Sản xuất gạch không nung

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên em xin gởi lời cám ơn quý thầy cô trong khoa cơ khí và toàn thể thầy cô
trường ĐH Bách Khoa TP.HCM đã trang bị cho em những kiến thức quý báu cũng như
giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, rèn luyện tại trường.
Và em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Lê Khánh Điền đã tận tình giúp
đỡ em nghiên cứu đề tài từ lúc bắt đầu cho đến khi hoàn thành bài luận văn. Thầy đã tận
tình chỉ dẫn em phương pháp nghiên cứu đề tài, cũng như cung cấp cho em các kiến thức,
tài liệu cần thiết để phục vụ cho quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp này.
Ngoài ra em xin cảm ơn PTN TRỌNG ĐIỂM QUỐC GIA ĐIỀU KHIỂN SỐ VÀ KỸ
THUẬT HỆ THỐNG (DCSELAB) đã tạo điều kiện cho em tìm hiểu, nghiên cứu đề tài
trong suốt quá trình làm luận văn.
Cuối cùng em xin cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè và người thân đã luôn ủng
hộ và sát cánh cùng em trong suốt quá trình thực hiện luận văn.

TP.HCM, ngày 24 tháng 12 năm 2014
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đức Cường

Page 1SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 1


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Hàng năm, việc sử dụng gạch đất sét nung làm mất đi một diện tích đất canh tác nông
nghiệp của một xã. Đẩy mạnh sản xuất và sử dụng gạch không nung là mục tiêu lớn, tạo
tính bền vững và thế mạnh trong ngành xây dựng với tính năng vượt trội. Trong đó nổi
bật hơn, được sản xuất và sử dụng nhiều nhất chính là gạch block – loại gạch với thành
phần chính là bê tông với tỷ lệ nước thấp và cốt liệu nhỏ được len chặt trong khuôn ép
thành các hình dạng theo khuôn mẫu, sau đó được dưỡng hộ cho tới khi cứng đạt mác
tương ứng với cấp phối.
Từ những yêu cầu trên, việc sản xuất máy ép gạch block vừa là cơ hội, vừa là thách
thức cho nhiều cơ sở sản xuất chế tạo máy. Tuy nhiên trong dây chuyền sản xuất gạch
block có nhiều cụm chức năng khác nhau. Bài luận văn của em sẽ trình bày nội dung thết
kế bộ phận trộn và định lượng cho máy ép gạch block với năng suất 3,5 triệu viên/năm.
Dù đã cố gắng tìm hiểu qua sách vở, internet, bạn bè cũng như có sự hướng dẫn cụ
thể của Thầy Lê Khánh Điền nhưng do hiểu biết còn hạn chế và chưa có kinh nghiệm
thực tiễn nên chắc chắn luận văn này còn có nhiều thiếu sót và bất cập. Vì vậy, em rất
mong sự sữa chữa và đóng góp ý kiến của quý thầy cô để em rút được kinh nghiệm và bổ
sung thêm kiến thức.

Page 2SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 2


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN
MỤC LỤC

Page 3SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 3


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN
DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Page 4SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 4


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN
DANH SÁCH HÌNH VẼ

Page 5SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 5


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN SẢN SUẤT GẠCH
KHÔNG NUNG
Tổng quan các về nghiên cứu của luận văn về tình hình sản xuất gạch không nung
trong và ngoài nước, tình hình nghiên cứu và ứng dụng các loại máy sản xuất gạch không
nung và gạch nung và các nhà sản xuất chế tạo thiết bị trong nước hiện nay để làm rõ vấn
đề cần và tính cấp thiết của các nội dung nghiên cứu.
1.1 Tổng quan về gạch không nung
1.1.1. Công nghệ làm gạch nung truyền thống

Gạch xây là một bộ phận cấu thành quan trọng của ngôi nhà hoặc 01 công trình
kiến trúc dân sự. Một năm, với sự phát triển mạnh mẽ của ngành xây dựng, cả nước ta
tiêu thụ từ 20 - 22 (tỷ viên), nếu cứ với đà phát triển này, đến năm 2020 lượng gạch cần

cho xây dựng là hơn 40 tỷ viên, một số lượng khổng lồ, để đạt được mức này, lượng đất
sét phải tiêu thụ vào khoảng 600 triệu m3 đất sét tương đương với 30.000 ha đất canh tác
bình quân mỗi năm mất 2500 ha đất canh tác. Riêng năm 2020 mất 3150 ha đất. 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 khí độc không chỉ ảnh hưởng tới môi
trường sức khoẻ của con người mà còn làm giảm tới năng suất của cây trồng, vật nuôi.
Với những vấn đề trên, gạch nung đang dần là một điểm yếu về công nghệ quan
trọng trong công nghiệp xây dựng ở nước ta và rất cần được quan tâm. Chính vì vậy, theo
quy hoạch tổng thể ngành công nghiệp vật liệu xây dựng đến 2010 và định hướng đến
2020 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt ngày 01/08/2001, phải phát triển gạch
không nung thay thế gạch đất nung từ 10% - 15% vào năm 2005 và 25% - 30% vào năm
2010, xoá bỏ hoàn toàn gạch đất nung thủ công vào năm 2020.
1.1.2. Định nghĩa gạch không nung

