ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN DUY CẢNH

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỐT LIỆU NHỎ
TÁI CHẾ TỪ PHẾ THẢI XÂY DỰNG
ĐỂ SẢN XUẤT GẠCH XI MĂNG KHÔNG NUNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD & CN
Mã số: 60.58.02.08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD & CN

Đ N n - Năm 2018


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

N ười hướng dẫn khoa học: TS. LÊ KHÁNH TOÀN

Phản biện 1: TS. HOÀNG TUẤN NGHĨA

Phản biện 2: TS. MAI CHÁNH TRUNG

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn
tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng công trình DD & CN
họp tại Trường Đại học Bách khoa vào ngày 11 tháng 03
năm 2018

măng không nung hay không?
2. Mụ i
ủ đề i
- Xây dựng thành phần cấp phối hợp lí sử dụng cốt liệu nhỏ tái chế
từ phế thải xây dựng để sản xuất gạch xi măng không nung.
- Xác định một số đặc trưng cơ lý của gạch xi măng không nung sử
dụng nguồn cốt liệu nhỏ tái chế từ phế thải xây dựng trong thành phần
cấp phối.
3. Đối ượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Gạch không nung có sử dụng nguồn cốt
liệu nhỏ tái chế từ phế thải xây dựng trong thành phần cấp phối.
- Phạm vi nghiên cứu: Thực nghiệm trong phòng thí nghiệm xác
định một số đặc trưng cơ lí của gạch không nung có sử dụng nguồn cốt
liệu nhỏ tái chế từ phế thải xây dựng để thay thế đá mạt theo những tỉ lệ
nhất định.
4. Nội dung nghiên ứ


2
- Tổng quan về gạch xi măng không nung và nghiên cứu sử dụng
phế thải xây dựng trong xây dựng.
- Cơ sở khoa học xác định các đặc trưng cơ lí của gạch không
nung.
- 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 sử dụng
nguồn cốt liệu nhỏ tái chế từ phế thải xây dựng.
- Thí nghiệm xác định các tính chất cơ lý của gạch xi măng không
nung có sử dụng nguồn cốt liệu nhỏ tái chế từ phế thải xây dựng trong
thành phần cấp phối.
- Đánh giá tính khả thi của việc sử dụng nguồn cốt liệu nhỏ tái chế

phần cấp phối chế tạo gạch không nung.
2.4. Kết luận chương
Chư n 3 - XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ L CỦA
GẠCH KHÔNG NUNG SỬ DỤNG CỐT LIỆU NHỎ TÁI CHẾ
TỪ PHẾ THẢI XÂY DỰNG TRONG THÀNH PHẦN CẤP
PHỐI
3.1. Thiết kế cấp phối sản xuất gạch không nung
3.2. Tạo m u thí nghiệm
3.4. Kết quả thí nghiệm
3.5. Một số đánh giá liên quan
3.6. Kết luận chương
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Chư n 1 - TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG VÀ
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ THẢI XÂY DỰNG TRONG XÂY
DỰNG
1.1. TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG
1.1.1. Định n hĩ v phân loại gạch không nung
Gạch không nung có thể là các loại gạch xây, gạch lát vỉa hè, v.v.
được tạo hình và qua quá trình đóng rắn và phát triển cường độ cho đến
khi đạt các chỉ số cơ lý đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật như: cường
độ, độ h t nước, độ thấm nước, v.v. mà không qua nung đốt bằng than,
điện hay các nguồn năng lượng khác. Trong tự nhiên, có một vài loại
gạch không nung được sản xuất từ nguồn tự nhiên, gạch đá ong là một
ví dụ, loại gạch này còn gọi gạch đất hóa đá do bởi sau khai thác và tạo
hình một thời gian, viên gạch thuần t y là đất tự nhiên sẽ biến đổi về
chất và hóa đá, có những đặc trưng cơ lí đáp ứng các yêu cầu kĩ thuật
trong xây dựng, gạch này không sử dụng một tỷ lệ vật liệu nào qua
nung. Trong thực tế, các loại gạch không nung trên thị trường hiện nay
v n sử dụng một phần vật liệu đã qua nung để làm vật liệu liên kết (xi
măng). Riêng gạch bê tông khí chưng áp (AAC) v n dùng than (hoặc

hình thành, phát triển cường độ và có cường độ tối ưu nhất.
1.2.2.5. Các phụ gia, 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. Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu đưa thêm xỉ than, tro
bay của quá trình sản xuất công nghiệp khác vào trong thành phần cấp
phối chế tạo gạch không nung. Nguồn cung xỉ than, tro bay khá dồi dào
từ các nhà máy nhiệt điện lớn trên cả nước, cần được nghiên cứu ứng
dụng giúp tận dụng tốt nguồn thải ảnh hưởng đến môi trường. Việc sử
dụng phụ gia sẽ tối ưu hóa được giá thành và chi phí sản xuất gạch xi
măng cốt liệu.


