ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN QUỐC KÔNG

NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG NGUỒN XỈ THAN
TẠI QUẢNG NAM LÀM THÀNH PHẦN CẤP PHỐI
CHO SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng
Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp
Mã số:
60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. LÊ KHÁNH TOÀN

Đà Nẵng – Năm 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác
Tác giả luận văn

Nguyễn Quốc Kông



production. The large amount of bottom waste slag has not been used yet.
The topic of "Research on utilizing coal slag in Quang Nam to as a coordination
component for the production of adobe brick" presents general principles of production of
adobe brick, physical and mechanical standard. Especially, the design of mixed coal slag
mixes in the production of adobe bricks also provides estimates of the intensity and standard
when using coal slag as a coordination component. Therefore, a research on the production of
adobe brick from coal slag of thermal power plants is one of the necessary issues. It is not
only saving agricultural land, but also provides an endless source of raw materials to create
unbaked brick products providing for the demand of building materials for works.
Key words - Adobe brick , coal slag, manufacturing the adobe brick , fly ash, coal slag
in Quang Nam.


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài ..................................................................................................1
2. Mục tiêu của đề tài ...............................................................................................1
3. Đố i tươ ̣ng nghiên cứu...........................................................................................1
4. Phạm vi nghiên cứu ..............................................................................................2
5. Phương pháp nghiên cứu......................................................................................2
6. Nội dung của luận văn..........................................................................................2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG ........................................3
1.1. TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG ............................................................3
1.1.1. Phân loại và các yếu tố kỹ thuật của gạch không nung .................................3
1.1.2. Phân biệt gạch xi măng cốt liệu, gạch Bi, gạch Papanh ................................4
1.2. CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÍ CỦA GẠCH KHÔNG NUNG ....................................4
1.2.1. Độ ngậm nước và khả năng chống thấm nước của gạch xi măng cốt liệu ....4
1.2.2. Khối lượng thể tích của gạch xi măng cốt liệu ..............................................5
1.2.3. Vữa dùng cho gạch xi măng cốt liệu ..............................................................6
1.3. GIỚI THIỆU CÁC LOẠI VẬT LIỆU CHẾ TẠO GẠCH KHÔNG NUNG TẠI

2.3.1. Thí nghiệm xi măng .....................................................................................18
2.3.2. Thí nghiệm cát..............................................................................................23
2.3.3. Thí nghiệm đá mạt (còn gọi là cát nghiền) ..................................................28
2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG ..........................................................................................36
CHƯƠNG 3. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA
GẠCH KHÔNG NUNG CÓ SỬ DỤNG XỈ THAN LÀM THÀNH PHẦN CẤP
PHỐI .............................................................................................................................37
3.1. THIẾT KẾ CẤP PHỐI SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG .............................37
3.2. TẠO MẪU THÍ NGHIỆM .....................................................................................37
3.2.1. Kết quả thí nghiệm cường độ nén của gạch không nung .............................38
3.2.2. Xác định độ rỗng gạch xi măng cốt liệu theo TCVN 6477:2011 ................46
3.2.3. Xác định độ hút nước của gạch xi măng cốt liệu theo TCVN 6355-4: 2009
................................................................................................................................49
3.3. BÌNH LUẬN KẾT QUẢ ........................................................................................53
3.4. HIỆU QUẢ VỀ KỸ THUẬT VÀ MÔI TRƯỜNG CỦA GẠCH KHÔNG NUNG.
.......................................................................................................................................54
3.4.1. Hiệu quả về kỹ thuật ....................................................................................54
3.4.2. Hiệu quả về môi trường ...............................................................................54
3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG ..........................................................................................54
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................56
TÀI LIỆU THAM KHẢO
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO)


DANH MỤC BẢNG
Số hiệu
bảng

Tên bảng



2.6.

Kết quả thí nghiệm độ mịn của xi măng PCB 40 Đồng Lâm

19

2.7.

Kết quả thí nghiệm nén mẫu vữa xi măng 3 ngày tuổi

20

2.8.

Kết quả thí nghiệm thời gian đông kết của xi măng

21

2.9.

Kết quả thí nghiệm khối lượng riêng của xi măng

23

2.10.