Gạch không nung là loại gạch xây sau khi được tạo hình thì tự đóng rắn đạt các chỉ
số về cơ học: cường độ nén, uốn, độ hút nước…mà không cần qua nhiệt độ. Có nhiều loại
gạch không nung hiện nay đang sử dụng:

Page 6SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 6


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN
Gạch Papanh: Gạch không nung được sản xuất từ phế thải công nghiệp: Xỉ than, vôi
bột được sử dụng lâu đời ở nước ta. Gạch có cường độ thấp từ 30- 50 kg/cm2 chủ yếu
dùng cho các loại tường ít chịu lực.
Gạch block: Có nhiều loại với các thành phần vật liệu khác nhau, nhưng có 2 loại
chính là loại được hình thành từ cát, ximăng và loại được hình thành từ đá mi, xi măng có
cường độ chịu lực cao có thể xây nhà cao tầng, có thể xây tường cách âm.
Gạch siêu nhẹ: Gạch siêu nhẹ là hỗn hợp xi măng, cát, chất tạo bọt không nung cho

kết quả ngoài mong đợi với khả năng cách âm, cách nhiệt, chống thấm, độ bền được tăng
lên gấp đôi. Khả năng kết dính, trọng lượng tịnh nhẹ hơn so với các loại gạch khác.
Như vậy, gạch không nung hiện nay có nhiều chủng loại, nhưng vẫn chưa đưa vào
thực tế một cách rộng rãi do các nguyên nhân đã đưa ra ở phần trên.
1.1.3. Nguyên lý ứng dụng sản xuất gạch không nung

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 sét có tính âm (-), với vật liệu có nhiều chất (+) hay
sét, nhờ được tiếp sức từ lực nén chúng với nhau, tạo ra một chất mới cứng như đá.
Trong thực tế, người ta đã sử dụng hỗn hợp cả 2 công nghệ vô cơ và hữu cơ để
chúng bổ sung độ bền cho nhau. Dùng composit vô cơ làm nền móng cho đường giao
thông (nhất là đường giao thông nông thôn). Khi nền móng đường vừa cứng dải lên mặt
một lớp composit, con đường sẽ chịu tải rất tốt. Đất sét do nước mưa phong hóa từ đá
tràng phong hóa ra, đá acid và trung kiềm thường tạo ra đất sét 2 lá, mà trong tính khoáng
học gọi là nhóm cao lanh, đá tràng kiềm và cực kiềm tạo ra sét 3 lá. Sét 2 lá có 1 lá nhôm
và 1 silic, sét 3 lá gồm 2 lá silic và 1 lá nhôm. Cảlá silic và lá nhôm đều có điện tích âm
(-). Nếu có điều kiện biến lá nhôm đổi thành dương tính (+), 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)

Page 7SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 7


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN
hay bê tông Polymer. Do đặc tính của nó, sét 2 lá kết dính với nhau theo nguyên lý tự lực
(âm – dương). Đó là loại vật liệu kết dính với nhau bền chắc như đá.
Từ những đặc tính ưu việt của sản phẩm Polymer, người ta đã sử dụng nó làm chất

kết dính, thay thế hoàn toàn xi măng chuyền thống, sản phẩm từ vật liệu Polymer.
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. Các nhà
khoa học Mỹ đã chứng minh bột lưu huỳnh (S) có tính âm (-) khi nung đến 140 oC có một
phần biến thành dương (+) tạo ra độ hút lẫn nhau.
Công nghệ vô cơ biến một hạt cao lanh cơ bản Kaolinit 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.
Trong thực tế ông cha ta đã sử dụng công nghệ vô cơ gián tiếp dùng đất sét và cao
lanh có kết cấu nhiều thành phần khác nhau thể hiện qua nhiều màu sắc, (loang lổ, đỏ,
vàng, đen, xám…) trộn với vôi phơi khô để hóa đá, để chống nứt, họ thêm rơm rạ, cát
vào đất sét sau khi phơi nắng khoảng 10 ngày đất sét trở thành bê tông.
Các nhà khoa học Nhật Bản đã khám phá ra các tấm bê tông ấy có các sợi li ti đan
bện với nhau.
Đất sét – Vôi – Đất sét – Vôi – Đất sét
Dựa trên những nguyên lý cơ bản và cơ sở khoa học của việc tổng hợp từ nguyên
liệu thô là đất sét 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.
Cơ chế đóng rắn công nghệ vô cơ tương tự như cơ chế tổng hợp những khoáng
felspat và zeolite nhân tạo. Thực chất của quá trình phản ứng trùng ngưng của các
khoáng: Aluminossilicate (khoáng sét) xảy ra ở điều kiện thủy nhiệt từ 20 – 150 oC trong
môi trường có áp suất khí quyển cao.