5

Hình 1.1. Các thành phần cấp phối chế tạo gạch xi măng cốt liệu
1.1.3. Một số đặ rưn
lí ủa gạ h xi măn ốt liệu
1.1.3.1. Cường độ chịu nén
Cường độ chịu nén của viên gạch không được nhỏ hơn cường độ
của vữa xây.
1.1.3.2. Khối lượng thể tích
Gạch xi măng cốt liệu có khối lượng thể tích khá lớn, lớn hơn so
với gạch đất nung truyền thống. Đối với viên gạch hoàn toàn đặc, khối
lượng thể tích có thể đạt đến 2050 kg/m3.
1.1.3.3. Độ hút nước
Theo [7], độ h t nước của gạch xi măng cốt liệu không lớn hơn
14% (với gạch mác M35 và M50) và không lớn hơn 12% đối với gạch
có mác từ M75 trở lên.
1.1.3.4. Độ thấm nước

DỰNG TRONG XÂY DỰNG
1.2.1. Tổng quan về phế thải xây dựng
Trong quá trình phát triển, tốc độ đô thị hoá mạnh mẽ, nhu cầu xây
mới các công trình tăng lên nhằm đáp ứng kịp thời việc phát triển kinh
tế - xã hội của đất nước. Chính vì thế kéo theo việc phải tháo dỡ, cải tạo
hàng loạt công trình cũ, sinh ra nguồn chất thải rắn xây dựng (phế phẩm
xây dựng) gia tăng nhanh chóng đang gây khó khăn cho công tác quản
lý và xử lý, gây tác động rất lớn đến việc ô nhiễm môi trường. Phế thải
xây dựng là bất cứ vật liệu gì được tạo ra và thải bỏ trong quá trình xây
dựng như: bê tông, gạch vỡ, vữa xây, trát, gỗ, sắt, v.v.. Trong khuôn
khổ luận văn này đề cập đến loại phế thải rắn được thải bỏ trong quá
trình xây lắp: bê tông, gạch vữa, vữa xây trát.
Hiện nay, cả nước hàng ngày thải ra môi trường hàng chục nghìn
tấn phế thải xây dựng, gây ô nhiễm môi trường, chiếm diện tích đất rất
lớn, là vấn đề lớn, đau đầu trong công tác quản lí và là vấn đề cấp bách
của tất cả các tỉnh thành trên cả nước.
1.2.2. Nghiên cứu sử dụng phế thải xây dựng trong xây dựng
Việc tái sử dụng phế thải xây dựng làm cốt liệu sử dụng cho các
công trình xây dựng và giao thông đã được áp dụng ở rất nhiều nước
trên thế giới và đã được đánh giá là đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, đem lại
lợi ích kinh tế và môi trường. Việc tái chế phế thải xây dựng trở thành
vấn đề cấp bách trong xu thế mà các loại rác thải các thành phố lớn


7
ngày càng tăng và trở nên quá tải đối với các bãi chứa rác.

Hình 1.2. Dây chuyền nghiền phế thải xây dựng đầu tiên được triển
khai tại Hà Nội
1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG

2.1.1.1. Xi măng: PCB 40 Chinfon -Tiêu chuẩn TCVN 6260:2009
[11]
2.1.1.2. Cát: Mỏ cát Nghĩa Lâm Tiêu chuẩn TCVN 7572:2006 [17]
2.1.1.3. Đá mạt: Mỏ đá An Hội - TCVN 7572:2006 [17]
2.1.1.4. Nước:Tiêu chuẩn TCVN 4506:2012
2.1.1.5. Phế phẩm xây dựng: TCVN 7572:2006 [17]
2.1.2. Kết quả x định
đặ rưn
lí ủa các thành phần
cấp phối
2.1.2.1. Xi măng Chinfon PCB40
a) Xác định độ mịn
b) Xác định độ bền nén
c) Xác định thời gian đông kết
d) Xác định khối lượng riêng
2.1.2.2. Cát
a) Xác định khối lượng riêng và độ hút nước của cát:TCVN 75724:2006 [17].
b) Xác định khối lượng thể tích xốp: TCVN 7572-6:2006 [17].
c) Xác định hàm lượng bụi, bùn, sét: TCVN 7572-8:2006 [17].
d) Xác định thành phần hạt: TCVN 7572-2:2006 [17].
2.1.2.3. Đá mạt:
a) Khối lượng riêng, độ hút nước: TCVN 7572-4:2006 [17].
b) Khối lượng thể tích xốp: TCVN 7572-6:2006 [17].
c) Hàm lượng bụi, bùn, sét: TCVN 7572-8:2006 [17].
d) Thành phần hạt: TCVN 7572-2:2006 [17].
2.1.2.3. Phế phẩm xây dựng
a) Khối lượng riêng và độ hút nước: TCVN 7572-4:2006 [17].
b) Khối lượng thể tích xốp: TCVN 7572-6:2006 [17].
c) Thành phần hạt: TCVN 7572-2:2006 [17].
2.2. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÍ CỦA

