Nghiên cứu tận dụng tro xỉ than nhiệt điện và cốt liệu thủy tinh để sản xuất gạch không nung

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN THANH LIÊM

NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG TRO XỈ THAN
NHIỆT ĐIỆN VÀ CỐT LIỆU THỦY TINH ĐỂ SẢN
XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình Dân dụng và công nghiệp
Mã số: 60.58.02.08

TÓM TẮT
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2018


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN ANH THIỆN

Phản biện 1: PGS.TS TRƯƠNG HOÀI CHÍNH
Phản biện 2: TS. LÊ KHÁNH TOÀN

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ Kỹ thuật Xây dựng công trình Dân dụng và công nghiệp họp tại
Trường Đại học Bách khoa vào ngày 27 tháng 01 năm 2018

Có thể tìm hiểu luận văn tại

- Trung tâm học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách khoa
- Thư viện khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp trường Đại học Bách
khoa - ĐHĐN


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết và nội dung của đề tài
Hiện nay trên 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 vật liệu xây dựng (VLXD) có giá thành
thấp,...
Sử dụng vật liệu mới trong ngành xây dựng, trong đó có gạch xây
tường không nung, luôn được sự quan tâm áp dụng không chỉ ở Việt
Nam mà còn ở các nước trên thế giới. Hiện nay, trên địa bàn tỉnh Trà
Vinh cũng như một số tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long, việc sử dụng
gạch không nung vào các công trình xây dựng ngày càng phổ biến. Khi
sử dụng gạch đất sét, chúng ta phải sử dụng nguồn đất khai thác từ đất
ruộng, đất phù sa, đất sét…; đây là nguồn tài nguyên rất quý hiếm của
một quốc gia. Hiện nay, nguồn tài nguyên này đã bắt đầu đang cạn kiệt
và chắc chắn sẽ không còn nhiều trong tương lai. Mặc khác, trong quá
trình sản xuất gạch đất sét nung sẽ gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường
xung quanh. Gạch không nung sử dụng các nguồn nguyên vật liệu
chính trong tự nhiên như: đá, cát, xi măng... Các loại nguyên vật liệu
này có mặt ở khắp nơi, việc khai thác và sử dụng chúng không gây tác
động đến môi trường tự nhiên của quốc gia. Có thể nói, gạch không
nung không chỉ là sản phẩm gạch xây thông thường mà khi sử dụng nó
còn mang giá trị nhân văn vì nó bảo vệ môi trường, bảo vệ cuộc sống

của chúng ta.
Nguyên vật liệu chủ yếu để sản xuất gạch không nung được tạo
thành từ xi măng và một hoặc nhiều cốt liệu sau đây: mạt đá, cát vàng,
cát đen, xỉ nhiệt điện, phế thải công nghiệp, đất... Tro xỉ của các nhà
máy nhiệt điện có thể được tận dụng làm phụ gia trong sản xuất xi
măng, bê tông. Ngoài ra, tro xỉ còn được sử dụng để làm chất liên kết


2
gia cố các công trình giao thông, sản xuất gạch không nung, bê tông
nhẹ, làm tấm trần, tường thạch cao, gốm sứ…Trên thế giới, các quốc
gia phát triển luôn khuyến khích tái sử dụng tro xỉ than từ nhà máy
nhiệt điện. Tại Việt Nam, một số nhà máy thu hồi chế biến tro bay và
sản xuất gạch không nung từ tro xỉ đã được xây dựng vận hành ở gần
một số nhà máy nhiệt điện.
Đề tài “Nghiên cứu tận dụng tro xỉ than nhiệt điện và cốt liệu thủy
tinh để sản xuất gạch không nung” được thực hiện nhằm đánh giá khả
năng sản suất gạch không nung khi kết hợp tận dụng phế thải từ tro xỉ
than nhiệt điện và thủy tinh y tế làm thành phần cấp phối, trên cơ sở
khảo sát các tính chất cơ lý của vật liệu sản xuất gạch không nung phù
hợp với các tiêu chuẩn Việt Nam.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu tân dụng nguồn phế thải từ tro bay, xỉ than nhà máy
nhiệt điện Duyên Hài, Trà Vinh và cốt liệu thủy tinh y tế trên địa bàn
tỉnh Trà Vinh kết hợp cùng một số vật liệu khác để sản xuất gạch không
nung. Thông qua thực nghiệm để chọn được cấp phối tối ưu nhất đáp
ứng được các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu tận dụng nguồn tro bay, xỉ than nhà máy nhiệt điện
Duyên Hải, Trà Vinh và cốt liệu thủy tinh y tế trên địa bàn tỉnh Trà

Vinh để làm thành phần cấp phối cho sản xuất gạch không nung.
Nghiên cứu về các yêu cầu về kỹ thuật (kích thước và mức sai
lệch, yêu cầu về ngoại quan, yêu cầu về tính chất cơ lý), nghiên cứu về
các phương pháp thử của gạch không nung khi tận dụng phế thải từ tro
bay, xỉ than nhiệt điện và thủy tinh y tế để chế tạo.
4. Phương pháp nghiên cứu
Đề tài được thực hiện thông qua phương pháp nghiên cứu lý
thuyết, khảo sát thực nghiệm và tổng hợp, phân tích đánh giá kết quả
thí nghiệm.


