5. Ý ng ha thực tiễn của đề tài
1.2 Các loại gạch không nung, ƣu và nhƣợc điểm
1.2.1.3 Gạch không nung tự nhiên và gạch papanh
Sản xu t với nguyên liệu từ xỉ than, vơi ột và ít xi m ng trộn đều ằng máy hoặc thủ công, gạch khơng nung papanh đƣợc đóng ằng tay hoặc máy cơng su t nhỏ với áp su t độ nén th p. Gạch papanh có cƣờng độ chịu lực kém, khả n ng hút nƣớc cao, hiện nay gạch papanh dùng lát vỉa hè, đƣợc sản xu t dây chuyền hiện đại có khả n ng chịu lực tốt hơn.
1.2.1.4 Gạch không nung bê tông nhẹ hoặc siêu nhẹ
Về cơ ản có hai loại gạch ê tông nhẹ là gạch ê tông ọt và gạch ê tơng khí chƣng áp đƣợc sử dụng nhiều trong các cơng trình dân sinh hoặc sửa chữa cơi nới nhà do đặc điểm nhẹ.
Gạch không nung ê tông ọt sản xu t với nguyên liệu là xi m ng, tro ay từ các nhà máy nhiệt điện, cát mịn kèm phụ gia tạo ọt, hỗn hợp tạo ọt đƣợc trộn riêng rồi phối với nguyên liệu cịn lại. Hỗn hợp này đƣợc đóng khn thủ cơng rồi qua q trình để khơ tự nhiên thƣờng là 30 ngày để q trình ê tơng hóa cùng khơ tự nhiên làm viên gạch đạt chuẩn có thể sử dụng, sau khi đạt tiêu chuẩn gạch ê tơng ọt có cƣờng độ nén là 3-4 Mpa, khối lƣợng 700kg/m3. Do phơi khô tự nhiên sử dụng sân ãi diện tích lớn cần ánh sáng và thời tiết khô ráo cũng nhƣ tƣới nƣớc để tránh nứt vỡ nên gạch ê tông ọt phụ thuộc khá nhiều vào thời tiết mặc dù máy móc có thể vận chuyển đến nơi xây dựng để sản xu t tại chỗ.
Do quá trình trộn hỗn hợp ọt với nguyên liệu cùng để khô tự nhiên, kèm tro ay nên nếu không đạt chuẩn gạch ê tông ọt chịu lực kém hơn ê tơng khí chƣng áp nếu cùng trọng lƣợng, q trình đóng khn thủ cơng và phụ thuộc vào thời tiết nên sản lƣợng không cao và nhiều lúc khơng đảm ảo tiến độ cơng trình.
1.2.1.5 Gạch đ t ho đ
Gạch đ t hóa đá là loại gạch sử dụng đ t sét trộn thêm Polymer Permazine. Loại gạch này trƣớc khi đƣợc đƣa ra sử dụng sẽ ép qua ằng máy thủy lực và đem phơi
gạch này vẫn còn gây nhiều tranh cãi ởi có thể ị tan rã nếu ị ngâm nƣớc quá 7 ngày.
1.2.2 Gạch bê tơng khí chưng áp (AAC)
Trong các loại gạch khơng nung kể trên, loại gạch AAC có ch t lƣợng ề mặt khá tốt, không cần phải trát vữa ề mặt, giúp giảm giá thành xây dựng. Gạch AAC có trọng lƣợng khá nhẹ do c u tạo ằng những lỗ xốp trong quá trình chế tạo nên giá thành tƣơng đối ch p nhận đƣợc [3].
1.2.2.1 Kh i niệm gạch bê tơng khí chưng p (AAC)
Trong các loại gạch khơng nung kể trên, loại gạch AAC có ch t lƣợng ề mặt khá tốt, không cần phải tô trát ề mặt, giúp giảm giá thành xây dựng. Gạch AAC có trọng lƣợng khá nhẹ do c u tạo ằng những lỗ xốp trong quá trình chế tạo nên giá thành tƣơng đối ch p nhận đƣợc.
