Nghiên cứu tận dụng nguồn xỉ sắt để sản xuất gạch xi măng không nung

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

B I QU C DUNG

NGHI N C U T N D NG NGU N Ỉ S T
ĐỂ SẢN UẤT GẠCH I

Chuyên ngành:

NG

H NG NUNG

ỹ thuật ây dựng công trình DD&CN
ã số : 60.58.02.08

TÓ

T T LU N V N THẠC SĨ

Ỹ THU T

ÂY DỰNG C NG TRÌNH DÂN D NG VÀ C NG NGHIỆP

Đà Nẵng – Năm 2018


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS Lê

Phản biện 1: PGS. TS. Tr

h nh Toàn

ng Hoài Ch nh

Phản biện 2: TS. Hoàng Tuấn Ngh

Luận văn đã 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 11 tháng 3
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

Ở ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hàng năm, ngành công nghiệp sản xuất thép thải ra môi
trường hàng triệu tấn xỉ sắt. Lượng phế thải này là nguyên nhân dẫn
đến những tác động bất lợi như: đòi hỏi diện tích bãi chứa rất lớn,
dẫn đến chiếm nhiều diện tích canh tác nông nghiệp; lượng xỉ sắt

thải ra gây ô nhiễm môi trường nước, môi trường không khí làm
ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp, ảnh hưởng đến đời sống của
nhân dân.
Tận thu, xử lí các phế thải công nghiệp, trong đó có xỉ sắt từ
quá trình sản xuất giúp giảm thiểu tác động đến môi trường là một
trong những chủ trương cũng như ưu tiên hàng đầu mà chính phủ,
các cấp, các ngành hết sức quan tâm. Bộ Xây dựng đã có Tờ trình số
18/Ttr-BXD ngày 31/3/2014 gửi Thủ tướng Chính phủ phê duyệt cơ
chế thực hiện xử lý, sử dụng tro, xỉ, thạch cao của các nhà máy nhiệt
điện, nhà máy hóa chất để làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây
dựng giai đoạn 2014 – 2020, định hướng đến năm 2030.
Việc sử dụng nguồn phế thải của quá trình sản xuất để chế
tạo vật liệu xây dựng sẽ làm giảm việc khai thác các nguồn tài
nguyên thiên nhiên như đất làm gạch xây dựng, cát để sản xuất gạch
xi măng không nung, v.v.. Điều đó sẽ tạo điều kiện để các ngành sản
xuất điện, phân bón, thép và sản xuất vật liệu xây dựng phát triển bền
vững và thân thiện với môi trường.
Ứng dụng vật liệu mới trong xây dựng, trong đó có gạch xây
không nung luôn nhận được sự quan tâm không chỉ ở Việt Nam mà còn
ở các nước trên thế giới. Hiện nay, đưa gạch xây không nung vào các
công trình xây dựng đang trở thành xu hướng tất yếu trong ngành xây
dựng. Sở dĩ loại gạch này được kỳ vọng nhiều đến thế là vì chúng sẽ dần
thay thế các loại gạch nung truyền thống, góp phần giảm thiểu thời gian


2
chế tạo, giảm hao phí nhân công, giảm ô nhiễm môi trường, giảm hao
phí các nguồn tài nguyên liên quan và thân thiện với môi trường.
Nguyên liệu được sử dụng trong sản xuất gạch không nung là
các phụ phẩm gạch nhẹ, bê tông xốp, cát, đất đồi, chất thải công nghiệp,

bột đá từ các nhà máy sản xuất đá tràng thạch, đá l i của các nhà máy
gạch hay chất thải tro bay, xỉ sắt từ các nhà máy nhiệt điện, v.v..
Trên thế giới, tại các quốc gia phát triển, luôn khuyến khích
sử dụng tro xỉ từ nhà máy nhiệt điện trong xây dựng đường xá và đôi
khi là điều kiện bắt buộc. Đơn cử như tại Pháp có đến 99% lượng tro
xỉ thải ra được tái sử dụng, tại Nhật Bản, con số này là 80%, tại Hàn
Quốc là 85%. Ở nhiều nước khác, tro bay chủ yếu được sử dụng để
sản xuất gạch không nung. Sản xuất gạch từ nguyên liệu này tiết
kiệm năng lượng đến hơn 85% so với việc sản xuất gạch nung truyền
thống từ đất sét.
Theo số liệu của bốn tổ chức WB/UNEP/UNIDO/WHO, sản
xuất một tấn thép thành phẩm sẽ sản sinh ra khoảng từ 300-500kg chất
thải rắn. Tại Ấn Độ, số liệu trung bình từ bốn nhà máy luyện gang thép
thải ra khoảng 500kg/1 tấn thép.
Giai đoạn từ năm 2010-2011, họ đã thải ra môi trường từ 35
đến 40 triệu tấn chất thải rắn để sản xuất ra 70 triệu tấn thép.
Những chất thải rắn bao gồm các oxit kim loại, silica và kim
loại nặng. Một số công ty trên thế giới tái sử dụng khoảng 65% chất
thải rắn này phục vụ cho các ngành vật liệu xây dựng hoặc bông
khoáng.
Tại các nhà máy SX thép trong nước, nguồn xỉ sắt thải ra rất
lớn; cụ thể như: Tại Khu CN Phú Mỹ Bà Rịa-Vũng Tàu), Nhà máy
thép Việt, Nhà máy thép miền Nam, v.v. lượng xỉ sắt thải ra môi
trường lên đến 451.000 tấn/năm.
Khai thác, sử dụng nguồn xỉ sắt là vấn đề cần thiết, có tính


3
cấp bách trong bối cảnh vấn đề ô nhiễm môi trường, khai thác cạn
kiệt các nguồn tài nguyên khoáng sản có hạn trong tự nhiên đang

được các cấp, các ngành và toàn xã hội quan tâm. Nhưng để khai
thác và ứng dụng có hiệu quả xỉ sắt trong sản xuất gạch không nung
thì phải có sự nghiên cứu, thẩm định, đánh giá một cách toàn diện.
Đề tài “Nghiên cứu tận dụng nguồn ỉ s t để sản uất
gạch i măng không nung” được thực hiện nhằm nghiên cứu xây
dựng thành phần cấp phối hợp lí và xác định một số đặc trưng cơ lí
chính của viên gạch không nung có xử dụng xỉ sắt trong thành phần
cấp phối thông qua thực nghiệm, đề tài có ý nghĩa khoa học và thực
tiễn, có tính thời sự cao.
2.

