Nghiên cứu cấp phối hợp lý chế tạo gạch không nung xi măng cốt liệu tại quảng ngãi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

THÁI THÀNH DANH

NGHIÊN CỨU CẤP PHỐI HỢP LÝ
CHẾ TẠO GẠCH KHÔNG NUNG XI MĂNG
CỐT LIỆU TẠI QUẢNG NGÃI

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 2019


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. TRẦN QUANG HƯNG

Phản biện 1: TS. NGUYỄN HUY GIA

Phản biện 2: TS. NGUYỄN VĂN CHÍNH

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ
chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng & Công nghiệp
họp tại Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 04 tháng 05 năm
2019

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Học liệu và Truyền thông Trường Đại học Bách khoa Đại học
Đà Nẵng
- Thư viện Khoa Xây dựng dân dụng và Công nghiệp, Trường Đại học
Bách khoa – Đại học Đà Nẵng


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài

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 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 chọn trong sản xuất gạch không nung là các phụ phẩm
gạch nhẹ, bê tông xốp, đất đồi, chất thải công nghiệp, đá mạt từ các mỏ khai
thác đá xây dựng, gạch lỗi của các nhà máy gạch hay chất thải tro bay, tro bay từ
các nhà máy nhiệt điện, mỏ than.
Trên thế giới, các quốc gia phát triển luôn khuyến khích sử dụng tro tro bay
từ nhà máy nhiệt điện trong xây dựng đường sá và đôi khi là điều kiện bắt buộc.
Đơn cử như tại Pháp có đến 99% lượng tro bay 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 [1].
Tại Quảng Ngãi, nguyên liệu chủ yếu để sản xuất gạch không nung xi
măng cốt liệu là xi măng, đá mạt và cát sông, ngoài ra còn có nguồn tro bay từ
các nhà máy nhiệt điện trên địa bàn tỉnh, có thể bổ sung vào nguồn nguyên liệu
sản xuất gạch không nung.
Việc chế tạo sản xuất và sử dụng gạch không nung xi măng cốt liệu còn
nhiều vấn đề đặt ra như: Khối xây hay xảy ra nứt cục bộ, thấm tường lớn, thói
quen sử dụng vật liệu xây của các hộ dân chủ yếu gạch đất sét nung…
Đề tài “Nghiên cứu cấp phối hợp lý chế tạo gạch không nung xi măng cốt
liệu tại Quảng Ngãi” được thực hiện nhằm đánh giá hiệu quả của các thành phần
cấp phối khác nhau thông qua khảo sát các tính chất cơ lý của gạch không nung.
2. Mục tiêu c a đề tài

Dựa trên nguồn nguyên liệu tại địa phương, khảo sát cấp phối hợp lý để sản


2

xuất gạch xi măng cốt liệu thể hiện ở các mặt:
- Các tính chất cơ lý của gạch.
- Hiệu quả về kinh tế.
3. Đối tượng nghiên cứu

Gạch không nung xi măng cốt liệu khi sử dụng nguồn nguyên liệu tại
Quảng Ngãi.
4. Phạm vi nghiên cứu

Cấp phối để chế tạo gạch xi măng cốt liệu.
5. Phương pháp nghiên cứu

Khảo sát thực nghiệm và tổng hợp phân tích rút ra kết luận.
6. Nội dung c a luận văn

Luận văn được tổ chức như sau:
- Chương 1: Tổng quan về gạch không nung.
- Chương 2: Cơ sở khoa học xác định các đặc trưng cơ lí của gạch xi
măng cốt liệu và cốt liệu.
- Chương 3: Xây dựng cấp phối và thí nghiệm xác định các tính chất cơ
lý của gạch không nung.
- Kết luân và kiến nghị.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG
1.1. TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG

Gạch không nung hay gạch block là một loại gạch mà sau khi được tạo
hình thì tự đóng rắn đạt các chỉ số về cơ học như cường độ nén, uốn, độ hút
nước... mà không cần qua nhiệt độ, không phải sử dụng nhiệt để nung nóng đỏ
viên gạch nhằm tăng độ bền của viên gạch. 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.
1.1.1. Phân loại và các yếu tố kỹ thuật c a 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 theo nguyên lý hình thành bê tông.
1.1.2. Phân biệt gạch xi măng cốt liệu, gạch Bi, gạch Papanh


3

1.2. CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÍ C A GẠCH KHÔNG NUNG
1.2.1. Độ ngậm nước và khả năng chống thấm nước c a gạch xi măng

cốt liệu
Độ ngậm nước của gạch xi măng cốt liệu rất thấp, đạt dưới 8% trong khi
gạch đất sét nung có thể ngậm nước từ 14% đến 18%.
1.2.2. Khối lượng thể tích c a gạch xi măng cốt liệu

Do có cốt liệu chính là mạt đá, nên gạch xi măng cốt liệu có khối lượng thể
tích khoảng 1.550kg/m3.
1.2.3. Vữa dùng cho gạch xi măng cốt liệu

