LỜI NĨI ĐẦU
Chương trình phát triển vật liệu xây khơng nung đến năm 2020 được Thủ
tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 567/QĐ-TTg ngày 28/4/2010.
Để hỗ trợ Chương trình này, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định
số 1686/QĐ-TTg ngày 19/9/2014 phê duyệt danh mục Dự án “Tăng cường
sản xuất và sử dụng gạch không nung ở Việt Nam” do Chương trình Phát
triển Liên hợp quốc (UNDP) tài trợ từ nguồn vốn của Quỹ Mơi trường tồn
cầu (GEF) và giao cho Bộ Khoa học và Công nghệ chủ trì và Bộ Xây dựng
đồng thực hiện.
Mục tiêu của Dự án là giảm phát thải khí nhà kính thơng qua việc tăng
cường sản xuất và sử dụng gạch không nung (GKN) thay thế dần sản xuất
gạch đất sét nung sử dụng nhiên liệu hóa thạch và đất nơng nghiệp.
Để đạt được mục tiêu trên, một trong những nội dung quan trọng của Dự
án là nâng cao kiến thức và năng lực kỹ thuật cho các lãnh đạo doanh
nghiệp sản xuất và sử dụng GKN, các tổ chức cung cấp dịch vụ kỹ thuật,
các nhà đầu tư, các tổ chức tư vấn thiết kế, tư vấn giám sát, nhà thầu thi
công và cơ quan quản lý xây dựng địa phương thơng qua chương trình đào
tạo của Dự án.
Ban Quản lý Dự án (QLDA) gạch không nung đã phối hợp với các
chuyên gia đầu ngành trong nước và chuyên gia quốc tế biên soạn bộ tài
liệu đào tạo về gạch không nung gồm 05 môđun:
1) Kiến thức cơ bản về gạch khơng nung, chính sách và tiêu chuẩn;
2) Thi cơng nghiệm thu khối xây bằng vật liệu không nung;
3) Công nghệ sản xuất gạch bê tơng khí chưng áp (AAC);
4) Cơng nghệ sản xuất gạch bê tông (CBB);
5) Lập dự án đầu tư và hồ sơ vay vốn cho các dự án gạch khơng nung;
Bộ 05 tài liệu đã được hồn thiện, đáp ứng cơ bản mục tiêu bồi dưỡng
kiến thức về vật liệu xây không nung cho các đối tượng nêu trên.Trong các
năm 2016 -2018, với việc sử dụng 05 tài liệu này, Ban QLDA đã tổ chức 23
khóa đào tạo cho hơn 1.680 học viên đến từ 63 tỉnh, thành phố trong cả nước.
3
Để hỗ trợ các cán bộ quản lý, chuyên gia kỹ thuật, bạn đọc -Những
người trực tiếp triển khai thực hiện Chương trình phát triển vật liệu xây
khơng nung của Thủ tướng Chính phủ có tài liệu tham khảo, được sự nhất
trí của UNDP, Ban QLDA phối hợp với Nhà xuất bản Xây dựng xuất bản 05
tài liệu này.
Ban QLDA cũng khẳng định, việc xuất bản 05 tài liệu đào tạo về gạch
khơng nung khơng phục vụ cho mục đích thương mại mà nhằm mục đích
phổ biến kiến thức và lưu hành nội bộ. Mọi sao chép, dưới bất kỳ hình thức
nào nhằm mục đích thương mại phải được sự đồng ý của Ban QLDA gạch
không nung.
Ban QLDA xin trân trọng giới thiệu cùng bạn đọc 05 tập tài liệu này và
mong nhận được các ý kiến đóng góp của các độc giả. Các ý kiến đóng góp
xin gửi về Ban QLDA gạch không nung - Vụ Khoa học và Công nghệ các
ngành kinh tế-kỹ thuật, Bộ Khoa học và Công nghệ, 113 Trần Duy Hưng,
Hà Nội.
Ban quản lý dự án
4
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
AAC
Autoclaved Aerated Concrete (bê tơng khí chưng áp)
CKD
Chất kết dính
N/R
Nước/Chất rắn
CTR
Chất tạo rỗng
KLTT
Khối lượng thể tích
QTC
Quy tiêu chuẩn
MKN
Mất khi nung
KCS
Kiểm tra chất lượng sản phẩm
5
6
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ BÊ TƠNG KHÍ CHƯNG ÁP
1.1. GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM BÊ TƠNG KHÍ CHƯNG ÁP
1.1.1. Khái niệm về bê tơng khí chưng áp
Bê tơng khí chưng áp là một loại bê tông nhẹ chứa một khối lượng lớn các lỗ
rỗng nhân tạo bé và kín có dạng hình cầu, có chứa khí hoặc hỗn hợp khí và hơi nước
có kích thước từ 0,5 - 2 mm phân bố một cách đồng đều và được ngăn cách nhau
bằng những vách mỏng chắc.
Hình 1.1: Mẫu bê tơng khí chưng áp
Hình 1.2: Cấu trúc lỗ rỗng bê tơng
khí chưng áp
1.1.2. Yêu cầu kỹ thuật
Một số Yêu cầu kĩ thuật của gạch bê tơng khí chưng áp (AAC) được quy định
trong tiêu chuẩn TCVN 7959 – 2017 như sau:
- Blốc AAC có hình dạng khối, mặt đầu (6) có thể phẳng hoặc lồi và lõm để ghép
khoá khi xây, lắp.
- Blốc AAC có kích thước giới hạn như sau:
Chiều dài, không lớn hơn 600 mm;
Chiều rộng, không lớn hơn 200 mm;
Chiều cao, không lớn hơn 300 mm.