Page 8SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 8


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN

o
Ở nhiệt độ thấp hơn 100 C sự vô cơ hóa các khoáng vật sét là phản ứng hóa học
giữa các Oxit aluminosilicate cấu trúc silico – aluminosilicate theo 3 chiều trong không
gian thật bền chắc.
Ở Việt Nam ta chủ yếu sản xuất gạch không nung theo cơ chế xi măng liên kết.
1.1.4. Quy trình chế biến gạch không nung

Quy trình công nghệ sản xuất gạch khung nung từ đất, cát, vật liệu phế thải rắn
được trình bày như sau:
Bước 1: Vật liệu đầu vào: Đất, cát, chất thải rắn và các phụ gia khác được vận
chuyển vào bãi để vật liệu. Bãi để vật liệu phụ thuộc vào dự trữ nhiều, ít khác nhau. Các
vật liệu này được tập trung vào 01 khu vực và phân loại: Đất, cát, chất thải rắn khác...Yêu
cầu không được lẫn các chất hữu cơ.
Bước 2: Phơi khô vật liệu: là bước chuẩn bị quan trọng, vật liệu phơi hoặc sấy là đất
hoặc chất thải rắn công nghiệp.
Về mùa khô: có thể phơi vật liệu đất, cát...
Về mùa mưa: Để có thể chủ động trong sản xuất, cần phải có nhà xưởng trữ vật
liệu.
Bước 3: Xử lý đất theo kích thước tiêu chuẩn.Tuỳ thuộc vào độ ẩm và các loại
nguyên liệu khác nhau, mà đất và chất thải được phơi khô sau đó đưa vào máy thành cốt
liệu theo tiêu chuẩn kỹ thuật.
Bước 4: Ủ đất khô sau khi xử lý:
Đất khô sau khi xử lý đưa qua băng tải vào máy trộn với phụ gia, nước sau đó
được ủ với thời gian ít nhất là 24 giờ, tạo sự đồng đều về tổ chức hạt và thẩm thấu đều tất
cả cốt liệu.
Bước 5: Trộn và phối liệu.Vật liệu trộn bao gồm:
-

Đất
Cát, đá…cốt liệu độn

Các phụ gia khoáng khác dạng keo hoặc chất lỏng (10 - 15%)

Bước 6: Tạo hình viên gạch bằng phương pháp ép bán khô

Page 9SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 9


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN
Việc ép định hình viên gạch (bán khô) được thực hiện trên máy ép thủy lực. Máy
này được ghép nối với máy trộn để tạo ra 01dây chuyền sản xuất gạch thông qua băng tải
cấp liệu.
Nếu thiết lập dây chuyền khép kín tự động hoá càng cao thì sản phẩm càng tốt và
hạ giá thành.
Bước 7: Phơi khô sản phẩm.
Gạch ép xong được đưa ra ngoài bằng các loại xe chở gạch hoặc băng tải. Sau đó,
được xếp thành các chồng (kiện), mỗi chồng có thể từ 100- 150 viên để hong khô, thời
gian hong khô khoảng 7- 10 ngày trong bóng mát, tránh nước và ánh sáng mặt trời trực
tiếp.
Bước 8: Sau khi đã để trong nhà từ 7- 10 ngày, gạch được xếp ra ngoài trời để lưu
hoá (thời gian phát triển cường độ). Thời gian xuất xưởng từ 18- 25 ngày
Lưu ý: Trong thời gian gạch phát tiển cường độ, nên xếp chồng gạch kiện khoảng < 20
hàng, tránh phá vỡ các liên kết đang hình thành.
1.2. Tình hình nghiên cứu nước ngoài

Tại Mỹ, Tây Âu, Nhật Bản tỷ lệ vật liệu xây dựng không nung chiếm tới hơn 70%
thị phần, một số nước phát triển trên thế giới đang có xu hướng giảm gạch đất sét nung
xuống chỉ còn 30% - 50% và xu hướng thay thế toàn bộ bằng gạch không nung.
Tình hình sử dụng công nghệ “đất hóa đá” ứng dụng tại các nước trên thế giới
Trên các nước đang phát triển công nghệ “đất hoá đá” được ứng dụng rộng rãi vào

phát triển giao thông, thuỷ lợi xây dựng.
Ở Đức đã phát minh ra công nghệ gia cố nền đường bằng hoạt chất RRP. Là một
hợp chất của acid sunfur phối trộn vào đất và tạo ra một sự liên kết giữa các ion âm của
đất với cation Ca++, Mg++, Fe++ và các thành phần khác phối trộn. Quá trình phối trộn lu
lèn đạt tới K95, K98, thay thế lớp nền móng đường đồng thời kết hợp với các vật liệu làm
như bê tông asphan tạo thành con đường hoàn hảo, tốt đẹp có sự liên kết bền chắc của các
ion.
Phạm vi sử dụng hoạt chất RRP trên toàn châu Âu.