Cốt liệu chính của gạch xi măng cốt liệu là mạt đá, xi măng. Cốt liệu chính
của vữa xây trát thông dụng là cát và xi măng. Do vậy, gạch xi măng cốt liệu
hoàn toàn sử dụng vữa xây trát thông thường và độ kết dính của lớp vữa với
gạch là rất bền vững. Gạch xi măng cốt liệu có kích thước lớn, đồng đều, bề mặt
phẳng nên rất tiết kiệm vữa xây trát.
Độ dầy thành vách của gạch xi măng cốt liệu lỗ rỗng đạt từ 2cm đến 3,5cm,
cao hơn nhiều lần so với gạch đất sét nung nên việc bắt vít treo đồ, vật nặng
hoàn toàn yên tâm.
1.3. GIỚI THIỆU CÁC LOẠI VẬT LIỆU CHẾ TẠO GẠCH KHÔNG

NUNG TẠI QUẢNG NGÃI
1.3.1. Vật liệu sản xuất gạch không nung

Những nguyên liệu thích hợp cho việc sản xuất vật liệu không nung đó là:
các loại quặng, cát, xỉ, vôi, đá, chất thải công nghiệp, chất thải xây dựng...
Yêu cầu đối với một số nguyên liệu chính sản xuất gạch không nung như
dưới đây.

1.3.2. Cát

Thường là cát sông, cát nhân tạo cũng có thể được sử dụng hoặc cát thải từ
công nghiệp nghiền đá... Nhưng nguyên liệu cát phải đáp ứng được các yêu cầu
kỹ thuật như sau: cát sử dụng là cát thô và kích thước hạt tương đối đồng nhất,
Nên chọn cát có độ ẩm từ 3-5%, hạt nhỏ hơn 0.75cm. Nguồn cát sông khai thác
chủ yếu từ các sông Trà Khúc, Sông Trà Bồng, Sông Vệ, Sông Trà Câu, tuy
nhiên tình trạng sạt lở do khai thác cát ảnh hưởng đến môi trường, UNBD tỉnh
Quảng Ngãi đang có lộ trình tìm vật liệu thay thế cát sông và đóng các mỏ đang
khai thác cát.


4

1.3.3. Đá mạt

Là nguyên liệu chính để sản xuất gạch không nung. Đá mạt thải ra từ các
mỏ khác thác đá xây dựng trên địa bàn tỉnh, rải khắp các huyện đều có các mỏ
đá, như Mỏ Đá Mỹ Trang ở Đức Phổ, Mỏ đá Tịnh Bắc ở Sơn Tịnh và Mỏ đá
Bình Đông ở Bình Sơn….Các mỏ đá này hàng năm thải ra một lượng đá mạt
đáng kể phục vụ sản xuất gạch không nung và làm đường giao thông trên địa
bàn tỉnh.
1.3.4. Xi măng

Sự kết hợp của xi măng thông thường, có thể cải thiện cường độ và khả
năng kháng nước của gạch, giúp không bị ảnh hưởng sau khi lũ lụt.... Nếu
không, sẽ có hiện tượng gạch bị nứt. Hiện trên địa bàn tỉnh không có nhà máy xi
măng, nguồn cung chủ yếu nhập về từ các nhà máy ngoài tỉnh với các thương
hiệu xi măng như Vissai Ninh Bình, Xi măng Hải Vân, Xi măng Sông Gianh, Xi
măng Bỉm Sơn…

1.3.5. Nước

Mức nước thích hợp làm cho gạch có độ bền cao. Lượng nước vừa đủ sẽ
tạo ra sự khác biệt độ bền của gạch, kháng nấm mốc.
1.3.6. Tro bay

Theo Bộ Công thương, hiện nay, cả nước có 19 nhà máy nhiệt điện
(NMNĐ) than đang vận hành, với tổng công suất phát 14.480 MW, mỗi năm
thải khoảng 15 triệu tấn tro, xỉ. Trong đó, lượng tro bay chiếm khoảng 75%, còn
lại là xỉ. Dự kiến sau năm 2020, con số này sẽ là 43 nhà máy với tổng công suất
39.020 MW, lượng tro bay thải ra dự kiến hơn 30 triệu tấn/năm. Lượng tro bay
thải ra được tích trữ tại các bãi chứa, hồ chứa từ nhiều năm nay rất lớn, đặt ra
yêu cầu cấp thiết phải có giải pháp xử lý đồng bộ, sử dụng tro bay để sản xuất
vật liệu xây dựng (VLXD), góp phần bảo vệ môi trường, tiết kiệm tài nguyên[14].
Tro bay là chất thải của các nhà máy điện đốt than, tuy nhiên nó lại là
nguyên liệu quý trong ngành sản xuất xi măng và vật liệu xây dựng bởi các
thành phần hóa học nòng cốt tạo nên clinker và cả xi măng. Tro bay nếu đạt yêu
cầu dùng làm phụ gia cho việc sản xuất xi măng sẽ chiếm 5-30% nguyên liệu,
làm giảm chi phí sản xuất xi măng. Bê tông dùng tro bay để thay thế khoảng
30% xi măng sẽ làm giảm đáng kể lượng xi măng và làm tăng đáng kể tính bền
chắc của công trình”.


