p s J x T ố T (%) MCC 4 MCC 5 MCC6 MCC7 T.962 T.985 TE TQW TQA SiO2 74,8 77,5 71,6 73,24 77,23 74,68 74,99 74,13 75,27 TiO2 0,8 0,8 0,8 0,36 0,22 0,23 0 0 0 Al2O3 12,15 10 12,55 12,4 11,02 12,33 12,87 12,05 12,4 T - Fe2O3 1,8 2,75 3,52 3,45 2,42 3,24 1,37 2,25 1,82 MnO 0 0 0,3 0,25 0 0,05 0 0 0 MgO 0,4 0,54 0,9 0 0,24 0,1 0,11 0,38 0,27 CaO 0,85 0,15 1,4 0,16 0,36 0,01 0,082 0,65 0,23 Na2O 2,27 3,56 3 3,58 2,63 3,07 0,21 3,75 1,91 K2O 2,55 3,4 4,09 4,02 4,12 4,78 7,23 3,84 6,12 P2O5 0 0,26 0 0,25 0 0 0 0 0 SO3 0,09 0,06 0,04 0,02 0 0 0 0 0 MKN 0,44 0 1,4 0,65 0 0 1,74 3,3 1,18 Tổng 96,15 99,07 99,6 98,38 97,64 98,49 98,6 100,35 99,2 ∑ (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) 88,75 90,25 87,67 89,18 0 0 89,23 88,43 89,49 TE - á p E , TQW, TQA - á p Q x J x T Q ố - theo Yu và nnk, 2014
ả 5 T ẩ ASTM C 6 8 p ầ ó ọ ủ p z Đ T ẩ ASTM C 618 (%) M M C C (%) SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 > 70 88,75 - 90, 25 Đạt ∑ SO3 < 4 0,02 - 0,09 Đạt MKN < 10 0 - 1,4 Đạt ề độ h t t nh
Theo tiêu chuẩn 3735:1982 về phụ gia hoạt tính puzơlan, puzơlan được phân thành 3 loại dựa trên độ hút vơi: puzơlan có hoạt tính yếu khi độ hút vơi từ 30 - 60 mgCaO/g.mẫu, puzơlan có độ hoạt tính trung bình có độ hút vơi từ 60 - 100 mgCaO/g.mẫu và puzơlan có độ hoạt tính mạnh với độ hút vôi trên 100 mgCaO/g.mẫu [17, 26]. Kết quả phân tích độ hút vơi của các mẫu đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải, tỉnh Yên Bái trong khoảng từ 49,26 - 59,24 mgCaO/g.mẫu, do đó các đá phun trào acid khu vực này được xếp vào loại ngun liệu puzơlan có độ hoạt tính trung bình - yếu.
Dựa trên sự đối sánh về đặc điểm về thành phần thạch học - khoáng vật, thành phần hóa học và độ hoạt tính với các tiêu chuẩn về thành phần thạch học - khống vật, thành phần hóa học và độ hoạt tính của phụ gia hoạt tính puzơlan, bước đầu có thể nhận định đá phun trào acid tại khu vực Mù Căng Chải, tỉnh Yên Bái là phụ gia hoạt tính puzolan. Do đó, có thể sử dụng thích hợp nguồn nguyên liệu này cho sản xuất vật liệu xây dựng không nung dựa trên nguyên lý tạo chất kết dính puzơlan + vơi [13, 14, 37]. Để đánh giá khả năng thực tế có thể sử dụng đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải trong sản xuất vật liệu xây dựng không nung, dựa trên các đặc điểm về thành phần thạch học, khống vật, hóa học và độ hút vơi của đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải, tiến hành thử nghiệm sản xuất gạch khung nung từ nguồn nguyên liệu này.
