Báo cáo khoa học " PHỤC CHẾ GẠCH BÁT TRÀNG MEN ĐỂ TU BỔ DI TÍCH THẾ TỔ MIẾU VÀ HƯNG MIẾU " pptx

Nguyên nhân một phần là do mục đích sử dụng tại các công trình này bị thay đổi trước kia được sử dụng làm nơi t hờ phụng các vị vua, người qua lại ít; khu vực Điện được trải chiếu để hàn

PHỤC CHẾ GẠCH BÁT TRÀNG MEN ĐỂ TU BỔ DI TÍCH

THẾ TỔ MIẾU VÀ HƯNG MIẾU

TS NGUY ỄN TIẾN BÌNH

KS MAI XUÂN HI ỂN

Viện KHCN Xây dựng

1 Đặt vấn đề

Gạch Bát Tràng men hoàng (vàng) và thanh (xanh) lưu ly được sử dụng nhiều trong các công trình di tích Huế, tại các điện - nơi đặt bài vị thờ các vị vua như Minh Thành điện - lăng Thiên Thọ (lăng vua Gia Long), Sùng Ân điện - Hiếu lăng (lăng vua Minh Mạng), Biểu Đức điện - Xương lăng (lăng vua Thiệu Trị), Hoà Khiêm điện - Khiêm lăng (lăng vua Tự Đức), và ở một số cổng, lầu quan trọng như Minh Lâu, Hiển Đức môn, Bi đình (Hiếu lăng), lầu Đức Hinh, Hồng Trạch môn (Xương lăng), Khiêm Cung môn, bi đình (Khiêm lăng)… Đặc biệt, tại công trình Thế Tổ Miếu và Hưng Miếu, nơi đặt bài vị thờ các vị vua triều Nguyễn và bài vị thờ chúa Nguyễn Phúc Luân, cha vua Gia Long, (là các công trình thờ tự quan trọng nhất trong khu vực Đại Nội-Huế), gạch Bát Tràng men cũng được sử dụng để lát ở các gian chính điện (khu vực đặt bài vị thờ và hành lễ)

Hiện nay ở tất cả các công trình này, nền lát gạch Bát Tràng men đã bị hư hại nhiều, chủ yếu là sứt vỡ hay bong tróc lớp men tráng trên mặt gạch Việc phục hồi lại hình dáng và màu sắc nguyên gốc cho loại gạch này là vấn đề cần được quan tâm nghiên cứu trong công cuộc trùng tu, phục hồi các di tích Huế

Từ năm 2003-2005, Viện KHCN Xây dựng đã thực hiện giai đoạn 2 của Dự án tu bổ tổng thể cụm di tích Thế Miếu Một trong những nhiệm vụ đặt ra của dự án là sản xuất được gạch Bát Tràng men phục chế để phục hồi nền gạch tại khu vực chính điện cho 2 công trình Thế Tổ Miếu và Hưng Miếu Đây là một trong những nhiệm vụ quan trọng, mà việc thực hiện thành công sẽ đem lại chất lượng tu bổ của Dự án Bài này trình bày một số kết quả nghiên cứu, phục chế loại gạch Bát Tràng men nói trên

2 Nghiên cứu phục chế gạch Bát Tràng men

2.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật của gạch Bát Tràng men hiện trạng

Trong quá trình thực hiện công tác tu bổ, phục hồi giai đoạn 2 của dự án Thế Miếu, nhóm tác giả

đã khảo sát tất cả các công trình thuộc quần thể di tích Huế có sử dụng gạch Bát Tràng men và tiến hành xem xét nguyên nhân làm cho các nền lát gạch này bị hư hại Trong cùng thời điểm Thế Miếu được tu bổ, một số công trình di tích khác tại Huế cũng được trùng tu và khảo sát nên việc lấy các mẫu gạch cổ để nghiên cứu tính chất cơ lý, nhằm xác định những yêu cầu kỹ thuật đã được thực hiện

Tình trạng chung của các nền gạch Bát Tràng men tại các công trình di tích Huế là mặt men