3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Tận dụng từ tro xỉ than nhà máy nhiệt điện Duyên Hải và thủy
tinh y tế trên địa bàn tỉnh Trà Vinh để nghiên cứu làm thành phần cấp
phối trong hỗn hợp [ximăng - cát - mạt đá - tro bay - thủy tinh -xỉ than]
để sản xuất gạch không nung thông qua thực nghiệm với các chỉ tiêu cơ
lý của hỗn hợp vật liệu như: Cường độ nén, độ hút nước, độ thấm
nước,…trên cơ sở đó lựa chọn ra cấp phối tối ưu nhất của đề tài nhằm
đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật và hiệu quả kinh tế. Đồng thời sử dụng kết
quả nghiên cứu của đề tài có thể làm cơ sở tham khảo, phục vụ công tác
thiết kế cấp phối cho các doanh nghiệp sản xuất gạch không nung trong
cả nước nói chung và địa bàn Trà Vinh nói riêng, góp phần tận dụng
được nguồn vật liệu thải ra từ các bệnh viện, cơ sở y tế và trong quá
trình đốt than tại các nhà máy nhiệt điện Duyên Hải, tại tỉnh Trà Vinh
nhằm giải quyết giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tiết kiệm diện tích đất
dùng làm bãi chứa chất thải xỉ than, tro bay và góp phần tiết kiệm tài
nguyên thiên nhiên làm vật liệu xây dựng, thay thế gạch truyền thống
bằng đất sét nung, bảo đảm an ninh lương thực và phát triển bền vững.
6. Bố cục đề tài

Phần mở đầu gồm các phần:
1. Tính cấp thiết và nội dung của đề tài.
2. Mục đích nghiên cứu.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
4. Phương pháp nghiên cứu.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
6. Bố cục đề tài.
Phần nội dung chính bao gồm 3 chương:
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về gạch không nung và tình
hình sản xuất gạch không nung tại tỉnh Trà Vinh.
Chương 2: Thiết kế cấp phối và các đặc trưng cơ lý của vật liệu
chế tạo gạch không nung.


4
Chương 3: Thí nghiệm xác định các tính chất cơ lý của gạch
không nung khi tận dụng tro bay, xỉ than và thủy tinh làm thành phần
cấp phối.
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG VÀ
TÌNH HÌNH SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG
TẠI TỈNH TRÀ VINH
1.1 Giới thiệu tổng quan về gạch không nung.
Hiện nay trên thế giới đã áp dụng nhiều công nghệ sản xuất VLXD
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
Khi sử dụng gạch đất sét, chúng ta phải sử dụng nguồn đất khai thác
từ đất ruộng, đất phù sa, đất sét,… tức là nguồn tài nguyên rất quý hiếm

của một quốc gia, hiện nay, nguồn tài nguyên này đã bắt đầu đang cạn
kiệt và chắc chắn sẽ không còn nhiều trong tương lai. Lượng đất sét
này, chúng ta có thể dùng vào việc sản xuất các sản phẩm cao cấp hơn,
thẩm mỹ hơn, mang lại giá trị kinh tế hơn thay cho việc sản xuất gạch
xây thông thường. Mặt khác, trong quá trình sản xuất gạch đất sét nung,
gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường xung quanh. Gạch không nung sử
dụng các nguồn nguyên vật liệu chính trong tự nhiên như: đá, cát, xi
măng,... Các loại nguyên vật liệu này có mặt ở khắp nơi, việc khai thác
và sử dụng chúng không gây tác động đến môi trường tự nhiên
của quốc gia. Có thể nói, gạch không nung không chỉ là sản phẩm gạch
xây thông thường mà khi sử dụng, nó còn mang giá trị nhân văn cao cả
vì nó bảo vệ môi trường, bảo vệ cuộc sống của chúng ta.
Quá trình sản xuất gạch không nung không sinh ra chất gây ô nhiễm,
không tạo ra chất phế thải hoặc chất thải độc hại. Gạch không nung còn
có độ cứng cao, khả năng cách âm, cách nhiệt tốt có thể thay thế hoàn


5
toàn các loại vật liệu cách nhiệt hiện có trên thị trường; đồng thời có
khả năng phòng hoả, chống thấm, chống nước, kích thước chuẩn xác,
quy cách hoàn hảo…Gạch không nung được sản xuất từ công nghệ,
thiết bị tiên tiến hiện nay đảm bảo chất lượng, quy cách sản phẩm
chuẩn xác. Có hiệu quả trong xây dựng rõ ràng, phù hợp với các tiêu
chuẩn, quy chuẩn hiện hành.
Vì các nguyên nhân nêu ở trên nên việc sử dụng VLXD thân thiện
với môi trường trở thành một xu hướng tất yếu trong ngành công
nghiệp VLXD. Bên cạnh những tính năng nổi trội so với gạch xây
truyền thống, gạch bê tông khí còn có đặc điểm là một loại vật liệu thân
thiện với môi trường. Trong quá trình sản xuất không phát sinh khí thải,
nước thải cũng như chất thải rắn. Nguồn nguyên liệu để sản xuất chủ