4.2 T ệ x ô ừ M C C
Công nghệ sản xuất gạch không nung từ nguyên liệu khống hoạt tính đã được nghiên cứu trong nhiều cơng trình nghiên cứu của Kiều Q Nam [19, 13, 16], Nguyễn Phú Hòa [8] và Nguyễn Ánh Dương [7 , đã được chuyển giao và ứng dụng thành công tại nhiều tỉnh thành như Nghệ An, Quảng Trị, Lâm Đồng và Gia Lai [17]. Kết quả của những cơng trình nghiên cứu này cho thấy mặc dù nguyên liệu dùng để sản xuất gạch khơng nung là khác nhau, tuy nhiên về quy trình cơng nghệ đều được tiến hành theo các công đoạn như sau:
1 - Gia công nguyên liệu
2 - Phối trộn nguyên liệu + phụ gia, tạo kết dính 3 - Tạo độ ẩm và tạo hình sản phẩm
4 - Bảo dưỡng sản phẩm
Dựa trên cơ sở nguyên tắc các bước nêu trên, học viên đã tiến hành thử nghiệm sản xuất gạch không nung từ nguyên liệu này.
4.2 N y ệ
) N ệ
Nguyên liệu chính được sử dụng là đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải, tỉnh Yên Bái. Kết quả về thành phần thạch học - khống học, hóa học và độ hoạt tính của các đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải, tỉnh Yên Bái là khá đồng nhất, do đó mẫu nguyên liệu MCC5 được lựa chọn ngẫu nhiên để tiến hành thử nghiệm làm gạch không nung. Mẫu đá được nghiền mịn đến cấp hạt < 0,1mm.
b) Cố ệ ơ
Cát xây dựng có độ ẩm khơng q 5%, sạch và không lẫn tạp chất hữu cơ. Kích thước hạt < 1,6 mm chiếm 87%.
4.2 C
Vôi: Vôi được sử dụng để sản xuất gạch không nung là vơi đã được hydrat hóa từ đá vơi có hàm lượng CaO > 90%, được sàng qua rây 0.08mm [Theo tiêu chuẩn 2231:1989 .
Xi măng: Trong nghiên cứu thử nghiệm sản xuất gạch không nung từ đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải, sử dụng xi măng Bỉm Sơn PC30.
4.2 P ố y ệ ớ
Để đánh giá khả năng sản xuất gạch khơng nung từ nguồn ngun liệu chính là đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải và dựa trên nguyên lý sản xuất gạch không nung là tạo chất kết dính, học viên tiến hành thử nghiệm làm gạch không nung b ng cách phối trộn bột đá với vôi và phụ gia theo các kiểu phối trộn như sau:
- Bột đá + Vôi (I)
- Bột đá + Vôi + Xi măng (II) - Bột đá + Vôi + Cát (III)
- Bột đá + Vôi + Cát + Xi măng (IV)
Dựa vào độ hút vôi của nguyên liệu từ 49 - 60mgCaO/g.mẫu, và để đảm bảo khả năng tạo chất kết dính, lượng CaO cần dùng tối thiểu phải b ng 6% lượng bột đá. Do vôi sử dụng làm thử nghiệm là vơi đã được hydrat hóa nên t lệ vơi được lựa chọn thử nghiệm là 10%, 15%, 20% để đảm bảo khả năng tạo chất kết dính và các tính chất cơ lý của sản phẩm gạch khơng nung thử nghiệm. Xi măng và cát cũng được thêm vào với t lệ thích hợp để tạo được sản phẩm gạch khơng nung có chất lượng tốt nhất.
Tiến hành thử nghiệm sản xuất gạch không nung từ đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải, tỉnh Yên Bái chi tiết theo các t lệ phối trộn trong bảng 5.
Kiểu phối trộn I được tiến hành với t lệ bột đá:vôi là 80:20, mẫu thử nghiệm M1. Kiểu phối trộn này được lựa chọn dưa trên nguyên lý puzơlan + vơi tạo chất kết
dính. Dựa theo nguyên lý này nguyên liệu bột đá được phối trộn trực tiếp với vôi mà không sử dụng các cốt liệu hoặc phụ gia khác. Do không phối trộn với cốt liệu và phụ gia khác nên t lệ của vôi được lựa chọn là 20% so với nguyên liệu để đảm bảo độ gắn kết và các yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm gạch không nung.