đã bị bong tróc nhiều Nguyên nhân một phần là do mục đích sử dụng tại các công trình này bị thay đổi (trước kia được sử dụng làm nơi t hờ phụng các vị vua, người qua lại ít; khu vực Điện được trải chiếu để hành lễ và khi bước vào Điện phải bỏ giày dép ở ngoài; ngày nay các công trình này phục vụ khách tham quan du lịch, người qua lại nhiều và không bỏ giày dép khi bước vào Điện), một phần là do các viên gạch men cổ có độ kết khối kém, cường độ dính kết giữa

xư ơng và men t hấp Nhận định này sẽ đư ợc thấy rõ hơn qua kết quả thí nghiệm vài chỉ tiêu cơ lý

của một số mẫu gạch men xanh và men vàng lấy tại công trình lầu Đứ c Hinh (ký hiệu DH), Hồng Trạch môn (ký hi ệu HTM) và Biểu Đức điện (ký hiệu BĐ) -Xương lăng, đư ợc nêu trong bảng 1

Bảng 1 Kết quả trung bình một số chỉ tiêu cơ lý của gạch Bát Tràng men cổ [1]

Kết quả thí nghiệm

TT Loại mẫu Ký

hiệu R uốn, N/mm2 Độ mài mòn, g/cm2 Độ hút nước % Tiêu chuẩn thử TCVN

6415:1998

TCVN 6065:1995

TCVN 6415:1998

A Gạch men vàng

B Gạch men xanh

Từ bảng 1, có thể nhận thấy cường độ chịu uốn trung bình của các viên gạch men vàng cao hơn các viên gạch men xanh, nhưng khả năng bị mài mòn và độ hút nước của cả gạch men xanh và vàng đều rất cao Như vậy, các viên gạch Bát Tràng cổ có độ xốp lớn và khả năng liên kết giữa xương gạch với men thấp, từ đó cho ta định hướng trong việc khắc phục vấn đề kỹ thuật tồn tại của gạch Bát Tràng men cổ là cần phải tăng mức độ kết khối của xương và nâng cao chất lượng liên kết giữa lớp xương-men cho gạch phục chế

2.2 Chỉ tiêu kỹ thuật của gạch men phục chế

Kết quả khảo sát kích thước hình học các viên gạch Bát Tràng men cổ tại một số công trình di tích Huế cho kết quả trung bình như sau: chiều dài (mm) x chiều rộng

x chiều dày (mm) = (280x300) x (280x300) x (30x40)

Dựa trên kết quả khảo sát thu được, kích thước hình học của gạch phục chế được thống nhất lựa chọn tương ứng với các kích thước chiều dài x chiều rộng x chiều dày từ (285±5)x(285±5)x(35±5)mm Ngoài yêu cầu về mặt kích thước hình học, các chỉ tiêu khác của gạch phục chế cũng được quy định chặt chẽ, ví dụ như viên gạch không bị rạn nứt, không bị so le, hoặc số vết rạn nứt không được nhiều; men phải chảy đều, không có các lỗ chân chim, mặt men không được

co, rạn v.v… Đặc biệt, theo nguyên tắc trùng tu, bảo tồn di tích, yêu cầu về màu sắc của các viên gạch phục chế phải giống với màu sắc của các viên gạch cổ Tổng hợp các chỉ tiêu kỹ thuật của gạch men phục chế được trình bày trong bảng 2

Bảng 2 Các chỉ tiêu kỹ thuật của gạch men phục chế

STT Tên chỉ tiêu Phương pháp thử Đ.vị Yêu cầu

4 Cường độ uốn TCVN 6415:1998 N/mm2 10

5 Độ mài mòn TCVN 6065:1995 g/cm2  0,45

chim

2.3 Nguyên liệu sản xuất gạch phục chế

2.3.1 Nguyên liệu chế tạo xương gạch

Theo kết quả khảo sát hiện trạng, xương gạch có màu hồng nhạt Độ hút nước của các viên gạch lớn và độ kết khối của gạch không cao, cấu trúc của gạch xốp Theo kinh nghiệm của nghệ nhân Trần Độ, làng gốm cổ Bát Tràng, men được dùng tráng trên gạch có nguồn gốc từ dòng ô xít chì,

nhiệt độ chảy tràn của men ở khoảng 850 C Như vậy, vấn đề cần cân nhắc ở đây là nên tiến hành phục chế xương gạch theo thành phần cấp phối tương tự như nguyên gốc, hay nâng cao vùng nhiệt độ kết khối của xương để nâng cao chất lượng của viên gạch được phục chế, nhằm khắc phục các tồn tại về mặt kỹ thuật của gạch Bát Tràng men cổ ?