5

Ngoài ra, tro bay còn được sử dụng để làm chất liên kết gia cố các công
trình giao thông, sản xuất gạch không nung, bê tông nhẹ, làm tấm trần, tường
thạch cao, gốm sứ rất hiệu quả với tổng mức tiêu thụ có thể lên đến hàng chục
triệu tấn/năm.
1.3.7. Một số loại gạch không nung hiện nay đang sử dụng 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 hay gạch xi măng cốt liệu, gạch bê tông
Gạch xi măng – cát
Gạch không nung tự nhiên
Gạch bê tông bọt siêu nhẹ
Gạch bê-tông khí chưng áp
1.4. QUY TRÌNH SẢN SUẤT GẠCH KHÔNG NUNG

Công nghệ sản xuất gạch xi măng cốt liệu (gạch block)
a. Nguyên liệu: xi măng và cốt liệu như: tro bay, mạt đá, cát vàng, nước
b. Cách phối trộn: 8-10% xi măng để liên kết, 85% cốt liệu và nước, phụ gia
c. Quy trình sản xuất:
1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG

Thực tế cho thấy, các nước phát triển trên thế giới và khu vực đã rất thành
công trong việc xử lý, sử dụng thạch cao, tro, xỉ từ sản xuất điện, hóa chất làm
nguyên liệu sản xuất VLXD. Tại Pháp, có đến 99% lượng tro Tro bay thải ra
được tái sử dụng. Tại Nhật Bản, con số này là 80%, tại Hàn Quốc là 85%.
Bộ Xây dựng đánh giá, tại Việt Nam, nhiều tổ chức, cá nhân sản xuất điện,
hóa chất, sản xuất VLXD, các cơ sở nghiên cứu đã có nhiều biện pháp xử lý, sử
dụng tro, xỉ để làm nguyên liệu sản xuất xi măng, VLXD, làm các loại bê tông,
nền móng, kè, đập rất hiệu quả, thay thế một phần tài nguyên đất để sản xuất
VLXD, giảm áp lực diện tích đất làm bãi chứa và bảo vệ môi trường. Tuy nhiên
những nghiên cứu này mới chỉ mang tính tự phát. Bên cạnh đó lại có những tổ
chức, cá nhân còn xin nhập tro, xỉ để sản xuất VLXD. Các tổ chức, cá nhân đầu
tư, sản xuất điện, thép, hóa chất, các cơ sở sản xuất công nghiệp có thải ra tro,

xỉ, thạch cao và các cơ sở sản xuất VLXD đang rất cần cơ sở pháp lý để việc xử


6

lý, sử dụng thạch cao, tro, xỉ làm VLXD là hợp pháp và có định hướng phát
triển bền vững.
Nguyên liệu chủ yếu sản xuất gạch không nung sử dụng phế cặn tự dưỡng
là phế thải công nghiệp, như bột tro bay, đá bìa, xỉ lò và các loại gạch ngói phế
thải cũ, đá mạt, cát sông, các loại cặn quặng… trong đó lượng sử dụng đạt trên
80%, được lấy từ các nhà máy phát điện, xưởng quặng than, xưởng nhiệt điện,
xưởng sắt thép, xưởng vật liệu đá.
Để có thể sử dụng Tro bay làm thành phần cấp phối sản xuất gạch không
nung cần có những nghiên cứu chuyên sâu. Chương 2 sẽ trình bày cơ sở xác
định các đặc trưng cơ lí cơ bản của vật liệu chế tạo gạch và phương pháp thí
nghiệm để làm cơ sở cho chương 3 tiến hành nghiên cứu các đặc trưng cơ lí của
loại gạch này.
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÍ C A GẠCH
XI MĂNG CỐT LIỆU VÀ CỐT LIỆU
2.1. CÁC TÀI LIỆU, TIÊU CHUẨN LIÊN QUAN ĐẾN VIỆC XÁC ĐỊNH CÁC
ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ C A GẠCH XI MĂNG CỐT LIỆU
Các đặc trưng cơ lý của Gạch xi măng cốt liệu được quy định trong TCVN
6477:2016 [2] như bảng 2.1.
2.2. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ C A CỐT LIỆU CHẾ
TẠO GẠCH KHÔNG NUNG
2.2.1. Phương pháp xác định đặc trưng cơ lý c a xi măng
Các đặc trưng cơ lý của Xi măng được quy định trong TCVN tại bảng 2.2 .
2.2.2. Phương pháp xác định đặc trưng cơ lý c a cát
2.2.3. Phương pháp xác định đặc trưng cơ lý đá mạt

Các đặc trưng cơ lý của đá mạt (đá mạt, đá mi) được quy định trong
TCVN 7572:2006[9] như bảng 2.4.
2.2.4. Phương pháp xác định đặc trưng cơ lý nước
Các đặc trưng cơ lý của nước được quy định trong TCXDVN 302:2004
[12]

.
2.2.5. Phương pháp xác định đặc trưng cơ lý tro bay


7

Các đặc trưng cơ lý của tro bay được quy định trong TCVN 7572:2006[9]
như bảng 2.5.
2.3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ
C A CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CHẾ TẠO GẠCH KHÔNG NUNG
2.3.1. Kết quả thí nghiệm xi măng
a. Xác định độ mịn theo TCVN 4030:2003

[3]