ục tiêu c đề tài
- Nghiên cứu xây dựng thành phần cấp phối có sử dụng xỉ sắt
để sản xuất gạch không nung;
- Xác định một số đặc trưng cơ lý của gạch xi măng không
nung sử dụng xỉ sắt trong thành phần cấp phối: cường độ, độ hút nước,
khối lượng riêng của viên gạch.
3. Đối t

ng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: gạch xi măng không nung.
Phạm vi nghiên cứu: xác định một số đặc trưng cơ lí trong
phòng thí nghiệm của gạch xi măng không nung sử dụng xỉ sắt phế
thải từ một số nhà máy sản xuất thép tại Đà Nẵng trong thành phần
cấp phối.
4. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan về gạch xi măng không nung.
- Tổng quan về nguồn xỉ sắt hiện nay tại các nhà máy sản
xuất thép tại Đà Nẵng. Ứng dụng của xỉ sắt trong xây dựng.
- Nghiên cứu cơ sở khoa học trong việc xác định các đặc

trưng cơ lí của vật liệu và của gạch không nung.


4
- Thí nghiệm, đo đạc một số đặc trưng cơ lý, hóa học của vật
liệu xây dựng để sản xuất gạch xi măng không nung, trong đó có xỉ
sắt.
- Xác định các đặc trưng cơ lý của gạch xi măng không nung
sử dụng xỉ sắt trong thành phần cấp phối.
- Đánh giá tính khả thi của việc sử dụng xỉ sắt trong sản xuất
gạch xi măng không nung.
5. Ph

ng ph p nghiên cứu
- Nghiên cứu lí thuyết.
- Khảo sát thực nghiệm.
- Tổng hợp, phân tích rút ra kết luận.

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ GẠCH H NG NUNG VÀ NGHI N C U
NG D NG Ỉ S T ĐỂ SẢN UẤT GẠCH H NG NUNG
1.1. TỔNG QUAN VỀ GẠCH H NG NUNG
1.1.1. Tổng qu n
Gạch không nung hay gạch block là một loại gạch mà sau
khi được tạo hình từ h n hợp vữa, được cấp phối thành phần theo
những tỉ lệ nhất định, thì tự đóng rắn và đạt các chỉ số về cơ học như
cường độ nén, uốn, độ hút nước, v.v. mà không cần qua nhiệt độ để
viên gạch đạt được những chỉ tiêu và tính chất theo yêu cầu thiết kế.
Độ bền của viên gạch không nung được gia tăng nhờ lực ép hoặc
rung hoặc cả ép lẫn rung lên viên gạch và thành phần kết dính của

chúng.
1.1.2. Phân loại và c c yếu tố kỹ thuật c gạch không nung
Gạch xi măng cốt liệu hay còn gọi là gạch bê tông, gạch
block: loại gạch này được cấu thành từ mạt đá, tro bay và liên kết
bằng xi măng khoảng 10%). Gạch xi măng cốt liệu có kết cấu vững
chắc, hình thành cường độ theo nguyên lý hình thành cường độ của


5
bê tông xi măng.
Gạch bê tông khí chưng áp AAC): được sản xuất từ cát
vàng hoặc tro bay), xi măng, thạch cao, vôi, bột nhôm. Quá trình tạo
cường độ cuối cùng được thực hiện bằng lò hơi lò chưng áp).
Ngoài hai dòng sản phẩm chính nêu trên, gạch bê tông bọt,
gạch đất hóa đá cũng được liệt kê vào nhóm gạch không nung.
1.2. CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ L C A GẠCH H NG NUNG
1.2.1. C ờng độ chịu nén
Do được chế tạo từ xi măng và các thành phần cốt liệu như
cát, mạt đá, một số chất độn, phụ gia và nước nên cường độ chị nén
của gạch xi măng không nung cao, thông thường lớn hơn 50kg/cm2.
hối l ng thể t ch c gạch i măng cốt liệu
Do có cốt liệu chính là mạt đá, cát nên gạch xi măng không
nung có khối lượng thể tích đặc khoảng 2.050kg/m3.
1.2.2.

1.3. CÁC THÀNH PHẦN V T LIỆU CHẾ TẠO GẠCH
KHÔNG NUNG
Những vật liệu chính cho việc sản xuất gạch xi măng không
nung đó là: xi măng, cát, đá mạt, các chất độn như: xỉ than, tro bay,
các phế phẩm khác nếu có).

1.3.1. i măng
Là chất kết dính trong viên gạch xi măng không nung. Đây
cũng là thành phần quyết định đến (50-70)% giá thành viên gạch.
1.3.2. Cát
Thường là cát núi, cát sông, cát nhân tạo cũng có thể được sử
dụng hoặc cát thải từ công nghiệp nghiền đá, v.v..
1.3.3. Đ mạt
Là thành phần quan trọng trong cấp phối chế tạo gạch xi
măng không nung. Đá mạt là phế phẩm sinh ra từ quá trình khai thác
và sản xuất đá xây dựng sử dụng để chế tạo bê tông).