Theo điều 10 của Hiến chương Venice về bảo tồn và trùng tu di tích và di chỉ [2] thì kỹ thuật và vật liệu xây dựng hiện đại có thể được sử dụng khi kỹ thuật hoặc vật liệu truyền thống bộc lộ những vấn

đề bất cập Như vậy, trong trường hợp này, các giải pháp kỹ thuật sử dụng trong việc phục chế các viên gạch Bát Tràng men có thể được thực hiện với điều kiện đảm bảo sự thống nhất về màu sắc, hình dáng, kích thước bên ngoài của các viên gạch phục chế giống với các viên gạch cổ

Trên cơ sở thống nhất giữa nguyên tắc trùng tu-bảo tồn và định hướng khắc phục các vấn đề kỹ thuật tồn tại của gạch men cổ, nguyên liệu sử dụng cho việc sản xuất gạch phục chế được lựa chọn trên cơ sở đảm bảo xương gạch sẽ hoàn toàn kết khối khi nung, đảm bảo nâng cao chất lượng gạch phục chế

Dựa vào nguồn nguyên liệu sẵn có tại Bát Tràng, gồm đất sét thường, cao lanh, đất sét Tử Lạc, đất sét Trúc Thôn trắng, đất sét Trúc Thôn hoa và kích thước hình học của gạch Bát Tràng men phục chế, các cấp phối đất thí nghiệm đã được thiết lập nhằm đạt được cùng lúc 2 chỉ tiêu kỹ thuật và kinh

tế của sản phẩm Trong thành phần phối liệu, ngoài các nguyên liệu chính được sử dụng để khống chế độ co sấy và co nung của sản phẩm, có sử dụng thêm một số loại phụ gia gầy như quazt, gốm nghiền, samốt Bảng cấp phối thí nghiệm xương gạch được trình bày trong bảng 3

Bảng 3 Cấp phối thí nghiệm sản xuất xương gạch phục chế

Thành phần phối hợp nguyên liệu

Ký

hiệu

Đất sét

thường

[%]

Cao lanh [%]

Đất sét

Tử Lạc [%]

Đất sét Trúc thôn trắng [%]

Đất sét Trúc thôn hoa [%]

Samốt [%]

Quazt [%]

Co sấy [%]

Co nung [%]

Màu sắc viên gạch sau khi nung

CF1

0

Trên cơ sở độ co sấy, nung và chỉ tiêu kinh tế của sản phẩm, cấp phối CF6 đã được lựa chọn để sản xuất gạch phục chế Kết quả sản xuất đã cho thấy cấp phối này tạo cho xương khả năng liên kết tốt với men; độ co khi sấy, nung thấp; sản phẩm sau khi nung có bề mặt phẳng, nhẵn, mặt men đều, bóng

2.3.2 Nguyên liệu chế tạo men

a Cấp phối men trong (chất chảy)

Với định hướng ban đầu là cần nâng nhiệt độ nung để xương được kết khối tốt, trở nên chắc đặc nhằm đảm bảo chất lượng cho gạch phục chế, các bài men thí nghiệm đã được thực hiện trên cơ sở đảm bảo sự tương đồng giữa vùng nhiệt độ kết khối của xương và nhiệt độ chảy tràn của men để liên kết giữa xương-men được bền vững Thông qua việc điều chỉnh cấp phối xương, cấp phối CF6

đã được lựa chọn Từ các thí nghiệm nung cho cấp phối xương này, nhiệt độ nung để xương kết khối tốt đã được xác định ở vùng nhiệt độ 11500C Vấn đề là tương ứng với mỗi loại đất, với mỗi môi trường nung, với mỗi thành phần men…màu sắc của sản phẩm sẽ thay đổi rất khác nhau, trong khi nguyên liệu sản xuất lấy tại làng Bát Tràng không hoàn toàn loại bỏ được những tạp chất có hại, gây biến màu của sản phẩm

Để đảm bảo cho màu sắc của gạch không bị ảnh hưởng bởi các tương tác hoá lý giữa thành phần phối liệu của xương và men trong quá trình nung, giải pháp xử lý bằng lớp men trong trung gian