7
Hình 1.3: Mơ tả hình dáng thơng thường
của blốc bê tơng khí chưng áp trong kết cấu tường xây dựng:
1- chiều dài; 2- chiều rộng; 3- chiều cao; 4- mặt ngang; 5- mặt đứng; 6- mặt đầu.
- Sai lệch kích thước cho phép đối với blốc AAC:
Bảng 1.1. Sai lệch kích thước cho phép
Kích thước
Sai lệch cho phép, mm
Chiều dài
3
Chiều rộng
2
Chiều cao
2
- Khuyết tật về ngoại quan của gạch bê tơng khí chưng áp được quy định theo
bảng 1.2
Bảng 1.2. Khuyết tật về hình dạng
Loại khuyết tật
Mức
Độ thẳng cạnh, độ phẳng mặt, mm, khơng lớn hơn
1
Vết sứt cạnh, sứt góc có chiều sâu từ 10 mm đến 15 mm và chiều dài
từ 20 mm đến 30 mm, số vết, không lớn hơn
3
8
+ Cường độ nén và khối lượng thể tích khơ của gạch AAC phải phù hợp quy định
theo Bảng 1.3.
Bảng 1.3. Cường độ nén và khối lượng thể tích khơ
Giá trị trung bình Cường độ
Cấp Cường độ chịu nén (MPa, khơng nhỏ hơn)
nén B
Giá trị trung bình
B2
2.5
B3
3.5
B4
B6
B8
5.0
7.5
10.0
Khối lượng thể tích khơ (kg/m3)
Danh nghĩa
Trung bình
D400
D500
Từ 351 đến 450
Từ 451 đến 550
D500
Từ 451 đến 550
D600
Từ 551 đến 650
D600
D700
Từ 551 đến 650
Từ 651 đến 750
D800
Từ 751 đến 850
D700
Từ 651 đến 750
D800
D900
Từ 751 đến 850
Từ 851 đến 950
D800
Từ 751 đến 850
D900
D1000
Từ 851 đến 950
Từ 951 đến 1050
+ Độ co khô không lớn hơn 0.20 mm/m
+ Độ ẩm xuất xưởng của sản phẩm bê tông khí chưng áp khơng q 25% với sản
phẩm sử dụng nguyên liệu cao oxit silic từ cát và không quá 30% với sản phẩm sử
dụng nguyên liệu cao oxit silic từ tro bay.
1.1.3. Ưu nhược điểm của bê tơng khí chưng áp
a) Ưu điểm của bê tơng khí [6]
Nhẹ: Bê tơng khí có tỷ trọng khơ nằm trong phạm vi từ 400-1000 kg/m³, trọng
lượng này xấp xỉ 1/4 lần so với trọng lượng của bê tông thường và bằng 1/2-1/3 lần
trọng lượng của gạch đất sét nung.Vì vậy làm giảm đáng kể lượng khí thải CO2 và
năng lượng trong quá trình vận chuyển, đẩy nhanh tiến độ thi cơng và hồn thiện
phần bao che của cơng trình lên đến 2-5 lần.
Cách nhiệt: Bê tơng khí chưng áp là loại vật liệu cách nhiệt tốt, nó làm cho
nhà mát về mùa hè và ấm về mùa đông, tiết kiệm điện do khơng dùng điều hịa, khả
năng cách nhiệt của bê tơng khí chưng áp góp phần đáng kể bảo vệ mơi trường do
giảm đáng kể nhu cầu sưởi ấm và làm mát tịa nhà. Nó làm việc như phịng tích
9
nhiệt năng lượng mặt trời. Độ dẫn nhiệt phụ thuộc vào tỷ trọng, hàm lượng ẩm và
bản chất các thành phần của bê tơng khí. Đồng thời cỡ hạt, kích thước và sự phân bố
lỗ rỗng cũng có ý nghĩa quan trọng đối với khả năng cách nhiệt, lỗ rỗng càng nhỏ
khả năng cách nhiệt càng tốt.
Cách âm: Gạch bê tơng khí hấp thụ âm thanh tốt và có thể là một màng ngăn âm
hiệu quả do cấu trúc lỗ rỗng của nó. Hiệu quả cách âm dựa trên cơ sở tỷ trọng khô
và độ rỗng. Cấu trúc bê tông khí có khả năng hấp thụ âm thanh cao. Đối với dải tần
số giữa 100 đến 3200 Hz với một bức tường gạch bê tơng khí độ giảm âm ít nhất tới
48dB đã được ghi nhận, các lỗ rỗng kín của bê tơng khí có thể cung cấp khả năng
cách âm và cách nhiệt tốt, khi trát cần tránh những khoảng thiếu và không điền đầy
vữa dẫn đến việc truyền âm khơng mong muốn.
Khả năng kháng cháy: Nhờ có độ đồng nhất khá cao, khơng có các cỡ hạt thơ với
tốc độ dãn nở khác nhau, có nhiều bề mặt vách ngăn khí rắn cản trở và làm chậm sự
truyền nhiệt bức xạ. AAC chịu được nhiêt độ cao trong thời gian dài, mức độ kháng
cháy có thể đạt được tới 4h. Khi ở nhiệt độ 600C, cường độ của gạch bê tơng khí
chưng áp tương đương với khi ở nhiệt độ thường.
Độ chính xác cao: Với hệ thống cắt hồn tồn tự động có độ chính xác cao, hầu
hết sản phẩm gạch bê tơng khí được sản xuất ra ít có sự sai số về kích thước. Điều
này làm giảm bớt cơng việc cắt xén tại cơng trình và giảm đáng kể lượng hồ, cũng
như vật liệu hoàn thiện trên bề mặt.