gạch M5,0
Định mức 1 viên
TT
Nguyên vật liệu
Cấp phối
Quy đổi theo kết
thông thường
quả thí nghiệm
1
Cát Nghĩa Lâm
0,0008 (m3)
1,1136 (kg)
2
Mạt đá An Hội
0,00175 (m3)
2,689 (kg)
3
Xi măng Chinfon
0,24 (kg)
0,24 (kg)
4
Nước
0,0001 (m3)
0,10 (lít)
Bảng 3.2 - Định mức cấp phối cho 1m3 vữa để sản xuất gạch không
nung tại nhà máy gạch Nghĩa Lâm Xanh, mác gạch M50
Cát (kg)
Đ mạ (k )
Xi măn (k )
Nướ (lí )

101 (kg)

42 (lít)

958 (kg)

135 (kg)

CP 4 (20%) 445 (kg)
101 (kg) 42 (lít)
CP 5 (25%) 445 (kg)
101 (kg) 42 (lít)
CP 6 (30%) 445 (kg)
101 (kg) 42 (lít)
3.2. TẠO MẪU THÍ NGHIỆM

902 (kg)
845 (kg)
789 (kg)

180 (kg)
203 (kg)
271 (kg)

Hình 3.1 – Dây chuyền đúc gạch xi măng không nung
Sau khi tính toán xong các cấp phối, tiến hành đúc mẫu tại nhà
máy sản xuất gạch không nung Nghĩa Lâm Xanh, xã Nghĩa Lâm, huyện
Tư Nghĩa, tỉnh Quảng Ngãi. Gạch 6 lỗ có kích thước (95x135x185) mm,
với các cấp phối trộn từ CP 1 đến CP 6.



Tiế diện
T ổi
Lự ph
mẫ
mẫ
hoại (N)
2
(ngày)
(mm )
61390

185x135x95

185x135x95

24975

77820

Cườn
Cườn
độ ừn độ r n
viên
bình
(MPa) (MPa)
2,17

3


phế
phẩm
XD)
CP5
(25%
phế
phẩm
XD)

34960

1,24

35670

1,26

28360
185x135x95

185x135x95

24975

1,00
3

1,10

28920

1,28
3

1,23

32550

1,15

CP6
46310
1,64
(30%
45060
1,59
phế
185x135x95 24975
3
1,56
phẩm
41050
1,45
XD)
Bảng 3.5 - Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén của gạch 7 ngày tuổi
Cấp
phối

Mô ả mẫ
(mm)


3,13
7

4,25

106140

3,76

39160

1,39

38500

Cườn
độ
trung
bình
(MPa)

7

1,36

3,71

1,29




33000

1,17

24975

7
41410

1,47

42020

1,49

39160
185x135x95

24975

49510

1,39
7

39240

24975


2,12
7

54140

1,88

1,97

1,92

Bảng 3.6 - Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén của gạch 14
ngày tuổi
Cấp
phối

Mô ả mẫ
(mm)

CP1
(M u 185x135x95
đối
chứng)
CP2

Tiế
Lự
diện
phá
mẫ

41780

1,48

3,58


14
(10%
phế
phẩm
XD)
CP3
(15%
phế
phẩm
XD)
CP4
(20%
phế
phẩm
XD)
CP5
(25%
phế
phẩm
XD)
CP6
(30%
phế

24975

44580

1,07

1,63
14

1,58

46130

1,63

53460

1,89

47330

14

1,68

50150

1,78

89830


2.29


15
Bảng 3.7 - Kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén của gạch 28
ngày tuổi
Cườn
Tiế
Cườn
Lự
T
ổi
độ
diện
Cấp
Mô ả mẫ
độ ừn
phá
mẫ
trung
mẫ
(mm)
phối
viên
hoại (N) (ngày)
bình
2
(MPa)
(mm )

phế
phẩm
XD)
CP4
(20%
phế
phẩm
XD)
CP5
(25%
phế
phẩm
XD)
CP6
(30%
phế
phẩm
XD)

