CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu
Gạch xây là bộ phận cấu thành quan trọng của cơng trình xây dựng. Hàng năm, với sự phát triển mạnh mẽ của ngành xây dựng, cả nước tiêu thụ khoảng 20 – 22 tỷ viên/1 năm, chủ yếu là gạch nung thủ công chiếm tới 90%. Với đà phát triển này, đến năm 2020 lượng đất sét phải tiêu thụ vào khoảng 600 triệu m3, tương đương với 30.000 ha đất canh tác. Không những vậy, gạch nung còn tiêu tốn rất nhiều năng lượng: than, củi, đặc biệt là than đá, quá trình này thải vào bầu khí quyển của chúng ta cơ bản là khí độc khơng chỉ ảnh hưởng tới mơi trường, sức khỏe con người mà còn làm giảm năng suất của cây trồng vật ni [1].
Hình 1.1: Lị gạch thủ công tại thị xã Ayun Pa, tỉnh Gia Lai
Chính vì vậy trong những năm qua, chính phủ đã tập trung chỉ đạo phát triển vật liệu xây không nung để từng bước thay thế gạch đất sét nung, hạn chế sử dụng đất sét và than, nguồn tài nguyên không tái tạo, góp phần bảo vệ an ninh lương thực, tiết kiệm năng lương và giảm chất thải CO2. Ngoài ra, việc sử dụng phế thải của các ngành công nghiệp như tro, xỉ, mạt đá…để sản xuất vật liệu xây khơng nung cũng góp phần giảm một lượng đáng kể các chất thải rắn ra mơi trường.
Chương trình phát triển vật liệu xây không nung đã được phổ biến rộng rãi và đã được các cấp, các ngành, đặc biệt là các doanh nghiệp sản xuất sản vật liệu xây dựng hưởng ứng tích cực. Lãnh đạo các cấp chính quyền, doanh nghiệp và nhân
2
dân bước đầu đã làm quen với vật liệu xây không nung; nâng cao ý thức bảo vệ môi trường trong sản xuất và sử dụng vật liệu xây.
Gạch không nung là các loại gạch xây, gạch lát vỉa hè,… có kích thước, quy cách như gạch đất sét nung nhưng không sử dụng nhiệt độ để nung cứng hay tăng độ rắn chắc như gạch đất sét nung truyền thống. Trên thế giới, tỷ lệ sử dụng gạch khơng nung trong các cơng trình cơng cộng, dân dụng là khá phổ biến và rộng rãi, nhưng ở Việt Nam thì tỷ lệ sử dụng gạch khơng nung này cịn khá thấp. Gạch khơng nung có khoảng 300 tiêu chuẩn quốc tế và kích thước khác nhau. [2]
Các loại gạch khơng nung có mặt trên thị trường: (Hình 1.3)
– Gạch papanh: Gạch không nung được sản xuất từ phế thải công nghiệp xỉ than, vôi bột được sử dụng lâu đời ở Việt Nam. Gạch có cường độ thấp từ 3,0 – 5,0 MPa chủ yếu dùng cho các loại tường ít chịu lực.
– Gạch xi măng cốt liệu hay gạch Bê tông: Gạch không nung xi măng cốt
liệu còn được gọi là gạch bê tông được tạo thành từ xi măng và một trong các hoặc nhiều trong các cốt liệu sau đây: mạt đá, cát vàng, cát đen, xỉ nhiệt điện, phế thải công nghiệp, đất,... Loại gạch này được sản xuất và sử dụng nhiều nhất trong các loại gạch khơng nung. Trong các cơng trình thì loại gạch khơng nung này chiếm tỷ trọng lớn nhất. Loại gạch này thường có cường độ chịu lực tốt (trên 8,0 MPa), tỷ trọng lớn (thường trên 1.900 kg/m³), khả năng chống thấm tốt, cách âm cách nhiệt nhưng những loại kết cấu lỗ thì có khối lượng thể tích nhỏ hơn (dưới 1.400 kg/m³).
Đây là loại gạch được khuyến khích sử dụng nhiều nhất và được ưu tiên phát triển mạnh nhất. Nó đáp ứng rất tốt các tiêu chí về kỹ thuật, kết cấu, môi trường, phương pháp thi công. Loại gạch này dễ sử dụng, dùng vữa thông thường.
Mặc dù gạch xi măng cốt liệu bị chê nặng song thực tế là nó vẫn khẳng định được giá trị của nó trong xây dựng nói chung. Trong một cơng trình cao tầng, việc sử dụng gạch xi măng cốt liệu là một tất yếu vì lý do tạo đối trọng, kết cấu vững chắc với cường độ cao. Ngoài ra gạch xi măng cốt liệu có thể đạt khối lượng thể tích từ 1.300 đến 1.800 kg/m³ nếu dùng kết cấu lỗ. Như vậy nó chẳng những khơng q nặng như người ta tưởng mà còn khẳng định được độ bền, sự vững chãi cho cơng trình.