Gạch ê tơng khí chƣng áp AAC là vật liệu xây dựng nhẹ, chịu tải, cách nhiệt cao, ền, đƣợc sản xu t với nhiều kích cỡ và độ ền khác nhau. Gạch không nung đƣợc đúc sẵn hoặc sản xu t theo dây chuyền.
Sản phẩm gạch ê tơng khí chƣng AAC đƣợc k sƣ và kiến trúc sƣ ngƣời Thụy Điển phát minh ra vào n m 1924 nhằm để phục vụ nhu cầu xây các đồn ốt trong quân sự.
Thành phần của gạch AAC ao gồm cát thạch anh, thạch cao nung, vôi, xi m ng, nƣớc và ột nhôm, sản phẩm sau cùng sẽ đƣợc xử lý dƣới nhiệt độ và áp su t thích hợp trong nồi chƣng áp.
Các sản phẩm từ gạch AAC ao gồm tƣờng ng n, tƣờng ao che thay thế gạch nung truyền thống, t m sàn, làm t m mái chống th m, dầm lanh tô,… Sử dụng sản phẩm để xây phịng hát karaoke, nhà ni chim yến, xây khách sạn giúp chống cháy, cách âm nhanh chóng. Dùng để sửa chữa nhà có đ t yếu, chống nóng mái. Xây cao ốc, nhà xƣởng, nhà trọ giúp tiết kiệm chi phí, thi cơng nhanh.
Hình 1.3 Các sản phẩm của gạch ê tơng khí chƣng [4].
1.2.2.2 Ưu nhược điểm của gạch bê tơng khí chưng áp (AAC)
Trọng lƣợng của gạch khá nhẹ: Tỷ trọng từ 350 – 850kg/m3, tƣơng đƣơng 1/2 gạch đặc, 2/3 gạch rỗng, 1/5 gạch ê tông thông thƣờng. Với ƣu điểm này, gạch ê tơng khí chƣng áp sẽ giúp giảm tải trọng cho tịa nhà, giảm kết c u móng dầm cột, từ đó cắt giảm đƣợc chi phí xây thơ cho cơng trình đáng kể.
Thi cơng nhanh: So với những loại gạch khác, gạch AAC nhẹ hơn so với nhiều sản phẩm khác đồng thời nó có kích thƣớc lớn. Nhờ vậy khi xây dựng tiến độ cơng trình diễn ra nhanh, tiết kiệm đƣợc nhiều chi phí, lợi nhuận t ng cao.
Hệ số dẫn nhiệt của gạch khoảng 0,11 – 0,22W/mok, giúp giảm đến 40% chi phí tiền điện so với sử dụng các loại gạch khác.
Tính n ng cách âm: Nhờ vào c u trúc nhẹ, khn rỗng của mình mà gạch ê tơng khí chƣng áp có khả n ng cách âm cực tốt, nó có thể giảm thiểu tối đa khả n ng truyền dẫn âm thanh từ ên ngoài vào và từ ên trong vọng ra.
Khả n ng chịu ch n động tốt: Do gạch có trọng lƣợng th p nên trọng lực đặt lên mặt đ t cũng th p, cộng với kết c u xốp nên khả n ng h p thụ xung lực r t tốt, khả n ng chịu động đ t tốt hơn hẳn so với những loại gạch thông thƣờng.
Thân thiện với môi trƣờng: Là loại vật liệu trơ hồn tồn nên đảm ảo khơng độc hại, sản xu t từ các ngun liệu tự nhiên và khơng nung, an tồn trong quá trình sử dụng. Tùy theo điều kiện của từng vùng, có thể tận dụng các loại phế thải công nghiệp khác nhau để tạo ra gạch AAC.
Độ chính xác cao: Loại gạch này sản xu t theo dây chuyền hiện đại, có kích thƣớc quy chuẩn, giúp việc xây dựng chính xác cao, giảm chi phí xây dựng và thời gian hoàn thành.
