Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết trình bày một nghiên cứu về ảnh hưởng của hàm lượng tro bay đến các tính chất cơ lý của gạch không nung bê tông. Thành phần cấp phối bao gồm: Chất kết dính, cốt liệu và nước, trong đó chất kết dính gồm xi măng và tro bay.
nNgày nhận bài: 12/01/2022 nNgày sửa bài: 24/02/2022 nNgày chấp nhận đăng: 08/3/2022 Ảnh hưởng hàm lượng tro bay đến tính chất lý gạch khơng nung bê tông Effect of fly ash content on mechanical properties of unburnt concrete bricks > NGUYỄN MAI CHÍ TRUNG Khoa Kỹ thuật & Công nghệ, Trường Đại học Quy Nhơn Email: nguyenmaichitrung@qnu.edu.vn TĨM TẮT Bài báo trình bày nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng tro bay đến tính chất lý gạch khơng nung bê tơng Thành phần cấp phối bao gồm: chất kết dính, cốt liệu nước, chất kết dính gồm xi măng tro bay Hàm lượng tro bay dùng để thay xi măng nghiên cứu 0%, 10%, 20%, 30% 40% Kết thí nghiệm độ rỗng, cường độ chịu nén, độ thấm nước độ hút nước gạch đánh giá theo TCVN 6477:2016 Giá thành vật liệu sản xuất gạch giảm đáng kể thay 20% đến 30% xi măng tro bay thành phần chất kết dính Từ khóa: Gạch khơng nun; tro bay; chất kết dính ABSTRACT This paper presents a study on the influence of fly ash content on the mechanical properties of unburnt concrete bricks The composition includes: binder, aggregate and water, in which the binder consists of cement and fly ash The fly ash content used to replace cement in the study was 0%, 10%, 20%, 30% and 40%, respectively Test results on porosity, compressive strength, water permeability and water absorption of bricks are evaluated according to TCVN 6477:2016 The cost of brick production materials is significantly reduced when replacing 20% to 30% of cement with fly ash in the binder component Keywords: Unburnt bric; fly ash, binder GIỚI THIỆU Sử dụng vật liệu xây không nung thay gạch đất xét nung xu hướng phát triển tất yếu nhiều nước giới Việt Nam Điều khẳng định qua chủ trương, sách Nhà nước, thể qua Quyết định số 1469/QĐ-TTg ngày 22/ 8/ 2014 Thủ tướng Chính phủ việc Phê duyệt Quy hoạch tổng thể phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam đến năm 2020 định hướng đến năm 2030 [1], gần Quyết định số 1266/QĐ-TTg ngày 18/ 8/ 2020 Thủ tướng Chính phủ việc Phê duyệt Chiến lược phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam thời kỳ 2021 - 2030, định hướng đến năm 2050 [2], có chiến lược phát triển vật liệu xây không nung (VLXKN), Thông tư số 13/TTBXD ngày 08/ 12/ 2017 Bộ trưởng Bộ Xây dựng việc Quy định sử dụng vật liệu xây khơng nung cơng trình xây dựng [3] Trong năm gần đây, vật liệu xây không nung phát triển mạnh số lượng chủng loại Trong đó, gạch khơng nung bê tông kể đến vật liệu sử dụng phổ biến cơng trình xây dựng Gạch không nung bê tông sản xuất từ hỗn hợp bê tông khô theo công nghệ ép rung ép với hình dạng kích thước khác nhau, cấu tạo đặc có lỗ Gạch bê tơng đặc sản xuất với kích thước nhỏ, thơng thường kích thước gạch tiêu chuẩn, cịn gạch bê tơng rỗng sản xuất với kích thước lớn Gạch không nung bê tông sử dụng phổ biến cho nhiều dạng kết cấu xây tường móng, tường chịu lực tường khơng chịu lực Cùng với việc phát triển mạnh mẽ gạch bê tông năm gần đây, thực tế xuất số vấn đề cần