yếu là cát, và đặc biệt có thể dùng phế thải của các nhà máy nhiệt điện.
1.2. Tình hình sản xuất vật liệu xây dựng nhẹ không nung tại Trà
Vinh
Trong xu thế toàn ngành sản xuất VLXD đang hướng đến các mục
tiêu phát triển công nghệ gạch không nung với rất nhiều ưu điểm. Trên
địa bàn tỉnh Trà Vinh vẫn còn nhiều lò gạch thủ công các loại, việc sử
dụng đất đào ao, đất nông nghiệp vẫn tồn tại. Để hạn chế sản xuất và sử
dụng gạch đất sét nung, góp phần sử dụng tài nguyên hợp lý, bảo vệ
môi trường. Từ đó Công ty TNHH Sản xuất- Xây dựng - Thương mại
Nhật Anh đã đầu tư dây chuyền sản xuất gạch không nung công suất
5.000 viên/ngày và dây chuyền sản xuất gạch Terazzo sân đường với
công suất 2.000 viên/ngày. Hai sản phẩm này được phòng thí nghiệm
VLXD LAS-XD 500 thuộc Công ty cổ phần tư vấn – kiểm định xây
dựng Toàn Phúc (thành phố Trà Vinh) kiểm định đạt yêu cầu theo tiêu
chuẩn Việt Nam.
Với đặc thù là địa phương có nhiều nhà máy nhiệt điện, tỉnh Trà
Vinh đang kêu gọi các nhà đầu tư xây dựng nhà máy sản xuất vật liệu
xây không nung sử dụng nguồn nguyên liệu tro xỉ nhiệt điện. Hiện đã


6
có nhiều nhà đầu tư quan tâm muốn đầu tư sản xuất gạch không nung
sử dụng nguyên liệu tro xỉ nhiệt điện. “Tỉnh Trà Vinh sẽ tạo điều kiện
thuận lợi cho các doanh nghiệp trong và ngoài tỉnh vào đầu tư xây nhà
máy sản xuất vật liệu xây không nung sử dụng tro xỉ nhiệt điện làm
nguyên liệu”.
1.3. Các quy trình sản xuất gạch không nung
1.3.1. Quy trình làm gạch không nung hiện đại

Quy trình sản xuất là dùng các nguyên liệu có sẵn tại địa phương:

cát, xi măng, đá mạt, phụ gia, xỉ than… đưa vào trạm trộn, qua hệ
thống băng tải tới máy ép thủy lực song động, nhờ khuôn mà thành
hình sản phẩm, sau đó đưa ra bãi dưỡng hộ. Với đặc điểm công nghệ là
sản phẩm sau khi ép đã đạt một độ cứng nhất định, có thể xếp khối
trong khay và bảo dưỡng theo đúng quy định.
1.3.2. Nguyên vật liệu trong quy trình làm gạch không nung
Nguyên vật liệu chính của dây chuyền sản xuất là những nguyên vật
liệu, sẵn có trên thị trường cát, đá mạt, xỉ than, xi măng PC40, hợp chất
phụ gia, nước.


7
Cát: Cát được chọn cát đổ bê tông theo đúng tiêu chuẩn, độ ẩm
không quá 5%, phải sạch và không lẫn tạp chất. Đá mạt hạt nhỏ được
làm sạch, không lẫn tạp chất, độ ẩm vừa phải. Xỉ than: Được làm sạch,
nghiển nhỏ tới độ hạt mịn. Đảm bảo kích cỡ hạt ≤3mm.
Xi măng dùng loại PC40 chất lượng theo TCVN 2682-2008 hoặc
PCB40 theo TCVN 6260-2008. Được chứa trong si lô măng. Khâu này
được xử lý để bụi xi măng lúc bơm vào và bơm ra không phát tán bụi
bằng hệ thống Siclông, tỷ lệ dùng thay đổi từ 10 – 30% theo khối
lượng, tùy theo yêu cầu chất lượng sản phẩm.
Phụ gia: Gốc polymer hữu cơ đóng vai trò là chất làm đặc, có tính
kết dính và có khả năng tạo màng, giúp tăng cường độ dẻo của hỗn hợp
vữa, đặc biệt trong trạng thái bán khô. Tỷ lệ dùng trong hỗn hợp
khoảng 1–2%. Chất lượng đảm bảo và có sự kiểm tra kỹ càng về định
luợng sử dụng và chất lượng , tiến hành thí nghiệm trước mới dùng
đồng loạt. Phụ gia hiện có sẵn trên thị trường địa phương và khu vực.
1.3.3. Các bước sản xuất gạch không nung.
Bước thứ 1: Xử lý nguyên liệu. Nguyên liệu Mạt đá, xỉ than, cát
đen được phân loại, hạt thô sẽ được nghiền nhỏ tới độ hạt mịn (kích

thước hạt ≤3mm). Sau khi nghiền thì được dữ trữ ở kho bãi tập kết để
tiện cho việc trộn cấp phối; Nguyên liệu ( Xi măng, phụ gia, nước) dự
trữ tại kho bãi chứa nguyên liệu, sau đó qua băng tải đưa vào bộ phận
định lượng.
Bước thứ 2: Cấp nguyên liệu: Định lượng phối liệu sẽ được điều
chỉnh cho phù hợp với chủng loại nguyên liệu có tại địa phương: Sử
dụng xỉ than hoặc mạt đá.