Page 10SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 10


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN
Ở Mỹ đã có hợp chất SA44 –LS 40, cũng tương tự như hợp chất RRP ở Đức. Hợp
chất SA 44 –SL 40 đã được đưa vào sử dụng ứng dụng làm đường ở nước ta và được Bộ
giao thông vận tải cho phép ứng dụng theo QĐsố734/QĐ- BGVT ngày 25/03/2004. Vào
những năm 70 của thế kỷ 20, Mỹ đã đưa hợp chất SA44 –LS 40 vào sử dụng tại miền
nam Việt Nam.
Và một loạt các nước trên thế giới họ sử dụng tới 70% gạch không nung vào
ngành xây dựng. Các loại gạch không nung ở ấn độ, Pháp, Mỹ , Đức, Bỉ, Nam Phi…
Đặc biệt công nghệ “đất hoá đá” đã phát triển tới tầm cao dùng làm một số bộ
phận có tính chịu lực trong các thiết bị máy móc (máy bay của hãng Boing)
1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước

Gạch không nung ở Việt Nam đôi khi còn được gọi là gạch block, gạch blốc, gạch
bê tông, gạch block bê tông, gạch xi măng,… tuy nhiên với cách gọi này thì không phản
ánh đầy đủ khái niệm về gạch không nung. Mặc dù gạch không nung được dùng phổ biến
trên thế giới nhưng ở Việt Nam gạch không nung vẫn chiếm tỉ lệ thấp.
Sản phẩm gạch không nung có nhiều chủng loại trên một loại gạch để có thể sử

dụng rộng rãi từ những công trình phụ trợ nhỏ đến các công trình kiến trúc cao tầng, giá
thành phù hợp với từng công trình. Có nhiều loại dùng để xây tường, lát nền, kề đê và
trang trí.
Hiện nay, gạch không nung đã khẳng định chỗ đứng vững chắc trong các công
trình, nó đang dần trở nên phổ biến hơn và được ưu tiên phát triển. Có rất nhiều công
trình sử dụng gạch không nung, từ công trình nhỏ lẻ, phụ trợ cho đến các công trình dân
dụng, đình chùa, nhà hàng, sân golf, khu nghỉ dưỡng, cao ốc,...
1.4. Tính cấp thiết của nghiên cứu
1.4.1. So sánh với gạch đất nung

So sánh hiệu quả kinh tế kỹ thuật sản xuất và sử dụng, sản phẩm vật liệu xây dựng
không nung có nhiều tính chất vượt trội hơn vật liệu nung:
-

Không dùng nhiên liệu như than, củi… để đốt, tiết kiệm nhiên liệu năng lượng, và
không thải khói bụi gây ô nhiễm môi trường.

Page 11SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 11


-

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN
Sản phẩm có tính chịu lực cao, cách âm, cách nhiệt phòng hoả, chống thấm, chống
nước, 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, tích kiệm vữa xây, giá thành hạ.

-

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. Suất đầu tư thấp hơn vật liệu nung…

-

Được sản xuất từ công nghệ, thiết bị tiên tiến của quốc tế, nó 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. Các đặc điểm công nghệ gạch không
nung:

-

Máy móc thiết bị dây chuyền tự sản xuất chế tạo được cả trong và ngoài nước.

-

Xây dựng nhà máy ở khắp mọi địa hình từ hải đảo tới đỉnh núi cao.

-

Phụ gia vật tư sẵn có trên thị trường.

-

Sản xuất từ thủ công tới tự động hóa hoàn toàn.

-

Chất lượng viên gạch tiêu chuẩn tốt.

-

Giá thành hạ hơn so với gạch nung.
1.4.2. Lợi ích của gạch không nung

Hiện nay thên thế giới đã áp dụng nhiều công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng
không nung, nhằm giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường trong quá trình khai thác, sản xuất
và đã mang lại nhiều kết quả tích cực như: tận dụng được nhiều nguồn nguyên liệu rẻ
tiền hiện có tại các vùng miền, tạo ra được nhiều loại VLXD có giá thành thấp,... Ngoài
ra vật liệu xây dựng không nung còn mang lại hiệu quả kinh tế cao cho các chủ thể
trong ngành công nghiệp xây dựng như: chủ đầu tư chủ thầu thi công, nhà sản xuất vật
liệu xâ dựng và cuối cùng là lợi ích của người tiêu dùng.
Hiện nay trên toàn bộ lãnh thổ Việt Nam, các lò gạch nung truyền thống ô nhiễm
môi trường nặng nề đã được thế giới cảnh báo và nhà nước lên tiếng. Nó tàn hại các sinh
vật như: Cây cối, các cánh đồng đến con người và các loài động vật đều bị tổn hại. Chúng

Page 12SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 12


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN
ta tuy đã có một số công nghệ gạch không nung từ nước ngoài đưa vào song vẫn còn một
số hạn chế:
Dây chuyền sản xuất gạch Block bằng cát, đá, xi măng tuy đã có song chưa được
phát triển mạnh mà nguyên liệu đầu vào phải kén chọn là đất, cát sạch nên còn có hạn.