6
1.3.4. N ớc
Nước sạch dùng để chế tạo bê tông cũng là loại nước được
sử dụng trong chế tạo gạch xi măng không nung. Mức nước thích
hợp làm cho gạch có cường độ tốt nhất theo mác thiết kế, đồng thời
tạo ra tính công tác hợp lí, thuận tiện cho việc tạo khuôn.
1.3.5. C c chất phụ gi , chất độn
Phụ gia, chất độn được đưa vào trong thành phần cấp phối để
cải thiện một số tính chất của viên gạch như: tăng khả năng chống
thấm, chống rêu mốc.
1.4. TỔNG QUAN VỀ Ỉ S T VÀ NG D NG Ỉ S T
TRONG ÂY DỰNG
1.4.1. Tổng qu n về ỉ s t
Xỉ sắt hay còn gọi là xỉ thép) là phế phẩm sinh ra trong quá
trình luyện thép tại các nhà máy. Đây là loại chất thải rắn được xếp
vào chất thải rắn nguy hại. Các chất lẫn trong nguyên, nhiên vật liệu
đất, cát, bùn, v.v.) của quặng sắt; nguyên liệu kim loại bị oxi hóa tạo
thành các oxít; tường lò bị ăn mòn trong điều kiện nhiệt độ cao và tro

của nhiên liệu đốt lò. Thành phần hóa học của xỉ thép bao gồm nhiều
loại oxít khác nhau như: CaO, MgO, MnO, FeO, NiO, SiO2, P2O5.
Ngoài ra còn có các hợp chất khác như: CaS, FeS, CaS 2, v.v.. Thành
phần của xỉ thép phụ thuộc vào nguyên liệu đầu vào, các chất được
sử dụng trong quá trình luyện thép và công nghệ luyện thép.
ng dụng ỉ s t trong ây dựng
Thành phần hóa học trong xỉ thép ở một số nước trên thế
giới được trình bày trong Bảng 1.1. Ở Việt Nam, mẫu xỉ thép được
lấy để phân tích và báo cáo trong Bảng 2.1 được lấy tại Công ty
TNHH Vật Liệu Xanh với Dự án đầu tư nhà máy sản xuất vật liệu
xây dựng từ xỉ lò điện hồ quang tại Khu công nghiệp Phú Mỹ I,
huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu.
1.4.2.


7
Bảng 2.1. Thành phần hóa học của xỉ sắt tại một số quốc gia (tính
theo %)
Quốc
Việt
Australia
Trung Quốc Ấn Độ
gia
Nam
Thành
Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu
Mẫu
phần
CaO
41

40
35
45-60 30-50 37,7
24
SiO2
35
12
14
10-15 11-20 37,14 15,358
FeO
7-20
8-22
Fe2O3
0,7
20
29
3-9
5-6
1,05
34,7
MgO
6,5
9
7,7
3-13
8-13
11,7
5,09
MnO
0,45

5
5,7
2-6
5-10
Al2O3
14
3
5,5
1-5
10-18 9,15
7,1
TiO2
1
1
0,5
K2O
0,3
0,02
0,1
Cr2O3 <0,005 0,1
1
P2O5
1-4
2-5
V2O5 <0,05
1,4
0,3
S
0,6
0,07

0,1
SO3
0,37
Có thể nhận thấy thành phần các chất hóa học trong xỉ sắt ở
một số quốc gia nêu trên tương đối giống nhau, hàm lượng các chất
chênh lệch không nhiều. Thành phần Fe2O3 ở Việt Nam và Australia
khá nhiều. Tạp chất gây nguy hại cho môi trường có trong xỉ sắt như
lưu huỳnh là khá nhỏ, dưới 0,1%. Đây là chỉ tiêu khá quan trọng cho
thấy, xỉ sắt không chứa các hợp chất độc hại, do đó có thể tái sử dụng
trọng các lĩnh vực khác nhau, trong đó có lĩnh vực xây dựng, mà cụ
thể là vật liệu xây dựng. Chính vì thế, xỉ sắt đã được nghiên cứu ứng
dụng trong khá đa dạng. Dưới đây sẽ trình bày một số ứng dụng chủ
yếu đã và đang được nghiên cứu.
1.4.2.1. Nghiên cứu và ứng dụng xỉ thép trên thế giới
Nhiều nước trên thế giới đã xem xỉ thép không còn là chất thải nguy
hại nếu xỉ thép được tái chế và qua xử lí. Các sản phẩm xỉ đã qua xử


8
lý gồm: xỉ đã được nghiền thành hạt, xỉ đã được hóa rắn thành dạng
viên hoặc tấm, xỉ được nghiền, đập, sàng, xay đến kích thước nhất
định sẽ được sử dụng vào nhiều mục đích xây dựng, giao thông,
nông nghiệp và công nghiệp xử lý chất thải. Xỉ thép thay thế cốt liệu
cho bê tông xi măng: tùy vào ứng dụng cụ thể, hàm lượng xỉ sắt thay
thế trong xi măng Portland có thể đạt từ 20 - 50%. Sử dụng xỉ thép
trong bê tông có ưu điểm: làm cho bê tông tăng tính ổn định nhiệt,
kháng sulfate, nước biển và clo và các tính chất này khó có thể tìm
thấy được khi dùng xi măng Portland; bê tông xỉ thép có độ thấm
nước thấp và chống mài mòn cao.
- Xỉ thép được dùng làm vật liệu nền, móng và mặt đường do