8
Bảng 1.1- Cấp phối thành phần nguyên liệu tham khảo
(Sử dụng Mạt đá trong công thức cấp phối)
Số
TT

Nguyên vật
liệu

Đơn vị

Định mức cho một viên gạch hai
lỗ KT(220x105x60)mm

1

Cát

m3

0,0003

2

Xỉ than

m3

0,00175

3

Xi măng

kg

0,24

4

Nước

3

m

0,0001

5

Phụ gia

kg

0,070

Bảng 1.2 - Cấp phối thành phần nguyên liệu tham khảo
(Sử dụng Xỉ than trong công thức cấp phối)
Số
TT

Nguyên vật
liệu

Đơn vị

Định mức cho một viên gạch hai
lỗ KT(220x105x60)mm

1

Cát

m3

0,0005

2

Xỉ than

m3

0,002

3

Xi măng

kg

0,24

4

Nước

3

m

0,00015

5

Phụ gia

kg

0,075

Bước thứ 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. Hỗn hợp sau phối trộn được tự động đưa vào máy ép
gạch (máy ép thủy lực song động (3) nhờ hệ thống băng tải.
Bước thứ 4: Ép định hình viên gạch (Máy ép thủy lực song động):
Tại máy ép thủy lực song động, khi phễu chứa của máy chính đã
được cấp đầy nguyên vật liệu, một pallet sắt được đẩy vào bằng xi lanh
thủy lực và được định vị trên bàn máy . Nhờ vào hệ thống thủy lực,
máy hoạt động tạo ra lực rung ép lớn từ trên xuống và từ dưới lên (Lực
ép tối đa 1400KN ) để hình thành lên các viên gạch không nung hai lỗ
đồng đều, đạt chất lượng cao và ổn định.


9
Bước thứ 5: Dưỡng hộ, 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 dưỡng hộ.
Tại bãi thành phẩm, gạch tiếp tục được phun nước bảo dưỡng hàng
ngày và chờ xuất xưởng. 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. Xếp ở bãi phải tuân thủ
có đường vào và ra. Lô xếp trước được lấy trước và xếp sau được lấy
sau, đảm bảo cho kho bãi được luân chuyển lần lượt.
1.4. Giới thiệu về nguồn tro xỉ than và thủy tinh y tế tại tỉnh Trà
Vinh.
1.4.1. Nguồn tro xỉ than tại Trà Vinh
Trung tâm Điện lực Duyên Hải ở ấp Mù U, xã Dân Thành (thị xã
Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh) được quy hoạch 4 nhà máy, tổng công
suất khoảng 4.415 MW. Tổng vốn đầu tư hơn 5 tỷ USD, diện tích
878,91ha. Hiện nay đã có 2 nhà máy hoạt động là nhà máy nhiệt

điện Duyên Hải 1 và 3. Công ty Nhiệt điện Duyên Hải quản lý, vận
hành phát điện 2 nhà máy này. Chỉ mới có 2 nhà máy hoạt động
trong năm qua nhưng đã thải ra môi trường hàng triệu tấn tro xỉ. Nhà
máy Nhiệt điện Duyên Hải 3 có công nghệ tốt hơn và sử dụng than
nhập khẩu nên sau khi đốt, lượng tro xỉ để lại 7% - 8%, thải ra 664
tấn/ngày, chừng 240.000 tấn/năm. Tổng cộng, 2 nhà máy mỗi năm
thải ra hơn 2 triệu tấn tro xỉ than. Dự kiến 2 năm nữa, nếu không có
giải pháp tiêu thụ thì bãi tro xỉ tại Trung tâm Nhiệt diện Duyên Hải
sẽ đầy tràn và sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
1.4.2. Nguồn thủy tinh y tế tại Trà Vinh
Hiện nay, ở đồng bằng sông Cửu Long (ÐBSCL) mỗi tỉnh có ít nhất
một bệnh viện đa khoa với số lượng 500 giường trở lên. Hầu hết, các
quận, huyện trong vùng đều có trung tâm y tế với 50 - 250 giường bệnh


10
và trạm y tế tại các phường, xã. Ngoài ra, một số tỉnh còn có một số
bệnh viện chuyên khoa như thành phố Cần Thơ và tỉnh Vĩnh Long.
Chất thải rắn (CTR) y tế trong bệnh viện được phân làm hai loại
gồm CTR sinh hoạt và CTR nguy hại. CTR sinh hoạt chiếm khoảng
80% CTR y tế trong bệnh viện (gồm chất hữu cơ, giấy gỗ, kim loại,
sành sứ gạch vỡ, thủy tinh, plastic, nylon và các thành phần khác...).
Loại này ít độc hại nhưng công tác phân loại, thu gom, vận chuyển và
xử lý phải được thực hiện tốt.
Các tỉnh đã trang bị một lò đốt rác đạt tiêu chuẩn và đã đưa vào khai
thác như: Ðồng Tháp, An Giang, Tiền Giang, Vĩnh Long, Bến Tre,
Kiên Giang, Cần Thơ, Trà Vinh, Sóc Trăng và Cà Mau (loại lò Hoval
MZ, RET, DHBK-HCM, với công suất từ 50 đến 300 kg/giờ). Còn lại
93% bệnh viện có lò đốt rác thủ công hoặc xử lý thô sơ chưa đạt tiêu
chuẩn môi trường.