- Nguyên tắc thí nghiệm: Độ mịn của xi măng đuợc xác định theo phương

pháp sàng xi măng bằng sàng tiêu chuẩn. Độ mịn là tỷ lệ phần trăm của lượng xi
măng còn lại trên sàng so với lượng xi măng sàng.
- Tiến hành thí nghiệm: Cân khoảng 10g xi măng, chính xác đến 0,01g và

cho xi măng vào sàng qua sàng có kích thuớc lỗ sàng 0,09mm. Tiến hành sàng
với chuyển động xoay tròn, dạng hành tinh và lắc ngang cho đến khi không còn
xi măng lọt qua sàng. Cân lượng xi măng sót trên sàng. Độ mịn là tỷ lệ phần

trăm của lượng xi măng còn lại trên sàng và lượng vật liệu lúc đầu cho vào sàng.
Chính xác đến 0,1 %. Tiến hành thí nghiệm trên 2 mẫu, lấy trung bình.
- Kết quả thí nghiệm:

Bảng 2.6. Kết quả thí nghiệm độ mịn của xi măng Vissai Ninh Bình
Khối
Khối lượng
lượng
Ký hiệu
mẫu
trên sàng
(g)
mẫu
(g)
Mẫu 1
Mẫu 2

10,30
10,25

0,35
0,25

Yêu cầu
Trung
Độ mịn
kỹ thuật Kết luận
bình (%)
(%)
(%)

3,40
2,44

2,92

≤ 10

Đạt

b. Xác định độ bền nén theo TCVN 6016:2011 [11]
c. Xác định thời gian đông kết theo TCVN 6017:1995

[4]

- Nguyên tắc thí nghiệm: Thời gian đông kết được xác định bằng cách quan

sát độ lún sâu của một kim chuẩn vào hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn cho đến
khi nó đạt được giá trị quy định.
- Kết quả thí nghiệm:

Lượng nước tiêu chuẩn: 26,4%


8
d. Xác định khối lượng riêng theoTCVN 4030:2003 [3]

Dùng bình khối lượng riêng để xác định khối lượng riêng của xi măng. Sử
dụng chất lỏng không phản ứng với xi măng để xác định khối lượng riêng.
Lượng xi măng dùng phụ thuộc vào thiết bị, giá trị p được xác định chính xác
đến 0,01 g/cm3. Kiểm tra xác nhận độ chính xác này bằng phép xác định lặp

lại. Khối lượng riêng là giá trị trung bình của hai lần xác định, chính xác đến
0,01 g/cm3.
2.3.2. Kết quả Thí nghiệm cát
a. Xác định khối lượng riêng, độ hút nước của cát theo TCVN 7572-

4:2006 [13]
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định khối lượng riêng, khối lượng
thể tích và độ hút nước của cốt liệu có kích thước không lớn hơn 40 mm, dùng chế
tạo bê tông và vữa. Khi cốt liệu lớn có kích thước hạt lớn hơn 40 mm áp dụng
TCVN 7572-5: 2006.
b. Xác định khối lượng thể tích xốp của cát theo TCVN 7572-6:2006 [9]

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định khối lượng thể tích xốp và
độ hổng của cốt liệu dùng chế tạo bê tông và vữa.
Biểu đồ thành phần hạt của cát
Lượng sót tích lũy trên sàng (%)

0

20

40

60

80

100
0.14

0.315

0.63

1.25

2.5

Kích thước sàng (mm)

Hình 2.4 Biểu đồ thành phần hạt của cát
d. Xác định hàm lượng bụi, bùn, sét: Áp dụng theo TCVN 7572-8:2006.


9

Kết quả thí nghiệm:

Bảng 2.13. Kết quả thí nghiệm hàm lượng bụi, bùn, sét của cát Sông Trà
Ký
hiệu
mẫu
Mẫu 1
Mẫu 2

Khối lượng
mẫu khô
trước khi
rửa
(g)

1025.2
1004.7

Khối
Hàm
lượng mẫu
lượng bụi,
khô sau
bùn, sét
khi rửa
(%)
(g)
1020.3
0.48
999.8
0.49

Trung
bình
(%)

Yêu
cầu kỹ
thuật

Kết luận

0.49

≤10

Đạt

2.3.3. Kết quả thí nghiệm đá mạt
a. Xác định khối lượng riêng, độ hút nước của Đá mạt theo TCVN 7572-

4:2006 [13]
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định khối lượng riêng, khối lượng
thể tích và độ hút nước của cốt liệu có kích thước không lớn hơn 40 mm, dùng chế
tạo bê tông và vữa. Khi cốt liệu lớn có kích thước hạt lớn hơn 40 mm áp dụng TCVN
7572-5: 2006.
- Sấy mẫu thử đọng lại trên sàng đến khối lượng không đổi. Để nguội mẫu

đến nhiệt độ phòng trong bình hút ẩm, sau đó cân và ghi khối lượng mẫu (m4).
b. Xác định khối lượng thể tích xốp của Đá mạt theo TCVN 7572-6:2006

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định khối lượng thể tích xốp và
độ hổng của cốt liệu dùng chế tạo bê tông và vữa.
Biểu đồ thành phần hạt của Đá mạt
2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG
Qua chương này, dựa vào các tiêu chuẩn, tác giả đã trình bày các nguyên
tắc chung xác định các tính chất cơ lý của gạch xi măng cốt liệu quy định trong
TCVN đồng thời đã tiến hành thí nghiệm xác định được các tính chất của cốt
liệu sử dụng để chế tạo gạch.
Chương 3 sẽ trình bày về cấp phối và chế tạo mẫu, từ đó xác định được tính
chất cơ lý của gạch thông qua các thí nghiệm.