Dây chuyền sản xuất gạch ép từ đá và xi măng cũng vậy, vật liệu có hạn, mẫu mã
không đẹp, mịn; nơi xây dựng nhà máy có hạn vì phụ thuộc nguyên liệu.
Dây chuyền sản xuất gạch bê tông nhẹ bằng phương pháp sủi bọt hoặc khí của Đức
thì có ưu thế là gạch nhẹ, song nguyên liệu đầu vào cũng phải kén chọn là cát sạch + tro
bay + xi măng + phụ gia. Mà phụ gia phải ngoại nhập phụ thuộc. Dây chuyền thiết bị
ngoại nhập quá đắt nên khó phù hợp để đầu tư…
Công nghệ sản xuất gạch không nung cần đạt được các tiêu chí:
-

Nguyên liệu đầu vào thuận lợi không kén chọn nhiều vô tận.
Máy móc thiết bị dây chuyền tự sản xuất chế tạo được cả trong và ngoài nước.
Xây dựng nhà máy ở khắp mọi địa hình từ hải đảo tới đỉnh núi cao.
Phụ gia vật tư sẵn có trên thị trường
Sản xuất từ thủ công tới tự động hóa hoàn toàn
Chất lượng viên gạch tiêu chuẩn tốt.
Giá thành hạ hơn so với gạch nung.
Hai công nghệ sản xuất vật liệu không nung:

 Công nghệ sản xuất gạch không nung từ đất cát, sạn sỏi,đá… đạt các tiêu chí trên đây.
Công nghệ này đã hoàn chỉnh về thiết bị máy móc dây chuyền công nghệ
 Công nghệ gạch bê tông siêu nhẹ bằng phương pháp tự sinh bọt và khí đơn giản, tiện lợi
hơn nhiều các công nghệ gạch nhẹ của nước ngoài, thiết bị và phụ gia tự sản xuất trong
nước giá thành rẻ tiêu chuẩn gạch tốt tương đương và có phần vượt trội về cường độ chịu
nén và chịu nhiệt.
Từ các như cầu tất yếu của việc sử dụng gạch không nung, nhà nước đã đưa ra
thông tư về quy định sử dụng vật liệu xây không nungtrong các công trình xây dựng, theo
đó, từ năm 2015 sẽ không còn sử dụng gạch nung trong các công trình xây dựng.
Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước cho thấy được vấn đề gạch
không nung hiện nay là rất cần thiết, từ đó thấy được tính cấp thiết và sẽ thể hiện được ở
nội dung nghiên cứu của luận văn.

Page 13SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 13


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
1.5. Nội dung nghiên cứu

GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN

Cách tiếp cận thực hiện nghiên cứu trong đề tài:
-

Trên cơ sở tiếp thu những nghiên cứu lý thuyết về công nghệ , tìm hiểu các hệ thống liên
quan đến máy ép gạch không nung trong nước cũng như trên thế giới, sách, bài báo viết
về máy; tìm hiểu các yêu cầu kỹ thuật của máy như kích thước của gạch khi tạo hình,

-

nguyên liệu, lực ép… Từ đó thiết kế kết cấu máy.
Thiết kế theo mô đun những bộ phận máy ép gạch không nung.
Hướng tiếp cận là giải quyết từng bài toán con của thuộc từng lĩnh vực cụ thể với các kết
quả thử nghiệm tại các cơ sở sản xuất, sau đó tích hợp thành hệ thống hoàn chỉnh.
1.6. Phương pháp và kỹ thuật sử dụng

Phương pháp điều tra khảo sát: thực hiện việc điều tra khảo sát các nghiên cứu
trong và ngoài nước, tình hình sử dụng và sản xuất gạch không nung theo nhu cầu trong
nước cùng các nghiên cứu liên quan đến vật liệu từ đó làm rõ các vấn đề cần nghiên cứu
của luận văn.
Phương pháp thực nghiệm: Nghiên cứu các kết quả đã thực nghiệm của các công ty
đi đầu về ngành sản suất gạch không nung từ đó có được các số liệu, kết quả tính toán.
Phương pháp thiết kế ngược: Ứng dụng phần mềm và các thiết bị tiến hành lấy mẫu

các chi tiết, cụm chi tiết của máy để thực hiện việc thiết kế lại và tối ưu hóa kết cấu của
máy.
1.7. Nội dung nghiên cứu của luận văn

1. Tổng quan nghiên cứu về công nghệ và thiết bị trong dây chuyền sản xuất gạch block;
2. Thiết kế phương án và phân tích lựa chọn phương án thực hiện cho dây chuyền sản xuất
gạch không nung (cụ thể là gạch block);
3. Phân tích lựa chọn phương án cho hệ thống định lượng và phối trộn vật liệu;
4. Tính toán thiết kế và kiểm tra bền cho chi tiết trên cơ sở phương án đã lựa chọn;
5. Thiết kế hệ thống điều khiển cho từng chi tiết đã tính toán.
 Kết Luận:
Thông qua chương một, ta đã nắm được tình hình sản xuất và sử dụng gạch không
nung trong nước cũng như trên thế giới, từ đó thấy được tầm quan trọng của việc sản xuất
gạch không nung và đưa ra được quy trình sản xuất gạch không nung.

