TÁI SỬ DỤNG NGUỒN PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP (RƠM, RẠ) ĐỂ CHẾ TẠO GẠCH BLOCK BÊ TÔNG THAY THẾ GẠCH NUNG TRUYỀN THỐNG

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI
TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG XUÂN ĐỈNH
***********
ĐỀ TÀI DỰ THI KHOA HỌC, KỸ THUẬT
DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CẤP THÀNH
PHỐ LẦN THỨ TƯ (NĂM HỌC 2014 - 2015).
Tên đề tài: TÁI SỬ DỤNG NGUỒN PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP
(RƠM, RẠ) ĐỂ CHẾ TẠO GẠCH BLOCK BÊ TÔNG THAY
THẾ GẠCH NUNG TRUYỀN THỐNG.
Lĩnh vực: KỸ THUẬT VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN
- KS. Đặng Văn Phi
- Đơn vị công tác: Khoa Xây dựng Đại học Mỏ - Địa Chất.
TÁC GIẢ:
1. Cao Hồng Vân, Lớp 11A2, Trường trung học phổ thông Xuân
Đỉnh.
2. Lê Việt Hoàng, Lớp 11A2, Trường trung học phổ thông Xuân
Đỉnh.
Hà Nội, Tháng 12 năm 2013
1
MỤC LỤC
MỤC LỤC 2
I. Lý do chọn đề tài 2
II. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 3
III. Quá trình nghiên cứu và kết quả 5
1. Nội dung đã nghiên cứu 5
1.1 Cơ sở lí thuyết 5
1.2. Chế tạo mẫu và thí nghiệm 5
1.3. Một số kết quả đạt được 12
2. Nội dung sẽ nghiên cứu :ếp đến tháng 3/2015 14
IV. Kết luận 14

V. Tài liệu tham khảo 15
I. Lý do chọn đề tài.
Ngày trước, khi chưa có những nguồn năng lượng như: điện, bếp ga…để
phục vụ cho cuộc sống hằng ngày, chưa có gạch để xây nhà thì người dân còn
2
lấy rơm rạ để đun nấu trong bếp, làm vách đất để có nhà ở cho nên gần như
không có rơm rạ ứ thừa ngoài đồng ruộng sau mỗi vụ thu hoạch. Nhưng ngày
nay, khi mọi thứ đã phát triển thì lại khác. Năng lượng điện, năng lượng được
sinh ra thừ bấp ga bếp từ, năng lượng sinh học đã thế chỗ rơm rạ nên người nông
dân không sử dụng tới chúng nữa. Điều đó làm cho bây giờ khi ta đi ra ngoài
ruộng, ta sẽ gặp ngay vài đống rơm to lù lù đập vào mắt mình- vứt chỏng trơ đấy
để chuẩn bị đốt. Nhưng việc đó lại gây ra cho xã hội và môi trường những tác
động tiêu cực. Vậy nên đã có rất nhiều những ý tưởng, sáng kiến của các nhà
khoa học Việt Nam về việc tận dụng rơm rạ để tạo ra những thứ có ích trong
thực tiễn. Và chúng em cũng biết rằng, một trong những vấn đề của các tòa nhà
cao tầng hiện nay là bị lún. Trong những nguyên nhân gây ra vấn đề trên, ảnh
hưởng của chất tải trọng (vật liệu xây dựng, đối trọng để ép cọc hoặc để nén
tĩnh…) tới công trình cũng góp một phần không nhỏ. Từ đó, ta có thể thấy việc
tìm ra một loại vật liệu xây dựng mới nhẹ hơn, bền hơn so với gạch nung truyền
thống là rất cần thiết. Và qua tìm hiểu các bài báo, các phương tiện thông tin đại
chúng, chúng em biết xu hướng của xã hội hiện nay là chế tạo các vật liệu xanh,
vật liệu thân thiện với môi trường và vật liệu tái chế từ những loại phế thải công
và nông nghiệp. Từ đó chúng em đã hình thành một ý tưởng với một cái tên là:
‘‘Tái sử dụng nguồn phế thải nông nghiệp (rạ, rơm) để chế tạo block bê tông
thay thế gạch nung truyền thống”.
II. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
Hiện nay, ở hầu hết các nước đang phát triển thì nền kinh tế chủ yếu phụ
thuộc vào nền nông nghiệp nên lượng rơm, rạ thải ra sau mỗi vụ mùa là rất lớn.
Và người nông dân đã chọn cách đốt để xử lí chỗ rơm, rạ đó từ đấy phát sinh ra
rất nhiều vấn đề, đặc biệt là về môi trường. Đó là thực trạng đã và đang diễn ra ở