10

CHƯƠNG 3
XÂY DỰNG CẤP PHỐI VÀ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG
CƠ LÝ C A GẠCH KHÔNG NUNG
3.1. THIẾT KẾ CẤP PHỐI SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG

Cấp phối thông thường của gạch bê tông không nung được sản xuất tại
nhà máy gạch Dung Quất có thành phần cấp phối như sau cho một mẻ trộn:
337,5(Kg) Đá mạt + 37,5(Kg) Xi măng + 25(Lít) Nước.
3.2. TẠO MẪU THÍ NGHIỆM

Sau khi tính toán xong các cấp phối, tiến hành đúc mẫu tại nhà máy gạch
Dung Quất thuộc Công ty Đô thị và Khu Công nghiệp. Gạch 6 lỗ có kích thước
170x115x75, với các cấp phối trộn từ 1 đến 5.
3.3. CÁC KẾT QUẢ KHẢO SÁT

3.3.1. Phương pháp tiến hành thí nghiệm
Đo các kích thước của mẫu thử chuẩn bị chính xác tới 1 mm. Đặt mẫu thử
lên thớt dưới của máy nén, tâm mẫu thử trùng với tâm thớt nén. Thực hiện gia
tải cho đến khi mẫu bị phá hủy, xác định giá trị lực nén lớn nhất. Tốc độ tăng tải
phải đều và bằng (0,6 ± 0,2) MPa/s.
Mỗi cấp phối đều lấy 6 viên, nén theo 2 phương làm việc của viên gạch,
nén theo phương dài rộng và phương dài cao của viên gạch tương ứng trạng thái
làm việc của viên gạch khi xây tường 200mm hay xây tường 100mm
Xác định độ rỗng gạch xi măng cốt liệu theo TCVN 6477:2016 [9]
Nguyên tắc
Tính tổng thể tích viên gạch. Dùng cát đổ vào các lỗ rỗng để xác định tổng
thể tích phần rỗng. Từ đó xác định tỷ lệ % thể tích phần rỗng so với tổng thể tích
viên gạch.
Cách tiến hành
Mẫu thử là 3 viên gạch nguyên. Đo kích thước chiều dài, rộng, cao của

mẫu thử. Trị số đo mỗi chiều là giá trị trung bình cộng của 4 cạnh cùng chiều
đó. Đổ cát vào các phần rộng của mẫu thử. Đối với các phần rỗng ở đầu mẫu thử
cần áp sát các miếng kính vào để tạo thành lỗ rỗng. Cát phải rơi tự nhiên theo
phương thẳng đứng. Miệng phễu đổ cát cách miệng lỗ rỗng 10 cm. Cân lượng
cát ở toàn bộ các phần rỗng của mẫu thử.


11

CHÚ THÍCH: Trong quá trình thử không được rung hoặc lắc mẫu thử làm
cho cát chặt lại.
Xác định độ hút nước và thấm c a gạch xi măng cốt liệu theo TCVN
6355 - 4: 2009 [16]
- Nguyên tắc thí nghiệm: Ngâm mẫu thử đã được sấy khô và biết trước

khối lượng cho tới khi bão hòa nước. Độ hút nước là tỷ lệ phần trăm khối lượng
nước hút vào so với khối lượng mẫu khô.
- Tiến hành thí nghiệm: Mẫu đã được bảo dưỡng trong điều kiện quy định

không dưới 28 ngày. Lấy 5 viên gạch nguyên đạt yêu cầu ngoại quan để làm
mẫu thử, sấy khô mẫu đến khối lượng không đổi. Sau đó, để nguội mẫu đến
nhiệt độ phòng thí nghiệm và cân, được khối lượng m1. Ngâm mẫu vào nước
sinh hoạt ở nhiệt độ thường trong 24 giờ. Vớt mẫu ra, dùng vải ẩm lau nước
đọng trên bề mặt mẫu rồi cân, được khối lượng m2.

Hình 3.13 Tiến hành sấy khô trong 24h.


12

Hình 3.14 Ngâm mẫu gạch không nung

3.3.2. Kết quả chi tiết c a các cấp phối.
Cấp phối số 01

Bảng 3.2. Kết quả cấp phối số 01
Cấp phối số 02

Bảng 3.3. Kết quả cấp phối số 02
Cấp phối số 03

Bảng 3.4. Kết quả cấp phối số 03

TT

1

Các chỉ
tiêu cơ lý

Kích
thước
Chiều dài
Chiều
rộng
Chiều cao
Độ dày
viên gạch

Đơn vị

PP thử

Viên 1

Viên 2

Viên 3
TB

mm
mm
mm
mm

TCVN
6477:
2016

168,0

168,0

168,0

168,0

115,0

116,0

114,5

115,2

76,0

76,0

75,0

75,7

14,0

14,5

13,5

14,0

Yêu cầu kỹ
thuật
(theo TCVN
6477:2016)

± 2 Chiều
dài và
rộng
± 3 Chiều

cao
≥ 10


13

2

3

4

5

6

7

ở vị trí
nhỏ nhất
Độ rỗng
Khối
lượng thể
tích của
cát
Khối
lượng cát
trong các
lổ rỗng
Cường độ

chịu nén
(Dài x
Cao)
Hệ số
hình
dạng, K
Lực nén
lớn nhất
Cường độ
chịu nén
(Dài x
Rộng)
Hệ số
hình
dạng, K
Lực nén
lớn nhất
Khối
lượng thể
tích của
viên gạch
Khối
lượng
viên gạch
sấy khô