Page 14SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 14


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN
CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
Nghiên cứu thiết kế và phân tích lựa chọn các phương án cho máy là nội dung thực
hiện trong chương 2 sẽ là cơ sở để hiện thực và tổng hợp các nôi dung nghiên cứu tổng
quan của chương 1. Trên cơ sở đó sẽ thực hiện được các công việc thiết kế phương án
cho những công đoạn trong dây chuyền gạch không nung thật cần thiết và thực hiện tổng
hợp lại thành một quy trình sản xuất tinh gọn và tối ưu về năng lượng phù hợp với hiện
trạng sản xuất cũng như giảm chi phí đầu tư là một bài toán cho nhà sử dụng thiết bị gạch
không nung. Sau đây là các nội dung thực hiện nghiên cứu phân tích thiết kế và lựa chọn
phương án thực hiện.
2.1. Sơ đồ nguyên lý dây chuyền sản xuất gạch không nung

2.1.1. Phân cụm chức năng của dây chuyền sản xuất gạch không nung

Máy Nghiền

Máy Sàng

Cụm Cấp Liệu

Cụm Máy Trộn

Cụm Băng Tải

Cụm Ép Định Hình

Cụm Dỡ Liệu

Hình 2.1.Sơ đồ khối thể hiện chức năng từng cụm trong máy ép gạch không nung
Sơ đồ khối ở hình trên cho ta thấy máy ép gạch không nung có thể phân thành 7
cụm chính sau:

Page 15SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 15


-

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN
Máy nghiền: Vật liệu được đưa vào phễu, bộ phận công tác của máy sẽ nghiền nhỏ vật
liệu, làm giảm kích thước của các hạt, đảm bảo vật liệu có thể phối trộn và ép định hình

-

tốt nhất.
Máy sàng: Sau khi nghiền nhỏ vật liệu, ta đưa vào máy sàng để tách được thành một loại

-

vật liệu đồng nhất, không lẫn tạp chất.
Cụm cấp liệu định lượng: Sử dụng các phễu chứa liệu, băng tải liệu, cân định lượng, bộ
phận cài dặt phối liệu. Một phần được đưa xuống bàn cân theo công thức phối trộn đã cài

-

đặt. Toàn bộ quá trình này được tiến hành hoàn toàn tự động.
Cụm máy trộn: Nguyên liệu được cấp theo công thức phối trộn đã cài đặt vàđược đưa vào
máy trộn một cách hoàn toàn tự động. Sau đó trộn ngấu đều theo thời gian cài đặt. Hỗn

-

hợp sau phối trộn được tự động đưa vào máy ép gạch nhờ hệ thống băng tải
Cụm băng tải: Được đặt giữa máy ép và máy trộn nguyên liệu, chuyển nguyên liệu sau

-

khi được phối trộn tới phễu chứa liệu đặt trên máy ép.
Cụm ép định hình: Tạo ra lực rung ép lớn từ trên xuống và từ dưới lên để hình thành các

-

viên gạch không nung có hình dáng như khuôn ép, đạt chất lượng cao và ổn định.

Cụm dỡ liệu: Đây là bộ phận tự động chuyển và sắp xếp từng khay vào vị trí định trước.
Nhờ đó ta có thể chuyển gạch vừa sản xuất ra khu vực lưu kho.
Bảng 2.1.Các bộ phận chính của máy ép gạch không nung
ST
T
1
2
4
5
6
7
8

Cụm chức năng của máy
Máy nghiền
Máy sàng
Cấp liệu định lượng
Máy trộn
Băng tải
Ép định hình
Băng tải dỡ liệu

Yêu cầu chức năng
Nghiền nhỏ vật liệu
Tách vật liệu ra thành một loại đồng nhất
Cung cấp nguyên liệu cho máy trộn.
Trộn hỗn hợp các nguyên liệu
Đưa nguyên liệu đã được trộn tới máy ép gạch
Tạo ra các viên gạch có hình dạng mong
muốn

Đưa thành phẩm ra vị trí định sẵn

Trong phân tích cụm, bộ phận cấp liệu định lượng, ép định hình là hai yếu tố vô
cùng quan trọng để tạo ra sản phẩm theo như ý muốn.
2.1.2. Thiết kế lựa chọn phương án cho các cụm chức năng chính

Nguyên lý làm việc:

Page 16SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 16


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Bước 1: Xử lý nguyên liệu

GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN

Cát được phân loại cỡ hạt, hạt to được nghiền nhỏ nhằm đảm bảo cỡ hạt ≤ 3mm.
Nguyên liệu (Xi măng, cát, nước) dự trữ tại kho bãi chứa nguyên liệu, sau đó qua băng
tải đưa vào bộ phận định lượng.
Bước 2: Cấp nguyên liệu
Định lượng phối liệu được điều chỉnh cho phù hợp. Sử dụng các phễu chứa liệu,
băng tải liệu, cân định lượng, bộ phận cài đặt phối liệu. Sau khi nguyên liệu được cấp đầy
vào các phễu, chỉ một phần nguyên liệu được đưa xuống bàn cân theo công thức phối
trộn đã cài đặt từ trước. Qua khâu này, nguyên liệu được cấp theo công thức phối trộn đã
cài đặt.
Bước 3: Trộn nguyên liệu
Sau khi cấp phối được pha trộn theo tỷ lệ đã được tính sẵn qua hệ thống tự động
hóa, hỗn hợp nguyên liệu đưa vào máy trộn. Nguyên liêu được trộn đều theo thời gian qui
định, máy sẽ tự động mở giàn phun nước để máy trộn đều hỗn hợp nguyên liệu với phụ
gia. Hỗn hợp sau phối trộn được tự động đưa vào máy ép gạch nhờ hệ thống băng tải.