3
Những cơng trình cần sản phẩm gạch có cường độ 7,5 MPa với gạch đất nung phải dùng loại đặc tỷ trọng 1.800 kg/m³. Với gạch không nung xi măng cốt liệu chỉ cần dùng loại kết cấu lỗ rỗng tỷ trọng 1.400 kg/m³ cường độ có thể đạt trên 10 MPa.
– Gạch xi măng – cát: Gạch được tạo thành từ cát và xi măng. – Gạch bê–t ng khí chƣng áp (AAC):
Tên tiếng Anh là Autoclaved Aerated Concrete – gọi tắt là AAC được rất nhiều nước trên thế giới ứng dụng rộng rãi với rất nhiều ưu điểm như thân thiện với môi trường, siêu nhẹ, bền, tiết kiệm năng lượng hóa thạch do khơng 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 cịn được gọi là gạch bê tơng siêu nhẹ vì tỷ trọng chỉ bằng 1/2 hoặc thậm chí là chỉ bằng 1/3 so với gạch đất nung thơng thường.
Ngồi ra, khả năng cách âm và cách nhiệt của bê tông nhẹ rất cao. Với thành phần cấu tạo là vật liệu trơ và các chất vô cơ, gạch bê tông siêu nhẹ này hồn tồn khơng độc hại, có độ bền rất cao và không bắt lửa. Ngoài ra, với cấu trúc thơng thống, nó cịn có thể tự khuếch tán hơi nước, giải phóng độ ẩm và loại trừ các vấn đề liên quan đến ẩm 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.
– Gạch bê tơng bọt khí (Cellular Lightweight Concrete – CLC):
Bê tơng bọt khí được phát minh tại châu Âu vào những năm 1960 một công nghệ khá đơn giản và linh động có thể sản xuất bất cứ ở đâu với bất cứ ai với yêu cầu chỉ cần có chất tạo bọt, xi măng, cát, nước là đủ. Do đó nó đã được sử dụng phổ biến khắp thế giới vào rất nhiều ứng dụng khác nhau. Công nghệ sản xuất bê tông bọt khác biệt đáng kể so với cơng nghệ sản xuất bê tơng khí AAC.
Thành phần quan trọng nhất là bọt, nó quyết định chi phí sản xuất của vật liệu. Chất tạo bọt được pha cùng với nước theo tỷ lệ khoảng 2,5% đến 3% và cấp cho một máy tạo bọt tạo ra một dạng bọt giống như bọt xà phịng có mật độ khoảng 50 – 80 g/lít hoặc nói cách khác 50 – 80 kg/m3. Khi xi măng, cát, nước và bọt được
4
trộn lẫn trong máy trộn chuyên dụng sẽ tạo ra hỗn hợp nhẹ, chảy lỗng cao sau đó đúc khn tạo hình sản phẩm.
Ưu điểm chính của bê tơng bọt là nó khơng yêu cầu các thiết bị lớn, đắt tiền cho quy trình sản xuất. Trong thực tế, nó thường được sản xuất trực tiếp tại công trường xây dựng sử dụng thiết bị tương đối đơn giản, trong khi AAC chỉ có thể được sản xuất trong điều kiện phương tiện xây dựng cố định (sản xuất tại nhà máy).
Đặc điểm sản phẩm thường có màu xám do chứa nhiều xi măng, tỷ trọng 700 – 900 kg/m3, cường độ nén theo tiêu chuẩn 2,5 – 3,5 MPa (theo cấp phối của Chita sẽ đạt được cường độ tương ứng là 5,0 – 7,0 MPa).
Đặc điểm dây chuyền do công nghệ khá đơn giản, rất dễ dàng kiểm soát chất lượng nên dây chuyền thiết bị đơn giản gọn nhẹ, có thể sản xuất thủ cơng với 1 máy tạo bọt, 1 máy trộn và một ít khn tạo hình cho đến dây chuyền sản xuất hoàn toàn tự động.
“Vật liệu xây dựng xanh” có thể được định nghĩa là các vật liệu được sử dụng theo các phương pháp thân thiện với mơi trường. Để đáp ứng tiêu chí đó thì q trình sản xuất vật liệu xanh phải được nghiên cứu sao cho kết hợp sử dụng chất thải từ các ngành khác tạo ra. Đây là xu thế mới đang được hầu hết các nước trên thế giới quan tâm.