Độ ền vững cao: Gạch nhẹ AAC là loại vật liệu xây dựng có tính đồng nh t, có gốc là ê tơng và đƣợc dƣỡng hộ trong điều kiện hơi nƣớc ão hịa áp su t cao. Nhờ q trình chƣng áp, các thành phần hóa học và c u trúc tinh thể đƣợc ổn định để tạo ra kết c u vững chắc ao gồm chủ yếu là khoáng to ermorite.
Bên cạnh những ƣu điểm khá h p dẫn nhƣ trên, việc xây tƣờng ằng gạch lock AAC vẫn tồn tại một số nhƣợc điêm điển hình nhƣ sau:
Khả n ng hút ẩm khá th p vì thế mà nó khơng có khả n ng chống th m, với những cơng trình tiếp xúc với nƣớc nhiều thì khơng nên sử dụng loại gạch này.
Với những cơng trình kiến trúc nhiều góc cạnh và thiết kế riêng iệt thì gạch này dƣờng nhƣ sẽ khơng phù hợp.
Gạch lock AAC có độ co ngót khá cao do vậy nó vẫn có khả n ng gây ra hiện tƣợng nứt tƣờng sau thời gian dài sử dụng.
1.3 Nguyên lý hình thành gạch AAC
Bƣớc 1: Xử lý nguyên liệu sản xu t gạch không nung
Dùng máy nghiền để nghiền các nguyên liệu nhƣ đá vụn, cát vàng, cát đen, vôi thành hạt nhỏ để đảm ảo độ mịn, nhờ vào làm nhỏ các hạt này nên gạch không nung ê tơng khí chƣng áp có ề mặt mịn.
Trong quá trình nghiền, nƣớc sẽ đƣợc nghiền chung với cát, sau đó đƣợc dẫn vào ồn; ngồi ra có thêm các ồn chứa xi m ng ột riêng, ồn chứa vôi thạch cao đã đƣợc nghiền thành ột riêng. Bột nhôm đƣợc sử dụng để tạo ọt khí cho gạch AAC.
Hình 1.4 Xử lý nguyên liệu làm gạch không nung [5]. Bƣớc 2: Trộn nguyên liệu sau khi xử lý
T t cả các nguyên liêu đã qua xử lý làm tinh mịn sẽ đƣa qua hệ thống trộn theo các ƣớc hồn tồn tự động với tỉ lệ chính xác, trong q trình trộn nhơm sẽ phản ứng với vơi tạo thành hỗn hợp khí. Q trình trộn giúp hỗn hợp nguyên liệu và ọt khí đƣợc trộn đều xếp dạng tổ ong t ng kết c u chịu lực.
Sau khi trộn nguyên liệu ằng dây chuyền tự động hỗn hợp vữa trộn đƣợc phun vào các khuôn chứa có diện tích lớn.
Hình 1.5 Hệ thống phối trộn nguyên liệu đã qua xử lý [5]. Bƣớc 3: Ủ nhiệt để đẩy nhanh q trình ê tơng hóa
Hỗn hợp nguyên liệu qua quá trình trộn phun vào khuôn sẽ đƣợc ủ ở nhiệt độ khoảng 50º C hay còn gọi là q trình lƣu hóa thúc đẩy phản ứng tạo khí từ nƣớc vơi với ột nhơm làm t ng thể tích của viên gạch đều lên từ ên trong với thời gian lƣu hóa khoảng 3h.
Hình 1.6 Ủ ê tông với nhiệt độ đẩy nhanh phản ứng canxi hydroxit [5]. Bƣớc 4: Quá trình cắt gạch theo yêu cầu
Qua q trình lƣu hóa hỗn hợp tạo gạch ê tơng khí chƣng áp đã định hình hình dáng kết c u ên trong lẫn bên ngồi đạt độ kết dính tiêu chuẩn phơi gạch không nung đƣợc đƣa qua máy cắt, tùy theo đơn đặt hàng hay loại gạch cần sẽ cắt theo kích thƣớc.
Trong q trình cắt sẽ có phần gạch thừa ra không sử dụng sẽ đƣợc dây chuyền chuyển về công đoạn đánh nhuyễn và ơm ngƣợc lại vào khuôn tiết kiệm tối đa nguyên liệu.