Để tăng thêm hàm lượng chất kết dính với mục đích tăng cường độ kháng n n của sản phẩm tiến hành thử nghiệm kiểu phối trộn II, xi măng PC30 được thêm vào 5%. Theo đó, t lệ phối trộn bột đá: vơi: xi măng là 80:15:5 và mẫu thử nghiệm M2.
Để cải thiện các tính chất cơ lý, tiến hành kiểu phối trộn III b ng cách phối trộn thêm hàm lượng cốt liệu thô (cát). Cát được thêm vào để cải thiện tính cơng tác và giảm chi phí phụ gia cho sản phẩm. Kiểu phối trộn này có t lệ phối trộn bột đá:vôi:cát là 70:10:20 với mẫu thử nghiệm M3.
Dựa theo các t lệ phối trộn trên, để tăng cường độ và cải thiện tính cơng tác của sản phẩm, tiến hành phối trộn thêm xi măng và cát theo kiểu phối trộn IV. T lệ phối trộn bột đá:vôi:cát:xi măng là 70:10:15:5 với mẫu thử nghiệm M4.
ả 6. Tỷ ệ p ố ộ ệ ạ ô K ể ố ẩ K ệ B C Vôi X I M1 80% (400g) 0 20% (100g) 0 II M2 80% (400g) 0 15% (75g) 5% (25g) III M3 70% (350g) 20% (100g) 10% (50g) 0 IV M4 70% (350g) 15% (75g) 10% (50g) 5% (25g) 4.2 Đ ẩ ì é ì ) ộ ẩ ạ ì
Độ ẩm tạo hình là độ ẩm của hỗn hợp giữa nguyên liệu, phụ gia và cốt liệu, nó rất cần thiết cho các phản ứng tạo chất kết dính [37].
Độ ẩm tạo hình là một trong những yếu tố quan trọng do ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ của sản phẩm vật liệu xây dựng không nung. Độ ẩm quá lớn s không cho ph p áp dụng phương pháp tạo hình b ng cơ giới bởi s gây ra hiện tượng dính khn, nứt vỡ sản phẩm, làm giảm độ chặt khít của sản phẩm tức là giảm khối lượng thể tích của sản phẩm và làm giảm cường độ kháng n n của sản phẩm. Ngược lại, nếu độ ẩm quá thấp s gây ảnh hưởng đến các phản ứng tạo chất kết dính, làm cho sản phẩm khơng giữ ngun được hình dạng sau khi n n p tạo hình [7].
Do đó, xác định độ ẩm tạo hình tối ưu khơng những cho ph p phản ứng tạo chất kết dính được diễn ra hồn toàn để sản phẩm đạt cường độ lớn mà còn tạo thuận lợi trong quá trình tạo hình sản phẩm.
Dựa trên nguyên liệu sử dụng là đá phun trào acid với độ ẩm 3,62 - 4,24%, phụ gia sử dụng là vơi hydrat hóa và xi măng, học viên tiến hành thử nghiệm độ ẩm tạo hình tối ưu. Theo các kết quả nghiên cứu về thử nghiệm độ ẩm tạo hình tối ưu trong sản xuất gạch không nung từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau [6, 7, 13, 16, 19 , độ ẩm tạo hình tối ưu được xác định b ng lượng nước dùng cho phản ứng hydrat hóa của vơi và lượng nước để tạo độ ẩm tạo hình cho hỗn hợp nguyên liệu.