Bước 4: Ép định hình viên gạch
Nhờ vào hệ thống truyền động, máy hoạt động tạo ra lực rung ép lớn từ trên xuống
và từ dưới lên để hình thành lên các viên gạch không nung đồng đều, đạt chất lượng cao
và ổn định.
Bước 5: Lưu trữ và đóng gói
Viên gạch sau khi ép sẽ được chuyển và xếp từng khay vào vị trí định trước một
cách tự động. Nhờ đó mà ta có thể chuyển gạch vừa sản xuất ra khu vực lưu kho trước
khi sử dụng.
Gạch được lưu kho tạm trong nhà xưởng có mái che, sau đó chuyển ra khu vực kho
bãi thành phẩm tiếp tục dưỡng hộ một thời gian (từ 5 đến 7 ngày tùy theo yêu cầu), trong
thời gian dưỡng hộ gạch sẽ được phun ẩm. Sản phẩm được xe chuyên dụng, cẩu tự hành
bốc lên và đem đến vị trí kho bãi, xếp thành lô thành hàng, thành kiện hay chồng theo
tiêu chuẩn và được nhập kho.

Page 17SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 17


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN
Các hệ thống liên quan đến công nghệ ép gạch không nung:
 Máy ép gạch thủy lực QT5-20

Hình 2.2.Máy ép gạch thủy lực QT5-20
Loại máy này đơn giản,có xylanh thuỷ lực nhằm tăng cường lực ép tạo viên gạch lát
đường.
Máy gạch block thủy lực loại nhỏ là máy được cải tiến mới nhất,các thông số và đặc
-

tính của máy như sau:
Máy sử dụng hệ thống thuỷ lực, máy vận hành đơn giản.

Lực ép thuỷ lực và lực ép rung kết hợp, tạo khuôn hình cho viên gạch nhanh hơn, mật độ

-

nén chặt viên cao hơn.
Máy hoàn toàn phù hợp cho sản xuất các loại viên gạch lát vỉa hè,gạch xây tường khi

thay đổi khuôn gạch.
 Máy ép gạch Block tự động QTY 9-15

Page 18SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 18


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN

Hình 2.3.Máy ép gạch block tự động QTY 9-15
-

Hệ thống tiếp liệu: Phân phối nguyên liệu ổn định, rút ngắn thời gian tiếp liệu, và chu
trình tạo viên của khuôn.
- Máy có thể tạo hình viên gạch xi măng đa dạng, gạch tiêu chuẩn, gạch tổ ong,

-

gạch lát hè đường. Chất lượng cao, chịu nén tốt và kích thước chính xác.
Khung máy chính: Khung máy thiết kế rộng, thích hợp cho khuôn có kích cỡ to, tăng số
lượng viên/ lần ép. Để đạt được áp lực ép đồng đều, nhà chế tạo ứng dụng 3 xi lanh thủy
lực nhằm tăng lực ép và ổn định, lực ép lên tới 100 tấn. hơn thế nữa, xi lanh chính giữa

-

nhằm tăng tốc cho hai xi lanh hai bên và năng suất máy được tăng theo.
Hệ thống máy: Hệ thống cơ khí, hệ thống điện tử, hệ thống thủy lực... toàn bộ được điều
khiển bởi bộ PLC, có chức năng tự sửa lỗi, và tự động khóa an toàn bảo đảm máy hoạt

động tốt.
 Máy ép gạch block tự động QTY6-15B

Page 19SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN

Hình 2.4.Máy ép gạch block tự động QTY 6-15B
-

Hệ thống điều khiển điện bao gồm các màn hình cảm ứng màu nhập ngoại, điều khiển

-

PLC có bộ phận vào dữ liệu và kết xuất. phụ kiện điên dùng của German Schneider.
Hệ thống thủy lực bao gồm các linh kiện nhập ngoại và được dùng các van phân phối có
độ bền cao. Các hoạt động khóa xi lanh có thể điều khiển thông qua kiểm soát lưu lượng
và áp lực tùy theo các điều kiện làm việc khác nhau. Các thiết bị thủy lực dùng sản phẩm

-

của Japan Yuken.
Khung máy làm bằng gàn đúc và thép rất chắc chắn, các mối hàn dùng công nghệ đặc

-

biệt tạo độ cứng vững cao. Chống ăn mòn và nâng cao tuổi thọ cho máy.
Bốn cột dẫn hướng bảo đảm các thao tác chính xác cho việc ép khuôn tạo hình viên gạch.
Bàn rung có ép tạo viên. Bộ phận tiếp liệu có dẫn hướng tiến lùi.
Các phần chi tiết giữ kín dùng sản phẩm của Đài Loan.
Khuôn tạo hình viên gạch ứng dụng công nghệ thép cuộn đặc biệt.
Làm các loại viên như viên gạch lỗ, gạch lát đường, gạch trên thảm cỏ, gạch chống trượt,

-

…
Gạch lát màu được làm bởi thiết bị tạo lớp bề mặt
Máy hoạt động bền bỉ từ các chi tiết nhỏ cho đến các bước hoạt động một cách chính
xác..