quan tâm nghiên cứu để hoàn thiện sản phẩm Thành phần vật liệu để chế tạo gạch không nung bê tông bao gồm: cốt liệu (mạt đá cát), chất kết dính (xi măng, xi măng kết hợp phụ gia khoáng) nước Vật liệu để sản xuất gạch không nung bê tông số nhà máy địa bàn tỉnh miền Trung, bao gồm: mạt đá cát, xi măng nước, dùng mạt đá làm cốt liệu với ưu điểm giúp cho cường độ gạch cao, giá thành sản xuất rẻ, nhiên nhược điểm gạch nhìn thơ, ngồi trường hợp đường kính hạt cốt liệu khơng kiểm sốt tốt dẫn đến khả chống thấm gạch nhiều kẻ hở Trong thành phần chất kết dính ngồi xi măng sử dụng thêm phụ gia khoáng tro bay, đồng thời sử dụng tro bay để thay bớt phần xi măng nhằm giảm chi phí sản xuất gạch Khi sử dụng phần tro bay làm chất kết dính, tính chất lý gạch thay đổi so với dùng xi măng làm chất kết dính Bài báo trình bày thí nghiệm xác định tính chất lý loại gạch không nung bê tông hai lỗ gạch sáu lỗ phổ biến thị trường, hàm lượng tro bay thành phần chất kết dính thay đổi từ 0% đến 40% CHƯƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM 2.1 Mục tiêu nội dung thí nghiệm Mục tiêu thí nghiệm: thí nghiệm xác định số tính chất lý gạch bê tông không nung với bốn trường hợp hàm lượng tro bay khác nhau, từ đề xuất định mức thành phần cấp phối tối ưu có tro bay Nội dung thí nghiệm: thí nghiệm với hai loại gạch, gạch hai lỗ ISSN 2734-9888 3.2022 107 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC có kích thước 200 mm × 90 mm × 60 mm gạch sáu lỗ có kích thước 200 mm × 130 mm × 90 mm Mỗi loại gạch với phương án hàm lượng tro bay, thí nghiệm xác định bốn tiêu: độ rỗng, cường độ chịu nén, độ thấm nước độ hút nước gạch 2.2 Tỷ lệ tro bay dùng để thay xi măng Thành phần vật liệu chế tạo gạch, gồm: cốt liệu (mạt đá), chất kết dính nước Thành phần chất kết dính gồm xi măng tro bay có tỷ lệ bảng Bảng Tỷ lệ xi măng - tro bay để chế tạo gạch Chất kết dính Trường hợp Xi măng (%) Tro bay (%) 100 90 10 80 20 70 30 60 40 2.3 Mẫu thí nghiệm 2.3.1 Thí nghiệm vật liệu dùng để chế tạo mẫu Vật liệu: cát, xi măng PCB40, mạt đá tro bay thí nghiệm xác định số lý để làm sở tính tốn thành phần cấp phối chế tạo mẫu thí nghiệm Khối lượng riêng cường độ xi măng PCB40 tuổi 28 ngày, x = 3,09 (g/cm3) Rx = 50,5 (MPa); khối lượng riêng mô đun độ lớn mạt đá, cl = 2,72 (g/cm 3) Mdl = 3,38; khối lượng riêng tro bay, pgk = 2,28 (g/cm3) 2.3.2 Chế tạo mẫu thí nghiệm Mác gạch thiết kế cho gạch hai lỗ gạch sáu lỗ M7,5 Cấp phối vật liệu cho 1m3 bê tông xác định theo [4], từ tính khối lượng vật liệu cần để chế tạo số lượng mẫu thí nghiệm trình bày bảng bảng Bảng Khối lượng vật liệu cho trường hợp gạch hai lỗ Trường Tỷ lệ X Tro bay Mạt đá Nước Số hợp X (%) - Tro bay (%) (kg) (kg) (kg) (lít) mẫu 100% - 0% 14 0,00 49 4,5 32 90% - 10% 12,6 1,4 49 4,5 32 80% - 20% 11,2 2,8 49 4,5 32 70% - 30% 9,8 4,2 49 4,5 32 60% - 40% 8,4 5,6 49 4,5 32 Tổng cộng: 56 14 245 22,5 160 Bảng Khối lượng vật liệu cho trường hợp gạch sáu lỗ Trường Tỷ lệ X Tro bay Mạt đá Nước Số hợp X (%) - Tro bay (%) (kg) (kg) (kg) (lít) mẫu 100% - 0% 20 0,00 69 36 90% - 10% 18 69 36 80% - 20% 16 69 36 70% - 30% 14 69 36 60% - 40% 12 69 36 Tổng cộng: 80 20 345 30 180 Mẫu chế tạo theo công nghệ ép rung nhà máy sản xuất gạch Bình Định, đánh số để phân loại bảo dưỡng 