mô đun đàn hồi của xỉ thép trong môi trường ẩm khá cao đến
500MPa), cao hơn đá dăm tự nhiên: xỉ thép đã được sử dụng cho nền
đường ở nhiều nước như Mỹ, Trung Quốc, Úc, v.v.. Trung Quốc đã
có tiêu chuẩn về sử dụng xỉ thép cho nền đường vào năm 1990.
1.4.2.2. Nghiên cứu và ứng dụng xỉ thép tại Việt Nam
Ở Việt Nam, đã có một số nghiên cứu về việc sử dụng xỉ
thép làm cốt liệu thay thế cho đá dăm trong bê tông nhựa, sử dụng xỉ
thép làm phụ gia khoáng thay thế xi măng trong bê tông xi măng.
Tuy nhiên, các nghiên cứu này mới chỉ dừng ở mức độ thí nghiệm
trong phòng, còn các thử nghiệm ngoài hiện trường vẫn đang trong
giai đoạn kiểm tra và còn quá sớm để đưa ra các kết luận chắc chắn.
Nghiên cứu của Công ty TNHH Vật Liệu Xanh cho thấy, xỉ
thép có độ cứng, độ ma sát và khả năng chống mài mòn cao, chỉ số
bong tróc thấp hơn nhiều so với đá. Bề mặt của xỉ thô, nhám và độ
pH cao, dao động từ 10 - 11 nên có độ dính bám tốt với nhựa đường.
Tuy nhiên, xỉ thép có khối lượng riêng lớn hơn 20% so với đá và khả
năng hút nước cao hơn đá.
1.5.

ẾT LU N CHƯƠNG


9
Nghiên cứu tổng quan cho thấy rằng thành phần hóa học của
xỉ sắt gồm rất nhiều các loại ô xít, nhất là FeO và Fe2O3, đặc biệt,
nghiên cứu cũng cho thấy xỉ thép có chứa thành phần hóa học tương
tự như xi măng Portland, mặc dù tỷ lệ các chất khác nhau. Chính vì
vậy, xỉ thép có thể được sử dụng trong xi măng Portland và trong bê
tông. Thành phần lưu huỳnh, một trong những chất có ảnh hưởng lớn
đến môi trường, có hàm lượng rất nhỏ. Từ đây có thể khẳng định

rằng: có thể sử dụng xỉ sắt trong thành phần cấp phối để sản xuất các
loại vật liệu xây dựng như: bê tông xi măng, bê tông nhựa, gạch gốm
hay gạch xi măng không nung, v.v..
CHƯƠNG 2:
CƠ SỞ HOA HỌC ÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ L
C A GẠCH H NG NUNG - ÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG
CƠ L C A CÁC THÀNH PHẦN CẤP PH I
2.1. CÁC TÀI LIỆU, TI U CHUẨN LI N QUAN ĐẾN VIỆC
ÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ L C A GẠCH H NG
NUNG
Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6477:2016 - Gạch bê tông [2] là
Tiêu chuẩn áp dụng cho gạch bê tông được sản xuất từ h n hợp bê
tông cứng dùng trong các công trình xây dựng. Các yêu cầu cụ thể
của gạch bê tông được thể hiện dưới đây
2.1.1.

ch th ớc và mức s i lệch
Yêu cầu kích thước của các loại gạch và mức sai lệch cho
phép được quy định trong Bảng 2.1.


10
Bảng 2.1 - Kích thước và mức sai lệch kích thước của viên gạch bê
tông (mm)
ức
sai
Chiều
lệch
dài
cho

(l)
phép

390

±2

ức
sai
Chiều
Chiều
lệch
rộng
cao
cho
(b)
(h)
phép

80÷200

± 2 60÷190

ức
sai
lệch
cho
phép

±3

Chiều dày thành ở vị
tr nhỏ nhất, t, không
nhỏ h n
Gạch block
Gạch ống
sản uất
sản uất
theo công
theo công
nghệ rung
nghệ ép t nh
ép
20
10

Quy định về quan sát khuyết tật ngoại quan của viên gạch
như trong Bảng 2.2.
Bảng 2.2. Quy định về quan sát ngoại quan của viên gạch
C c chỉ tiêu
Khuyết tật ngoại quan cho phép:
- Độ cong vênh trên bề mặt viên gạch, mm, không lớn hơn
- Số vết sứt vỡ các góc cạnh sâu từ 5 mm đến 10 mm, dài từ 10
mm đến 15 mm, không lớn hơn
- Số vết nứt có chiều dài không quá 20 mm, không lớn
hơn

Yêu cầu
kỹ thuật
3

2
1

2.1.2. Yêu cầu về t nh chất c l
2.1.2.1. Độ rỗng và độ hút nước
Độ r ng, độ thấm nước của viên gạch được quy định trong
Bảng 2.3.
Bảng 2.3. Độ rỗng và độ thấm nước của gạch không nung
TT
1
2

C c chỉ tiêu
Độ r ng viên gạch, %, không lớn hơn khối lượng
viên gạch, kg, không lớn hơn
Độ thấm nước của gạch xây tường không trát,
ml/m2.h, không lớn hơn

2.1.2.1. Cường độ, khối lượng riêng và độ hút nước

Yêu cầu
kỹ thuật
65
350


11
Cường độ chịu nén, khối lượng riêng và độ hút nước của
viên gạch xi măng không nung được quy định như trong Bảng 2.4.
Bảng 2.4. Cường độ chịu nén, khối lượng riêng và độ hút nước

C ờng độ chịu nén, MPa

Khối l ng
Độ hút n ớc,
viên gạch, kg,
% khối l ng,
Nhỏ nhất cho
gạch mẫu thử, không nhỏ
không lớn
không lớn h n
một mẫu thử
h n
h n
Mác

Trung bình cho ba

M3,5

3,5

3,1

M5,0

5,0

4,5

M7,5

7,5

6,7

M10,0

10,0

9,0

M12,5

12,5

11,2

M15,0

15,0

13,5

M20,0

20,0

18,0

14

20
12

2.2. PHƯƠNG PHÁP ÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ L
C A CÁC THÀNH PHẦN CẤP PH I GẠCH I
NG
KHÔNG NUNG
Các thành phần cấp phối của gạch xi măng không nung gồm:
xi măng, cát, đá mạt, nước.
2.2.1. Xi măng
Tiêu chuẩn TCVN 6260:2009 [8] quy định các yêu cầu đối với
xi măng.
2.2.2. Cát
Tiêu chuẩn TCVN 7572:2006 [9] quy định các yêu cầu đối với
cát.
2.2.3. Đ mạt
Đá mạt dùng trong cấp phối có chất lượng phù hợp với TCVN
7572:2006 [9].
2.2.4. N ớc
Nước có chất lượng phù hợp với TCVN 4506:2012