Kết quả thí nghiệm khối lượng riêng, độ hút nước của cát

24


2.16.

Kết quả thí nghiệm hàm lượng bụi, bùn, sét của đá mạt

31

2.17.

Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của đá mạt

31

2.18.

Kết quả thí nghiệm khối lượng riêng, độ hút nước của xỉ than

34

2.19.

Kết quả thí nghiệm khối lượng thể tích xốp của xỉ than

34

2.20.

Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của xỉ than

35


3.6.

Kết quả thí nghiệm độ rỗng của gạch không nung

48

3.7.

Kết quả thí nghiệm độ hút nước của gạch không nung

51

3.8.

Bảng khối lượng thể tích của gạch không nung

52


DANH MỤC HÌNH
Số hiệu
hình

Tên hình

Trang

1.1.



Công nghệ sản xuất gạch xi măng cốt liệu

12

1.7.

Chi tiết dây chuyền sản xuất gạch xi măng cốt liệu

13

2.1.

Đúc mẫu vữa xi măng

19

2.2.

Thí nghiệm nén mẫu vữa xi măng

20

2.3.

Thí nghiệm thời gian đông kết

21

2.4.


Xác định thành phần hạt của cát

27

2.10.

Biểu đồ thành phần hạt của cát

28

2.11.

Biểu đồ thành phần hạt của đá mạt

32

2.12.

Xác định khối lượng riêng, độ hút nước của xỉ than

33

2.13.

Biểu đồ thành phần hạt của xỉ than

35

3.1.


Biểu đồ phát triển cường độ của gạch cấp phối số 2 theo thời gian

43

3.7.

Biểu đồ phát triển cường độ của gạch cấp phối số 3 theo thời gian

43

3.8.

Biểu đồ phát triển cường độ của gạch cấp phối số 4 theo thời gian

44

3.9.

Biểu đồ phát triển cường độ của gạch cấp phối số 5 theo thời gian

44

3.10.

Biểu đồ phát triển cường độ của gạch cấp phối số 6 theo thời gian

45

3.11.


3.15.

Biểu đồ độ rỗng gạch không nung

49

3.16.

Ngâm mẫu gạch không nung

50

3.17.

Cân mẫu gạch không nung

50

3.18.

Biểu đồ độ hút nước của gạch không nung

52


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài

- Hiệu quả về kỹ thuật, kinh tế và môi trường của gạch không nung sử dụng xỉ
than làm thành phần cấp phối.
3. Đố i tươ ̣ng nghiên cứu
Các tính chất cơ lý của gạch không nung khi sử dụng nguồn xỉ than làm thành


2
phần cấp phối để chế tạo.
4. Phạm vi nghiên cứu
Nguồn xỉ than tại nhà máy nhiệt điện Nông sơn, Quảng Nam để làm thành phần
cấp phối cho sản xuất gạch không nung.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lí thuyế t
- Khảo sát thực nghiê ̣m
- Tổ ng hơ ̣p, phân tích rút ra kế t luâ ̣n
6. Nội dung của luận văn
Mở đầu
Chương 1.Tổng quan về gạch không nung
Chương 2. Cơ sở khoa học xác định các đặc trưng cơ lí của gạch không nung
Chương 3 Thí nghiệm xác định các tính chất cơ lý của gạch không nung có sử
dụng xỉ than làm thành phần cấp phối
Kế t luâ ̣n và Kiế n nghị