Hình 1.7 Máy cắt gạch khơng nung [5]. Bƣớc 5: Gạch không nung đƣợc h p chƣng áp
Hình 1.8 Gạch khơng nung định hình đƣợc cho vào h p chƣng áp [5].
Qua q trình cắt thành kích thƣớc u cầu phơi gạch ê tơng khí chƣng áp đƣợc đƣa vào uồng h p với áp su t cao 1,3MPA và nhiệt độ 200oC liên tục trong 12 giờ. Quá trình quan trọng này là sự khác iệt rõ nét của gạch khơng nung bê tơng khí chƣng áp và ê tông ọt, dƣới áp su t và nhiệt độ cao diễn ra quá trình kết tinh ép uộc nƣớc rút hết khỏi viên gạch tạo thành kết c u tổ ong tinh thể gia t ng độ cứng cho viên gạch và đảm ảo ch t lƣợng viên gạch ổn định không thay đổi.
Kết c u tổ ong của gạch không nung ê tơng khí chƣng áp giúp trọng lƣợng viên gạch giảm (khơng khí chiếm 80%) làm nên hiệu quả tuyệt vời của nó trong cách âm, cách nhiệt, chống cháy và trọng lƣợng siêu nhẹ (gạch siêu nhẹ).
1.4 Các loại thiết bị cắt gạch AAC trên thế giới hiện nay
1.4.1 Máy cắt đứng (Vertical cutting machine)
1.4.1.1 Phương n 1
Nguyên lý phƣơng án: Cắt phôi ằng hai chuyển động tịnh tiến từ dƣới lên và rung theo cơ c u cam. Sử dụng khung cắt có độ ền vững cao và cơng nghệ cắt nghiêng làm giảm thời gian cắt cho n ng su t cao.
Ƣu điểm:
- Tốc độ cắt nhanh với sự cứng vững của khung cắt giúp t ng hiệu su t mà vẫn đảm ảo độ chính xác về kích thƣớc của từng viên gạch.
- Thời gian cắt nhanh, sử dụng phƣơng pháp cắt nghiêng giúp n vật liệu từ ít đến nhiều giúp vật liệu khơng ị nứt, vỡ,…
- Dây cắt có tiết diện cắt nhỏ làm giảm sai số kết hợp với cƣờng độ rung hợp lý cho độ óng ề mặt viên gạch cao.
Hình 1.9 Mơ hình khung cắt đứng theo phƣơng án 1
Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý 1 – Sử dụng dây cắt xiên Nhƣợc điểm: Nhƣợc điểm:
- Cần khơng gian ố trí rộng rãi.
- Cần phải thiết kế lại tồn ộ và ố trí lại hồn tồn khơng gian dẫn đến chi phí của máy r t cao.
Hình 1.11 Phƣơng pháp cắt nghiêng
1.4.1.2 Phương n 2
Nguyên lý phƣơng án: Cắt phôi ằng iên dạng của lƣỡi dao cắt và chuyển động tịnh tiến lên xuống của khung cắt. Lƣỡi dao Hummer US là công nghiệp lý tƣởng để tạo ra ề mặt siêu phẳng.
Ƣu điểm:
- Bề mặt viên gạch tạo thành siêu phẳng, khơng cịn vết cắt để lại. - Có thể cắt mẻ gạch khô với độ cứng của phôi cao.
- Thiết kế đơn giản, dễ ố trí và tiết kiệm khơng gian lắp đặt. Nhƣợc điểm:
- Phƣơng pháp chế tạo dao Hummer US r t phức tạp.
- Khơng thể canh chỉnh kích thƣớc viên gạch nhƣ yêu cầu khách hàng. - Sử dụng nhiều động cơ làm khó kh n cho q trình tự động hóa.
- Độ chính xác kích thƣớc viên gạch không cao do lƣợng phoi m t đi khi cắt lớn. - Chi phí giá thành cao và hao phí lớn.