Việt Nam, đặc biệt vào những mùa, vụ thu hoạch lúa của bà con nông dân. Ở
nước Việt Nam ta có vựa lúa rất lớn ở Đồng Bằng sông Hồng. Diện tích gieo
cấy lúa chiếm tới 94,07% diện tích cây lương thực có hạt trong vùng (Tổng cục
thống kê, 2010). Lúa gạo cung cấp nguồn lương thực chính phục vụ cho nhu cầu
tiêu dùng của người dân trong vùng.Tuy nhiên ngoài sản phẩm chính là thóc thì
sản xuất lúa còn tạo ra lượng rơm rạ khổng lồ. Trước đây sau khi thu hoạch, rơm
rạ thường được các hộ nông dân mang về nhà đánh đống để đun nấu, làm thức
ăn cho gia súc, lợp nhà, ủ chuồng làm phân bón .v.v. Tuy nhiên trong những
năm gần đây do những biến đổi trong đời sống kinh tế xã hội, một tỷ lệ đáng kể
hộ nông dân đã không còn sử dụng rơm rạ vào những mục đích như trước đây
3
mà thay vào đó họ đốt rơm rạ ngay ở ngoài đồng ruộng. Sản lượng rơm rạ đốt
ngoài đồng ruộng ngày càng tăng nhanh đã tạo ra lượng khí thải khổng lồ gây ô
nhiễm môi trường, là một trong những nguyên nhân gây ra tình trạng biến đổi
khí hậu và nhiều hậu quả khác. Theo kết quả nghiên cứu mới nhất của TS.
Nguyễn Mậu Dũng, trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, lượng khí CO
2
phát
thải vào môi trường do đốt rơm, rạ từ 1,2 - 4,7 triệu tấn/năm tương ứng với tỷ lệ
rơm, rạ đốt dao động trong khoảng từ 20 - 80%. Lượng khí nhà kính phát thải
vào môi trường do đốt rơm, rạ vùng Đồng bằng sông Hồng có thể gây thiệt hại
về môi trường tương đương từ 19,05 - 200,3 triệu USD/năm tùy theo tỉ lệ đốt
rơm, rạ và tùy thuộc vào giá mua bán quyền phát thải CO
2
trên thế giới.
Tại các tỉnh thành ở Đồng Bằng sông Hồng, rơm rạ tập trung chủ yếu ở
các khu vực ngoại thành. Minh chứng cụ thể nhất là ngay tại ngoại thành Hà
Nội. Theo ước tính của Cục Bảo vệ thực vật (Bộ NN&PTNT), ở các huyện
ngoại thành Hà Nội, tỷ lệ rơm, rạ đốt ngoài đồng ruộng có thể lên tới 60 - 90%.
Đặc biệt, tình trạng đốt rơm, rạ tại các huyện ven đô như Đông Anh, Thanh Trì,

Thanh Oai, Gia Lâm… khiến cho nhiều nơi trong khu vực nội thành chìm trong
"biển khói", gây bức xúc trong nhân dân, nhất là những ngày thời tiết nóng bức.
Mục đích nghiên cứu của đề tài là:
+ Nhằm xác định được hàm lượng CO
2
được tái sử dụng, giảm được hàm
lượng CO
2
thải ra môi trường khi đốt ra, rơm nông nghiệp.
+ Tạo ra được loại vật liệu xây dựng mới mà thành phần trong nó có rơm
rạ. Vật liệu này sẽ có những thuộc tính tốt hơn loại gạch núng truyền thống như:
nhẹ hơn, có độ bề cơ học cao hơn, thể tích nhỏ, khả năng chịu lực tốt, cách âm,
cách nhiệt tốt. Chức năng của loại gạch mới này là sử dụng để xây các vách
ngăn trong các ngôi nhà cao tầng, các chung cư để từ đó giảm thiểu được một
phần tải trọng theo phương đứng của các tòa nhà trong tương lai gần. Ngoài ra,
giá thành của gạch block bê tông này sẽ rẻ hơn, từ đó tiết kiệm kinh tế, tạo điều
kiện thuận lợi cho việc phát triển kinh tế. Không chỉ vậy, nó cũng sẽ giúp giảm
lượng khí thải CO
2
gây hiệu ứng nhà kính, từ đó tạo ra những tác động tích cực
tới môi trường.
4
III. Quá trình nghiên cứu và kết quả
1. Nội dung đã nghiên cứu.
1.1 Cơ sở lí thuyết
- Nghiên cứu khái quát thực trạng về việc đốt rơm rạ trong những năm
gần đây.
- Nghiên cứu về ảnh hưởng của những loại khí thải thoát ra đối với môi
trường mà cụ thể là môi trường đất, nước, không khí.
- Nghiên cứu về các thành phần và thuộc tính của rơm, rạ.