12
2.2.5. ỉ s t
Xỉ sắt dùng để thay thế một phần bột đá trong cấp phối, do đó
yêu cầu chất lượng theo yêu cầu chất lượng của bột đá và phù hợp
với TCVN 7572:2006 [9].
2.3. THÍ NGHIỆ CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ C A CÁC
THÀNH PHẦN CẤP PH I CHẾ TẠO GẠCH H NG NUNG

2.3.1. Xi măng

a. Xác định độ mịn
b. Xác định độ bền nén
c. Xác định thời gian đông kết
d. Xác định khối lượng riêng
2.3.2. C t
a. Xác định khối lượng riêng, độ hút nước của cát
b. Xác định khối lượng thể tích xốp của cátc. Xác định thành
phần hạt của cát
2.3.3. Đ mạt

a.
b.
c.
d.

Xác định khối lượng riêng, độ hút nước của đá mạt
Xác định khối lượng thể tích xốp của đá mạt
Xác định hàm lượng bụi, bùn, sét
Xác định thành phần hạt của đá mạt

2.3.4. Xỉ s t
a) Xác định khối lượng riêng, độ hút nước của xỉ sắt
Độ ngậm nước của gạch xi măng không nung rất thấp, đạt
dưới 8% trong khi gạch đất sét nung có độ ngậm nước từ 14% đến
18%.
Khả năng chống thấm nước của gạch xi măng không nung
tốt do bởi quá trình tạo khuôn cho viên gạch sử dụng công nghệ rung
ép, tạo ra độ kín, khít và không có l thông nhau, viên gạch đạt độ

13
chống thấm tốt.
b) Xác định khối lượng thể tích xốp của xỉ sắt
c) Xác định thành phần hạt của xỉ sắt
Áp dụng tiêu chuẩn xác định thành phần hạt như của cát, ứng
với trường hợp hạt có đường kính nhỏ. Kết quả như trong Bảng 2.22.
Bảng 2.22. Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của xỉ sắt
Cỡ sàng
(mm)

L ng sót
trên từng
sàng (g)

% L ng sót
t ch lũy trên
sàng (%)

5

0

0

0

Đạt

2,5

95.6

10.6

0 - 20

Đạt

1,25

79.3

19.5

15 - 45

Đạt

0,63

187.3

40.3

35 -70

Đạt

0,315

225.1

65.3

65 - 90

Đạt

0,14

224.5

90.3

90 - 100

Đạt

<0,14

87.2

100.0

<10

Đạt

Yêu cầu kỹ
thuật

ết luận

ẾT LU N CHƯƠNG
Trong chương này, dựa vào các tiêu chuẩn, tác giả đã trình
bày các tiêu chuẩn và các yêu cầu kỹ thuật qui định liên quan đến các
đặc trưng cơ lí của các thành phần cấp phối và của gạch xi măng
không nung. Đồng thời, tác giả cũng đã trình bày các kết quả thu
được từ thí nghiệm xác định các đặc trưng cơ lí của các thành phần
cấp phối chế tạo gạch không nung và của xỉ sắt. Các kết quả cho
thấy, các chỉ tiêu cơ lí của các thành phần cấp phối đáp ứng các yêu
cầu kỹ thuật được qui định trong các tiêu chuẩn. Đây là cơ sở quan
trọng để tác giả tiến hành, trong chương 3, xác định các chỉ tiêu cơ lí
của gạch không nung có sử dụng xỉ sắt trong thành phần cấp phối
thay thế hàm lượng nhất định mạt đá.
2.4.


14
CHƯƠNG 3:
TH NGHIỆ
ÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ L C A
GẠCH H NG NUNG CÓ SỬ D NG Ỉ S T LÀM THÀNH
PHẦN CẤP PH I
Trong chương này, tác giả tiến hành các thí nghiệm xác định
đặc trưng cơ lí của của gạch xi măng không nung có xỉ sắt trong
thành phần cấp phối. Dựa trên cấp phối chuẩn ban đầu tham khảo từ
một nhà máy sản xuất gạch xi măng không nung tại Quảng Ngãi, tác

giả sẽ đưa xỉ sắt vào trong thành phần cấp phối theo tỉ lệ nhất định
thay thế mạt đá. Tiến hành đúc mẫu thí nghiệm theo các tiêu chuẩn
và quy phạm hiện hành, đã trình bày trong chương 2 và thực hiện thí
nghiệm. Căn cứ vào kết quả sẽ tiến hành bình luận kết quả và rút ra
những nhận xét, kết luận.
3.1. THIẾT Ế CẤP PH I SẢN UẤT GẠCH H NG NUNG
Trong khuôn khổ luận văn, dự tính thiết kế gạch mác M50.
Ứng với gạch không nung mác M50, tham khảo cấp phối thông
thường được sản xuất tại nhà máy gạch Nghĩa Lâm Xanh, thành phần
cấp phối cho 400 viên gạch như trong Bảng 3.1.
Bảng 2.1. Cấp phối cho vữa để sản xuất gạch không nung M50(400
viên)
i măng
(kg)
100

Cát (kg)

Đ mạt
(kg)

N ớc (l t)

Ghi chú

200

700

50

M50

Để đánh giá khả năng sử dụng xỉ sắt thay đá mạt, trong
khuôn khổ nghiên cứu của luận văn, tác giả sẽ thay thế mạt đá bằng
xỉ sắt theo những tỉ lệ % tương ứng là 3%, 5%, 7% và 10%. Căn cứ
vào khối lượng riêng của bột đá và xỉ sắt, tiến hành qui đổi sẽ được
bảng cấp phối thí nghiệm ứng với tỉ lệ % xỉ sắt thay thế đá mạt theo
khối lượng như trong Bảng 3.2.