1.5. Kết luận chương 1
Như vậy với tình hình chung tại Trà Vinh cũng như các tỉnh lân cận
vùng Đồng bằng sông Cửu Long hiện nay cần phải sản xuất loại gạch
không nung để thay thế dần gạch đất sét nung truyền thống. Với lượng
tro xỉ than của Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải thải ra hàng ngày và
lượng rác thải y tế lớn cần được xử lí thì việc khuyết khích các Doanh
nghiệp vào đầu tư để sản xuất các sản phẩn của gạch, đặt biệt là sản
xuất gạch không nung từ hai loại vật liệu này hoàn toàn khả thi, nhằm
giảm bớt lượng tro xỉ than, rác thải y tế và bảo vệ môi trường sống ngày
càng tốt đẹp hơn.
CHƯƠNG 2
THIẾT KẾ CẤP PHỐI VÀ ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ
CỦA VẬT LIỆU CHẾ TẠO GẠCH KHÔNG NUNG
2.1. Thiết kế cấp phối sản xuất gạch
Gạch không nung được dự tính đưa vào thiết kế gạch có mác
M3,5. Cấp phối thông thường của gạch bê tông không nung sử dụng


11
nguồn vật liệu tại tỉnh Trà Vinh, được tham khảo tại Nhà máy sản xuất
gạch không nung Nguyễn Trình – Trà Vinh có thành phần và tỷ lệ pha
trộn như sau:
45% Bột đá + 9% Cát + 35% tro bay + 11% Xi măng
Trong nghiên cứu này, phế thải từ tro xỉ than nhiệt điện và thủy tinh
y tế được tận dụng kết hợp với tro bay và mạt đá làm thành cấp phối
gạch không nung. Xỉ than thay thế một phần tro bay và cốt liệu thủy
tinh thay thế một phần mạt đá. Tổng cộng có 11 cấp phối như sau được
thiết kế, thí nghiệm xác định các tính chất cơ lý và so sánh đánh giá để
tìm ra cấp phối tối ưu.
Bảng 2.1 – Thành phần cấp phối gạch không nung.

Đơn vị tính (%)
MĐ

TB

TT

XT

(Ximăn (Cát (Mạt
g)
)
đá)

(Tro
bay)

(Thủy
tinh)

(Xỉ
than)

30

30

10

10

100

9

25

25

15

15

100

11

9

20

20

20

20

100

CP4

11

9

15

15

25

25

100

5

CP5

11

9

10

10

30

30

100

6

CP6

11

9

5

5

35

35

100

7

CP7

11

9

0

0

40

40

100

8

CP3b

7

9

20

20

22

22

100

9

CP3c

9

9

20

20

21

21

100

10

CP3d

13

9

20

20

19

19

100

11

CP3e

15

9

20

20

18

18

100

XM

C

T
T

Tên cấp
phối

1

CP1

11

9

2

CP2

11

3

CP3

4

Chec
k

2.2. Nêu các đặc trưng cơ lý của vật liệu chế tạo gạch không nung
tại Trà Vinh
2.2.1. Xi măng


12

a. Xi măng poóc lăng hỗn hợp (PCB):
 Yêu cầu kỹ thuật: Áp dụng tiêu chuẩn TCVN 6260:2009
 Phương pháp thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của Xi măng
poóc lăng hỗn hợp: Áp dụng theo TCVN 6016:2011.
 Xác định thời gian đông kết của xi măng: Áp dụng theo TCVN
6017:2015.
 Xác định độ mịn của xi măng: Áp dụng theo TCVN 4030:2003
b. Xi măng poóc lăng (PC):
 Yêu cầu kỹ thuật: Áp dụng tiêu chuẩn TCVN 2682:2009
2.2.2. Nước
Nước sạch đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật theo TCVN 302:2004.
2.2.3. Cốt liệu bé (cát)
a. Yêu cầu kỹ thuật: Áp dụng TCVN 7570-2006.
b. Phương pháp thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu
bé (cát)
 Khối lượng riêng, khối lượng thể tích, độ hút nước: Áp dụng theo
TCVN 7572- 4 -2006.
 Khối lượng thể tích xốp, độ hổng: Áp dụng theo TCVN 7572- 6 2006.
 Xác định thành phần hạt, môđun độ lớn: Áp dụng theo TCVN
7572- 2 -2006.
Dựa vào bài toán phối trộn tìm ra thành phần hạt tối ưu cho loại cát
sử dụng (nếu cần).
 Xác định hàm lượng bụi, bùi, sét: Áp dụng theo TCVN 75728:2006.
2.2.4. Mạt đá
a. Yêu cầu kỹ thuật: Áp dụng TCVN 7570-2006
b. Phương pháp thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của cốt liệu
mạt đá