Khả năng chịu chấn động tốt: Với kết cấu thể xốp nên bê tơng khí chưng áp có
khả năng hấp thụ xung lực rất tốt. Các cơng trình sử dụng gạch AAC có khả năng
chịu động đất tốt hơn hẳn so với gạch xây thông thường.
Tiết kiệm chi phí: Với trọng lượng nhẹ nên thi cơng nhanh, giảm vữa xây và trát,
giảm chi phí kết cấu cơng trình. Các cơng trình kiến trúc sử dụng gạch bê tơng khí
chưng áp cho phép giảm tải trọng của tịa nhà, giảm 10 - 12% chi phí kết cấu so với
gạch xây truyền thống, có thể giảm 10 - 15% chi phí xây thơ.
Linh hoạt trong sản xuất và đẩy nhanh tiến độ thi cơng: Gạch bê tơng khí có thể
sản xuất theo nhiều kích cỡ khác nhau tùy theo yêu cầu của cơng trình. Các cơng
trình thường sử dụng loại gạch dày 20 cm cho tường ngoài và gạch dày 10 cm cho
tường ngăn, thậm chí những kích thước phi tiêu chuẩn khác. Trọng lượng nhẹ của
sản phẩm giúp cho việc thi cơng cơng trình trở nên dễ dàng, đẩy nhanh tiến độ và
hồn thiện phần bao che cơng trình lên đến 2-5 lần. Khi xây bằng gạch bê tông khí
thì cơng tác hồn thiện như lắp đặt điện nước cực kỳ dễ dàng, tường bằng bê tơng
khí có thể cho phép khoan, doa, tạo rãnh, tạo hốc một cách dễ dàng hơn nhiều so với
gạch xây thông thường mang lại sự tiện lợi và linh hoạt trong thi công.
10
Thân thiện với môi trường: Nguồn nguyên liệu để sản xuất gạch bê tơng khí
chưng áp chủ yếu là cát, và đặc biệt có thể dùng phế thải của các nhà máy nhiệt điện
(tro bay…). Gạch bê tơng khí chưng áp được sản xuất bằng công nghệ hiện đại thay
thế việc sản xuất bằng phương pháp thủ công của gạch đất sét nung truyền thống
đang làm lãng phí nguồn tài nguyên đất của Quốc gia và làm ô nhiễm môi trường.
b) Nhược điểm của bê tơng khí chưng áp [6]
Bên cạnh những ưu điểm trên, bê tơng khí chưng áp cũng có một số nhược điểm.
Có những nhược điểm là do đặc tính của bê tơng khí, nhưng có những nhược điểm
tạo nên do điều kiện khách quan. Một số nhược điểm có thể kể đến:
Độ hút nước lớn: Do độ rỗng lớn, bê tơng khí hút nước nhiều hơn so với gạch đỏ
và gạch xi măng cốt liệu. Độ ẩm cân bằng của bê tơng khí khoảng 20-25%, trong
khi độ hút nước có thể lên đến 30-50%.
Yêu cầu khắt khe trong thi cơng và hồn thiện: Bê tơng khí chưng áp yêu cầu
phải sử dụng loại vữa xây và vữa hồn thiện chun dụng. Đây cũng có thể coi là
một nhược điểm, vì thị trường Việt Nam hiện nay chưa có loại vữa phù hợp để xây
và hồn thiện bê tơng khí.
Khó khăn về tâm lý người sử dụng và các giải pháp hỗ trợ: Do đây là sản phẩm
mới đối với thị trường Việt Nam, nên tâm lý người sử dụng cịn nhiều e ngại. Ngồi
ra cịn thiếu các quy phạm, quy chuẩn, các tài liệu kỹ thuật hướng dẫn việc sản xuất
và sử dụng sản phẩm bê tơng khí.
1.2. TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG BÊ TƠNG KHÍ CHƯNG ÁP
TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM
1.2.1. Tình hình sản xuất và sử dụng bê tơng khí chưng áp trên thế giới
Nguồn gốc của bê tơng khí bắt đầu từ Thụy Điển - khi quốc gia này chịu sự thiếu
hụt gỗ trầm trọng do phá rừng và cần có một loại vật liệu thay thế. Cơng nghệ sản
xuất bê tơng khí chưng áp dựa trên cơ sở phát triển các bằng sáng chế, đó là:
- Năm 1924, sáng chế đầu tiên về AAC của Axel Erisson, Thụy Điển
- Năm 1929, sản phẩm bê tơng khí dưỡng hộ hơi nước đầu tiên trên thế giới đã
được sản xuất ở nhà máy phía bắc Yxhult. Thương hiệu của sản phẩm là Ytong dựa
trên cơ sở đá vôi và bột nhơm và 5 năm sau đó sản phẩm Siporex dựa trên xi măng
pooclăng và bột nhơm. Sau đó sản phẩm này có sự phát triển rất mạnh
- Năm 1931, sử dụng tro bay làm loại nguyên liệu trong chế tạobê tơng khí chưng
áp của Lindeman, Hoa Kỳ. [11]
- Năm 1937, sử dụng cát mịn trong bê tơng khí của Sahlberg, Hoa Kỳ.
11
- Năm 1943, Nhà máy bê tơng khí chưng áp Hebel đầu tiên được xây dựng bởi
Josef Hebel tại nhà máy silicat ở Emmering gần Munich, Đức.