Do vôi dùng trong sản xuất gạch không nung thử nghiệm từ đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải là vôi đã hydrat hóa nên độ ẩm tạo hình tối ưu được xác định là lượng nước để tạo hình cho hỗn hợp nguyên liệu. Qua thử nghiệm phối trộn nguyên liệu và phụ gia xác định được độ ẩm để tạo hình khoảng 12 - 14% so với tổng trọng lượng nguyên liệu đá phun trào acid. Do đó, để xác định chính xác độ ẩm tạo hình tối ưu, học viên đã tiến hành thử nghiệm sản xuất các sản phẩm gạch ở các t lệ nước khác nhau (bảng7)
Kết quả thử nghiệm độ ẩm tạo hình cho thấy, ở t lệ nước 12% và 18%, cường độ kháng n n của sản phẩm gạch thử nghiệm thấp đạt 54,6kG/cm2 và 40,4kG/cm2. Ở t lệ nước ở 14%, sản phẩm thử nghiệm đạt được cường độ kháng nén 78,4 kG/cm2, đạt khối lượng thể tích 1,63 g/cm3 đạt yêu cầu kỹ thuật theo tiêu chuẩn TCVN 2118:1994 về gạch canxi silicat (cường độ kháng n n 75 -
150kG/cm2, khối lượng thể tích khơng lớn hơn 1,65g/cm3
). Do đó t lệ tạo hình tối ưu được xác định để sản xuất thử nghiệm gạch không nung là 14%.
ả 7. Kế ả ư ơ ủ sả p ẩ ạ ô ỷ ệ p ố ộ I ớ á ỷ ệ ạ ẩ á STT T ệ ớ (%) C ờ kháng nén (kG/cm2) K ố ể (g/cm3) 1 12 54,6 1,79 2 14 78,4 1,63 3 16 72,5 1,62 4 18 40,4 1,60 b) L é ạ ì
Lực n n tạo hình là một trong những yếu tố quan trọng trong sản xuất gạch khơng nung bởi khi lực n n tạo hình thay đổi s làm thay đổi các tính chất cơ lý của mẫu gạch không nung thử nghiệm. Trong các nghiên cứu của Kiều Quý Nam (2006) và Nguyễn Ánh Dương (2013) về sản xuất thử nghiệm gạch không nung từ puzơlan đã chỉ ra sự tương quan giữa lực n n tạo hình với các tính chất cơ lý của gạch không nung. Khi tăng lực n n thì cường độ kháng n n tăng, độ hút nước giảm và khối lượng thể tích tăng. Tuy nhiên, nếu độ hút nước giảm quá thấp s làm giảm khả năng hút nước, bám dính vữa của sản phẩm gạch và nếu khối lượng thể tích tăng q cao thì sản phẩm s trở nên khá nặng, điều này nhiều khi là yếu tố khơng có lợi trong xây dựng [6, 13].
Do đó, việc lựa chọn lực n n tạo hình phù hợp để sản xuất gạch không nung là rất quan trọng. Thơng thường, lực n n tạo hình để sản xuất gạch không nung từ 30 - 50kGf/cm2 [7, 16 s tạo ra được sản phẩm chất lượng tốt nhất, bởi vậy trong thử nghiệm sản xuất gạch không nung từ đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải sử dụng lực n n tạo hình là 40kGf/cm2
4.2 5 T ế x ô ệ
Sau khi xác định được các t lệ phối trộn, độ ẩm tạo hình tối ưu và lực n n tạo hình, tiến hành sản xuất thử nghiệm gạch khơng nung.
Nguyên liệu và phụ gia được phối trộn đều với nhau theo các t lệ khác nhau như đã nêu trên bảng 5, sau đó được phối trộn với nước với t lệ 14% so với tổng khối lượng nguyên liệu và được n n với lực n n tạo hình 40kGf/cm2
để tạo ra các mẫu thử nghiệm hình trụ có kích thước 5x5mm2 (Hình 8).