15
Bảng 3.2. Bảng các cấp phối cho 400 viên gạch với tỉ lệ % xỉ sắt
thay thế đá mạt
CẤP PH I

I

NG

CÁT

ĐÁ

ẠT

Ỉ S T NƯỚC

CP1 (0%)

100 (kg)

200 (kg)

700 (kg)

0 (kg)

50 lít

CP2 (3%)

100 (kg)

200 (kg)

679 (kg)

21 (kg)

52 lít

CP3 (5%)

100 (kg)

200 (kg)

665 (kg)

35 (kg)

54 lít

CP4 (7%)

100 (kg)

200 (kg)

651 (kg)

49 (kg)

56 lít

CP5 (10%)

100 (kg)

200 (kg)

630 (kg)

70 (kg)

58 lít

Khi đưa xỉ sắt vào thay thế đá mạt, vữa trở nên khô hơn, gây
khó khăn cho quá trình chế tạo gạch, ảnh hưởng đến quá trình thủy

hóa của xi măng. Điều này có thể giải thích là do bởi xỉ sắt có khả
năng hút nước mạnh hơn mạt đá(7,34% > 095%). Do đó khi tiến
hành tạo vữa, sẽ tiến hành điều chỉnh một lượng nước nhất định
nhằm giúp cho vữa đảm bảo tính công tác, thuận lợi cho chế tạo và
đủ nước cho quá trình thủy hóa.
3.2. TẠO
U TH NGHIỆ
Tại nhà máy Nghĩa Lâm Xanh, viên gạch thí nghiệm là loại
6 l có kích thước 95x135x185, với các cấp phối trộn từ CP1 (0%),
CP2 (3%), CP3 (7%) và CP4 (10%). Tiến hành đúc mẫu để đo cường
độ ở tuổi tương ứng là 3 ngày, 7 ngày, 14 ngày và 28 ngày. M i cấp
phối đúc 3 viên, ở m i độ tuổi đã nêu, tiến hành thí nghiệm ép 03
mẫu để xác định cường độ của gạch ứng với độ tuổi.
Sau khi chế tạo mẫu xong, tiến hành dán tem đánh dấu, bảo
dưỡng trong điều kiện không khí mát, ẩm.
3.3. CÁC ẾT QUẢ TH NGHIỆ
3.3.1. ết quả th nghiệm c ờng độ nén c

gạch không nung


16
Bảng 3.3. Kết quả thí nghiệm cường độ nén R3 của gạch không nung
ô tả mẫu
(mm)

Cấp
phối
CP1
(0%)

Tiết
diện mẫu Lực ph
hoại (N)
(mm2)

95x135x185

24975

CP2
(3%)

95x135x185

24975

CP3
(5%)

95x135x185

24975

CP4
(7%)

95x135x185

24975

CP5
(10%)

95x135x185

24975

70410
63320
59990
62450
46770
48710
63110
57490
60510
63510
61250
49490
64390
91820
77820

Tuổi
mẫu
(ngày)
3

3

3

3

3

C ờng độ C ờng độ
từng viên trung bình
(MPa)
(MPa)
2.51
2.26
2.14
2.21
1.66
1.72
2.23
2.03
2.1
2.25
2.18
1.75
2.28
3.25
2.75

2,303

1,863

2,133

2,06

2,76

Bảng 3.4. Kết quả thí nghiệm cường độ nén R7 của gạch không nung
Tiết diện Lực
mẫu
phá
2
hoại (N)
(mm )

Cấp phối

ô tả mẫu
(mm)

CP1 (0%)

95x135x185

24975

CP2 (3%)

95x135x185

24975

CP3 (5%)

95x135x185

24975

CP4 (7%)

95x135x185

24975

CP5 (10%)

95x135x185

24975

101140
105530
104130
71410
73140
65870
86050
71590
79880
85420

82990
86790
103120
103230
105110

Tuổi
mẫu
(ngày)
7

7

7

7

7

C ờng
độ từng
viên (MPa)
3.58
3.74
3.69
2.53
2.59
2.33
3.05
2.53

2.83
3.02
2.94
3.07
3.65
3.65
3.72

C ờng
độ
trung
bình (MPa)
3,67

2,483

2,803

3,01

3,673


17
Bảng 3.5. Kết quả thí nghiệm cường độ nén R14 của gạch không
nung
Tiết
diện mẫu
2
(mm )

Cấp
phối

ô tả mẫu
(mm)

CP1
(0%)

95x135x185

24975

CP2

95x135x185

24975

CP3

95x135x185

24975

CP4

95x135x185

24975

CP5

95x135x185

24975

Lực
Phá
hoại (N)
121490
122540
123160
95450
106720
95490
102390
103390
119660
115890
111050
107760
13115
12833
12689

Tuổi
mẫu
(ngày)

14

14

14

14

14

C ờng
C ờng
độ từng
độ trung
viên (MPa) bình (MPa)
4.3
4.34
4,33
4.36
3.38
3.78
3,513
3.38
3.62
3.66
3,84
4.24
4.1
3.93
3,946

3.81
4.64
4.54
4,556
4.49

Bảng 3.6. Kết quả thí nghiệm cường độ nén R28 của gạch không nung
Cấp
phối

ô tả mẫu
(mm)

Tiết
diện
mẫu
2
(mm )

CP1
(0%)

95x135x185

24975

CP2
(3%)

95x135x185

24975

CP3
(5%)

95x135x185

24975

CP4
(7%)

95x135x185

24975

CP5
(10%)

95x135x185

24975

Lực
Phá
hoại (N)
149350
168650
165390

113250
129090
110390
139860
133350
135130
146090
151690
146060
152990
158700
168600

