Nghiên cứu hỗn hợp phối trộn với đất đồi trong sản xuất gạch không nung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA XÂY DỰNG
----------  ----------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Ngành Công nghệ kỹ thuật Xây dựng

TÊN ĐỀ TÀI:
“Nghiên cứu hỗn hợp phối trộn với đất đồi trong sản xuất gạch không nung’’

Giảng viên hướng dẫn:
TS. NGUYỄN THẮNG XIÊM
Sinh viên thực hiện:
NGUYỄN NGỌC LUẬN
Mã số sinh viên: 54130785

Nha Trang - năm 2016


Đồ án tốt nghiệp Đại học

i

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

LỜI CẢM ƠN
-----  ----Hiện nay, trong nền kinh tế nhiều thành phần vận hành theo cơ chế thị trường, nền
kinh tế thế giới nói chung và nền kinh tế Việt Nam nói riêng có những biến đổi sâu
sắc. Một trong số đó là ngành vật liệu xây dựng gạch không nung nước nhà đã có bước

chuyển mình, đột phá nhưng nói chung chưa phổ biến rộng rãi vì chất lượng chưa ổn
định, giá thành cao. Mục tiêu của đề tài này là tìm giải pháp, nghiên cứu tối ưu thành
phần cốt liệu dùng trong phối trộn cho dây chuyền thiết bị đã có và tạo ra sản phẩm
đảm bảo chất lượng nhưng giá cả cạnh tranh trên thị trường.
Để đạt được kết quả và tạo nên thành công cho đề tài có thể ứng dụng được ngay,
ngoài nỗ lực nghiên cứu của bản thân còn có sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô Khoa
Xây dựng - Trường Đại học Nha Trang, phòng Khoa học Công nghệ - Trung tâm thí
nghiệm thực hành - Trường Đại học Nha Trang. Đặc biệt, cảm ơn tới TS. Nguyễn Thắng
Xiêm - Phó trưởng Khoa Xây dựng - Trường Đại học Nha Trang đã định hướng và tận
tình hướng dẫn trong quá trình làm nghiên cứu đề tài; TS. Trần Doãn Hùng - Trường Đại
học Nha Trang đã hỗ trợ phương tiện đi lại trong quá trình lấy mẫu thí nghiệm; thầy Vũ
Văn Duẩn - Trung tâm thí nghiệm, thực hành - Trường Đại học Nha Trang đã tạo điều
kiện để sử dụng đầy đủ các dụng cụ, máy móc thiết bị thí nghiệm; anh Nguyễn Thái Tuấn
- Công ty cổ phần vật liệu mới ASIA 96 đã cung cấp vật liệu thí nghiệm và sản xuất thử
nghiệm thực tế mẫu tối ưu trên dây chuyền sẵn có của nhà máy.

Nha Trang, ngày 20 tháng 06 năm 2016
Tác giả

SV. Nguyễn Ngọc Luận
SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785


Đồ án tốt nghiệp Đại học

ii

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ
PHỐI HỢP CHÍNH
I. DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
1. TS. Nguyễn Thắng Xiêm - BM Cơ sở Xây dựng, Khoa Xây dựng - Trường
Đại học Nha Trang.
2. SV. Nguyễn Ngọc Luận - Khoa Xây dựng - Trường Đại học Nha Trang.
3. KS. Vũ Văn Duẩn - Trung tâm Thí nghiệm, Thực hành - Trường Đại học Nha Trang.
II. ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH
1. Trung tâm Thí nghiệm, Thực hành - Trường Đại học Nha Trang.
2. Công ty cổ phần vật liệu mới ASIA 96.

SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785


Đồ án tốt nghiệp Đại học

iii

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
1. Nghiên cứu độ ẩm của các cốt liệu phối trộn.
2. Nghiên cứu độ hút nước của các cốt liệu phối trộn.
3. Nghiên cứu hàm lượng tạp chất có trong đất đồi dùng cho phối trộn.
4. Nghiên cứu độ ảnh hưởng của tỷ lệ chất kết dính phù hợp cho cấp phối tổ hợp thử
nghiệm 1.
5. Nghiên cứu sự liên kết khi phối trộn các nguyên vật liệu với nhau theo tổ hợp 1 (đá

mạt + đất đồi + chất kết dính + phụ gia) ảnh hưởng đến quá trình tạo hình sản phẩm.
6. Nghiên cứu ảnh hưởng của tổ hợp phối trộn 1 đến năng suất và quá trình vận hành
của dây chuyền thiết bị.
7. Nghiên cứu ảnh hưởng của tổ hợp phối trộn 3 đến năng suất và quá trình vận hành
của dây chuyền thiết bị.
Trong đó:
- Tổ hợp 1: Đá mạt + đất đồi + chất kết dính + phụ gia.
- Tổ hợp 2: Đá non + chất kết dính + phụ gia.
- Tổ hợp 3: Đá non + đất đồi + chất kết dính + phụ gia.
- Tổ hợp 4: Đá mạt + đá non + chất kết dính + phụ gia.
(chất kết dính là xi măng, phụ gia gồm: muội silic SiO2 và tro bay).

SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785


Đồ án tốt nghiệp Đại học

iv

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................i
DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ
PHỐI HỢP CHÍNH ........................................................................................................ ii
TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ....................................................................... iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................ vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU .............................................................................................x

MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ...........................................................................1
2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI .......................................................................................1
3. CÁCH TIẾP CẬN, TRÌNH TỰ VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ............................1
3.1 Cách tiếp cận .......................................................................................................1
3.2 Trình tự nghiên cứu .............................................................................................2
3.3 Phạm vi nghiên cứu.............................................................................................2
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ....................................................................................2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ...........................................................................................3
1.1 TỒNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC CỦA ĐỀ TÀI
.....................................................................................................................................3
1.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới ...................................................................3
1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước.....................................................................3
1.2 KHẢO SÁT THỰC TRẠNG SỬ DỤNG GẠCH KHÔNG NUNG VÀ NGUỒN
NGUYÊN LIỆU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KHÁNH HÒA ..........................................6
1.2.1 Thực trạng sử dụng gạch không nung trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa ...............6
1.2.2 Nguồn nguyên liệu trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa ............................................6
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..............................8
2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU................................................................................8
2.1.1 Khái quát đối tượng nghiên cứu.......................................................................8
2.1.2 Cơ sở chọn đối tượng nghiên cứu ..................................................................11
2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................................14
2.3 MỘT SỐ CHẤT KẾT DÍNH VÀ PHỤ GIA .......................................................15
SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785


Đồ án tốt nghiệp Đại học

v

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

2.3.1 CKD hữu cơ ...................................................................................................15
2.3.2 CKD vô cơ .....................................................................................................15
2.3.3 Các phụ gia có thề dùng trong phối trộn ........................................................16
2.3.3.1 Tro bay (FA) ............................................................................................16
2.3.3.2 Muội silic (SiO2) .....................................................................................17
2.4 NHỮNG CÔNG VIỆC VÀ QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ....................................21
2.4.1 Các bước tiến hành thực nghiệm tại nhà xưởng ............................................21
2.4.2 Các bước tiến hành tại phòng thí nghiệm ......................................................22
2.4.3 Xác định cường độ chịu uốn và nén của mẫu ................................................26
2.5 MỘT SỐ THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ SỬ DỤNG TRONG THÍ NGHIỆM .........28
2.5.1 Máy nén xi măng tự động Matest E160-01....................................................28
2.5.2 Cân kỹ thuật Ohau max 150kg .......................................................................29
2.5.3 Cân kỹ thuật Ohau max 3kg ...........................................................................29
2.5.4 Tủ sấy .............................................................................................................30
2.5.5 Máy trộn bằng tay Xiyi II5 ............................................................................31
2.5.6 Bàn dằn tạo mẫu xi măng Xiyi ZS-15 –Trung Quốc .....................................31
2.5.7 Kính hiển vi điển tử quét TESCAN VEGA 3XM .........................................32
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .....................................................................33
3.1 Độ ẩm của cốt liệu dùng trong phối trộn..............................................................33
3.1.1 Mạt đá ............................................................................................................33
3.1.2 Đá non ............................................................................................................34
3.1.3 Đất đồi ............................................................................................................34
3.1.4 Kết luận ..........................................................................................................35
3.2 Độ hút nước của cốt liệu dùng trong phối trộn ....................................................35
3.2.1 Mạt đá ............................................................................................................35
3.2.2 Đá non ............................................................................................................36

3.2.3 Đất đồi ............................................................................................................37
3.2.4 Kết luận ..........................................................................................................38
3.3 Kết quả phân tích mẫu nước dùng trong thí nghiệm tại nhà máy ........................38
3.4 Tro bay đen (FA1) ................................................................................................40
3.5 Tro bay nâu (FA2) ................................................................................................42
SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785


Đồ án tốt nghiệp Đại học

vi

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

3.6 Kết quả phân tích đất đồi......................................................................................43
3.6.1 Thành phần hóa của đất đồi ...........................................................................43
3.6.2 Các tính chất của đất đồi ................................................................................44
3.6.2.1 Thành phần hạt ........................................................................................44
3.6.2.2 Khả năng trương nở thể tích và hấp phụ trao đổi ion ..............................44
3.6.2.3 Tính dẻo ...................................................................................................45
3.6.2.4 Sự tương tác giữa các hạt sét ...................................................................45
3.6.3 Tính chất cơ lý của đất đồi .............................................................................47
3.6.4 Các tính chất cơ bản của đá mi bụi, đá mạt ...................................................48
3.6.5 Kết luận ..........................................................................................................48
3.7 Kết quả thu được khi thí nghiệm mẫu TH1 .........................................................49
3.7.1 Kết quả thí nghiệm tiến hành cho TH1 với phụ gia muội silic (SiO2)...........49
3.7.2 Kết quả thí nghiệm tiến hành cho TH1 với phụ gia tro bay đen (FA1) .........52
3.7.3 Kết quả thí nghiệm tiến hành cho TH1 với phụ gia tro bay nâu (FA2) .........56

3.8 Kết quả tối ưu khi phối trộn TH1 theo 3 mẫu loại V, K, M .................................59
3.9 Kết quả chụp bề mặt mẫu dưới kính 24x .............................................................60
3.10 Kết quả thực tế tạo hình sản phẩm theo TH1 tại nhà máy .................................62
3.11 Năng suất của dây chuyền thiết bị tại nhà máy khi phối trộn cốt liệu theo TH1
(đá mạt + đất đồi + chất kết dính + phụ gia) và TH3 (đá non + đất đồi + chất kết dính
+ phụ gia) ...................................................................................................................64
3.11.1 Quá trình vận hành của dây chuyền thiết bị tại nhà máy .............................67
3.11.2 Kết luận ........................................................................................................70
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT....................................................................71
4.1 KẾT LUẬN ..........................................................................................................71
4.2 ĐỀ XUẤT ............................................................................................................71
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................73
PHỤ LỤC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ...........................................................................75

SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785


Đồ án tốt nghiệp Đại học

vii

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Tòa nhà Keangnam Hanoi Landmark Tower trước và sau khi xây dựng bằng
vật liệu gạch không nung ................................................................................................. 4
Hình 1.2 Biệt thự xây bằng gạch không nung KĐT mới Quang Minh, Hà Nội ............. 5
Hình 1.3 Đất đồi tại mỏ đá Á Châu, Diên Thọ, Diên Khánh, Khánh Hòa ...................... 7

Hình 1.4 Đất mạt, đá mi bụi tại mỏ đá Á Châu, Diên Thọ, Diên Khánh, Khánh Hòa .... 7
Hình 2.1 Bản đồ phân bố địa chất của Việt Nam ............................................................ 9
Hình 2.2 Bản đồ phân tầng địa chất của Việt Nam ....................................................... 10
Hình 2.3 Quá trình tạo liên kết của thành phần phối trộn trước khi đầm nén ............... 12
Hình 2.4 Quá trình tạo liên kết của thành phần phối trộn sau khi đầm nén .................. 13
Hình 2.5 Cơ chế đóng rắn của hỗn hợp phối trộn ......................................................... 14
Hình 2.6 Hình ảnh xi măng ........................................................................................... 16
Hình 2.7 Hình ảnh phụ gia FA ...................................................................................... 17
Hình 2.8 Muội silic thực tế (trái) và ảnh chụp phóng đại 10.000 lần (phải) ................. 18
Hình 2.9 Hạt muội silic được chụp trên kính hiển vi (trái) và kích thước hạt (phải) .... 18
Hình 2.10 Cấu trúc của xi măng và muội silic .............................................................. 20
Hình 2.11 Hình ảnh khuôn mẫu kích thước (40x40x160) mm ..................................... 24
Hình 2.12 Sấy mẫu ........................................................................................................ 24
Hình 2.13 Hình ảnh mẫu phối trộn sau khi hoàn thành ................................................. 25
Hình 2.14 Hình ảnh bảo dưỡng mẫu ............................................................................. 25
Hình 2.15 Nén mẫu........................................................................................................ 26
Hình 2.16 Uốn mẫu ....................................................................................................... 26
Hình 2.17 Sơ đồ đặt mẫu uốn ........................................................................................ 27
Hình 2.18 Mẫu nén ........................................................................................................ 27
Hình 2.19 Sơ đồ đặt mẫu nén ........................................................................................ 28
Hình 2.20 Máy nén mẫu ................................................................................................ 28
Hình 2.21 Cân kỹ thuật 150kg ....................................................................................... 29
Hình 2.22 Cân kĩ thuật 3kg............................................................................................ 30
Hình 2.23 Tủ sấy vật liệu .............................................................................................. 30
Hình 2.24 Máy trộn bằng tay Xiyi II5 ........................................................................... 31
Hình 2.25 Bàn dằn tạo mẫu xi măng Xiyi ZS-15 .......................................................... 32
SVTH: Nguyễn Ngọc Luận
MSSV:54130785

Đồ án tốt nghiệp Đại học

viii

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

Hình 2.26 Kính hiển vi điển tử quét TESCAN VEGA 3XM ........................................ 32
Hình 3.1 Thí nghiệm xác định độ ẩm của đá mạt.......................................................... 33
Hình 3.2 Thí nghiệm xác định độ ẩm của đá non.......................................................... 34
Hình 3.3 Thí nghiệm xác định độ ẩm của đất đồi ......................................................... 34
Hình 3.4 Thí nghiệm xác định độ hút nước của đá mạt ................................................ 35
Hình 3.5 Thí nghiệm xác định độ hút nước của đá non ................................................ 36
Hình 3.6 Thí nghiệm xác định độ hút nước của đất đồi ................................................ 37
Hình 3.7 Nước mặt tự nhiên tại địa bàn thực nghiệm tích tụ nhờ mưa ......................... 39
Hình 3.8 Nước mưa dẫn vào hồ chứa tại địa bàn thực nghiệm ..................................... 39
Hình 3.9 Hình SEM của tro bay FA1 được phóng to từ 1,0 kx đến 5,0 kx................... 40
Hình 3.10 Biểu đồ phân bố kích thước hạt của tro bay FA1 ......................................... 40
Hình 3.11 Biểu đồ phân bố năng lượng quang phổ của tro bay FA1 ............................ 41
Hình 3.12 Hình SEM của tro bay FA2 được phóng to từ 1,0 kx đến 5,0 kx................. 42
Hình 3.13 Biểu đồ phân bố kích thước hạt của tro bay FA2 ......................................... 42
Hình 3.14 Biểu đồ phân bố năng lượng quang phổ của tro bay FA2 ............................ 43
Hình 3.15 Biểu đồ quan hệ giữa khoảng cách và lực tương tác .................................... 46
Hình 3.16 Bề mặt mẫu V1 ............................................................................................. 50
Hình 3.17 Bề mặt mẫu V2 ............................................................................................. 50
Hình 3.18 Bề mặt mẫu V3 ............................................................................................. 50
Hình 3.19 Bề mặt mẫu V4 ............................................................................................. 51
Hình 3.20 Cường độ chịu uốn của mẫu ......................................................................... 51
Hình 3.21 Cường độ chịu nén của mẫu ......................................................................... 52
Hình 3.22 Bề mặt mẫu K1 ............................................................................................. 53
Hình 3.23 Bề mặt mẫu K2 ............................................................................................. 54