5
Gạch xi măng – cát Gạch bê–tơng khí chưng áp ( AAC )
Gạch bê tơng bọt khí Các loại gạch khơng nung trang trí
Hình 1.2: Các loại gạch khơng nung có mặt trên thị trường * Ƣu và nhƣợc điểm của gạch không nung:
– Ưu điểm:
Không dùng nguyên liệu đất sét để sản xuất. Đất sét chủ yếu khai thác từ đất nông nghiệp, làm giảm diện tích sản xuất cây lương thực, đang là mối đe dọa mang tính tồn cầu hiện nay.
Không dùng nhiên liệu như than, củi… để đốt; tiết kiệm nhiên liệu năng lượng và khơng thải khói bụi gây ơ nhiễm mơi trường.
Sản phẩm có tính chịu lực, cách âm, cách nhiệt, phịng hoả, kích thước chuẩn xác, quy cách hoàn hảo hơn vật liệu nung. Giảm thiểu được kết cấu cốt thép, rút ngắn thời gian thi công, tiết kiệm vữa xây.
6
Có thể tạo đa dạng loại hình sản phẩm, nhiều màu sắc khác nhau, kích thước khác nhau, thích ứng tính đa dạng trong xây dựng, nâng cao hiệu quả kiến trúc.
Cơ sở sản xuất có thể phát triển theo nhiều quy mô khác nhau, không bị khống chế nhiều về mặt bằng sản xuất…
Được sản xuất từ công nghệ, thiết bị tiên tiến của quốc tế, có các giải pháp khống chế và sự đảm bảo chất lượng hoàn thiện, quy cách sản phẩm chuẩn xác. Có hiệu quả trong xây dựng rõ ràng, phù hợp với các TCVN do Bộ Xây dựng công bố.
Ngồi những lợi thế vốn có thì gạch khơng nung hiện đang được nghiên cứu về độ bền trong các mơi trường ăn mịn như axit hay muối,... Từ đó có thể ứng dụng để ngăn chặn và bảo vệ cơng trình trước sự xâm thực của nước mặn và sự ăn mòn của các dòng nước thải sinh hoạt, công – nơng nghiệp. Qua đó, có thể thấy gạch khơng nung đang dần khẳng định tính ứng dụng cao trong ngành Xây dựng hiện nay.
Nhược điểm: Các loại gạch không nung thông thường là khả năng chịu lực
chưa cao, chịu mài mòn kém, chống thấm, chống nước còn hạn chế. Các loại gạch không nung thông thường sử dụng cát là cốt liệu chính. Cát là nguồn vật liệu tự nhiên không thể tái tạo được. Việc khai thác cát ở sơng hồ có thể làm sạt lở đất, biến đổi hệ sinh thái, ô nhiễm môi trường,… Hiện tượng nứt xảy ra với mật độ khá nhiều.
Thực hiện Quyết định số 567/QĐ–TTg ngày 28 tháng 4 năm 2010 của Thủ tướng chính phủ về việc phê duyệt chương trình phát triển vật liệu xây khơng nung đến năm 2020 và thông tư số 09/2012/TT–BXD ngày 28 tháng 12 năm 2012 của Bộ xây dựng về việc quy định sử dụng gạch khơng nung trong các cơng trình xây dựng, cũng như các địa phương trong cả nước, tỉnh Gia Lai đã xây dựng kế hoạch về việc lộ trình sử dụng vật liệu xây khơng nung trên địa bàn tỉnh. Trên cơ sở đó, các cơng trình được đầu tư xây dựng bằng nguồn ngân sách nhà nước của tỉnh Gia Lai đều sử dụng gạch không nung, khối lượng sử dụng gạch không nung chiếm 30% đối với các địa bàn huyện và 50% đối với địa bàn thành phố; Sau năm 2015 sử dụng tối thiểu 50% gạch khơng nung trong tổng khối xây của cơng trình. Qua khảo sát thực tế về cơ bản các cơng trình sử dụng gạch khơng nung đúng lộ trình và tỷ lệ quy định
7
đã được thẩm định và phê duyệt trong các hồ sơ thiết kế cơng trình, một số hình ảnh minh họa tại Hình 1.3.
Văn phịng làm việc xí nghiệp Trường THCS Nguyễn Văn Cừ
Hình 1.3: Một số cơng trình đã xây dựng và đang xây dựng bằng
gạch không nung tại Gia Lai
Qua thời gian sử dụng gạch khơng nung để xây dựng các cơng trình trên địa bàn tỉnh Gia Lai thì các loại gạch khơng nung với những ưu điểm nổi bật như khả năng chịu lực ở mức trung bình, khả năng cách âm tốt, cách nhiệt, khả năng chống chịu hư hại do va đập, chống chịu hư hại do mài mịn, ăn mịn bởi hóa chất,… Tuy nhiên, bên cạnh đó thì gạch khơng nung cũng có những đặc điểm tương tự như của gạch đất sét nung truyền thống như là khả năng chịu lực chưa cao, khả năng chịu nén, chịu uốn còn hạn chế, độ bền va đập và chịu mài mòn ở mức trung bình nếu khơng sử dụng vật liệu gia cường. Các loại gạch khơng nung thơng thường có đặc tính là giịn và khá dễ vỡ khi chịu va đập lúc vận chuyển hoặc thi công.