%
g/cm3

19,4

19,1

19,6

19,4

≤ 65

4,34

≥ 3,5

2,94

≥ 3,5

1,411

TCVN
6477:
2016

g

402,5

398,7

399,6

MPa

4,72

3,94

4,36

TCVN
6477:
2016

0,843

kN

71,47

59,63

65,14

MPa

2,43

3,49

2,92

TCVN
6477:
2016

0,843

kN

56,15

79,64

68,45

g/cm3

1,611

1,519

1,578

1,570

2366

2250

2277

2298

≤ 20000

8,3

≤ 14 đối
với Mac <
7.5
≤ 12 đối
với Mac
≥7.5

g

Độ hút
nước

%

Khối

g

TCVN
6477:
2016

TCVN

63554: 09

8,7

9,7

6,6

2571

2468

2427


14

lượng
mẫu sau
khi ngâm
nước

8

Độ thấm
nước

≤ 0,35 đối
với gạch
xây không

3156,5 3044,3 3224,4 3141,7
trát
≤ 16 đối
với gạch
xây có trát

L/m2.h

Diện tích
mặt mẫu
m2
tiếp xúc
với nước
Thể tích
nước
L
thấm qua
mẫu
Thời gian
thấm
h
nước
Cấp phối số 04

TCVN
6477: 0,0126 0,0131 0,0130
2016

0,155

0,155

0,155

0,0039 0,0039 0,0037

Bảng 3.5. Kết quả cấp phối số 04
Các chỉ
tiêu cơ lý

Đơn vị

PP thử

Viên 1

Viên 2

Viên 3

TT

1

2

TB

Kích
thước

Chiều dài
Chiều
rộng
Chiều
cao
Độ dày
viên gạch
ở vị trí
nhỏ nhất
Độ rỗng
Khối
lượng thể

mm
mm
mm

TCVN
6477:
2016

mm
%
g/cm3

TCVN
6477:
2016

Yêu cầu kỹ

thuật
(theo
TCVN
6477:2016)

± 2 Chiều
dài và
rộng
± 3 Chiều
cao

168,0

167,5

165,5

167,0

115,0

115,0

115,0

115,0

75,0

75,2

75,0

75,1

14,0

14,5

11,0

13,2

≥ 10

19,0

19,3

19,4

19,3

≤ 65

1,411


15

3

4

5

6

7

tích của
cát
Khối
lượng cát
g
trong các
lổ rỗng
Cường độ
chịu nén
MPa
(Dài x
Cao)
Hệ số
hình
dạng, K
Lực nén
kN
lớn nhất
Cường độ
chịu nén

MPa
(Dài x
Rộng)
Hệ số
hình
dạng, K
Lực nén
kN
lớn nhất
Khối
lượng thể
g/cm3
tích của
viên gạch
Khối
lượng
g
viên gạch
sấy khô
Độ hút
nước

%

Khối
lượng
mẫu sau
khi ngâm
nước

g

389,2

394,6

391,2

3,18

3,69

2,84

TCVN
6477:
2016

TCVN
63554: 09

≥ 3,5

3,08

≥ 3,5

0,841
47,64

55,32

41,95

3,18

2,87

3,20

TCVN
6477:
2016

TCVN
6477:
2016

3,24

0,841
72,83

64,99

75,14

1,614

1,547

1,595

1,585

2339

2241

2277

2285

≤ 20000

8,9

≤ 14 đối
với Mac <
7.5
≤ 12 đối
với Mac
≥7.5

8,4

9,2

9,2

2535

2447

2486


16

8

Độ thấm
nước

Diện tích
mặt mẫu
tiếp xúc
với nước
Thể tích
nước
thấm qua
mẫu
Thời gian
thấm
nước

≤ 0,35 đối
với gạch
xây không
3215,3 3183,3 3347,6 3248,8

trát
≤ 16 đối
với gạch
xây có trát

L/m2.h

TCVN
6477: 0,0121 0,0127 0,0126
2016

2

m

L

0,155

0,155

0,155

h

0,0040 0,0038 0,0037

Cấp phối số 05

Bảng 3.6. Kết quả cấp phối số 05

Các chỉ
tiêu cơ lý

Đơn
vị

PP thử Viên 1 Viên 2 Viên 3

TT

1

2

TB

Kích
thước
Chiều dài
Chiều
rộng
Chiều cao
Độ dày
viên gạch
ở vị trí
nhỏ nhất
Độ rỗng
Khối
lượng thể
tích của

cát
Khối
lượng cát

mm

Yêu cầu
kỹ thuật
(theo
TCVN
6477:2016)
± 2 Chiều
dài và
rộng
± 3 Chiều
cao

168,0

168,8

168,0

168,3

117,0

116,5

115,5

116,3

75,5

75,5

75,0

75,3

mm

13,5

15,0

14,5

14,3

≥ 10

%

19,1

19,1

19,4

19,2

≤ 65

mm
mm

g/cm3

g

TCVN
6477:
2016

TCVN
6477:
2016

1,411

399,2

400,4

398,5


17

3

4

5

6

7

8

trong các
lổ rỗng
Cường độ
chịu nén
MPa
(Dài x
Cao)
Hệ số hình
dạng, K
Lực nén
kN
lớn nhất
Cường độ
chịu nén
MPa
(Dài x
Rộng)