Hình 3.24 Bề mặt mẫu K3 ............................................................................................. 54
Hình 3.25 Bề mặt mẫu K4 ............................................................................................. 54
Hình 3.26 Cường độ chịu uốn của mẫu ......................................................................... 55
Hình 3.27 Cường độ chịu nén của mẫu ......................................................................... 55
Hình 3.28 Bề mặt mẫu M1 ............................................................................................ 57
Hình 3.29 Bề mặt mẫu M2 ............................................................................................ 57
Hình 3.30 Bề mặt mẫu M3 ............................................................................................ 57
SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785


Đồ án tốt nghiệp Đại học

ix

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

Hình 3.31 Bề mặt mẫu M4 ............................................................................................ 58
Hình 3.32 Cường độ chịu uốn của mẫu ......................................................................... 58
Hình 3.33 Cường độ chịu nén của mẫu ......................................................................... 59
Hình 3.34 Cường độ chịu uốn cao nhất của 3 mẫu loại V, K, M .................................. 59
Hình 3.35 Cường độ chịu nén cao nhất của 3 mẫu loại V, K, M .................................. 60
Hình 3.36 Bề mặt mẫu loại V bình thường (trái) và phóng to 24x (phải) ..................... 60
Hình 3.37 Bề mặt mẫu loại K bình thường (trái) và phóng to 24x (phải) ..................... 61
Hình 3.38 Bề mặt mẫu loại M bình thường (trái) và phóng to 24x (phải) .................... 61
Hình 3.39 Sản phẩm sau khi ép ..................................................................................... 62
Hình 3.40 Sản phẩm được vận chuyển đi bão dưỡng.................................................... 62
Hình 3.41 Thiếu nguyên liệu cho 1 cấp phối trộn ......................................................... 63
Hình 3.42 Nứt trong quá trình vận chuyển đi bảo dưỡng.............................................. 63

Hình 3.43 Co ngót khi bảo dưỡng dưới trời nắng ......................................................... 64
Hình 3.44 Bảng điều khiển trung tâm điều chỉnh năng suất dây chuyền ...................... 65
Hình 3.45 Thời gian rung 3,8s ....................................................................................... 65
Hình 3.46 Thời gian rung 4,0s ....................................................................................... 65
Hình 3.47 Thời gian rung 4,2s ....................................................................................... 66
Hình 3.48 Thời gian rung 4,3s ....................................................................................... 66
Hình 3.49 Thời gian rung 4,4s ....................................................................................... 66
Hình 3.50 Cấp nguyên liệu phối trộn TH1 vào máy ..................................................... 67
Hình 3.51 Trộn khô các nguyên liệu phối trộn với nhau............................................... 68
Hình 3.52 Trộn ướt các nguyên liệu phối trộn với nhau ............................................... 68
Hình 3.53 Băng tải dẫn các nguyên liệu sau khi phối trộn đều vào máy ép tạo hình ... 68
Hình 3.54 Định lượng nguyên liệu vào khuôn ép ......................................................... 69
Hình 3.55 Tiến hành ép tạo hình sản phẩm ................................................................... 69
Hình 3.56 Sản phẩm thô sau khi ép ............................................................................... 69
Hình 3.57 Sản phẩm gạt tinh loại bỏ cốt liệu thừa sau khi ép ....................................... 70
Hình 3.58 Sản phẩm được vận chuyển đi bão dưỡng.................................................... 70

SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785


Đồ án tốt nghiệp Đại học

x

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Thành phần khoáng vật của xi măng Portland ............................................... 16

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của muội silic ................................................................ 20
Bảng 2.3 So sánh thành phần hóa học của muội silic .................................................. 21
Bảng 2.4 Quy trình chế tạo gạch ................................................................................... 22
Bảng 2.5 Các bước tiến hành tạo mẫu ........................................................................... 23
Bảng 2.6 Thành phần cốt liệu cho 1 tổ hợp 6 mẫu, hệ số an toàn 1,2 ........................... 23
Bảng 3.1 Lấy mẫu cốt liệu ............................................................................................. 33
Bảng 3.2 Lấy mẫu cốt liệu ............................................................................................. 35
Bảng 3.3 Thành phần hóa học của mẫu nước tại địa bàn thực nghiệm (%) .................. 38
Bảng 3.4 Phân tích định lượng các nguyên tố hóa học của tro bay FA1 ...................... 41
Bảng 3.5 Phân tích định lượng các nguyên tố hóa học của tro bay FA2 ...................... 43
Bảng 3.6. Thành phần hóa của đất đồi .......................................................................... 43
Bảng 3.7. Phân loại đất theo thành phần cơ giới của LHQ (UN) .................................. 44
Bảng 3.8. Các chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của đất đá tầng phủ tàn sườn tích .................... 47
Bảng 3.9. Thống kê kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của lớp đá dưới lớp
đất đá tầng phủ tàn sườn tích (có phế phẩm là đá mạt, đá mi bụi tận dụng làm gạch
không nung trong quá trình sản xuất đá xây dựng 1x2, 2x4) ........................................ 48
Bảng 3.10 Thành phần của mẫu gạch với các tỷ lệ khác nhau ...................................... 49
Bảng 3.11 Cường độ chịu uốn của mẫu ........................................................................ 49
Bảng 3.12 Cường độ chịu nén của mẫu......................................................................... 49
Bảng 3.13 Thành phần của mẫu gạch với các tỷ lệ khác nhau ...................................... 52
Bảng 3.14 Cường độ chịu uốn của mẫu ........................................................................ 53
Bảng 3.15 Cường độ chịu nén của mẫu......................................................................... 53
Bảng 3.16 Thành phần của mẫu gạch với các tỷ lệ khác nhau ...................................... 56
Bảng 3.17 Cường độ chịu uốn của mẫu ........................................................................ 56
Bảng 3.18 Cường độ chịu nén của mẫu......................................................................... 56
Bảng 3.19 Năng suất của dây chuyền thiết bị ............................................................... 67

SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785

Đồ án tốt nghiệp Đại học

1

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Thực hiện Quyết định số 121/2008/QĐ-TTg ngày 29 tháng 08 năm 2008 về việc:
phê duyệt quy hoạch tổng thể phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam đến năm 2020;
Quyết định số 567/QĐ-TTg ngày 28 tháng 04 năm 2010 của Thủ tướng Chính phủ về
việc: phê duyệt chương trình phát triển vật liệu xây không nung đến năm 2020, Chỉ thị
số 10/CT-TTg ngày 16 tháng 04 năm 2012 về việc: tăng cường sử dụng vật liệu xây
không nung và hạn chế sản xuất, sử dụng gạch đất sét nung, Chỉ thị số 22/2013/CTUBND ngày 23 tháng 12 năm 2013 về việc: lộ trình chấm dứt hoạt động sản xuất gạch
đất sét nung bằng lò thủ công, thủ công cải tiến và lò đứng liên tục, tăng cường sử
dụng và phát triển vật liệu xây không nung trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa; Quyết định
số 1469/QĐ-TTg ngày 22 tháng 08 năm 2014 về việc: phê duyệt quy hoạch tổng thể
phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam đến năm 2020 và định hướng dần năm 2030 và
đứng trước nguy cơ đất nông nghiệp đang bị khai thác mạnh để đáp ứng nguyên liệu
đầu vào của các lò sản xuất gạch đất nung thủ công truyền thống [1-5].
2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
- Sử dụng tái chế các chất thải công nghiệp, các nguyên liệu sẵn có dồi dào trên địa
bàn và tối ưu hóa các nguyên liệu đầu vào để tạo ra sản phẩm sạch, đảm bảo chất
lượng, tránh lãng phí và không gây ô nhiễm môi trường.
- Sản xuất thử nghiệm thực tế mẫu đã tối ưu trên dây chuyền thiết bị sẵn có của nhà máy.
3. CÁCH TIẾP CẬN, TRÌNH TỰ VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
3.1 Cách tiếp cận
Phương pháp tiếp cận các nội dung nghiên cứu của đề tài theo trình tự như sau:

Bước 1. Khảo sát thực tế và trên các số liệu có sẵn thực trạng sử dụng gạch không
nung trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa đang nghiên cứu và tình hình chung cả nước.
Bước 2. Từ đó tìm hiểu nguyên nhân và đưa ra hướng giải quyết và các giải pháp
công nghệ.
Bước 3. Thí nghiệm kiểm tra tối ưu trong phòng thí nghiệm.
Bước 4. Đối chiếu, so sánh với các chuyên đề đã công bố, các tiêu chuẩn hiện hành
và kết luận, đề xuất.
SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785


Đồ án tốt nghiệp Đại học

2

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

3.2 Trình tự nghiên cứu
- Kiểm tra các tính chất vật lý của các cốt liệu dùng trong phối trộn.
- Phân tích thành phần hóa học và tính chất vật lý của các phụ gia dùng trong phối trộn.
- Xác định cường độ chịu nén của gạch thí nghiệm mẫu (40 x 40 x 160) mm theo
TCVN 6016-1995: Tiêu chuẩn xác định độ bền [6].
- Đánh giá kết quả, kết luận và đề xuất.
3.3 Phạm vi nghiên cứu
Nguyên liệu được lấy từ Công ty cổ phần Á Châu - cơ sở sản xuất các loại đá xây
dựng; địa chỉ: km số 09, đường Cao Bá Quát ND (quốc lộ 27B - Nha Trang - Đà Lạt),
xã Diên Thọ, huyện Diên Khánh, tỉnh Khánh Hòa. Kết quả nghiên cứu được triển khai
ở quy mô thực nghiệm tại công ty cổ phần vật liệu mới ASIA 96.
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Khảo sát thực tế về thực trạng sử dụng gạch không nung trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa.
- Hình ảnh về cấu trúc vật liệu của các cốt liệu dùng trong phối trộn và của mẫu thí
nghiệm (40 x 40 x 160) mm.
- Đo cường độ chịu nén của mẫu thí nghiệm (40 x 40 x 160) mm.
- Tối ưu các phụ gia và các cốt liệu dùng trong phối trộn, từ đó đưa ra thành phần
cốt liệu tối ưu dùng cho phối trộn sản xuất đại trà.

SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785


Đồ án tốt nghiệp Đại học

3

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 TỒNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC CỦA ĐỀ TÀI
1.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Trong xu thế phát triển bền vững, sản xuất gạch ngói từ đất sét nung truyền thống
đang từng bước được hạn chế, vật liệu xây dựng không nung ngày càng được chú
trọng phát triển. Ở các nước công nghiệp tiên tiến, khuynh hướng này đã được chú
trọng từ những năm 1960 - 1970.
Hiện nay, nguyên liệu dùng cho sản xuất gạch vẫn chủ yếu là đất sét. Việc khai thác
đất sét phục vụ cho sản xuất gạch đã và đang làm giảm quỹ đất cho các ngành công
nghiệp, đô thị và nhất là gây tác động môi trường. Để khắc phục tình trạng này, các
nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu thành công công nghệ sản xuất gạch không
nung dùng nguồn nguyên liệu thải thay thế cho nguồn đất sét như: phế thải trong mỏ

sản xuất đá xây dựng, xà bần xây dựng, đá xít thải ra từ các nhà máy tuyển than,...
Công nghệ này đã đem lại ý nghĩa to lớn cho kinh tế xã hội như tiết kiệm tài nguyên
đất và nhất là không gây ô nhiễm môi trường [7].
1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước
Ở nước ta, trong những năm 1980, vật liệu xây dựng không nung đã được tuyên
truyền, giới thiệu; tuy vậy, việc sản xuất vật liệu xây dựng không nung chưa được phát
triển đồng bộ, thiếu cơ sở khoa học cả về công nghệ cũng như nguyên liệu và đặc biệt
công tác điều tra cơ bản, nghiên cứu về nguồn nguyên liệu đã không được chú trọng,
hơn nữa, vấn đề môi trường cũng chưa được đặt đúng với tầm quan trọng như ngày
nay, nên ngành sản xuất vật liệu xây dựng không nung ở nước ta đã không được quan
tâm trong một thời gian dài.
Trong thực tế, tại một số khu vực riêng biệt, hoặc theo truyền thống, hoặc do kinh
nghiệm sản xuất đối với một vài nguồn nguyên liệu địa phương (như sét đồi ở Bắc
Giang, đá ong ở Sơn Tây, Vĩnh Phúc, đá silic ở Thủy Nguyên - Hải Phòng,...), hoặc
phế thải công nghiệp (như xỉ than ở Phả Lại, Ninh Bình), vật liệu xây dựng không
nung vẫn được duy trì một cách tự phát, theo phương thức thủ công, nên chất lượng
sản phẩm chưa thể đáp ứng nhu cầu của thị trường. Đây cũng là một trong số những
nguyên nhân làm cho vật liệu xây dựng không nung chưa được ưa chuộng [8].
SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785


Đồ án tốt nghiệp Đại học

4

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

Gạch không nung hiện nay đã hiện hữu trên rất nhiều công trình trọng điểm, điển

hình như: Habico Tower, Khách sạn Horison, Hà Nội Hotel Plaza, sân vận động Mỹ
Đình, làng Việt kiều Châu Âu,…Đây có thể coi như kết quả đáng khích lệ trong lộ
trình xóa bỏ gạch xây bằng phương pháp nung thủ công. Đặc biệt sau khi tòa nhà
Keangnam Hanoi Landmark Tower khởi công xây dựng năm 2008 được xây dựng
hoàn toàn bằng vật liệu không nung thành công (xem hình 1.1). Thấy được tiềm năng
phát triển gạch không nung tại Việt Nam là rất lớn, hàng loạt các Quyết định của Thủ
tướng chính phủ được ban hành và các văn bản chỉ thị, khuyến khích thi hành chi tiết
cũng được ra đời ngay sau đó [9].

Hình 1.1 Tòa nhà Keangnam Hanoi Landmark Tower trước và sau khi xây dựng bằng vật liệu
gạch không nung

SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785


Đồ án tốt nghiệp Đại học

5

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

Hình 1.2 Biệt thự xây bằng gạch không nung KĐT mới Quang Minh, Hà Nội

Trong đó các công ty như: Công ty TNHH Hồ Hoàn Cầu, Công ty CP chế tạo máy
và sản xuất vật liệu mới Trung Hậu,... đi đầu trong dây chuyền và sản xuất vật liệu
không nung với nguyên liệu là cát, đá mi bụi, phụ gia,... nhưng vẫn chưa có những
công bố chính thức nào về tỷ lệ thành phần cốt liệu cũng như phụ gia nào đã sử dụng
và tối ưu hóa. Đó cũng chính là nguyên nhân gián tiếp thúc đẩy tác giả nghiên cứu tối

ưu cốt liệu để sản xuất gạch không nung trong đó có sử dụng thêm đất đồi và các phụ
gia sẵn có, rẻ tiền (tro bay, muội silic); một nguyên nhân gián tiếp nữa là: cũng giống
như gạch đất sét nung thì quỹ cát và lượng đá mi bụi cũng như xà bần xây dựng tại các
mỏ đá, các công trường có hạn; cộng với niềm đam mê nghiên cứu khoa học - đây là
nguyên nhân trực tiếp thôi thúc tác giả chọn đề tài: Nghiên cứu hỗn hợp phối trộn với
đất đồi trong sản xuất gạch không nung có dùng phụ gia muội silic và tro bay trong
đề tài tốt nghiệp Đại học mà tác giả đang thực hiện.

SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785


Đồ án tốt nghiệp Đại học

6

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

1.2 KHẢO SÁT THỰC TRẠNG SỬ DỤNG GẠCH KHÔNG NUNG VÀ NGUỒN
NGUYÊN LIỆU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KHÁNH HÒA
1.2.1 Thực trạng sử dụng gạch không nung trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa
Do thói quen sử dụng gạch nung truyền thống của người dân, thị trường bất động
sản đóng băng, tình hình sản xuất và tiêu thụ gạch đất sét nung bằng lò thủ công vẫn
diễn ra phổ biến nên vật liệu không nung khó tiêu thụ (theo thống kê chung của báo
Khánh Hòa năm 2012) [10].
Nhưng hiện nay, nhờ chính sách quán triệt, siết chặt theo Chỉ thị số 10/CT-TTg
ngày 16 tháng 04 năm 2012 về việc: tăng cường sử dụng vật liệu xây không nung và
hạn chế sản xuất, sử dụng gạch đất sét nung; Chỉ thị số 22/2013/CT-UBND ngày 23
tháng 12 năm 2013 về việc: lộ trình chấm dứt hoạt động sản xuất gạch đất sét nung

bằng lò thủ công, thủ công cải tiến và lò đứng liên tục, tăng cường sử dụng và phát
triển vật liệu xây không nung trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa thì thị trường vật liệu xây
không nung trên địa bàn có dấu hiệu khởi sắc trở lại, cụ thể: công trình Trung tâm điều
dưỡng người có công tỉnh Khánh Hòa - giai đoạn 2 - số 06 đường Phạm Văn Đồng - P.
Vĩnh Phước - TP. Nha Trang - tỉnh Khánh Hòa sử dụng 100% gạch không nung;
huyện Cam Lâm, huyện Diên Khánh thuộc tỉnh Khánh Hòa người dân đã sử dụng gạch
không nung trong xây dựng các công trình cấp hộ gia đình,... [2, 11].
1.2.2 Nguồn nguyên liệu trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa
Tỉnh Khánh Hòa có khoảng trên 10 mỏ đá lớn nhỏ các loại, trong đó các mỏ lớn
như: mỏ đá Hòn Ngang - Diên Khánh, mỏ đá Núi Sầm - Ninh Hòa... hằng năm tạo ra
hàng trăm mét khối đá mạt, đá mi bụi phế thải các loại trong quá trình sản xuất đá 2x4,
1x2, 0.5x1,... Bên cạnh đó một khối lượng lớn đất đồi cũng được đào xới trong quá
trình khai thác đá. Vì vậy, nhu cầu thiết yếu là phải tận dụng nguồn vật liệu phế thải có
sẵn này trong sản xuất gạch không nung tránh lãng phí và ô nhiễm môi trường.

SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785


Đồ án tốt nghiệp Đại học

7

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

Hình 1.3 Đất đồi tại mỏ đá Á Châu, Diên Thọ, Diên Khánh, Khánh Hòa

Hình 1.4 Đất mạt, đá mi bụi tại mỏ đá Á Châu, Diên Thọ, Diên Khánh, Khánh Hòa

SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785


Đồ án tốt nghiệp Đại học

8

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
2.1.1 Khái quát đối tượng nghiên cứu
Tại các mỏ sản xuất đá xây dựng thường nằm trên đồi núi cao và bao phủ bởi lớp
thổ nhưỡng đồi núi, muốn khai thác phải bóc bỏ lớp thổ nhưỡng (lớp đất đồi) này đi.
Trước năm 2008, các phế phẩm trong quá trình sản xuất đá xây dựng là đá mạt, đá mi
bụi... và lớp đất đồi bị bóc bỏ đi, điều này gây lãng phí và một phần gây ô nhiễm môi
trường; nhưng sau năm 2008, sau khi Quyết định số 121/2008/QĐ-TTg ngày 29 tháng
08 năm 2008 về việc: phê duyệt quy hoạch tổng thể phát triển vật liệu xây dựng Việt
Nam đến năm 2020 và Quyết định số 567/QĐ-TTg ngày 28 tháng 04 năm 2010 của
Thủ tướng Chính phủ về việc: phê duyệt chương trình phát triển vật liệu xây không
nung đến năm 2020 thì các phế phẩm này bắt đầu được chú ý tận dụng, nhưng cho đến
nay vì một số lí do khách quan cũng như đảm bảo tính cạnh tranh trong kinh doanh
nên các công ty đi đầu trong lĩnh vực này vẫn chưa có báo cáo nghiên cứu chính thức
nào về thành phần, tỷ lệ cũng như phụ gia sử dụng tối ưu.
Đại đa số các đồi núi khu vực Trung bộ nước ta có nền địa chất và phân tầng tương
đối giống nhau (xem hình 2.1÷2.2), điều này tạo điều kiện thuận lợi trong việc thương
mại hóa và phổ biến rộng rãi kết quả nghiên cứu sản phẩm trên thị trường cả nước:

SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785


Đồ án tốt nghiệp Đại học

9

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

Hình 2.1 Bản đồ phân bố địa chất của Việt Nam

SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785


Đồ án tốt nghiệp Đại học

10

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

Hình 2.2 Bản đồ phân tầng địa chất của Việt Nam

Nhóm đất đỏ vàng hay còn gọi là nhóm đất Feralit, nó được gọi tên là Ferralsols, là
nhóm đất có màu đỏ hoặc lẫn đỏ, thường xuất hiện dưới tán rừng mưa nhiệt đới. Tầng
tích luỹ chất hữu cơ thường mỏng, hàm lượng chất hữu cơ trong đất thấp; trong thành
phần thường có mùn, axít fulvônic thường chiếm ưu thế. Thường có tích tụ các ôxit

SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785


Đồ án tốt nghiệp Đại học

11

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

của Fe và Al, do vậy tạo nên màu đỏ vàng thường thấy của loại đất này. Hàm lượng
các khoáng vật nguyên sinh rất thấp, trừ các khoáng vật rất bền (thạch anh, cao lanh) [12].
2.1.2 Cơ sở chọn đối tượng nghiên cứu
Công nghệ sản xuất gạch không nung từ đất hóa đá dựa trên nguyên lý từ lực, dựa
trên sự hiện diện của nguyên tố silic (Si) làm cơ cấu và chất kết dính mạnh mẽ tạo ra
hiện tượng ion hóa thành composit vô cơ một loại vật liệu vô cùng vững chắc.
Do đặc tính vật liệu như: đất đồi có tính âm (-); với vật liệu có nhiều chất (+) Al3+,
Fe3+, Ca2+... (thành phần chính của phụ gia muội silic và tro bay), nhờ được tiếp sức từ
lực nén chúng với nhau, tạo ra một chất mới cứng như đá (xem hình 2.3÷2.5).
Đất đồi có thành phần chính là sét pha do nước mưa phong hóa từ đá tràng phong
hóa ra, đá acid và trung kiềm thường tạo ra đất đồi sét 2 lá, mà trong tính khoáng học
gọi là nhóm cao lanh, đá tràng kiềm và cực kiềm tạo ra đất đồi sét 3 lá. Sét 2 lá có 1 lá
nhôm và 1 silic, sét 3 lá gồm 2 lá silic và 1 lá nhôm. Cả lá silic và lá nhôm đều có điện
tích âm (-). Nếu có điều kiện biến lá nhôm đổi thành điện tích dương (+), thì khoáng
vật cao lanh sẽ có một đầu âm và một đầu dương. Nhờ sự hút vào nhau giữa hai vật
chất mới tạo ra các sợi cực bé ngoằn ngoèo, gọi là Polymer. Một chất làm cứng vật
liệu gọi là composit (hữu cơ) hay bê tông Polymer. Do đặc tính của nó, sét 2 lá kết
dính với nhau theo nguyên lý từ lực (âm - dương). Đó là loại vật liệu kết dính với
nhau bền chắc như đá.

SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785


Đồ án tốt nghiệp Đại học

12

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

Thành phần khoáng
chất trong đất đồi

Trạng thái bình
thường của đất
đồi khi chưa có
phụ gia Polymer

Bắt đầu quá trình
tác động của phụ gia
Polymer

Hình 2.3 Quá trình tạo liên kết của thành phần phối trộn trước khi đầm nén

SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785

Đồ án tốt nghiệp Đại học

13

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

Cấu trúc ổn định sau khi
hoàn thành tác động của
phụ gia Polymer

Cấu trúc hoàn chỉnh sau
khi đã được đầm nén

Hình 2.4 Quá trình tạo liên kết của thành phần phối trộn sau khi đầm nén

Công nghệ vô cơ có hai cơ chế kết dính: trực tiếp và gián tiếp. Cơ chế trực tiếp là
vật liệu (không có từ tính) đó là vật liệu có các hạt bé (phân tử) tự hút với nhau giữa
một phân tử âm và một phân tử dương trong một hay hai nhiều chủng loại vật liệu.
Công nghệ vô cơ biến một hạt cao lanh cơ bản Kaolinite có silic và lá nhôm thành
hạt nam châm rất nhỏ có đầu âm (lá silic) và một đầu dương (lá nhôm) các hạt nam
châm này hút nhau tạo sự hóa đá của cao lanh.

SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785


Đồ án tốt nghiệp Đại học

14

GVHD: TS. Nguyễn Thắng Xiêm

Hình 2.5 Cơ chế đóng rắn của hỗn hợp phối trộn

Dựa trên những nguyên lý cơ bản và cơ sở khoa học của việc tổng hợp từng nguyên
liệu thô là đất đồi và những phế thải công nghiệp xây dựng. Qua xử lý và phối trộn với
phụ gia hoạt tính với tỷ lệ hợp lý tạo thành sản phẩm có độ kết dính cao, có thể thay
thế hoàn toàn những vật liệu truyền thống đã sử dụng từ trước đến nay.
2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Phương pháp thu thập dữ liệu ban đầu: Đã tiến hành thu thập các nghiên cứu
chuyên ngành sản xuất gạch không nung trên địa bàn cả nước.
- Phương pháp bản đồ: Sử dụng bản đồ địa chất để phân tích và tổng hợp cơ sở dữ
liệu địa chất trên địa bàn.
- Phương pháp kế thừa: kế thừa các kết quả nghiên cứu đi trước để tiết kiệm thời
gian và các chi phí không cần thiết: Kết quả phân tích mẫu đất của các vùng lân cận có
nền địa chất tương tự [13].
- Phương pháp phân tích, xử lý dữ liệu: Phương pháp này được sử dụng để chắt lọc
dữ liệu thu được trong quá trình làm thí nghiệm.
- Các phương pháp khác: Đánh giá đất đai, phân tích tổng hợp tài liệu để đưa ra kết
luận và đề xuất.
SVTH: Nguyễn Ngọc Luận

MSSV:54130785