhiều huyết điểm ỹ thuật cần đƣợc hắc phục, tiêu chuẩn ỹ thuật đƣợc áp dụng t nh inh tế chƣa cao G ch xây không nung ch thƣớc lớn, sau hi đƣợc t o hình tự đóng rắn đ t số h c nhƣ: cƣ ng độ n n, uốn, độ h t nƣớc mà hông cần qua nhiệt độ Độ bền viên g ch hông nung đƣợc gia tăng nh lực p rung p lẫn rung lên viên g ch thành phần ết d nh ch ng Với lợi ch thƣớc lớn (390×90×190) mm nên xây t tốn vữa, tốc độ xây nhanh gấp 2-3 lần g ch truyền thống nên nhiều chủ đầu tƣ lựa ch n sản phẩm để xây Các nghiên cứu trƣớc [1, 2, cho thấy, sử dụng xỉ than nhà máy nhiệt điện, mụn dừa chế t o g ch hông nung với tỷ lệ pha trộn hợp lý Từ lý đề cập trên, đề tài Nghiên cứu ch t o g ch không nung k ch thước ớn từ hỗn hợp xi măng, bột đá, xỉ than x dừa đƣợc ch n với mong muốn nghiên cứu sử dụng xơ dừa ết hợp với việc sử dụng xỉ than thành phần cấp phối để chế t o g ch hơng nung, gi p tận dụng có hiệu nguồn chất thải rắn nguy h i cho môi trƣ ng xỉ than Đề tài ỳ v ng mở sử dụng vật liệu xơ dừa tận dụng nguồn xỉ than vô lớn địa phƣơng để sản xuất g ch hơng nung, giải đồng th i tốn ỹ thuật, PL1.9a Xác định độ hút nước gạch PL1.9b Xác định độ hút nước gạch PHỤ LỤC 2: Kết xác định số tiêu lí xỉ than PL2.1 Kết thí nghiệm hoạt độ phóng xạ PL2.2 Kết thí nghiệm độ trương nở PL2.3 Kết thí nghiệm độ ẩm tối ưu PL2.4 Kết thí nghiệm tiêu mơi trường theo QCVN 40:2011/BTNMT ... phẩm nghiên cứu Tác giả Luận văn Lâm Nhật Nguyên TRANG TÓM TẮT TI NG VIỆT VÀ TI NG ANH Đề t i: NGHIÊN CỨU CH TẠO GẠCH KH NG NUNG KÍCH THƯỚC LỚN TỪ HỖN HỢP XI MĂNG, BỘT ĐÁ, XỈ THAN VÀ X DỪA H... ch hông nung m t đá, xỉ than xơ dừa ch thƣớc lớn từ hỗn hợp xi măng, - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu thực nghiệm điều iện phòng th nghiệm để xác định tiêu lý, sử dụng đá m t, xơ dừa xỉ than t... nung k ch thước ớn từ hỗn hợp xi măng, bột đá, xỉ than x dừa đƣợc ch n với mong muốn nghiên cứu sử dụng xơ dừa ết hợp với việc sử dụng xỉ than thành phần cấp phối để chế t o g ch hông nung, gi