- Bắt đầu từ năm 1948, kỹ sư Josef Vogele đã cải tiến quá trình cơng nghệ sản xuất
bê tơng khí chưng áp và đã được cấp bản quyền quốc tế đầu tiên vào năm 1960. [10]
- Năm 1966, hãng Asahi Nhật Bản có được giấy phép của Hebel, AAC được sản
xuất tại châu Á lần đầu tiên và bắt đầu được đưa vào sử dụng rộng rãi trong nền
công nghiệp đang phát triển của Nhật Bản thời bấy giờ.
- Đến năm 1992 riêng ở Châu âu đã có khoảng 200 nhà máy sản xuất gạch AAC.
Một số công ty nổi tiếng về sản xuất thiết bị, dây chuyền công nghệ sản xuất gạch
AAC của Châu Âu như Wehrhahn (2002); Ytong (Wittmann, 1992) và Silbet
(Wittmann, 1992); Hess, v.v… đã phát triển thị trường ra nhiều quốc gia trên thế
giới. Theo thống kê năm 2011, đã có gần 50 nước sản xuất bê tơng khí chưng áp
được phân bố chủ yếu ở các vùng hàn đới, ơn đới và nhiệt đới, riêng Trung Quốc có
khoảng 650 dây chuyền sản xuất AAC với công xuất khoảng 75 triệu m3/năm (tương
đương 52 tỷ viên gạch quy tiêu chuẩn/năm). Hiện nay ở Nhật Bản AAC chiếm tới
80% thị trường vật liệu xây, 60% ở Đức và 40% ở Anh. AAC đang bùng nổ khắp
vùng Trung Đông và ở Trung Quốc. [8] [9]
1.2.2. Tình hình sản xuất và sử dụng bê tơng khí chưng áp tại Việt Nam
a) Thực trạng sản xuất bê tơng khí chưng áp tại Việt Nam
Ở Việt Nam đã có rất nhiều đơn vị đã nghiên cứu ứng dụng bê tông nhẹ như:
Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng, Viện Vật liệu Xây dựng, Viện Khoa học Thủy
lợi, Viện Khoa học công nghệ Giao thông vận tải, Trường Đại học Xây dựng,
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh...
Ngồi các đơn vị nghiên cứu trên cịn có một số công ty đã và đang đầu tư dây
chuyền sản xuất bê tông nhẹ. Tuy nhiên, những loại bê tông nhẹ nghiên cứu hay đầu
tư sản xuất chủ yếu là bê tơng bọt và bê tơng khí khơng chưng áp. [1]
Gạch bê tơng khí được đưa vào thị trường Việt Nam khoảng năm 2004 thông qua
các nhà nhập khẩu từ Trung Quốc, Thái Lan. Giá thành nhập khẩu cao, phải chịu
thêm 30% thuế cộng thêm phí vận chuyển nên cao gấp 2 lần so với gạch sét nung ở
thời điểm đó. Tuy vậy, gạch bê tơng khí chưng áp vẫn được thị trường chấp nhận
với mức tiêu thụ ngày càng tăng, chủ yếu là ở khu vực Hà Nội, TP. HCM. Nhận
thức được tiềm năng của thị trường, đồng thời, hưởng ứng chủ trương phát triển
VLXD không nung của Chính phủ, một số doanh nghiệp đã mạnh dạn đầu tư xây
dựng các dây chuyền sản xuất bê tơng khí chưng áp, trong đó phải kể đến những đơn
vị sau:
12
Bảng 1.4. Một số doanh nghiệp sản xuất bê tông khí chưng áp tại Việt Nam [3]
TT
Doanh nghiệp
Địa chỉ
Số dây
chuyền
Cơng suất
(1000 m³)
Nhà thầu cung cấp
thiết bị
1
Công ty Vĩnh Đức
Lâm
Đồng
1
100
Dongyue
B.M.Co.,LTD
2
Công ty Gạch khối Tân
Kỷ Nguyên (E-Block)
Long
An
1
150
Teeyer E.M. Co.,
LTD
3
Công ty CP Bê tơng khí
Viglacera
Bắc
Ninh
1
200
Cty TNHH Hồ Nam
4
Cơng ty CP Vương Hải
(V-block)
Đồng
Nai
1
100
Dongyue
B.M.Co.,LTD
5
Cơng ty CP Vật liệu mới
(Vinema)
Hà
Nam
1
100
Dongyue
B.M.Co.,LTD
6
Công ty CP Sông Đà Cao
Cường
Hải
Dương
1
200
Teeyer E.M. Co.,
LTD
7
Cơng ty CP gạch nhẹ Phúc
Sơn
Hịa
Bình
1
150
Dongyue
B.M.Co.,LTD
8
Cơng ty CP Đầu tư & Xây
dựng An Thái
Phú
Thọ
1
300
Cty TNHH máy
Tianjin Thượng Hải
9
Công ty TNHH Thương
mại và dịch vụ Trường Hải
Hải
Dương
1
200
Cty CKCX Hà Nam
10
Công ty CP UDIC Kim
Bình
Hà
Nam
1
100
Teeyer E.M. Co.,
LTD
11
Cơng ty CP T&T
Bắc
Ninh
1
150
Dongyue
B.M.Co.,LTD
12
Cơng ty CP Sơng Đáy Hồng Hà dầu khí
Bắc
Ninh
1
200
Tahua Machinery
Co., Ltd
13
Cơng ty CP Hưng Khang
Bình
Dương
1
100
Dongyue B.M. Co.,
LTD
Tổng cộng
1.950