28 ngày sau sản xuất Hình 1- Mẫu thí nghiệm 108 3.2022 ISSN 2734-9888 2.4 Thí nghiệm gạch khơng nung bê tơng Gạch thí nghiệm với tiêu: độ rỗng, cường độ chịu nén, độ thấm nước độ hút nước gạch Quy trình thí nghiệm tiến hành theo TCVN 6477:2016 [5] a) Thí nghiệm cường độ chịu nén b) Ngâm mẫu để chuẩn bị thí nghiệm độ thấm nước độ hút nước c) Thí nghiệm độ thấm nước d)Thí nghiệm độ hút nước Hình - Thí nghiệm gạch KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH 3.1 Độ rỗng Hình - Biểu đồ so sánh độ rỗng gạch Từ hình cho thấy, độ rỗng gạch hai lỗ gạch sáu lỗ tất trường hợp nhỏ 65%, đạt yêu cầu theo TCVN 6477:2016 Giá trị độ rỗng trường hợp xấp xỉ nhau, chứng tỏ tỷ lệ hàm lượng xi măng tro bay gần không ảnh hưởng đến độ rỗng gạch 3.2 Cường độ chịu nén Hình - Biểu đồ so sánh cường độ chịu nén gạch Từ hình cho thấy, hàm lượng tro bay tăng cường độ chịu nén gạch giảm dần Đánh giá cường độ chịu nén gạch theo TCVN 6477:2016: Với gạch hai lỗ: tất năm trường hợp cho giá trị cường độ chịu nén Ri > 6,7 (MPa) Rtb > 7,5 (MPa), gạch đạt yêu cầu cường độ chịu nén Với gạch sáu lỗ: trường hợp đến đạt yêu cầu giá trị cường độ chịu nén, ngoại trừ trường hợp năm có Ri < 6,7 (MPa) Rtb < 7,5 (MPa) nên không đạt yêu cầu 3.3 Độ thấm nước Từ hình cho thấy, hàm lượng tro bay tăng độ thấm nước gạch tăng không đáng kể, cụ thể: Độ thấm nước gạch trường hợp 2, 3, tăng so với trường hợp 1, với gạch hai lỗ tỷ lệ tăng 1,6%, 5,2%, 9,9% 13,1%, với gạch sáu lỗ tỷ lệ tăng 1,1%, 5,5%, 11,2% 16,4% Độ thấm nước hai loại gạch năm trường hợp chênh lệch không đáng kể Chi phí vật liệu giảm đáng kể thay 20% đến 30% xi măng tro bay, cụ thể: Hình - Biểu đồ so sánh chi phí vật liệu cho viên gạch hai lỗ Hình - Biểu đồ so sánh độ thấm nước gạch Đánh giá độ thấm nước gạch theo TCVN 6477:2016: với gạch hai lỗ gạch sáu lỗ có Hi,, Htb < 16 (L/m2.h) trường hợp gạch xây có trát, năm trường hợp gạch đạt yêu cầu độ thấm nước 3.4 Độ hút nước Hình - Biểu đồ so sánh độ hút nước gạch Từ hình cho thấy, hàm lượng tro bay tăng độ hút nước gạch tăng không đáng kể, cụ thể: Độ hút nước gạch trường hợp 2, 3, tăng so với trường hợp 1, với gạch hai lỗ tỷ lệ tăng 2,47%, 5,82%, 10,72% 16% với gạch sáu lỗ tỷ lệ tăng 3,58%, 13,07% 18,51% Độ hút nước hai loại gạch năm trường hợp xấp xỉ Đánh giá độ hút nước gạch theo TCVN 6477:2016: với gạch hai lỗ gạch sáu lỗ có Xi,, Xtb < 12 (%), năm trường hợp gạch đạt yêu cầu độ hút nước 3.5 Nhận xét Các phần trình bày kết thí nghiệm hai loại gạch, gạch hai lỗ gạch sáu lỗ, với tổng số lượng mẫu thí nghiệm 240 mẫu cho tiêu độ rỗng, cường độ chịu nén, độ thấm nước độ hút nước gạch Kết thí nghiệm cho thấy: Về cường độ chịu nén: hàm lượng tro bay chiếm 10%, 20%, 30% thành phần chất kết dính, cường độ chịu nén gạch hai lỗ gạch sáu lỗ với mác gạch M7,5 đạt theo qui định TCVN 6477-2016 Về độ thấm nước độ hút nước gạch: tất trường hợp có khơng có tro bay gạch hai lỗ gạch sáu lỗ với mác gạch M7,5 có độ thấm nước độ hút nước đạt theo qui định TCVN 6477-2016 Xi măng dùng để chế tạo gạch loại PBC40 có cường độ cao 50,5 MPa nên lượng dùng xi măng giảm, nguyên nhân dẫn đến độ thấm nước độ hút nước gạch tăng PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KINH TẾ KHI DÙNG TRO BAY THAY THẾ MỘT PHẦN XI MĂNG Tính