- Nghiên cứu về các chất phụ gia them vào để làm tăng những thuộc tính
của sản phẩm.
- Nghiên cứu về quy trình chế tạo vật liệu xây dựng.
- Nghiên cứu về tỉ lệ trộn xi măng- cát vàng- rơm, rạ trong sản phẩm.
- Sơ bộ đưa ra sơ đồ công nghệ chế tạo một số sản phẩm nghiên cứu.
1.2. Chế tạo mẫu và thí nghiệm
Chế tạo mẫu vật đúng theo các tỉ lệ đã được tính toán trước và đem tới
phòng thí nghiệm (Phòng thí nghiệm Vật liệu - Đại học Mỏ - Địa Chất) để thử
về các thuộc tính của sản phẩm như: độ bền cơ học, khả năng cách âm, cách
nhiệt, thể tích, khối lượng.
Đưa ra sơ đồ chi tiết về quy trình chế tạo sản phẩm.
1.2.1. Nguyên vật liệu
Để tạo ra được sản phẩm, chúng em đã sử dụng những nguyên liệu sau:
+ Cát vàng sông Lô, đạt tiêu chuẩn xây dựng
+ Xi măng Chinhfon PCB 40
+ Rơm nông nghiệp
+ Nước sạch sinh hoạt
+ Phụ gia
+ Tro bay.
5
Hình 1: Rơm đã cắt nhỏ
Hình 2: Xi măng
6
Hình 3: Cát vàng
1.2.2. Cách thức tiến hành
- Cắt rơm ngắn khoảng 1 tới 2 cm
- Trộn khô xi măng- cát vàng theo tỉ lệ là 1:2 tức 1 kg xi măng và 2 kg cát cho
một viên gạch block bê tông
- Sau khi trộn kĩ hỗn hợp xi măng - cát xong thì cho thêm 0,2 kg rơm đã cắt nhỏ
vào hỗn hợp và tiếp tục trộn đều

- Tiếp đó, đổ nước vào và trộn ướt hỗn hợp xi măng - cát - rơm
7
Hình 4: Hỗn hợp bê tông khi nhào trộn
- Cuối cùng là đổ vào khuôn. Sau 2 tới 3 ngày thì ta có sản phẩm là một viên
gạch block bê tông không nung
Hình 5: Hỗn hợp sau khi đổ vào khuôn
- Cấp phối vật liệu đã sử dụng cho một viên gạch (sử dụng cấp phối bê tông
truyền thống: 1:2:3)
- Xi măng 1kg/m
3
;
- Cát 2kg/m
3
,
Rơm sử dụng sơ bộ bằng 20% khối lượng xi măng = 0,1kg/m
3
8
Bảng 1: Thành phần cấp phối vật liệu
Thành phần Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4
% Rơm 2.17% 6.25% 5.4% 3.2%
% Xi măng 65.2% 62.5% 54% 32%
% Cát vàng 32.63% 31.25% 27% 64.5%
Khối lượng 7.037 1.526 3.08 1,4
1.2.3. Sản phẩm thu được
Dưới đây là 3 bức ảnh của mẫu thí nghiệm
Hình 6: Mẫu vật đầu tiên
Hình 7: Mẫu vật lần 2
9
Hình 8: Mẫu vật lần 3

Hình 9: Mẫu vật lần 4
1.2.4. Sơ đồ chế tạo trong công nghiệp
a. Vật liệu, máy móc.
- Vật liệu: Cát vàng
Xi măng
Rơm, rạ
- Máy móc: Máy trộn bê tông
Máy nén bê tông
10
Hình 10: Máy bơm nước
Hình 11: Máy nén bê tông
11
b. Sơ đồ.
1.3. Một số kết quả đạt được
Bảng 2: Thống kê một số thuộc tính của loại gạch mới
Thuộc tính Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4
Kích thước
(dài-rộng-cao)
31-19-4 17,4-9,8-12,5 32-20-2 20-10-6,5
Thể tích 2,356 2,1315 1,28 1300
Khối lượng riêng 2,29 4,128 3,047 1,083
Khối lượng 5,4 8,8 3,9 1,2
Cường độ nén 5,6 5,6 14,5 21,7
12
Từ bảng thống kê trên, ta có bảng so sánh của loại gạch mới với gạch đất sét
nung:
Bảng 3: bảng so sánh của loại gạch mới với gạch đất sét nung.
Thuộc tính Loại gạch mới Gạch đất sét nung
Kích thước (dài- rộng-cao) 20-10-6,5 22-10,5-6
Thể tích 1300 1380