Chú thích: Dây chuyền của nhà máy AAC Vĩnh Đức - Lâm Đồng, được tháo dỡ về lắp đặt
tại cơng ty Hưng Khang; có cải tạo và bổ sung một số hạng mục thiết bị
b) Nhu cầu thị trường đối với sản phẩm gạch bê tông khí chưng áp
Hiện tại, Việt Nam đang trong q trình đơ thị hố với tốc độ xây dựng cao và
được đánh giá là vẫn đang chỉ trong giai đoạn đầu của thời kỳ tăng trưởng. Tỷ lệ dân
cư thành thị hiện nay chiếm khoảng 27-28% tổng số dân cả nước, tỷ lệ này sẽ tăng
13
lên 40 - 50% vào năm 2020, và sẽ tiếp tục tăng trong những năm tiếp theo. Với tốc
độ tăng trưởng kinh tế cao cùng tốc độ đơ thị hố tăng nhanh, nhu cầu về nhà ở, văn
phòng, trung tâm thương mại, khách sạn, các khu vui chơi giải trí, bệnh viện, trường
học sẽ tăng cao trong thời gian tới. Điều này đồng nghĩa với sự gia tăng về không
gian xây dựng đô thị và khiến cho nhu cầu về gạch xây dựng nói chung, gạch bê
tơng nhẹ nói riêng gia tăng theo, trong đó có bê tơng khí chưng áp [5]. Bộ Xây dựng
đã chủ trì tổng điều tra về mức tiêu thụ gạch xây hàng năm như sau:
Bảng 1.5. Mức tiêu thụ gạch xây hàng năm
(Theo số liệu điều tra của Viện VLXD Quý 1 năm 2009)
Đơn vị: tỉ viên QTC/năm
TT
Khu vực
2015
2020
1
Vùng Trung du và miền núi phía Bắc
3,1
4,5
2
Vùng Đồng bằng sông Hồng
8,3
11,5
3
Vùng Bắc Trung bộ và Duyên hải miền Trung
6,5
8,8
4
Vùng Tây nguyên
1,1
1,7
5
Vùng Đông Nam Bộ
4,4
5,8
6
Vùng đồng bằng sông Cửu Long
8,6
9,7
Cả nước
32
42
Dự báo, trong những năm tới nhu cầu gạch khơng nung nói chung và gạch bê
tơng khí chưng áp nói riêng sẽ khơng ngừng gia tăng.
Bảng 1.6. Nhu cầu công suất vật liệu xây không nung
(Ban hành kèm theo Quyết định 567/QĐ-TTg
ngày 28/4/2010 của Thủ tướng Chính phủ)
Đơn vị: tỷ viên
TT
Khu vực
2020
1
Vùng Trung du và miền núi phía Bắc
0,76 - 0,88
1,50 - 2,00
2
Vùng Đồng bằng sơng Hồng
2,13 - 2,63
4,00 - 5,30
3
Vùng Bắc Trung bộ và Duyên hải miền Trung
1,40 - 1,86
3,00 - 4,10
4
Vùng Tây nguyên
0,26 - 0,33
0,60 - 0,90
5
Vùng Đông Nam bộ
1,25 - 1,50
2,50 - 3,10
6
Vùng đồng bằng sông Cửu Long
1,30 - 1,60
2,30 - 3,20
7,10 - 8,80
13,9 - 18,6
Cả nước
14
2015
Chương 2
NGUN VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TƠNG KHÍ CHƯNG ÁP
2.1. CHẤT KẾT DÍNH
Để chế tạo các loại bê tơng nhẹ có thể sử dụng các loại xi măng, chất kết dính vơi
- silic, vơi belit hoặc chất kết dính hỗn hợp cả xi măng và một trong các loại chất kết
dính khác nói trên. Đối với bê tơng khí chưng áp thường dùng chủ yếu là chất kết
dính vơi-silic và chất kết dính hỗn hợp.
a) Xi măng
Thơng thường, trong cơng nghệ sản xuất bê tơng khí, người ta thường dùng xi
măng pooc lăng. Đây là loại chất kết dính có khả năng đơng kết, rắn chắc và phát
triển cường độ trong mơi trường khơng khí và mơi trường nước. Xi măng đóng vai
trị quan trọng trong sản xuất gạch bê tơng khí chưng áp, là chất kết dính tác động
đến cường độ của sản phẩm, đồng thời quyết định đến khả năng tạo hình và tốc độ
gia cơng tạo hình sản phẩm. Việc lựa chọn xi măng để sản xuất AAC được thực hiện
bởi bộ phận chuyên môn với các điều kiện tại chỗ và cần chú ý tới các u cầu cơng
nghệ cần có đối với các cơng đoạn sản xuất. Hiện nay, Việt Nam chưa có tiêu chuẩn
về nguyên vật liệu dùng để sản xuất bê tông khí chưng áp mà chủ yếu dùng các tiêu
chuẩn nước ngoài để tham khảo.
Bảng 2.1. Yêu cầu đối với xi măng [7]
Thành phần
Yêu cầu
C3S
50%
C3A
7 - 10%
C4AF
< 10%
Na2O + K2O
< 1%
Độ mịn
3000 – 4500 cm2/g
15
b) Vơi
Vơi có vai trị cung cấp sản phẩm thuỷ hoá Ca(OH)2 phục vụ cho phản ứng tạo
rỗng và phản ứng tạo cường độ sản phẩm (trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao).