Trên cơ sở báo cáo về tình hình sử dụng gạch khơng nung của các chủ đầu tư và qua khảo sát tình hình thực tế về chất lượng của các cơng trình sử dụng gạch khơng nung trên địa bàn tỉnh Gia Lai thì một số cơng trình sử dụng gạch khơng nung nói trên đã xảy ra tình trạng nứt tường. Các vết nứt phổ biến là các dạng vết nứt ngang, vết nứt dọc và một số vết nứt chéo mà trong đó chủ yếu là các vết nứt ngang và nứt dọc; Cụ thể các vết nứt được minh họa ở Hình 1.4 dưới đây.
8
Hình 1.4: Một số vết nứt phổ biến tường gạch khơng nung của các cơng trình xây
dựng ở Gia Lai.
(a) (b)
(c) (d)
9
Qua thu thập các tài liệu, báo cáo và các trang thơng tin của các tỉnh lân cận như Bình Định, Phú Yên, Thừa Thiên Huế, thành phố Đà Nẵng và một số tỉnh khác trong cả nước thì trong q trình sử dụng gạch khơng nung để xây dựng các cơng trình nhà ở tư nhân, cơng trình cơng cộng qua thời gian xây dựng, sử dụng đã xảy ra vấn đề bị nứt bị khối xây, cụ thể là nứt tường. Để giải quyết vấn đề trên, hiện nay tại các địa phương trong nước đang khẩn trương, tích cực khảo sát, nghiên cứu tìm ngun nhân để có giải pháp khắc phục đồng bộ.
Trên địa bàn tỉnh Gia Lai, cụ thể là tại các huyện, thị xã, thành phố, hiện nay các cơng trình sử dụng gạch khơng nung đã xảy ra tình trạng nứt tường, ảnh hưởng đến chất lượng và mỹ quan cơng trình. UBND tỉnh Gia Lai đã chỉ đạo Sở Xây dựng Gia Lai kiểm tra đồng bộ chất lượng các cơng trình để tìm nguyên nhân gây ra nứt tường gạch không nung và kiến nghị đề xuất một số giải pháp khắc phục khi thực hiện công tác xây gạch không nung. Tuy nhiên, đến nay vẫn chưa xác định cụ thể các nguyên nhân gây nứt, đồng thời hiện chưa có các đề tài nghiên cứu khoa học đối với vấn đề này để ứng dụng, giải quyết tình trạng nứt tường gạch khơng nung cho phù hợp với tình hình xây dựng của tỉnh Gia Lai. Từ những vấn đề ghi nhận trên, tác giả lựa chọn đề tài “Nghiên cứu nguyên nhân gây ra nứt tường gạch khơng nung ở Gia Lai”.
1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nƣớc 1.2.1. Những nghiên cứu ngoài nƣớc
Ở các nước phát triển, việc sử dụng vật liệu không nung trong xây dựng như là điều kiện bắt buộc. Các yếu tố về môi trường, tài nguyên ln được coi trọng và các dự luật về nó có sức ảnh hưởng to lớn.
Ở Pháp, Anh khi đầu tư các nhà máy nhiệt điện, họ phải cam kết sử dụng trên 90% tro xỉ than cho sản xuất gạch, bê tơng… Đồng thời, Chính phủ cũng có chính sách hỗ trợ cho việc sản xuất gạch không nung từ tro xỉ trong xây dựng cơng trình.
Ở Thái Lan, khơng cần ban hành chính sách khuyến khích vật liệu xây khơng nung nhưng Nhà nước quản lý chặt chẽ việc sử dụng đất đai và yếu tố bảo vệ môi trường. Do đó, vật liệu nung có giá cao hơn rất nhiều so với vật liệu xây không
10
nung. Yếu tố thị trường điều tiết khiến công nghiệp vật liệu xây không nung ở Thái Lan phát triển rất mạnh, hầu hết các cơng trình xây dựng đều sử dụng gạch khơng nung [3].
Khi các cơng trình sử dụng loại gạch khơng nung thì cũng như gạch đất sét nung cũng đã có một số sự cố gây hư hỏng các cơng trình sử dụng gạch không nung, phổ biến nhất là việc rạn nứt tường xây. Trên thế giới đã có một số nghiên