đã được lựa chọn Ưu điểm của việc sử dụng lớp men trong trung gian là ngoài việc làm giảm tương

tác hoá lý giữa xương và lớp men màu (có thể dẫn tới làm sản phẩm bị biến màu nếu trong xương có lẫn các tạp chất), lớp men trong còn giúp cho lớp men màu dễ chảy tràn trên bề mặt gạch, làm sản phẩm bóng hơn, đều hơn, lớp men màu đỡ bị hút xuống xương làm khô men trong trường hợp nhiệt

độ chảy tràn của men nhỏ hơn nhiệt độ kết khối của xương Tuy nhiên, biện pháp này lại làm tăng công đoạn tráng men, tăng chi phí sản xuất

Trong quá trình chế tạo gạch Bát Tràng men tu bổ Thế Mi ếu, giải pháp xử lý lớp men trong đệm giữa xương gạch và men màu đã được sử dụng Sản phẩm mộc, sau khi sấy khô, được tráng men làm 2 công đoạn, lần 1 là men lót trong, lần 2 là men màu trước khi đem nung Thành phần phối li ệu của men trong sử dụng trong sản xuất gạch phục chế được xác đị nh trên cơ sở các công thức về thành phần men nóng chảy ở vùng nhiệt độ từ 1140-11500C, với kết quả thí nghiệm thành phần hoá của men trong trình bày trong bảng 4

Bảng 4 Thành phần hoá của men trong

A12O3 0,334 102 34,068 10,56 SiO2 3,7402 60 224,41 69,53

Ghi chú: n: số mol, M: phân tử lượng, m: khối lượng

b Cấp phối men màu

Công đoạn khó và phức tạp nhất không phải là việc tạo hình, chế tạo xương hay xử lý các vấn đề

kỹ thuật liên quan tới việc đảm bảo độ bền vững của lớp xương và men mà chính là việc xác định được cấp phối men màu để tạo ra màu sắc sản phẩm sau khi nung chính xác với màu sắc của sản phẩm gạch cần phục chế

Trong quá trình nghiên cứu sản xuất thử nghiệm, nhóm tác giả đã đi khảo cứu nhiều làng gốm cổ như Bát Tràng (Gia Lâm-Hà Nội), Chu Đậu (Hải Dương), đi thăm nhiều cơ sở sản xuất trong nước

và tìm kiếm các sản phẩm có màu sắc tương tự như màu sắc các viên gạch cần phục chế, nhưng kết quả thu được là các mẫu sản phẩm bày bán ở các cơ sở sản xuất, kinh doanh sản phẩm gốm của các làng gốm cổ, không tìm thấy một sản phẩm nào có được màu xanh tương tự như màu viên gạch mẫu ở Huế, thậm chí cả đối với viên gạch màu vàng cũng chỉ một vài nơi có sản phẩm có màu sắc gần đạt với màu gạch cần sản xuất

Việc chế tạo ra được màu vàng hay màu xanh đạt được độ chính xác khoảng 70% tông màu định trước cho một sản phẩm là việc làm không khó, song việc chế ra được màu sắc đúng chuẩn với màu sắc nguyên gốc, trong điều kiện không có công thức men cho trước để định tính là công việc rất phức tạp Sau một thời gian dài thử nghiệm, nghiên cứu nhiều cấp phối, nhóm tác giả đã xác định được các công thức men trên cơ sở các chất tạo màu hiện có Trong bài này chỉ xác định loại và chất tạo màu hiện có trên thị trường và cấp phối để tạo ra được màu men phục chế cho các viên gạch Bát Tràng men

- Màu men hoàng lưu ly (men vàng)

Màu men hoàng lưu ly được tạo ra từ nền tảng bài men trắng, pha thêm các cấu tử tạo màu, chất trợ dung v.v…Các cấp phối men thử nghiệm trình bày trong bảng 5

Bảng 5 Cấp phối men hoàng lưu ly

Tên nguyên liệu

Ký hiệu

Chất chảy Frit Oxit chì Vàng cam

Trên cơ sở các cấp phối men và kết quả thực nghiệm, cấp phối được lựa chọn là V2 Bài men này được đốt trong môi trường ôxi hoá với nhiệt độ nung từ 1140 -11500C trong khoảng thời gian lưu nhiệt từ 60-90 phút Ở vùng nhiệt độ thấp hơn men sẽ bị sống, còn ở vùng nhiệt độ cao hơn men sẽ bị biến màu