Ngồi ra, q trình thủy hóa của vôi sinh ra nhiệt nên tạo điều kiện cho q trình tạo
rỗng được hiệu quả hơn. Loại vơi thường được dùng để chế tạo bê tơng khí chưng áp
là vôi bột chưa tôi. Vôi bột chưa tôi là sản phảm nghiền mịn từ vôi cục. Để sản xuất
bê tông khí chưng áp, u cầu ngun liệu vơi khơng được hoạt hóa mạnh. Vì vậy
cần nung vơi ở một nhiệt độ tương đối cao. Sẽ là ưu thế khi đá vơi có chứa một ít tạp
chất và chúng có thể phối hợp với vôi và khống chế mức độ hoạt hóa của nó.
Bảng 2.2. u cầu đối với vơi nghiền
Thành phần
Yêu cầu
CaO
> 90% (CaOht > 85%)
SiO2
< 5%
Al2O3 + Fe2O3
MgO
Na2O + K2O
< 2.5%
< 2%
< 1.5%
SO3
< 3%
MKN
< 5%
Sót sàng N°009
< 10%
t60 (Thời gian đạt mức nhiệt độ 60ºC)
6 - 10 phút
t max
35 - 45 phút
tºmax
75 - 76ºC
Vôi không đạt yêu cầu kỹ thuật có thể gây các vấn đề về thời gian đơng cứng
khối bê tơng, nếu vơi q hoạt tính, nó có thể gây đóng rắn sớm, thậm chí q trình
này sẽ bắt đầu ngay trong máy trộn. Ngược lại, nếu vơi khơng đủ hoạt tính, có thể
dẫn đến kéo dài đông cứng và gây ra hiện tượng sụt khuôn.
2.2. THÀNH PHẦN SILIC
Ôxyt silic là loại nguyên liệu thường gặp nhất trên bề mặt vỏ trái đất nhưng nó
khơng phải ln ln nằm ở dạng có sẵn phù hợp để có thể sử dụng cho sản xuất bê
tơng khí chưng áp. Thực tế khó có khả năng tìm được loại ngun liệu nào có đủ tất
cả các chất lượng cần thiết mà thường thường các ngun liệu khống chứa ơxyt
silic phải được tiến hành tuyển lựa qua các công đoạn như rửa, chọn, phân loại các
thành phần có chứa sét, fenspat và mica, tạp chất hữu cơ, đá vôi. Thành phần silic
16
trong bê tơng khí có thể là cát thạch anh và các loại tro xỉ nghiền mịn (xỉ lò cao, tro
bay…). Thành phần silic thực hiện vai trò cung cấp SiO2 phục vụ cho phản ứng với
Ca(OH)2 ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cao để sinh ra các khống tạo cường độ cho
sản phẩm bê tơng khí chưng áp.
Hiện nay, thành phần silic mà các nhà máy thường dùng là cát thạch anh. Lượng
dùng, loại và độ mịn của thành phần silic có ảnh hưởng đáng kể đến cường độ và
các tính chất khác nhau của bê tơng khí chưng áp.
Bảng 2.3. Yêu cầu đối với cát nghiền [7]
Thành phần
Yêu cầu
CaO
< 5%
SiO2
75%
Al2O3
< 10%
Fe2O3
< 3%
Na2O + K2O
< 2%
MgO
< 2%
Ion Cl¯
< 0.05%
SO3
< 3%
MKN
< 5%
Bùn sét
< 3%
Tỷ trọng hồ cát (sau máy nghiền bi)
1,60 - 1,70 g/ml
Qua sàng lỗ 45 µm
58%
Qua sàng lỗ 63 µm
72%
Qua sàng lỗ 90 µm
86%
Qua sàng lỗ 112 µm
98%
- Cát khơng đạt u cầu kỹ thuật nêu trên sẽ ảnh hưởng đến cường độ, tốc độ nở
và thậm chí khả năng chế tạo AAC. Ví dụ nếu khơng đủ hàm lượng SiO2 trong cát,
thì q trình tương tương tác với Ca(OH)2 trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao
để hình thành tobermorite sẽ bị ảnh hưởng, tác động đến cường độ sản phẩm.
- Việc chế tạo hồ cát không đúng sẽ dẫn đến các vấn đề sau:
+ Nếu hồ không nằm trong khoảng tỷ trọng quy định sẽ phải điều chỉnh cấp phối
sản xuất.
+ Nếu cấp cỡ hạt của cát quá mịn hay quá thô có thể ảnh hưởng xấu đến tính ổn
định của khối bê tơng trong q trình phồng nở.
17
Bảng 2.1. Yêu cầu đối với tro bay [7]
STT
Thành phần
Yêu cầu
1
SiO2, không nhỏ hơn
50 %
2
Fe2O3, không lớn hơn
18 %
3
Al2O3, không lớn hơn
30 %
4
SO3, không lớn hơn
2%
5
CaO, không lớn hơn
5%
6
MgO, không lớn hơn
2%
7
Na2O, không lớn hơn
1.5 %
8
Mất khi nung, không lớn hơn
9
Độ ẩm, không lớn hơn
0.5 %
10
Độ hút nước, không lớn hơn
40 %
11
Độ mịn xác định theo sót sàng:
- Sót sàng 200μm
- Sót sàng 63 μm
12
Độ mịn xác định theo bề mặt riêng
2000 - 5000 cm²/g
13
Khối lượng thể tích
600 - 1000 kg/m³
14
Phóng xạ 226Ra, khơng lớn hơn
15
Tỷ trọng hồ tro bay
5%
8%
25 %
150 Bq/kg
1,59 - 160 g/cm3
Tro bay với hàm lượng MKN cao (tro bay cao carbon) có thể cần lượng nước dư
và yêu cầu trộn với tỷ lệ nước/chất rắn cao do diện tích bề mặt lớn và độ xốp của các
hạt carbon. Đây thường là nguyên nhân không ổn định trong khi trộn và có thể gây
sụt khn và tăng thời gian đơng cứng khối bê tơng.