3

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

Gạch xi măng cốt liệu hay còn gọi là gạch bê tông, gạch block: Loại gạch này


4
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.
Gạch bê tông khí chưng áp (AAC): được sản xuất từ cát vàng (hoặc tro bay), xi
măng, thạch cao, vôi, bột nhôm và công đoạn liên kết 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.
Phần lớn người dân đang hiểu nhầm gạch không nung là gạch nhẹ nhưng nếu xét
thấu đáo thì mức độ KHÔNG NUNG của gạch xi măng cốt liệu là cao nhất. Ngoài xi
măng, gạch bê tông khí chưng áp có sử dụng vôi (đá qua nung) và lò hơi chưng áp
phải sử dụng than hoặc điện để nung đốt.
1.1.2. Phân biệt gạch xi măng cốt liệu, gạch Bi, gạch Papanh
Giống nhau:
• Vật liệu đầu vào giống nhau ngoại trừ gạch Papanh có thể dùng vôi thay cho xi
măng.
• Nguyên lý sản xuất: phối trộn, tạo hình và dưỡng hộ tự nhiên.
Khác nhau:
• Về nguyên liệu chính: Mạt đá của gạch xi măng cốt liệu được lựa chọn kỹ hơn
gạch papanh. Cụ thể gạch xi măng cốt liệu đòi hỏi mạt đá phải sạch (không lẫn đất),
hạt nhỏ và mịn, nhiều bột (hạt < 5 mm, tỷ lệ bột > 35%). Ngoài ra, gạch xi măng cốt
liệu phải dùng xi măng PC để liên kết, hoàn toàn không dùng vôi.
• Công nghệ sản xuất: Dây chuyền sản xuất hiện đại của gạch xi măng cốt liệu
cho năng suất cao, chất lượng cao, đồng đều và ổn định.
• Chất lượng: Gạch xi măng cốt liệu có cường độ chịu nén cao, khả năng chống
thấm tốt và mức độ đồng đều lớn hơn hẳn các loại gạch khác.
• Mẫu mã, chủng loại sản phẩm: Gạch xi măng cốt liệu rất đa dạng về mẫu mã.

35% đến 50% tùy vào từng mẫu gạch nên gạch xi măng cốt liệu lỗ rỗng có khối lượng
thể tích đạt chỉ từ 1.050kg/m3 đến 1.365kg/m3. Khối lượng thể tích của gạch xi măng
cốt liệu hoàn toàn phù hợp với các công trình xây dựng, kể cả nhà cao tầng:
• Kết cấu kiến trúc của tòa nhà luôn phải tính đến tải trọng tĩnh, hoạt tải và tải
trọng động. Tải trọng tĩnh là yếu tố liên quan đến trọng lượng bản thân của toàn bộ kết
cấu. Hoạt tải là yếu tố liên quan đến người, xe, thang máy, đồ đạc di chuyển trong tòa
nhà… Tải trọng động là khả năng chịu mưa, gió, bão, động đất…
• Tòa nhà càng cao thì yếu tố Tải trọng động càng lớn. Khi kết cấu của tòa nhà
cao tầng đảm bảo chịu được Tải trọng động thì khối lượng thể tích của gạch không còn
là vấn đề phải lưu tâm.
• Bằng chứng là các công trình cao tầng của Hàn Quốc đầu tư tại Việt Nam đã và
đang xây bằng gạch xi măng cốt liệu như: Keangnam, Grand Plaza, chung cư cao tầng
Splendora, Hyundai Hillstate, Lotte, Deawoo Clever… Ngoài ra còn rất nhiều dự án
của Việt Nam đã và đang sử dụng gạch xi măng cốt liệu như; Horison Hotel, Marriott
Hotel, Nam Đô Complex, VNT Tower, Sail Tower…


6

Hình 1.1. Gạch không nung có nhiều ưu thế vượt trội so với gạch đất sét nung
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.
Cường độ chịu lực của gạch xi măng cốt liệu rất cao nên không gặp rủi ro với bất
kỳ loại vữa nào: nguyên lý căn bản là mác gạch phải lớn hơn mác vữa thì bức tường
xây mới an toàn. Nếu gạch yếu, vữa khỏe thì khi thời tiết thay đổi (độ ẩm, nhiệt độ
thay đổi), độ co khô của vữa lớn có thể gây ra một số hậu quả như bong tách lớp vữa,

kháng nước của gạch, giúp không bị ảnh hưởng sau khi lũ lụt.... Nếu không, sẽ có hiện
tượng gạch bị nứt.
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. Nên chọn cát có độ ẩm từ 3-5%.
1.3.6. 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