Tuổi
mẫu
(ngày)
28

28

28

28

28

C ờng
C ờng
độ
độ

từng
trung
viên (MPa) bình (MPa)
5,29
5,97
5,036
5,85
4.0085
4.57
4,162
3.91
4.95
4.719
4,817
4.783
5.17
5.37
5,236
5.17
5.42
5.62
5,67
5.97


18
BIỂU Đ SỰ PHÁT TRIỂN CƯỜNG ĐỘ C A GẠCH THEO THỜI GIAN

CƯỜNG ĐỘ (Mpa)

06
05
04
03

Cấp phối 1

02
01
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
NGÀY TUỔI(NGÀY)

Hình 3.5. Biểu đồ phát triển cường độ của cấp phối CP1 theo thời gian
BIỂU Đ SỰ PHÁT TRIỂN CƯỜNG ĐỘ C A GẠCH THEO THỜI GIAN

CƯỜNG ĐỘ (Mpa)

06
05
04
03

Cấp phối 2

02
01
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
NGÀY TUỔI(NGÀY)

Hình 3.6. Biểu đồ phát triển cường độ của cấp phối CP2 theo thời gian

BIỂU Đ SỰ PHÁT TRIỂN CƯỜNG ĐỘ C A GẠCH THEO THỜI GIAN

CƯỜNG ĐỘ (Mpa)

06
05
04
03

Cấp phối 3

02
01
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
NGÀY TUỔI(NGÀY)

Hình 3.7. Biểu đồ phát triển cường độ của của cấp phối CP3 theo thời gian


19
BIỂU Đ SỰ PHÁT TRIỂN CƯỜNG ĐỘ C A GẠCH THEO THỜI GIAN

CƯỜNG ĐỘ (Mpa)

06
05
04
03

Cấp phối 4

02
01
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
NGÀY TUỔI(NGÀY)

Hình 3.8. Biểu đồ phát triển cường độ của cấp phối CP4 theo thời gian
BIỂU Đ SỰ PHÁT TRIỂN CƯỜNG ĐỘ C A GẠCH THEO THỜI GIAN

CƯỜNG ĐỘ (Mpa)

06
05
04
03

Cấp phối 5

02
01
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
NGÀY TUỔI(NGÀY)

Hình 3.9. Biểu đồ phát triển cường độ của cấp phối CP5 theo thời

CƯỜNG ĐỘ (Mpa)

BIỂU Đ SỰ PHÁT TRIỂN CƯỜNG ĐỘ C A GẠCH THEO THỜI GIAN

06

Cấp phối 1

05

Cấp phối 2

04

Cấp phối 3

03

Cấp phối 4

02

Cấp phối 5

01
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
NGÀY TUỔI(NGÀY)

gian
Hình 3.10. Biểu đồ phát triển cường độ gạch của các cấp phối theo thời gian


20
* Nhận xét: Qua biểu đồ phát triển cường độ theo thời gian,
ta nhận thấy: Với cấp phối số 1 là cấp phối của nhà máy, so với các

cấp phối từ CP2-CP5 thì cấp phối số 5 với tỉ lệ xỉ sắt là 70 kg) đã đạt
được cường độ ổn định và tốt nhất, vượt qua giới hạn cường độ yêu
cầu của đề tài. Ở ngày tuổi 7, cấp phối số 5 đã đạt gần đến mác 40,
vượt trên so với các cấp phối còn lại, từ ngày 7 cho đến ngày 14, cấp
phối 5 vượt qua mác 40 trong khi các cấp phối 3 và 4 vẫn chưa đạt
đến mác 40. Từ ngày 21 - 28 cấp phối 5 đã vượt qua mác 50, vượt
qua yêu cầu của đề tài.
3.3.2. c định độ rỗng gạch i măng cốt liệu
Bảng 3.7. Kết quả thí nghiệm độ rỗng gạch không nung.

ẫu số

Mẫu 1
(0%)
Mẫu 2
(3%)
Mẫu 3
(5%)
Mẫu 4
(7%)
Mẫu 5
(10%)

ô tả mẫu
(cm)
95x135x185
95x135x185
95x135x185
95x135x185
95x135x185

95x135x185
95x135x185
95x135x185
95x135x185
95x135x185
95x135x185
95x135x185
95x135x185
95x135x185
95x135x185

hối
hối
l ng c t l ng
trong các thể t ch
lỗ rỗng
c c t
(g)
(g/cm3)
647.7
1.379
662.4
1.379
620.0
1.379
653.2
1.379
640.1
1.379
653.5

1.379
645.1
1.379
637.2
1.379
629.5
1.379
626.3
1.379
644.5
1.379
634.6
1.379
646.3
1.379
633.9
1.379
641.2
1.379

Độ
rỗng
từng
viên
(%)
19.8
20.2
19.0
20.0
19.6

20.0
19.7
19.5
19.2
19.1
19.7
19.4
19.8
19.4
19.6

Độ
rỗng
trung
bình
(%)

Yêu
cầu
ết
kỹ
luận
thuật
(%)

19.7

≤ 65

Đạt

19.8

≤ 65

Đạt

19.5

≤ 65

Đạt

19.4

≤ 65

Đạt

19.6

≤ 65

Đạt


21
BIỂU ĐỒ ĐỘ RỖNG

ĐỘ RỖNG CUẢ GẠCH

22%
21%
20%
19%
18%
17%
16%
15%

1

2

3

4

5

CẤP PHỐI

Hình 3.15. Biểu đồ độ rỗng gạch khơng nung
* Nhận xét: Nhìn vào biểu đồ, ta thấy: So với CP1 là cấp
phối của nhà máy, thì tỉ lệ độ rỗng của các cấp phối chênh lệch
khơng nhiều, từ 19,4% - 19,8%.
3.3.3. c định độ hút n ớc c gạch i măng cốt liệu
Bảng 3.8. Kết quả thí nghiệm độ hút nước của gạch khơng nung
Mẫu số

Mẫu 1
(0%)
Mẫu 2
(3%)
Mẫu 3
(5%)
Mẫu 4
(7%)
Mẫu 5
(10%)