13

 Khối lượng riêng, khối lượng thể tích, độ hút nước: Áp dụng theo
TCVN 7572- 4 -2006.
 Khối lượng thể tích xốp, độ hổng: Áp dụng theo TCVN 7572- 6 2006.
 Xác định thành phần hạt, môđun độ lớn: Áp dụng theo TCVN
7572- 2 -2006.
2.2.5. Xỉ than
Áp dụng TCXDVN 311: 2004 Phụ gia khoáng hoạt tính cao dùng
cho bê tông và vữa : Silicafume và tro trấu nghiền mịn.
a. Yêu cầu kỹ thuật: Các yêu cầu về hoá lý: SF và RHA phải thoả
mãn các yêu cầu về hoá lý theo tiêu chuẩn.
2.2.6. Các chỉ tiêu cơ lý hóa tro bay
Áp dụng TCVN 10302:2014
a. Yêu cầu kỹ thuật: Xác định các chỉ tiêu cơ lý của xỉ than: Trong
phòng thí nghiệm; Xác định thành phần hạt xỉ than; Khối lượng riêng
của xỉ than; Dung trọng khô lớn nhất của xỉ than: Lực dính và góc nội
ma sát của xỉ than (độ chặt K = 0,95) và Mô đun biến dạng của xỉ than
(độ chặt K = 0,95);
b. Phương pháp thử: Thực hiện tương tự lấy mẫu thử theo các:
TCVN 7024:2013, TCVN 4030: 2000 , TCVN 8262:2009, TCVN
8262:2009, TCVN 141:2008,
2.2.7. Thủy tinh y tế
Tổng quan về thủy tinh y tế: Thủy tinh có thể thay đổi tính chất, tùy
theo việc lựa chọn hóa chất và hàm lượng pha thêm khi nấu thủy tinh.
Thủy tinh thạch anh có tỷ trọng nhỏ nhất (2,203 g/cm3), thủy tinh
chứa nhiều các ôxyt kim loại nặng như PbO (đến 7g/cm3). Tỷ trọng của
các loại thủy tinh thông dụng đạt 2,5g/cm3 (2,45-2,55g/cm3).
Thủy tinh y tế được dùng trong thí nghiện này: cốt liệu thủy tinh
thay cho mạt đá sử dụng có nguồn gốc từ các bệnh viện trong tỉnh Trà
vinh. Trước khi được nhận về làm thí nghiệm tất cả các chai lọ đã được

14
phân loại, kiểm tra và xử lý kim tiêm, ống dẫn dịch, tuyệt trùng huyết
thanh ngay tại bệnh viện. Hiện tại, trên địa bàn tỉnh Trà Vinh vẫn chưa
có cơ sở nào thu gom, xử lý và tái chế rác thải thủy tinh y tế.
2.3 Kết luận chương 2
Dựa vào các tiêu chuẩn đã được ban hành về việc chế tạo và sản
xuất gạch không nung để xác định chính xác các thành phần và các đặc
trưng cơ lý của gạch không nung bằng vật liệu đang lưu hành trên thị
trường. Đây là cơ sở để tính toán và sản xuất gạch không nung với
nguồn vật liệu mới là thủy tinh và xỉ than.
CHƯƠNG 3
THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA
GẠCH KHÔNG NUNG KHI TẬN DỤNG TRO XỈ THAN VÀ
THỦY TINH LÀM THÀNH PHẦN CẤP PHỐI
3.1. Mẫu thí nghiệm xác định các tính chất cơ lý của gạch không nung
Mẫu viên gạch không nung được tạo tại Xưởng sản xuất gạch không
nung Nhật Anh – Trà Vinh.
Kích thước viên gạch được chọn để chế tạo có kích thước
(90x190x390) phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6477:2016.
Các cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5,
CP6 và CP7 lấy mẫu thử phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam TCVN
6477:2016.
Căn cứ vào thành phần cấp phối được nêu trong Bảng 1.2 và các
tiêu chuẩn có liên quan trong quá trình thí nghiệm để xây dựng số
lượng viên gạch yêu cầu của các cấp phối như sau:
Bảng 3.1: Bảng tổng hợp số lượng viên gạch của các cấp phối
Nội dung thí nghiệm
- Kích thước:
- Khối lượng viên gạch

- Độ cong vênh trên bề mặt viên gạch

Số lượng
(viên)
10
3
10

Số lượng
Tổng số
cấp phối
11
110
11
33
11
110


15
Nội dung thí nghiệm

Số lượng
(viên)

Số lượng
Tổng số
cấp phối

- Số vết sứt cạnh, sứt góc có chiều sâu

từ 5÷10mm và chiều dài từ 10÷15mm
10
11
110
- Số vết nứt có chiều dài < 20mm
10
11
110
- Độ rỗng viên gạch
3
11
33
- Cường độ chịu nén
3
11
33
- Độ hút nước
5
11
55
- Độ thấm nước của gạch xây tường
không trát
3
11
33
- Khối lượng thể tích khô
3
11
33
TỔNG CỘNG: 660 viên