Khối lượng thể tích 1,083 1,35
Khối lượng 1,2 1,86
Ghi chú: Kích thước: cm
Thể tích: m
3
Khối lượng: kg
Khối lượng thể tích: g/m
3
Cường độ nén: N/mm
2
Bảng 4: Lượng CO
2
giảm thiểu được
Số gạch Khối lượng rơm rạ sử dụng(kg) Lượng C0
2
giảm thiểu được(kg)
2000 400 467200
4000 800 934400
6000 1200 1401600
8000 1600 1868800
10000 2000 2336000
Ghi chú: Tỉ lệ rơm rạ chuyển đổi thành khí thải là 80%
- Khối lượng rơm rạ cho 1 viên gạch là 0,1 kg
- Giá thành sản xuất: 900 đ/viên
- Giá thành 1 viên gạch đỏ: 1200 đ/viên gạch đặc
Bảng 5: Bảng thống kê trọng lượng 1m
2
tường 100mm
13
Tường 100mm Gạch mới (kg/ m

2
) Gạch đất sét nung (kg/ m
2
)
Xây 82 104
Trát 2 mặt 46 46
Tổng 128 150
+) Trong xây dựng chung cư, 1m
2
sàn xây dựng cần 1,5m
2
tường 100mm.
- Tường gạch không mới nhẹ hơn gạch đất sét nung 22kg/m
2
- Trọng lượng tổng cộng 1m
2
trong chung cư là 1200 kg/m
2
. Khối lượng tiết
kiệm được là: 22kg/m
2
: 1200 kg/m
2
= 1,83%.
- Chi phí xây dựng kết cấu chịu lực khoảng 1.400.000 đ/m
2
. Do đó, nếu dùng
gạch mới tiết kiệm được: 1.400.000 đ/m
2
x 1,83% = 25.600 đ/m

2
+) Tường gạch mới tiết kiệm chi phí nhân công 9.000 đ/m
2
. Trong 1m
2
sàn cần
1,5m
2
tường 100mm. Do đó, tiết kiệm được chi phí nhân công là: 9.000
đ/m
2
x1,5m
2
= 13.500 đ/m
2
.
+) Tường gạch mới tiết kiệm vật tư 15.000 đ/m
2
. Trong 1m
2
sàn cần 1,5m
2
tường
100mm. Do đó, tiết kiệm được chi phí nhân công là: 15.000 đ/m
2
x1,5m
2
=
22.500 đ/m
2

.
Do đó, nếu sử dụng loại gạch mới trong xây dựng các công trình chung cư
thì có thể tiết kiệm được: 25.600 đ/m
2
+ 13.500 đ/m
2
+ 22.500 đ/m
2
= 51.600
đ/m
2
2. Nội dung sẽ nghiên cứu tiếp đến tháng 3/2015
Tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện viên gạch, nghĩa là nghiên cứu để tăng
khả năng chịu nén theo chiều ngang, giảm trọng lượng, giảm thể tích và giảm độ
thấm nước của viên gạch
Xác định sơ bộ được hàm lượng CO
2
được tái sử dụng, giảm được hàm
lượng CO
2
thải ra môi trường khi đốt ra, rơm nông nghiệp.
Đưa ra được những so sánh sơ bộ về mặt kinh tế giữa gạch mới và gạch
đất sét nung truyền thống.
IV. Kết luận
- Bước đầu đề tài đã nghiên cứu khái quát thực trạng về việc đốt rơm rạ
trong những năm gần đây.
14
- Nghiên cứu về ảnh hưởng của những loại khí thải thoát ra đối với môi
trường mà cụ thể là môi trường đất, nước, không khí.
- Nghiên cứu về các thành phần và thuộc tính của rơm, rạ.

- Nghiên cứu về các chất phụ gia them vào để làm tăng những thuộc tính
của sản phẩm.
- Nghiên cứu về quy trình chế tạo vật liệu xây dựng.
- Nghiên cứu về tỉ lệ trộn xi măng- cát vàng- rơm, rạ trong sản phẩm.
- Sơ bộ đưa ra sơ đồ công nghệ chế tạo một số sản phẩm nghiên cứu.
- Đưa ra được những kết quả ban đầu và những nhận xét sơ bộ về cường
độ của gạch, độ bền và trọng lượng của gạch mới.
- So sánh về mặt kinh tế của gạch mới với một số loại gạch truyền thống
có sẵn trên thị trường.
V. Tài liệu tham khảo
[1]. Wikipiedia Tiếng Việt( />[2]. Nguyễn Mậu Dũng, 2012, Ước tính lượng khí thải từ đột rơm rạ ngoài đồng
ruộng ở vùng đồng bằng Sông Hồng, Tạp chí Khoa học và Phát triển 2012, số 1,
trang 190 -198, Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội.
[3]. Tăng Văn Lâm, [2014], Bài giảng Vật liệu Xây dựng, Trường đại học Mỏ -
Địa chất.
[4]. Báo Điện tử Đảng Cộng sản Việt Nam ( />15