Mơ tả mẫu
(cm)

Khối lượng
mẫu sau
khi sấy
(g)

95x135x185
95x135x185
95x135x185
95x135x185
95x135x185
95x135x185
95x135x185
95x135x185
95x135x185
95x135x185
95x135x185

95x135x185
95x135x185
95x135x185
95x135x185

3859.3
3883.6
3558.6
3889.1
3914.7
3517.6
3983.2
3704.6
3384.1
3666.5
3836.6
3742.6
3468.1
3600.6
3737.2

Khối lượng
Độ hút
Độ hút
mẫu sau
nước u cầu
nước
Kết
khi ngâm
trung kỹ thuật

từng viên
luận
(%)
nước 24h
bình
(%)
(g)
(%)

4155.3
4194.6
3923.4
4276.0
4242.0
4029.8
4336.6
4134.5
3898.9
4163.3
4306.3
4190.9
3937.8
4014.3
4172.3

7.7
8.0
10.3
9.9
8.4

14.6
8.9
11.6
15.2
13.5
12.2
12.0
13.5
11.5
11.6

8.6

≤ 14

Đạt

11.0

≤ 14

Đạt

11.9

≤ 14

Đạt

12.6

≤ 14

Đạt

12.2

≤ 14

Đạt


22

ĐỘ HÚT NƯỚC CUẢ GẠCH

14,00%

BIỂU ĐỒ ĐỘ HÚT NƯỚC

12,00%
10,00%
8,00%
6,00%
4,00%
2,00%
0,00%

1

2

3

4

5

CẤP PHỐI

Hình 3.18. Biểu đồ độ hút nước của gạch khơng nung
* Nhận xét: Độ hút nước của gạch khơng nung khoảng từ
8.6% - 12.6% là khá thấp so với độ hút nước của gạch nung khoảng
10 - 18%). Với độ hút nước này, gạch khơng nung có khả năng
chống thấm tốt hơn gạch nung.
3.3.4.

hối l ng thể t ch c gạch khơng nung
Bảng 3.9. Bảng khối lượng thể tích của gạch khơng nung

Cấp phối

ơ tả mẫu
(cm)

Thể t ch
mẫu
3
(cm )

CP1
95X135X185

2372,63

CP2

95X135X185

2372,63

CP3

95X135X185

2372,63

CP4

95X135X185

2372,63

CP5

95X135X185

2372,63

KL

mẫu
(g)
3859.3
3883.6
3558.6
3889.1
3914.7
3517.6
3983.2
3704.6
3384.1
3666.5
3836.6
3742.6
3468.1
3600.6
3737.2

L thể
t ch c
mẫu
3
(g/cm )
1.627
1.637
1.500
1.639
1.650
1.483
1.679

1.561
1.426
1.545
1.617
1.577
1.462
1.518
1.575

L thể
tích trung
ết
bình
luận
3
(g/cm )
1.588

Đạt

1.575

Đạt

1.554

Đạt

1.580

Đạt

1.518

Đạt

* Nhận xét: Nhìn vào bảng khối lượng thể tích của gạch
khơng nung, ta thấy: So với CP1 là cấp phối của nhà máy, thì khối
lượng thể tích của các cấp phối có sử dụng xỉ sắt đa số nhẹ hơn. Như


23
vậy khi sử dụng xỉ sắt làm thành phần cấp phối, khối lượng thể tích
của gạch không nung có sử dụng xỉ sắt nhẹ hơn so với gạch không
nung không sử dụng xỉ sắt.
3.4. BÌNH LU N ẾT QUẢ
Qua các kết quả thí nghiệm về các chỉ tiêu cơ lý vật liệu, thí
nghiệm về cường độ phát triển của gạch, độ r ng, độ hút nước. Ta
nhận thấy, các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu đều đạt được các yêu cầu về
kỹ thuật. Độ r ng của các cấp phối chênh lệch không nhiều, từ 19,4% 19,8%. Độ hút nước của gạch không nung khoảng từ 8,6% - 12,2% là
khá thấp so với độ hút nước của gạch nung khoảng 10 - 18%). Với độ
hút nước này, gạch không nung có khả năng chống thấm tốt hơn gạch
nung. Về cường độ phát triển của gạch theo thời gian, so sánh với cấp
phối của nhà máy CP1, ta thấy cấp phối số 5 đạt được cường độ cũng
độ ổn định nhất so với cấp phối của nhà máy và các cấp phối còn lại.
Ở cấp phối số 5, cường độ phát triển của viên gạch từ ngày 3 đến ngày
7 phát triển mạnh nhất, từ ngày 7 đến ngày 14 và 28 cường độ viên
gạch phát triển đều, vượt qua yêu cầu về cường độ của đề tài.
3.5. HIỆU QUẢ VỀ Ỹ THU T VÀ
I TRƯỜNG C A

GẠCH H NG NUNG
3.5.1. Hiệu quả về kỹ thuật: Gạch không nung khi sử dụng xỉ sắt làm
thành phần cấp phối thay thế hàm lượng nhất định bột đá có cường độ
đạt yêu cầu đối với loại gạch xây. Trong thí nghiệm, với tỉ lệ thay thế 70
kg) khối lượng bột đá, cường độ 28 ngày của viên gạch đạt cao hơn so
với viên gạch chuẩn không sử dụng xỉ sắt - CP1).
3.5.2 Hiệu quả về môi tr ờng: Khi sử dụng xỉ sắt làm thành phần
cấp phối cho sản xuất gạch không nung đã giải quyết được vấn đề về
môi trường, giảm thiểu lượng xỉ thải từ các nhà máy sản xuất thép.
Tiết kiệm nguồn tài nguyên đất nông nghiệp.
3.6. ẾT LU N CHƯƠNG
Dựa vào cấp phối chuẩn của nhà máy gạch Nghĩa Lâm Xanh.