Nói chung, hàm lượng SiO2 cao hơn thì cường độ cuối cao hơn, tuy nhiên, các
nguyên tố khác như sắt có thể có ảnh hưởng xấu đến cường độ.
2.3. CHẤT TẠO RỖNG
Để tạo cấu trúc rỗng cho bê tơng khí chưng áp, ta dùng chất tạo khí trộn đồng đều
với hỗn hợp bê tơng đã được nhào trộn gồm chất kết dính, thành phần silic và một
lượng nước cần thiết, sản phẩm khí tạo ra làm cho hỗn hợp bê tơng nở phồng trong
khn, sau khi kết thúc q trình tạo khí hỗn hợp bê tông rỗng này rắn chắc lại, tạo
thành bê tơng khí. Thực chất của phương pháp sử dụng chất tạo khí là chất khí sinh
ra trong khối tích của hỗn hợp bê tông ở trạng thái nhớt dẻo, cả ở nhiệt độ thường và
cao, có tác dụng phồng nở tạo cấu trúc rỗng cho bê tông.
18
Hiện nay, bột nhơm là chất tạo khí được dùng phổ biến nhất. Bột nhôm là một
thành phần tối quan trọng trong sản xuất bê tơng khí chưng áp. Loại bột nhơm sử
dụng trong sản xuất bê tơng khí chưng áp được tạo thành sau quá trình nghiền mịn.
Chúng gồm các vẩy nhôm vụn rất nhỏ được bao phủ bởi một lớp ôxýt và cũng
thường được phủ bởi một vài loại vật liệu hữu cơ phủ bảo vệ. Bột nhôm được đặc
trưng bởi “diện tích phủ bề mặt” được đo bằng đơn vị cm2/g. Việc lựa chọn chính
xác chất lượng bột nhơm có ý nghĩa thiết yếu đối với chất lượng sản phẩm bê tơng
khí chưng áp. Một số hãng uy tín chun cung cấp bột nhơm dùng trong chế tạo sản
phẩm bê tơng khí chưng áp như: Schlenk (Đức), Alba (Rumani), Rusal (Nga)…
Yêu cầu của bột nhôm dùng để sản xuất bê tơng khí như sau[7]:
+ Độ mịn tương ứng ∑S = 4000 ÷ 6000 cm2/g,
+ Hàm lượng Al > 90%,
Cần lưu ý rằng, hoạt tính của bột nhơm và tốc độ phản ứng của bột nhơm đều có
thể ảnh hưởng đến khả năng phồng nở của khối bê tông, tác động đến cấu trúc của
khối bê tông khi bột nhơm phản ứng q nhanh hay q chậm. Ngồi ra, các chủng
loại sản phẩm AAC khác nhau thì cần lượng dùng và loại bột nhôm khác nhau.
2.4. THẠCH CAO
Thạch cao được sử dụng trong chế tạo bê tơng khí với vai trị là điều chỉnh thời
gian thủy hóa của vôi và tạo độ cứng ban đầu cho khối bê tơng bán thành phẩm.
Hàm lượng thạch cao có thể lấy theo vơi nếu nó được thêm vào ở dạng khơ, hoặc
thạch cao có thể đưa vào trong q trình nghiền cát.
Bảng 2.5. Yêu cầu đối với thạch cao [7]
Thành phần
Yêu cầu
CaSO4
90%
MgO
< 2%
Ion ClSót sàng N°009
< 0.05%
< 10 - 15%
Nếu thạch cao khơng đạt u cầu kỹ thuật, thì có thể ảnh hưởng đến quá trình tạo
cường độ ban đầu cho khối bê tông, kéo dài thời gian dưỡng hộ và do vậy phải tăng
lượng xi măng và vôi để bù.
19
Chương 3
HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TÍNH TỐN LÝ THUYẾT
THÀNH PHẦN CHẾ TẠO BÊ TƠNG KHÍ CHƯNG ÁP
Mục đích của việc thiết kế cấp phối bê tơng khí là phải chọn được tỷ lệ phối hợp
các vật liệu thành phần để chế tạo được bê tơng có khối lượng thể tích và cường độ
đã định.
Trên cơ sở tham khảo các phương pháp thiết kế cấp phối và cấp phối bê tông khí
được sử dụng phổ biến cùng với việc tiến hành khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ
Nước/Rắn (N/R) đến độ chảy của vữa bê tơng khí, từ đó xác định được cấp phối
hợp lý theo các mác bê tơng khí cần thiết kế.