Hình 1.12 Mơ hình khung cắt đứng theo phƣơng án 2
Hình 1.14 Lƣỡi dao Hummer US
Hình 1.15 Mặt cắt của lƣỡi dao
1.4.1.3 Phương n 3
Nguyên lý hoạt động: Cắt phôi ằng hai chuyện động tịnh tiến lên xuống và chuyển động rung theo cơ c u cam. Khung cắt có độ ổn định và độ cứng vững cao.
Ƣu điểm:
- Ch t lƣợng ề mặt tạo thành tốt do việc rung 2 ên, moment sinh ra do việc rung có chiều ngƣợc nhau nên khử lẫn nhau. Do đó, đảm ảo độ ổn định khi cắt. - Kết c u đơn giản.
- Dễ dàng thay đổi kích thƣớc viên gạch với thanh c n chỉnh nhiều vạch và có khoảng chia nhỏ.
- Hệ số MRR th p dẫn đến lực cắt nhỏ. Do đó, phơi ổn định khơng ị rung trong quá trình cắt, tránh đƣợc hiện tƣợng nứt khi cắt.
Nhƣợc điểm:
- Toàn ộ hệ khung dễ ị m t ổn định, cân ằng do công su t rung lớn. Cần phân - phối vị trí các ộ phận hợp lý.
Hình 1.16 Mơ hình khung cắt phƣơng án 3
Hình 1.18 Mặt cắt của dây cắt đứng
1.4.1.4 Sử dụng Benchmark để so s nh, đ nh gi lựa chọn phương n thiết kế
Bảng 1.1 Đánh giá các tính n ng của các phƣơng án máy cắt đứng
Phƣơng án Tiêu
chí đánh giá
Phƣơng án 1 Phƣơng án 2 Phƣơng án 3
Ch t lƣợng ề mặt (x10) 9 10 9 Độ chính xác kích thƣớc (x10) 10 8 10 Điều chỉnh kích thƣớc viên gạch (x10) 8 8 9 N ng su t (x8) 10 8 9 An toàn vận hành (x8) 9 10 10 Chi phí chế tạo (x8) 8 8 9 Khả n ng tháo lắp (x6) 8 8 9
Ta thực hiện lựa chọn phƣơng án dựa vào các tiêu chí đƣa ra từ yêu cầu kỹ thuật của máy và mức độ ƣu tiên của các tiêu chí. Tổng điểm của phƣơng án sẽ ằng tổng điểm các tiêu chí đã nhân với trọng số.
Thơng qua phân tích nêu trên và bảng 1.1, có thể th y phƣơng án 3 là phƣơng
án tốt nh t, đáp ứng đƣợc khả n ng cải tiến và an toàn trong vận hành, độ tin cậy cao. Đây là phƣơng án đƣợc lựa chọn để tiến hành tính tốn thiết kế.
1.4.2 Máy cắt ngang (Horizontal cutting machine)
1.4.2.1 Phương n 1
Nguyên lý hoạt động: Đế đặt phôi di chuyển vào trong khung cắt đứng yên đƣợc gá sẵn dây cắt cố định với khoảng cách là kích thƣớc viên gạch. Đế đƣợc kéo ởi dây cáp với các pulley dẫn hƣớng và đƣợc truyền động ằng động cơ có hộp số.
Ƣu điểm:
- Khung cắt đứng yên có độ cứng vững cao nên khi cắt phôi đƣờng cắt không ị lệch.
- Bố trí đơn giản, tận dụng đƣợc khơng gian nhà máy.
- Chi phí th p do dùng cáp kéo, thanh ray dẫn hƣớng và ánh xe. Nhƣợc điểm:
- Đế đặt phôi đƣợc dẫn hƣớng ằng ánh xe n khớp với đƣờng ray và đƣợc kéo ằng cáp nên sai lệch theo phƣơng ngang và phƣơng đứng khá lớn. Ví dụ, trƣờng hợp vật liệu sau khi cắt khơng đƣợc xử lý kỹ và dính vào đƣờng ray nên khi đế di