Sau khi đúc xong số lượng viên gạch của mỗi cấp phối, sau đó dùng
xe tải chuyên chở về Công ty Cổ phần Kiểm định Xây dựng Miền Tây
tiến hành bảo dưỡng và thí nghiệm. Đối với xác định cường độ chịu nén
thì thí nghiệm ở độ tuổi 3 ngày, 7 ngày, 14 ngày và 28 ngày. Các thí
nghiệm còn lại đều được thực hiện ở tuổi 28 ngày.
3.2. Kết quả thí nghiệm
3.2.1. Xác định kích thước, màu sắc và khuyết tật ngoại quan
Dùng thước thép là và thước kẹp tiến hành đo các cấp phối: CP1,
CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7. Các cấp
phối này phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6477:2016. Màu sắc
viên gạch đồng đều so với màu chuẩn.
3.2.2.Xác định độ rỗng các cấp phối theo TCVN 6477:2016. [1], [2]
Độ rỗng mẫu thử (r), tính bằng %, theo công thức
r 

Vr
 100
l bh

[1]

Trong đó:
l, b, h: chiều dài, rộng, cao của mẫu thử, tính bằng centimet (cm);
Vr: thể tích phần lỗ rỗng, tính bằng centimet khối (cm3) theo công
thức trên:


16
Vr 

mc

c

[2]

Bảng 3.2 - Kết quả xác định độ rỗng trung bình của các cấp phối:
CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7
Tên cấp phối

CP1

CP2

CP3

CP3b

CP3c

Độ rỗng (r)

8,00

7,60

6,90

7,70

7,00

Tên cấp phối

CP3e

CP4

CP5

CP6

CP7

Độ rỗng (r)

3,80

6,80

7,00

7,10

8,50

CP3d
7,00

Hình 3.2 - Biểu đồ thể hiện kết quả xác định độ rỗng trung bình

của các cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d,CP3e, CP4,
CP5, CP6 và CP7
3.2.3. Xác định cường độ chịu nén theo TCVN 6477:2016. [3]
Cường độ chịu nén (R) của từng viên mẫu thử đơn lẻ, tính bằng MPa
theo công thức sau:

R

Pmax
.K
S

[3]

Bảng 3.3 - Kết quả thí nghiệm cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b,
CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7 đạt được 3 ngày tuổi
Tên cấp phối
Cường độ chịu nén Rn
(MPa)
Tên cấp phối
Cường độ chịu nén Rn
(MPa)

CP1

CP2

CP3

CP3b

CP3c

CP3d

1.20

1.40

1.60

1.00

1.10

1.90

CP3e

CP4

CP5

CP6

CP7

2.60

1.30

1.10

1.40

0.70


17

Hình 3.4 - Biểu đồ thể hiện kết quả thí thí nghiệm cấp phối: CP1,
CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7
Bảng 3.4. Kết quả thí nghiệm cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b,
CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7 đạt được 7 ngày tuổi
Tên cấp phối
Cường độ chịu nén Rn
(MPa)
Tên cấp phối
Cường độ chịu nén Rn
(MPa)

CP1

CP2

CP3

CP3b

CP3c

1.80

2.10

2.50

1.90

2.00

CP3e

CP4

CP5

CP6

CP7

3.50

2.30

1.90

2.20

1.40

CP3d
2.60

Hình 3.5 - Biểu đồ thể hiện kết quả thí thí nghiệm cấp phối: CP1,
CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7


18
Bảng 3.5. Kết quả thí nghiệm cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b,
CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7 đạt được 14 ngày tuổi
Tên cấp phối

CP1

CP2

CP3

CP3b

CP3c

CP3d
3.40

Cường độ chịu nén
2.40
Rn (MPa)

2.60

2.50

2.40

2.40

Tên cấp phối

CP4

CP5

CP6

CP7

2.90

2.90

3.00

2.10

CP3e

Cường độ chịu nén
4.10

Rn (MPa)

Hình 3.6 - Biểu đồ thể hiện kết quả thí thí nghiệm cấp phối: CP1,
CP2, CP3, CP3b, CP3c,CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7
Bảng 3.6. Kết quả thí nghiệm cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b,
CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7 đạt được 28 ngày tuổi
Tên cấp phối

CP1

CP2

CP3

CP3b

CP3c

CP3d

Cường độ chịu nén
Rn (MPa)

2.90

3.20

4.80

3.10

3.60

4.70

Tên cấp phối

CP3e

CP4

CP5

CP6

CP7

Cường độ chịu nén
Rn (MPa)

6.10

4.00

4.20

4.00

2.90

19

Hình 3.7 Biểu đồ thể hiện kết quả thí thí nghiệm cấp phối: CP1,
CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d,CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7
3.2.4. Xác định độ thấm nước TCVN 6477:2016. [4]
Độ thấm nước (H), tính bằng L/m2.h theo công thức:

H

V
[4]
S T

Bảng 3.7. Kết quả thí nghiệm độ thấm nước của các cấp phối: CP1,
CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6, CP7
Tên cấp phối
Độ thấm nước H
(L/m2.h)
Tên cấp phối
Độ thấm nước H
(L/m2.h)