103790
185x135x95

24975

115980

3,67
28

88950


103440

185x135x95

3,96
3,36

108060
185x135x95

3,64

3,15

111360
185x135x95

4,11

4,32
28

4,37
4,11

4,26


16

cường độ của gạch tăng lên
3.3.2. Xác định độ rỗng (theo TCVN 6477:2016 [18])
Việc xác định độ rỗng nhằm khống chế tỉ lệ lỗ rỗng của viên gạch
theo kích thước tạo lỗ rỗng của khuôn không vượt quá một giới hạn cho
phép nhằm đảm bảo khả năng chịu lực cho viên gạch.
Độ rỗng là giá trị trung bình cộng của 3 kết quả xác định được từ
các mẫu thử riêng lẻ, lấy chính xác đến 1%.
Bảng 3.8 - Kết quả thí nghiệm độ rỗng của gạch các cấp phối
Khối
lượng
Khối
Độ
Độ
Yêu
cát
lượng rỗng rỗng
Mô tả mẫu
cầu kỹ Kết
Mẫu số
trong thể tích từng trung
(cm)
thuật luận
các lỗ của cát viên bình
(%)
3
(%)
rỗng (g/cm ) (%)
(g)
1.379
19.8

XD)
M u5
(25% phế
phẩm
XD)
M u6
(30% phế
phẩm
XD)

9.5x13.5x18.5

647.5

1.379

19.8

9.5x13.5x18.5
9.5x13.5x18.5

640.3
652.7

1.379
1.379

19.6
19.9



661.2
642.8

1.379
1.379

20.2
19.6

9.5x13.5x18.5

645.5

1.379

19.7

9.5x13.5x18.5
9.5x13.5x18.5

639.5
644.7

1.379
1.379

19.5
19.7


Đạt

Hình 3.6 - Xác định độ rỗng của gạch

Hình 3.7 - Biểu đồ độ rỗng của gạch các cấp phối
*Nhận xét:
Từ kết quả của Bảng 3.8 và Hình 3.7, ta thấy ngoài CP 1 là cấp
phối của nhà máy, thì tỉ lệ độ rỗng của gạch các cấp phối còn lại chênh
lệch không nhiều (từ 19,5% ÷ 19,9%), đáp ứng được yêu cầu về ngoại
quan của viên gạch xi măng không nung (
4062.1
Mẫu 5 9.5x13.5x18.5 3603.6
(25% 9.5x13.5x18.5 3700.5
4192.8
phế
phẩm 9.5x13.5x18.5 3550.9
3996.8
XD)
3733.6
Mẫu 6 9.5x13.5x18.5 3325.7
(30% 9.5x13.5x18.5 3333.7
3809.6
phế
phẩm 9.5x13.5x18.5 3358.0
3789.4
XD)

Độ
Độ
Yêu
hút
hút
cầu
nước nước
Kết
kỹ
từng trung
luận
thuật
viên bình


Đạt

13.2

≤ 14

Đạt

11.7
13.4
14.0
13.1
13.5
13.5
13.3
12.7
13.3
12.6
12.3
14.3
13.0


19
Kết quả là giá trị trung bình cộng kết quả của 3 mẫu thử, tính
chính xác tới 0,1%.
Bảng 3.9 - Kết quả thí nghiệm độ h t nước của gạch theo các cấp phối

BIỂU ĐỒ ĐỘ HÚT NƯỚC

*Nhận xét:
Từ kết quả của Bảng 3.9 và Hình 3.9, ta thấy so với CP 1 là cấp
phối của nhà máy, thì độ hút nước của các cấp phối có sử dụng phế
phẩm xây dựng làm thành phần cấp phối (11,7% - 13,5% là cao hơn, tuy
nhiên vẫn đáp ứng yêu cầu về tính chất cơ lý của viên gạch không nung
(≤ 14%(TCVN 6477:2011)). Việc các cấp phối có sử dụng phế phẩm
xây dựng làm thành phần cấp phối có độ hút nước cao hơn so với cấp
phối thông thường là điều đã được dự báo trước bởi độ hút nước trung
bình của phế phẩm xây dựng qua thí nghiệm vật liệu cao hơn so với mạt
đá, dẫn đến việc khi thay đá mạt bằng phế phẩm xây dựng theo tỷ lệ
trong thành phần cấp phối sẽ làm cho viên gạch có độ hút nước tăng
theo tỷ lệ thay thế.
3.3.4. Xác định khối lượng thể tích (theo TCVN 6355-5:2009
[20])