Page 20SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 20


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN
Trên cơ sở tham khảo các hệ thống và nguyên lý chung của dây chuyền sản xuất
gạch không nung, ta xây dựng các tiêu chuẩn thiết kế và hình thành sơ đồ nguyên lý hoạt
động như hình sau:

Máy nghiền

Máy sàng

Hình 2.5.Sơ đồ nguyên lý dây chuyền sản xuất gạch không nung

Page 21SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 21


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN
2.1.3. Sơ đồng động của dây chuyền sản xuất gạch không nung

Máy nghiền

Cụm ép gạch không nung
Máy sàng

Cụm vận chuyển, định lượng

Cụm máy trộn

Băng tải

Cụm dỡ liệu

Hình 2.6.Sơ đồ động dây chuyền sản xuất gạch không nung
Quá trình sản xuất gạch không nung được thực hiện qua các bước sau:
Bước 1: Nghiền vật liệu và tách thành từng loại đồng nhất
Bước 2: Nguyên liệu được phối trộn,định lượng theo tỷ lệ đã tính sẵn,sau đó cấp
vào máy trộn

Bước 3: Nguyên liêu được trộn đều theo thời gian qui định, máy sẽ tự động mở
giàn phun phụ gia,nước để máy trộn đều hỗn hợp nguyên liệu với phụ gia.
Bước 4:Hỗn hợp sau phối trộn được tự động đưa vào máy ép gạch nhờ hệ thống
băng tải.

Page 22SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 22


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN
Bước 5: Nhờ vào hệ thống thủy lực, máy hoạt động tạo ra lực rung ép lớn từ trên
xuống và từ dưới lên.
Bước 6: Viên gạch sau khi ép sẽ được chuyển và xếp từng khay vào vị trí định
trước một cách tự động.
Sau khi quá trình kết thúc, gạch được dưỡng hộ sơ bộ trong nhà xưởng có mái che,
sau đó chuyển ra khu vực kho bãi thành phẩm tiếp tục dưỡng hộ một thời gian (từ 5 đến 7
ngày tùy theo yêu cầu), trong thời gian dưỡng hộ gạch sẽ được phun ẩm. Sản phẩm được
xe chuyên dụng, cẩu tự hành bốc lên và đem đến vị trí kho bãi, xếp thành lô thành hàng,
thành kiện hay chồng theo tiêu chuẩn và được nhập kho.
2.2. Thông số đầu vào của các cụm chức năng

Để có thể tính toán thiết kế các cụm chi tiết, ngoài việc xây dựng sơ đồ nguyên lý,
sơ đồ động, các thông số đầu vào cũng là một yếu tố quan trọng góp phần tính toán thiết
kế các chi tiết và cụm chức năng.
Bảng 2.2.Thông số kỹ thuật của các cụm trong dây chuyền
Số
STT

Tên cụm chức năng của máy

lượn

Thông số kỹ thuật

g
1

Máy nghiền

1

2

Máy sàng

1

3

Vận chuyển cấp liệu định lượng

3

4

Thùng trộn vật liệu

1

5

6

Băng tải vận chuyển vật liệu đến máy ép
gạch
Máy ép gạch không nung

Page 23SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 23

1

1

Năng suất: 15 tấn/giờ
Công suất : 30 Hp
Năng suất: 15 m3/giờ
Công suất: 5Hp
Năng suất : 30 m3 /giờ
Công suất : 6Hp
Năng suất: 5 m3 / giờ
Công suất: 9,5Hp
Băng tải cao su
600x6000 mm
Năng suất : 5 m3 /giờ
Công suất: 1,5Hp
Công suất: 20 Hp


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

7

Dỡ liệu

GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN
Năng suất: 3,5 triệu viên/năm
Băng tải
1

400x2000 mm
Công suất động cơ: 1,5Hp

2.3. Lựa chọn phương án thiết kế cho các cụm chức năng
2.3.1. Lựa chọn phương án cho máy nghiền

Bộ phận này có nhiệm vụ chính là nghiền nguyên liệu thành những hạt có kích
thước nhỏ. Sau khi hoàn thành giai đoạn này, các hạt nguyên liệu sẽ có kích thước phù
hợp cho việc sản xuất. Dựa trên các nghiên cứu tổng quan, ta sẽ có một số phương án như
sau:
 Phương án sử dụng máy nghiền bi
Trong thùng chứa bi đạn và vật liệu nghiền. Khi vỏ máy quay tròn, bi đạn chịu lực
ly tâm và lực ma sát nên bi đucơ nâng lên một chiều cao nào đó rồi rơi xuống theo quỹ
đạo parabol, một số khác lăn trượt lên nhau. Khi bi đạn rơi, nhờ động năng của nó mà vật
liệu bị đập nhỏ, ngoài ra vật liệu còn bị chà xát giữa bi đạn và tấm lót, giữa bi và bi nên
vật liệu được mài nhỏ ra. Như vậy nguyên tắc tác dụng lực của máy nghiền bi là đập và
mài.

Page 24SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 24

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S LÊ KHÁNH ĐIỀN

Hình 2.7.Máy nghiền bi

Page 25SVTH: NGUYỄN ĐỨC CƯỜNGTrang 25