Hệ số hình
dạng, K
Lực nén
kN
lớn nhất
Khối
lượng thể
g/cm3
tích của
viên gạch
Khối
lượng viên
g
gạch sấy
khô
Độ hút
nước

%

Khối
lượng mẫu
sau khi
ngâm
nước

g

Độ thấm
nước

5,17
TCVN
6477:
2016

5,13

5,09

≥ 3,5

4,53

≥ 3,5

0,839
78,15

75,23

77,01

4,80

4,47

4,31

TCVN

6477:
2016

0,839
112,45 103,39 101,67

TCVN
6477:
2016

TCVN
63554: 09

TCVN
L/m .h 6477:
2016
2

4,95

1,588

1,550

1,622

1,587

2357

2302

2360

2340

≤ 20000

8,8

≤ 14 đối
với Mac <
7.5
≤ 12 đối
với Mac
≥7.5

8,4

9,3

8,8

2554

2516

2568

822,4

725,3

670,0

≤ 0,35 đối
với gạch
xây không
739,2
trát
≤ 16 đối
với gạch
xây có trát


18

Diện tích
mặt mẫu
tiếp xúc
với nước
Thể tích
nước thấm
qua mẫu
Thời gian
thấm nước

m2

0,0104 0,0122 0,0121

L

0,155

h

0,0181 0,0175 0,0192

0,155

0,155

Biểu đồ so sánh các kết quả

Hình 3.7. So sánh độ rỗng của các cấp phối
19.45
19.40

Giá trị độ rỗng(%)

19.40
19.35
19.30

19.30

19.30
19.25

19.20

19.20

19.20

19.15
19.10
Cấp phối 1

Cấp phối 2

Cấp phối 3

Cấp phối 4

Cấp phối 5

Nhận xét: Tất cả các cấp phối, cho ra sản phẩm có độ rỗng phù hợp tiêu
chuẩn TCVN 6477:2016, yêu cầu độ rỗng gạch không nung < 65%


19

Hình 3.8. So sánh cường độ nén cạnh dài/cao của các cấp phối
6.00
5.09
Giá trị cường độ (MPa)

5.00

4.00

4.50

4.34

3.52
3.24

3.00
2.00
1.00
0.00
Cấp phối 1

Cấp phối 2

Cấp phối 3

Cấp phối 4

Cấp phối 5

Nhận xét: Có 4/5 cấp phối cho sản phẩm có đường độ chị nén (mặt chịu ép
dài/cao) đạt tiêu chuẩn TCVN 6477:2016, yêu cầu cường độ > 3,5Mpa.

Hình 3.9. So sánh cường độ nén cạnh dài/rộng của các cấp phối
5.00
4.53
4.50

Giá trị cường độ (MPa)

4.00

3.76

3.50
3.00

2.94

3.00

3.08

2.50
2.00
1.50
1.00
0.50
0.00
Cấp phối 1

Cấp phối 2

Cấp phối 3

Cấp phối 4

Cấp phối 5

Nhận xét: Có 2/5 cấp phối cho sản phẩm có cường độ chị nén (mặt chịu


20

ép dài/rộng) đạt tiêu chuẩn TCVN 6477:2016, yêu cầu cường độ > 3,5Mpa

Hình 3.10. So sánh độ hút nước các cấp phối
12.00
10.10

10.20

Giá trị độ hút nước (%)

10.00
8.90

8.80

Cấp phối 4

Cấp phối 5

8.30
8.00

6.00

4.00

2.00

0.00
Cấp phối 1

Cấp phối 2

Cấp phối 3

Nhận xét: Tất cả các cấp phối có độ hút nước đạt tiêu chuẩn TCVN
6477:2016, yêu cầu độ hút nước < 14%.

Hình 3.11. So sánh độ thấm nước các cấp phối
3500.00

Giá trị độ thấm nước (L/m2.h)

3141.70

3248.80

3000.00

2429.50

2500.00
2068.80

2000.00
1500.00
1000.00

739.20

500.00
0.00
Cấp phối 1

Cấp phối 2

Cấp phối 3

Cấp phối 4

Cấp phối 5


21

Nhận xét: Tất cả các cấp phối có độ thấm nước không đạt tiêu chuẩn
TCVN 6477:2016, yêu cầu độ thấm nước < 16 (L/m2.h) đối với gạch xây
có trát.
3.4. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ
3.4.1. Hiệu quả về kinh tế
- Căn cứ giá vật liệu hiện tại trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi, dựa vào cấp

phối, tính giá thành vật liệu để sản xuất 1 viên gạch 6 lỗ 170x115x75, nặng
2,25kg như bảng trên.

- Giá thành viên gạch giảm dần khi tăng hàm lượng tro bay từ 2,5% đến

5,0% và 7,5% nhưng vẫn đảm bảo cường độ chịu nén và cho ra sản phẩm có độ
mịn hơn, độ hút nước giảm hơn.
- Với phương án thay thế 10% khối lượng cát (Cấp phối số 4), giá thành

viên gạch tăng cao nhất, trong khi cường độ và độ hút nước không đảm bảo.