Trong bài men này còn được sử dụng thêm cặp chất điện giải: Na2CO3 và Na2SiO3 (0,5% khối lượng so với hỗn hợp) để đảm bảo hồ men có tính chất linh động, giúp men dễ chảy tràn

- Màu men thanh lưu ly (men xanh):

Tương tự như với men hoàng lưu ly, các cấp phối men thanh lưu ly được thử nghiệm trên cơ sở bài men trong kết hợp với các cấu tử tạo màu Các cấp phối thử nghiệm trình bày trong bảng 6

Bảng 6.Cấp phối men thanh lưu ly

Ký

hiệu Chất chảy Men thuỷ tinh Oxit chì

PbO

Frit Oxi đồng

Cu 2 O

Xanh Thổ Nhĩ Kỳ

V 2 O 5 +Zr.SiO 2

Muối coban CoCl 2 6H 2 O

Vàng chanh

Pr 2 O 3 +ZrSiO

4

Cấp phối men được lựa chọn trên kết quả thực nghiệm là cấp phối men X8 Trong cấp phối men này, cặp chất điện giải (Na2SiO3 và Na2CO3) cũng được sử dụng với tỷ lệ 0,5% so với khối lượng Nhiệt độ chảy tràn của bài men này từ 1130  1140OC

3 Kết luận và kiến nghị

 Từ thành phần cấp phối xương và men được lựa chọn, công tác sản xuất gạch Bát Tràng phục chế

đã được thực hiện thành công với số lượng sử dụng thực tế là 5.000 gạch vàng và 5.000 gạch xanh Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý trung bình của gạch phục chế (bảng 7) cho thấy gạch đã đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu Các viên gạch có màu

sắc đồng đều, đúng với màu chuẩn Gạch đã được đưa vào lát phục hồi cho nền chính điện của công trình Thế Tổ Miếu và Hưng Miếu (Đại nội-Huế) đạt chất lượng cao cả về mặt kỹ thuật và thẩm mỹ;

 Thông qua việc sản xuất thành công gạch Bát Tràng men phục chế, đã làm chủ về mặt công nghệ sản xuất và chế tạo, từ khâu tạo hình, tráng men, xác định được công thức men Các thông số thí nghiệm một số chỉ tiêu cơ lý của gạch phục chế trình bày trong bảng 7 khẳng định đã khắc phục được các tồn tại chất lượng của gạch Bát Tràng cổ khi điều chỉnh thành phần cấp phối xương và vùng nhiệt độ kết khối của sản phẩm;

Bảng 7 Kết quả thí nghiệm (trung bình) về chất lượng gạch men phục chế

STT Tên chỉ tiêu Phương pháp thử Đ.vị Yêu cầu Kết quả

chim

đạt

- Nên tiếp tục nghiên cứu sâu về quy trình và công nghệ sản xuất gạch Bát Tràng men phục chế để tìm ra được cấp phối xương và men hợp lý nhất, đảm bảo được cả yêu cầu về mặt kỹ thuật và giá thành, nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng trong công cuộc trùng tu, phục hồi các công trình di tích Huế

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Báo cáo kết quả khảo sát hiện trạng-kỹ thuật Dự án tu bổ, tôn tạo và phát huy giá trị tổng thể di tích lăng vua Thiệu Trị Huế 9/2005

2 Hi ến chương Venice (1964) Các hiến chương quốc tế về bảo tồn và trùng tu NXB Xây dựng, Hà Nội, 8/2004 (bản dịch)

3 NGUY ỄN THU THUỶ, HUỲNH ĐỨC MINH, PHẠM XUÂN YÊN Kỹ thuật sản xuất gốm sứ Giáo trình Bộ môn Silicat, Trường ĐHBK Hà Nội, 1992

4 PHÙNG VĂN LỰ Vật liệu và sản phẩm xây dựng NXB Xây dựng, Hà Nội, 2002

5 ĐỖ QUANG MINH Kỹ thuật sản xuất vật liệu gốm sứ GT.01.KT(V).ĐHQG.HCM-01.230/037.KT.GT.207-01 (T) Giáo trình ĐHQG Tp HCM

6 V Ũ MINH ĐỨC Công nghệ gốm xây dựng NXB Xây dựng, Hà Nội, 1999