Hì 8. M ử ệ ạ ông ừ á p M C C ả
4.2 6 B ỡ ẩ
Do bản chất gạch khơng nung muốn có cường độ kháng n n cao thì chất kết dính phải dính kết và đóng rắn, trong khi đó lượng nước sử dụng ban đầu chỉ đủ cho chất kết dính ninh kết nhanh mà chưa đủ để duy trì cho chất kết dính tiếp tục đóng rắn phát triển cường độ nên sau khi tạo hình sản phẩm nếu muốn gạch khơng nung có cường độ cao thì cần một chế độ bảo dưỡng phù hợp. Đối với sản phẩm gạch không nung làm từ đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải, sau 24h kể từ khi tháo
khuôn sản phẩm gạch, thực hiện chế độ bảo dưỡng ẩm b ng máy phun sương cho đến khi bề mặt mẫu ẩm toàn bộ, khoảng 2 lần mỗi ngày ở nhiệt độ phòng. Việc tưới ẩm theo chu k 7 ngày liên tục, sau đó dưỡng ẩm tự nhiên ngồi khơng khí. Thơng thường sau 28 ngày, các sản phẩm gạch không nung s đảm bảo được yêu cầu về cường độ, do đó sau thời gian này, bắt đầu phân tích đặc tính cơ lý của các sản mẫu gạch không nung thử nghiệm.
4.3 Kế ệ
Sau khi sản xuất thử nghiệm gạch không nung từ nguyên liệu đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải, tỉnh Yên Bái, tiến hành phân tích các đặc tính cơ lý của các mẫu gạch thử nghiệm để đánh giá sản phẩm gạch không nung làm từ nguyên liệu này đạt hay không đạt yêu cầu chất lượng. Sản phẩm gạch khơng nung để có thể đưa vào sử dụng, phải đạt các yêu cầu theo tiêu chuẩn và quy chuẩn ứng với từng loại sản phẩm gạch nhất định. [23].
Để đánh giá chất lượng của sản phẩm gạch không nung cần dựa trên các tiêu chuẩn đã được ban hành theo quy định của Bộ xây dựng, do đó mẫu gạch khơng nung thử nghiệm từ nguyên liệu đá phun trào acid được đánh giá theo TCVN 2118 - 1994 đối với gạch silicat canxi. Theo tiêu chuẩn này, các sản phẩm gạch không nung cần đạt các yêu cầu về đặc tính kỹ thuật gồm độ bền nước, độ hút nước, cường độ kháng n n và khối lượng thể tích.
Tiến hành xác định các đặc tính kỹ thuật của các mẫu gạch khơng nung gồm độ bền nước theo tiêu chuẩn TCVN 3735:1982, độ hút nước theo tiêu chuẩn TCVN 248 - 1986, cường độ kháng nén theo tiêu chuẩn TCVN 246 - 1986 và khối lượng thể tích theo tiêu chuẩn TCVN 250:1986. Kết quả phân tích các đặc tính kỹ thuật của sản phẩm gạch không nung thử nghiệm làm từ đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải thể hiện trên bảng 8.
Kết quả phân tích các đặc tính kỹ thuật của sản phẩm gạch khơng nung cho thấy mặc dù cùng một điều kiện thí nghiệm cơng nghệ như nhau nhưng khi thay đổi t lệ phụ gia và chủng loại phụ gia thì cường độ kháng nén và độ hút nước của sản
phẩm cũng thay đổi khác nhau. Theo quy định của Bộ Xây Dựng về gạch không nung để đánh giá các đặc tính kỹ thuật của sản phẩm gạch khơng nung làm từ đá phun trào acid khu vực Mù Căng Chải, tỉnh Yên Bái, học viên đã dựa trên tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2118 - 1994 đối với gạch silicat canxi. Theo tiêu chuẩn TCVN 2118 - 1994 mẫu gạch không nung cần phải đạt cường độ kháng n n 75 - 150 kG/cm2, độ hút nước 6 - 18% và khối lượng thể tích khơng lớn hơn 1.65g/cm3.
Với phương thức phối trộn theo kiểu I (puzolan + vôi), xác định được sản phẩm gạch khơng nung thử nghiệm có cường độ kháng n n 76,4kG/cm2
, độ hút