8
Gạch không nung (gạch XMCL) được tạo thành từ xi măng, mạt đá và các phụ
gia khác. Loại gạch này được sản xuất và sử dụng nhiều nhất trong các loại gạch
không nung. Trong các công trình thì loại gạch không nung này chiếm tỷ trọng lớn
nhất. Loại gạch này thường có cường độ chịu lực tốt (trên 80kg/m2), khối lượng thể
tích lớn (1900kg/m3) nhưng những loại kết cấu lỗ thì có khối lượng thể tích nhỏ hơn
(1800kg/m3 )
Đây là loại gạch được khuyến khích sử dụng nhiều nhất và được ưu tiên phát
triển mạnh nhất. Nó đáp ứng rất tốt các tiêu chí về kỹ thuật, kết cấu, môi trường, thi
công,... ngoài ra nó có thể dùng vữa xây thông thường.
Gạch xi măng – cát
Gạch được tạo thành từ cát và xi măng.
Gạch không nung tự nhiên
Từ các biến thể và sản phẩm phong hóa của đá bazan. Loại gạch này chủ yếu sử
dụng ở các vùng có nguồn puzolan tự nhiên, hình thức sản xuất tự phát, mang tính chất
địa phương, quy mô nhỏ ...
Gạch bê tông bọt siêu nhẹ


Hình 1.3. Nhà máy nhiệt điện Nông sơn


10

Hình 1.4. Nhà máy nhiệt điện Nông sơn


11
Tro xỉ 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”.
Ngoài ra, tro xỉ 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.
Nhiều nước như Hoa Kỳ, Ấn Độ đã tái chế tro xỉ thành nguyên liệu phối trộn để
sản xuất xi-măng, vật liệu san lấp, gia cố nền đường, bê-tông, và gạch không nung.
Đặc biệt, việc sản xuất gạch không nung không những bảo vệ môi trường mà còn tiết
kiệm năng lượng đến hơn 85% so với việc sản xuất gạch nung truyền thống từ đất sét.
1.5. QUY TRÌNH SẢN SUẤT GẠCH KHÔNG NUNG.
1.5.1. Công nghệ Polime hóa khoáng
a. Nguyên liệu sản xuất
Xi măng, phụ gia polime và nguyên liệu thô: mạt đá (đá mi), xỉ than, tro bay, phế
phẩm xây dựng, đá tổ ong, đất đồi, cát,...
b. Cách phối trộn
12-15% xi măng + 3-4% phụ gia polime + 6-8% nước và phần còn lại là nguyên

c. Quy trình sản xuất:

Hình 1.6. Công nghệ sản xuất gạch xi măng cốt liệu


13

Hình 1.7. Chi tiết dây chuyền sản xuất gạch xi măng cốt liệu
(1) Cấp nguyên liệu: gồm các phễu chứa liệu (PL1200 đến PL1600), băng tải
liệu, cân định lượng, bộ phận cài đặt phối liệu. Sau khi nguyên liệu được cấp đầy vào
các phễu (bằng máy xúc), nguyên liệu được cấp theo công thức phối trộn đã cài đặt
(cấp phối nguyên liệu).
(2) Máy trộn nguyên liệu: Mạt đá (cốt liệu), nước và xi măng được đưa vào máy
trộn tự động theo quy định theo quy định cấp phối. Sau đó, hỗn hợp nguyên liệu được
trộn đều theo thời gian cài đặt. Hỗn hợp sau phối trộn được tự động đưa vào ngăn phân
chia nguyên liệu ở khu vực máy tạo hình.
(3) Khu vực chứa khay (palet) cấp palet làm đế đỡ phía dưới trong quá trình ép
và chuyển gạch thành phẩm ra khỏi dây chuyền. Khay (palet) này có thể làm bằng
nhựa tổng hợp hoặc tre-gỗ ép; trong quá trình làm việc chịu lực ép, rung lớn.
(4) Máy ép tự động tạo hình: Nhờ vào hệ thống thủy lực, máy hoạt động theo cơ
chế kết hợp với rung tạo lực ép rất lớn để hình thành lên các viên gạch block đồng đều,
đạt chất lượng cao và ổn định. Cùng với việc phối trộn nguyên liệu, bộ phận tạo hình
nhờ ép rung này là hai yếu tố vô cùng quan trọng để tạo ra sản phẩm theo ý muốn.
(5) Tự động ép mặt - Máy cấp màu: Đây là bộ phận giúp tạo màu bề mặt cho
gạch tự chèn, chỉ cần thiết khi sản xuât gạch tự chèn, gạch trang trí có màu sắc.
(6) Tự động chuyển gạch: Đây là máy tự động chuyển và xếp từng khay gạch
vào vị trí định trước một cách tự động. Nhờ đó mà ta có thể chuyển gạch vừa sản xuất
ra để dưỡng hộ hoặc tự động chuyển vào máy sấy tùy theo mô hình sản xuất.
(7) Gạch được dưỡng hộ sơ bộ 1 - 1,5 ngày trong nhà xưởng có máy che, sau đó
chuyển ra khu vực kho bãi thành phẩm tiêp tục dưỡng hộ một một thời gian (từ 10 đến