Thiết kế cấp phối thành phần bê tông khí chưng áp bao gồm các bước sau [2]:
3.1. XÁC ĐỊNH TỶ LỆ CẤU TỬ C = SiO2 /CKD
Xác định tỷ lệ cấu tử C = SiO2 /CKD (theo khối lượng) của hỗn hợp bê tơng khí
phụ thuộc vào loại chất kết dính lựa chọn theo bảng 3.1
Bảng 3.1. Xác định tỷ lệ C = SiO2 /CKD của hỗn hợp bê tông
Giá trị hệ số C (SiO2 /CKD)
Bê tông
gia công nhiệt avtoclave
Bê tông
không gia công nhiệt
0,75; 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2
0,75; 1; 1,25
3; 3,5; 4; 4,5; 5; 5,5; 6
-
1; 1,25; 1,5; 2
-
0,6; 0,8; 1
0,6; 0,8; 1
Tro kiềm cao
0,75; 1; 1,25
-
Xỉ kiềm
0,1; 0,15; 2
-
Chất kết dính
Xi măng và XM - Vơi
Vơi
Vơi - Belit
Vôi - xỉ
20
3.2. XÁC ĐỊNH LƯỢNG NƯỚC VỚI TỔNG LƯỢNG DÙNG VẬT LIỆU KHÔ
Tỷ lệ N/R được xác định sao cho hỗn hợp vữa có độ chảy thích hợp được thể hiện
qua độ chảy của vữa xác định bằng nhớt kế suttard. Nhớt kế Suttard gồm một ống
trụ thép mạ niken cao 100mm đường kính 50mm. Hỗn hợp cần tạo rỗng được đổ
đầy ống trụ, sau đó nhấc lên. Vữa sẽ chảy thành hình bánh đa có đường kính trung
bình phụ thuộc vào độ chảy của vữa. Dùng thước đo hai đường kính vng góc với
d d2
nhau lấy giá trị trung bình d tb 1
gọi là độ chảy của vữa. Có thể chọn theo
2
bảng 3.2.
Bảng 3.2. Độ chảy của hỗn hợp vữa
Độ chảy của vữa trên nhớt kế suttard, cm
Khối lượng thể tích
của bê tơng khí,
kg/m3
Bê tơng bọt
với các loại CKD
Vơi silic
Xm hoặc Xm- vơi
Vơi xỉ
300
33
-
38
-
500
30
23
30
24
600
26
21
26
22
700
24
19
22
20
800
22
17
18
18
900
20
15
15
15
1000
18
14
14
14
Bê tơng khí với các loại CKD
3.3. XÁC ĐỊNH LƯỢNG DÙNG CHẤT TẠO RỖNG PCTR
- Tính độ rỗng hay thể tích rỗng trong đơn vị thể tích hỗn hợp bê tơng khí theo
cơng thức:
rb 1
m kvb
N
.
kc
R
(3.1)
trong đó:
m kvb - KLTT ở trạng thái khô (tấn/m3);
kc - hệ số kể đến lượng nước liên kết hóa học với tổng thành phần rắn ở trạng
thái khô, sơ bộ lấy kc = 1,1;
21
ω - thể tích riêng phần của hỗn hợp thành phần rắn hay thể tích tuyệt đối của 1 kg
hỗn hợp rắn (l/kg). Có thể chọn sơ bộ giá trị ω theo bảng 3.3
Bảng 3.3. Giá trị ω ứng với các loại chất kết dính
Giá trị ω ứng với các loại chất kết dính, l/kg
Loại thành phần silic
Xi măng
pooclang
Vơi
Hỗn hợp
vơi xi măng
Hỗn hợp
vôi tro xỉ
Cát thạch anh = 2,65 g/cm3
0,34
0,38
0,36
0,32
Tro xỉ = 2,36 g/cm3
0,38
0,40
0,40
0,36
Tro xỉ nhẹ = 2,00 g/cm3
0,44
0,48
0,48
0,42
Hoặc có thể tính ω theo cơng thức sau :
mi m x m v mc m t.c
Vi
x v c t.c
i
mi mi m x m v m tc mc
(3.2)
trong đó:
x - khối lượng riêng của xi măng;
v - khối lượng riêng của vôi bột;
c - khối lượng riêng của cát;
tc - khối lượng riêng của thạch cao;
mx - lượng dùng xi măng;
mv - lượng dùng vôi bột;
mc - lượng dùng cát;
mtc - lượng dùng thạch cao.
- Lượng dùng chất tạo rỗng cho 1m3bê tơng khí :
r .1000
PCTR b
.K tr
trong đó:
- hệ số kể đến khả năng tạo rỗng, sơ bộ lấy = 0,85;
Ktr - thể tích khí sinh ra từ 1kg chất tạo rỗng (bột nhôm).
22
(3.3)
3.4. XÁC ĐỊNH LƯỢNG DÙNG CÁC VẬT LIỆU THÀNH PHẦN Ở TRẠNG
THÁI KHÔ CHO 1M3 BÊ TÔNG
- Tổng lượng dùng các vật liệu thành phần :
Pr
m kvb
kc
(3.4)
trong đó:
m kvb - KLTT trạng thái khô của bê tông, kg/m3;
kc - hệ số kể đến lượng nước liên kết hóa học với tổng thành phần rắn ở trạng
thái khô, sơ bộ lấy kc = 1,1.
- Lượng dùng chất kết dính:
PCKD
PR
1 C
(3.5)
Nếu dùng chất kết dính hỗn hợp gồm hai loại CKD khác nhau theo tỷ lệ n. Chẳng
hạn dùng chất kết dính hỗn hợp xi măng - vơi với Pxm/Pv = n, thì tính lượng dùng các
thành phần của chất kết dính vơi, xi măng như sau :
Pv
PCKD
và Pxm n.Pv PCKD Pv
1 n
(3.6)
- Xác định thành phần silic :
Psilic PCKD .C
(3.7)
3.5. XÁC ĐỊNH LƯỢNG DÙNG NƯỚC
N PR .
N
R
(3.8)
Tính tốn cho một mẻ trộn Vmt, lít
Lượng dùng vật liệu cho mẻ trộn tính như sau :
+ Chất kết dính:
PCKD
PCKD .Vmt
, kg
1000
(3.9)
+ Thành phần silic:
Psilic
Psilic .Vmt
, kg
1000
(3.10)
23