20
Bảng 3.10 - Kết quả thí nghiệm khối lượng thể tích của gạch theo các
cấp phối

Mẫu
số

Mô tả mẫu
(cm)

Thể tích
mẫu
(cm3)


3.42
3.29
(10%)
9.5x13.5x18.5 1090.125 3519.7
3.23
9.5x13.5x18.5 1090.125 3533.6
3.24
M u3
9.5x13.5x18.5 1090.125 3494.7
3.21
3.24
(15%)
9.5x13.5x18.5 1090.125 3565.1
3.27
9.5x13.5x18.5 1090.125 3766.1
3.45
M u4
9.5x13.5x18.5 1090.125 3475.9
3.19
3.28
(20%)
9.5x13.5x18.5 1090.125 3500.4
3.21
9.5x13.5x18.5 1090.125 3603.6
3.31
M u5
9.5x13.5x18.5 1090.125 3700.5
3.39
3.32
(25%)

cầu kỹ thuật (≤ 14%). Với độ hút nước này, gạch xi măng không nung
sử dụng phế phẩm xây dựng làm thành phần cấp phối vẫn có khả năng
chống thấm tốt hơn so với gạch nung (độ hút nước khoảng 10 - 18%).
- Qua biểu đồ phát triển cường độ chịu nén của gạch các cấp
phối theo thời gian (Hình 3.4), có thể nhận thấy các cấp phối đều phát
triển cường độ theo thời gian (28 ngày); Từ cấp phối 1 đến cấp phối 5,
khi tăng tỷ lệ phế phẩm xây dựng thay thế mạt đá từ 10% đ ến 30% thì
cường độ của gạch tăng lên.
3.5. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ VỀ KỸ THUẬT, KINH TẾ VÀ
MÔI TRƯỜNG
3.5.1. Hiệu quả về kỹ thuật
- ạch không nung khi sử dụng phế phẩm xây dựng làm thành
phần cấp phối thay thế hàm lượng nhất định của bột đá có cường độ
đạt yêu cầu đối với loại gạch xây. Trong thí nghiệm, với tỉ lệ thay thế
10%; 15%; 20%; 25%; 30% khối lượng bột đá, cường độ 28 ngày của
các tổ m u không đạt cường độ yêu cầu mà ban đầu tác giả đã đề ra.
- Với thành phần chính là xi măng, đá mạt, cát và phế phẩm
xây dựng lại trải qua quá trình sản xuất với lực rung ép lớn, viên gạch
không nung có độ đông kết cao, bề mặt phẳng, mịn, ít khe hở nên
không thấm nhiều nước. Trong khi độ h t nước ở gạch nung hiện tại là
10 - 18% (% theo khối lượng) thì con số này ở gạch không nung có sử
dụng phế phẩm xây dựng làm thành phần cấp phối là 9,5% - 9,7%, đạt
tiêu chuẩn đề ra. Độ h t ẩm này vừa đủ để vữa kết dính với viên gạch
vừa gi p tường bớt bị thấm nước, không ẩm mốc.
Chính vì lý do này nên gạch không nung đã được dùng để xây
mọi loại tường từ tường ngăn, tường bao bên ngoài cũng như tường
nhà vệ sinh.
- Do ưu điểm chịu lực cao trên từng viên gạch nên giảm tải



triển cường độ, cường độ của gạch, xác định độ rỗng, độ h t nước của
gạch không nung.
Qua kết quả về cường độ nén, độ rỗng, độ h t nước ta nhận
thấy, trong các cấp phối từ 1 đến 6, đa số các cấp phối điều đạt yêu cầu
về cường độ, vượt qua cường độ yêu cầu của đề tài. Độ h t nước của
gạch không nung khoảng từ 11,7% - 13,5% là khá thấp so với độ hút
nước của gạch nung (khoảng 10 - 18%). Với độ h t nước này, gạch
không nung có khả năng chống thấm tốt hơn gạch nung.


23
Khi sử dụng phế phẩm xây dựng làm thành phần cấp phối cho
sản xuất gạch không nung, ta đã giải quyết được vấn đề về môi trường,
tiết kiệm được nguồn tài nguyên đá và cát, đem lại những lợi ích về
kinh tế cũng như kỹ thuật.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. KẾT LUẬN
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 phế phẩm xây
dựng trên cả nước nói chung và tại Quảng Ngãi nói riêng, 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, phế phẩm xây dựng. Dựa vào cấp phối của nhà máy gạch Thảo
Nguyên Xanh - Xã Nghĩa Lâm - Huyện Tư Nghĩa - Tỉnh Quảng Ngãi.
Từ đó thiết kế các cấp phối dung phế phẩm xây dựng thay thế cho đá
mạt.