15

CHƯƠNG 2
CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÍ
CỦA GẠCH KHÔNG NUNG - XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ
LÝ CỦA CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI
2.1. CÁC TÀ I LIỆU, TIÊU CHUẨN LIÊN QUAN ĐẾN VIỆC XÁC ĐINH
CÁC
̣
ĐẶC TRƯNG CƠ LÍ CỦ A GẠCH KHÔNG NUNG
Gạch xi măng cốt liệu phù hợp với TCVN 6477:2011 (Gạch bê tông). [10]
Bảng 2.1. Các tiêu chuẩn xác định đặc trưng cơ lý của gạch không nung.
Yêu cầu kỹ Phương pháp
TT
Các chỉ tiêu
thuật
thử
Khuyết tật ngoại quan cho phép:
- Độ cong vênh trên bề mặt viên gạch, mm, không
3
lớn hơn
TCVN
4
1 - Số vết sứt vỡ các góc cạnh sâu từ 5 mm đến 10
6477:2011
mm, dài từ 10 mm đến 15 mm, không lớn hơn
- Số vết nứt có chiều dài không quá 20 mm, không
1
lớn hơn

20
350
3,5
5,0
7,5
10,0
15,0
20,0

14

12

TCVN
6477:2011
TCVN
6477:2011

TCVN
6477:2011

TCVN 6355 4:2009


16
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐINH
CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÍ CỦ A CÁC
̣
THÀNH PHẦN CẤP PHỐI GẠCH XI MĂNG KHÔNG NUNG.
Vật liệu sử dụng trong thí nghiệm:

- Bắt đầu, không nhỏ hơn

45

TCVN 6017:1995

- Kết thúc, không lớn hơn

420

Độ mịn, xác định theo:
- Phần còn lại trên sàng kích thước lỗ
0,09 mm, %, không lớn hơn
- Bề mặt riêng, xác định theo phương
pháp Blaine, cm2/g, không lớn hơn

10
TCVN 4030:2003
2800

4

Độ ổn định thể tích, xác định theo
phương pháp Le Chatelier, mm, không
lớn hơn

10

TCVN 6017:1995


2
3

4

5

Xác định khối lượng riêng, độ hút
nước của cát.
Xác định thể tích xốp của cát.
Hàm lượng tạp chất, % khối lượng,
không lớn hơn:
- Sét cục và các tạp chất dạng cục
0,5
- Hàm lượng bụi, bùn, sét
10
Thành phần hạt, lượng sót tích lũy trên
sàng, % khối lượng:
- 2,5mm
0
- 1,25mm
Từ 0 đến 15
- 0,63mm
Từ 0 đến 35
- 0,315mm
Từ 5 đến 65
- 0,14mm
Từ 65 đến 90
Khối lượng hạt có kích thước lớn hơn
5

0,5
- Hàm lượng bụi, bùn, sét
10
Thành phần hạt, lượng sót tích lũy trên
sàng, % khối lượng:
- 2,5mm
0
4 - 1,25mm
Từ 0 đến 15
TCVN 7572-2:2006
- 0,63mm
Từ 0 đến 35
- 0,315mm
Từ 5 đến 65
- 0,14mm
Từ 65 đến 90
Khối lượng hạt có kích thước lớn hơn
5
5
TCVN 7572-2:2006
5mm, % khối lượng, không lớn hơn