Bảng 3.12. Giá thành sản phẩm theo từng cấp phối
Thành phần cốt liệu cấp
phối % (theo khối lượng)

Công
thức
xi
cấp Mạt đá
măng
phối (＜5m (PCB
m)

Cát

Tro
bay

40)

Đơn giá vật liệu, đã bao
gồm vận chuyển, chưa VAT
(đồng)

xi
Mạt đá
măng
Tro
Cát (＜
(PCB4
bay
(đồng
5mm)0)(đồng/
(đồng/ (đồng/ /kg)
kg)
kg)
kg)

Giá thành
vật liệu 1
viên Gạch
(chưa
VAT),
(đồng/viên)

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

=((2)*(6)+(
3)*(7)+(4)*
(8)+(5)*(9))
*2.25

CP
01
CP
02
CP
03

87.5
%

10%

0%

2.5%

125

1450

179

63

576

85%

10%

0%

5%

125

1450

179

63

572

82.5
%

10%

0%

7.5%

125

1450

179

63

569

CP
04

80%

10% 10%

0%

125

1450

179

63

591

CP
05

90%

10%

0%

125

1450

179

63

579

0%


22

- Từ đó, kết luận khi dùng kết hợp tro bay trong cấp phối, cho ra sản phẩm

có giá thành tốt nhất.
3.4.2. Hiệu quả về môi trường
- Hằng năm, các nhà máy nhiệt điện chạy than thải ra hàng trăm nghìn tấn

tro bay than. Hầu hết lượng tro này được trộn với nước và thải ra các hồ chứa
được vây bờ sơ sài, nằm ngay cạnh các khu đất nông nghiệp và dân cư.
- Khi sử dụng tro bay 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 nhiệt điện.
3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG

Căn cứ kết quả thiết kế cấp phối, đúc mẫu sản phẩm, thí nghiệm các thông
số cơ lý, rút ra một số kết luận như sau:
- Dùng tro bay cho ra sản phẩm có độ mịn bề mặt tốt, thẩm mỹ cao hơn.
- Dùng tro bay cho tra sản phẩm có giá thành tốt nhất, nhưng một số cấp

phối vẫn đảm bảo cường độ sản phẩm theo tiêu chuẩn, cần nghiên cứu thêm.
- Một số trong các cấp phối đảm bảo tiêu chuẩn về cường độ, kích thước,

độ rỗng, độ hút nước, tuy nhiên độ thấm nước không đạt theo tiêu chuẩn.


23

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Luận văn đã nêu nổi bật được tính cần thiết, ý nghĩa thực tiễn của đề tài,
tác giả đề xuất giải pháp tận dụng nguồn tro bay tại Quảng Ngãi làm thành phần

cấp phối cho sản xuất gạch không nung, nhằm đảm bảo vừa tiết kiệm tài
nguyên, vừa giải quyết bài toán về môi trường. Các nội dung nghiên cứu trong
luận văn đạt được như sau:
- Tổng quan về gạch không nung, các đặc trưng cơ lý của gạch không
nung, quy trình và công nghệ sản xuất gạch không nung.
- Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu: xi măng, cát, đá mạt, xỉ than.
Dựa vào cấp phối của nhà máy gạch Dung Quất. Từ đó thiết kế các cấp phối có
dùng tro bay trong thành phần cấp phối.
- Tác giả đã tận dụng nguồn tro bay tại các nhà máy nhiệt điện tại Quảng
Ngãi. Sau khi đúc mẫu tại nhà máy, tiến hành quy trình dưỡng hộ và nén mẫu tại
phòng thí nghiệm Las LAS-XD1335. Dựa vào cấp phối của nhà máy, so sánh
với các cấp phối thiết kế có sử dụng Tro bay thay cho Đá mạt để tìm ra cấp phối
đạt được cường độ và các yêu cầu kỹ thuật.
- Hiện nay xỉ thải từ nhà máy nhiệt điện chưa được sử dụng nên bị chôn
lấp. Vì vậy, khi tận dụng nguồn tro bay làm thành phần cấp phối cho sản xuất
gạch không nung ta chỉ tốn chi phí vận chuyển. Có thể khẳng định, tận dụng
nguồn tro bay tại Quảng Ngãi làm thành phần cấp phối cho sản xuất gạch không
nung, đã đem lại những hiệu quả về kinh tế, kỹ thuật, giải quyết được vấn đề về
môi trường, tiết kiệm nguồn tài nguyên.
- Tất cả các cấp phối cho ra sản phẩm có độ thấm không đạt so với tiêu
chuẩn, cần nghiên cứu sâu hơn nữa để có sản phẩm đạt tiêu chuẩn.
Qua kết quả nghiên cứu như trên, luận văn có một số kiến nghị như sau:
Giới hạn nghiên cứu của đề tài là sử dụng tro bay làm thành phần cấp
phối cho sản xuất gạch không nung. Quan sát thực nghiệm cho thấy, khi sử dụng
tro bay trong sản xuất gạch không nung với cấp phối phù hợp, cho ra những viên
gạch đạt chất lượng và tiêu chuẩn.
Đề tài chỉ mới thay đổi thành phần cấp phối tro bay thay cho đá mạt, vẫn
chưa nghiên cứu tro bay thay thế hoàn toàn cho Đá mạt, thay thế một lượng cát,
hay điều chỉnh giảm lượng xi măng có thể để đạt được cường độ theo yêu cầu.