tốn chi phí vật liệu (chất kết dính, mạt đá, nước) để chế tạo viên gạch hai lỗ gạch sáu lỗ tỷ lệ xi măng - tro bay thành phần chất kết dính là: 100% xi măng 0% tro bay, 80% xi măng 20% tro bay, 70% xi măng 30% tro bay Chi phí tro bay bao gồm giá vật liệu vận chuyển từ Quảng Ninh đến Bình Định, Phú Yên Kết thể hình hình Hình - Biểu đồ so sánh chi phí vật liệu cho viên gạch sáu lỗ Gạch hai lỗ, từ hình cho thấy, thay 20% xi măng tro bay, chi phí vật liệu giảm 52 đồng cho viên gạch, tương ứng giảm 6,8% chi phí vật liệu; thay 30% xi măng tro bay, chi phí vật liệu giảm 72 đồng cho viên gạch, tương ứng giảm 10,3% chi phí vật liệu Gạch sáu lỗ, từ hình cho thấy, thay 20% xi măng tro bay, chi phí vật liệu giảm 119 đồng cho viên gạch, tương ứng giảm 7,8% chi phí vật liệu; thay 30% xi măng tro bay, chi phí vật liệu giảm 178 đồng cho viên gạch, tương ứng giảm 11,6% chi phí vật liệu KẾT LUẬN Bài báo sử dụng tro bay để thay bớt phần xi măng thành phần vật liệu sản xuất gạch không nung bê tông, sở thí nghiệm tiêu gạch theo qui định TCVN 6477:2016 phân tích tính hiệu mặt kinh tế, cho thấy: Cường độ chịu nén gạch giảm tăng hàm lượng tro bay Khi hàm lượng tro bay chiếm 20% đến 30% tổng khối lượng chất kết dính, cường độ gạch giảm từ 1,1 đến 1,3 lần không dùng tro bay, nhiên cường độ gạch đảm bảo theo qui định TCVN 6477:2016 Độ thấm nước độ hút nước gạch thay đổi không đáng kể hàm lượng tro bay chiếm 20% đến 30% tổng khối lượng chất kết dính Khi thay 20% đến 30% xi măng tro bay thành phần vật liệu, chi phí vật liệu để sản xuất viên gạch hai lỗ gạch sáu lỗ có mác M7,5 giảm gần 12% so với không dùng tro bay Định mức thành phần cấp phối vật liệu sản xuất gạch khơng nung bê tơng nói chung lấy sau: chất kết dính chiếm 15% đến 20% (trong lượng tro bay chiếm từ 20% đến 30% tổng khối lượng chất kết dính), cốt liệu chiếm 80% đến 85% TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Quyết định số 1469/QĐ-TTg ngày 22/8/2014 Thủ tướng Chính phủ Phê duyệt Quy hoạch tổng thể phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam đến năm 2020 định hướng đến năm 2030 [2] Quyết định số 1266/QĐ-TTg ngày 18/8/2020 Thủ tướng Chính phủ Phê duyệt Chiến lược phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam thời kỳ 2021 - 2030, định hướng đến năm 2050 [3] Thông tư 13/2017/TT-BXD ngày 08/12/2017 Bộ trưởng Bộ ây dựng Quy định sử dụng vật liệu xây khơng nung cơng trình xây dựng [4] Viện Vật liệu xây dựng - Bộ Xây dựng (2015) Tài liệu công nghệ sản xuất gạch bê tông Bộ Khoa học Công nghệ, Hà Nội [5] TCVN 6477:2016 (2016) Gạch bê tông Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội ISSN 2734-9888 3.2022 109 ... chịu nén gạch giảm tăng hàm lượng tro bay Khi hàm lượng tro bay chiếm 20% đến 30% tổng khối lượng chất kết dính, cường độ gạch giảm từ 1,1 đến 1,3 lần không dùng tro bay, nhiên cường độ gạch đảm... hàm lượng xi măng tro bay gần không ảnh hưởng đến độ rỗng gạch 3.2 Cường độ chịu nén Hình - Biểu đồ so sánh cường độ chịu nén gạch Từ hình cho thấy, hàm lượng tro bay tăng cường độ chịu nén gạch. .. để chế tạo viên gạch hai lỗ gạch sáu lỗ tỷ lệ xi măng - tro bay thành phần chất kết dính là: 100% xi măng 0% tro bay, 80% xi măng 20% tro bay, 70% xi măng 30% tro bay Chi phí tro bay bao gồm giá