CP1

CP2

CP3

CP3b

CP3c

CP3d

0,377

0,365

0,320

0,360

0,350

0,310

CP3e

CP4

CP5

CP6

CP7

0,288

0,290

0,319

0,312

0,379

Hình 3.8 Biểu đồ thể hiện kết quả thí thí nghiệm độ thấm nước
trung bình của các cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c,
CP3d,CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7


20
3.2.5. Xác định độ hút nước theo TCVN 6355-4:2009. [5]
Độ hút nước từng mẫu thử (X), tính bằng % theo công thức

X 

m1  m0
m0

[5]

Bảng 3.8 - Kết quả xác định độ hút nước của các cấp phối: CP1,
CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7
Tên cấp phối
Độ hút nước H (%)
Tên cấp phối
Độ hút nước H (%)

CP1
14,1
CP3e
8,8

CP2
14,3
CP4
12,5

CP3
14,2
CP5
10,3

CP3b
16,3
CP6
12,2

CP3c
13,5
CP7
15,5

CP3d
13,8

Hình 3.9 - Biểu đồ thể hiện kết quả thí thí nghiệm độ hút nước:
CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d,CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7

3.4.6. Xác định khối lượng viên gạch
Sử dụng cân điện tử chuyên dụng. Kết quả trung bình công của ba
viên trong một cấp phối.
Bảng 3.9 - Kết quả khối lượng trung bình của các cấp phối: CP1,
CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7
Tên cấp phối
Khối lượng viên gạch
m (kg)
Tên cấp phối
Khối lượng viên gạch
m (kg)

CP1

CP2

CP3

CP3b

CP3c

CP3d

9,622 9,664

9,694 9,645

9,669

9,637

CP3e CP4

CP5

CP7

9,602 9,669

9,637 9,602

CP6

9,602


21

Hình 3.10 Biểu đồ thể hiện kết quả khối lượng của các cấp phối:
CP1, CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d,CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7
3.2.7. Xác định khối lượng thể tích khô theo TCVN 6477:2016.
Bảng 3.10 - Kết quả khối lượng thể tích khô của các cấp phối: CP1,
CP2, CP3, CP3b, CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7
Tên cấp phối

CP1

CP2

CP3

CP3b

CP3c

CP3d

Khối lượng thể
tích khô (kg/m3)

1.266

1.287

1.287

1.264

1.291

1.294

Tên cấp phối

CP3e

CP4

CP5

CP6

CP7

Khối lượng thể
tích khô (kg/m3)

1.333

1.295

1.307

1.298

1.262

Hình 3.12 - Biểu đồ thể hiện kết quả khối lượng thể tích khô trung
bình của các cấp phối


22
Bảng 3.10 - Bảng tổng hợp giá trị Rn các cấp phối
Tên cấp phối CP1 CP2 CP3 CP3b
Cường độ
1.20 1.40 1.60 1.00
(Rn_3 )
Cường độ
1.80 2.10 2.50 1.90

(Rn_7 )
Cường độ
2.40 2.60 3.10 2.40
(Rn_14 )
Cường độ
2.90 3.20 4.80 3.10
(Rn_28 )

CP3c

CP3d CP3e CP4 CP5 CP6 CP7

1.10

1.90

2.60

1.30

1.10

1.40

0.70

2.00

2.60

3.50

2.30

1.90

2.20

1.40

2.40

3.40

4.10

2.90

2.90

3.00

2.10

3.10

4.70

6.10

4.00

4.20

4.00

2.90

Hình 3.13 Biểu đồ thể hiện sự phát triển cường độ của các cấp phối

Hình 3.13 Biểu đồ thể hiện sự phát triển cường độ của các cấp phối


23
Bảng 3.11. Bảng tổng hợp các giá trị thí nghiệm các cấp phối

3.3 Phân tích kết quả đạt được của thí nghiệm so với các tiêu chuẩn
hiện hành được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 3.12. Bảng tổng hợp các chỉ tiêu thí nghiệm của các cấp phối

3.4. Đánh giá tính hiệu quả về kỹ thuật, kinh tế và môi trường của
gạch không nung
Thông qua kết quả thí nghiệm các cấp phối: CP1, CP2, CP3, CP3b,
CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6 và CP7 và đối chiếu với các tiêu
chuẩn hiện hành thì các cấp phối: CP3c, CP3d, CP3e, CP4, CP5, CP6
đạt yêu cầu về mặt kỹ thuật. Trong các cấp phối đạt yêu cầu thì cấp hối
số 6 (CP6) nếu so sánh về mặt kinh tế thì hiệu quả hơn. Mặt khác với tỷ
lệ các thành phần cấu thành cấp phối số 6 (CP6) thì nếu so sánh với
các loại gạch không nung trên thị trường thì có thể tiết kiệm được
(5÷10)% chi phí sản xuất.

3.5. Kết luận chương 3
Qua kết quả thí nghiệm các cấp phối nhằm lựa chọn được cấp phối
tối ưu nhất đảm bảo được các yêu cầu về mặt kỹ thuật, hiệu quả về mặt
kinh tế. Thông qua kết quả thí nghiệm các cấp phối đạt yêu cầu về mặt
kỹ thuật CP3c (9% Xi măng + 9% Cát +20% Mạt đá +20% Tro bay