Tìm hiểu các phương pháp xác định tính chất của bê tông bọt và bê tông khí chưng áp

Đất nước ta trong thời kỳ công nghiệp hóa hiện đại hóa, hòa nhịp cùng bước đường phát triển của đất nước thì ngành xây dựng đang phát triển mạnh mẽ, những ngôi nhà, khu chung cư cao tầng và các trung tâm lớn đang dần mọc lên nhiều để dần thay thế những ngôi nhà tạm bợ. Với yêu cầu chất lượng công trình cao như: cách âm, cách nhiệt, thi công nhanh, giảm tải trọng công trình và đảm bảo được cường độ... Thì vật liệu gạch đất sét nung truyền thống chỉ đáp ứng được phần nào các yêu cầu này. Mặt khác gạch nung truyền thống đang dần hạn chế sử dụng vì công nghệ sản xuất gạch thủ công này đang làm ảnh hưởng lớn đến môi trường làm giảm một lượng lớn diện tích đất nông nghiệp, phát thải ra môi trường khí độc hại, tiêu tốn một lượng lớn nguyên liệu đốt. Đồng thời theo quyết định của Thủ tướng chính phủ “Từ năm 2011, các công trình nhà cao tầng (từ 9 tầng trở lên) sử dụng tối thiểu 30% vật liệu xây dựng không nung loại nhẹ (khối lượng thể tích không lớn hơn 1000 kg/m3) trong tổng số vật liệu xây”. Trước tình hình đó đòi hỏi ngành công nghiệp sản xuất vật liệu xây phải tìm ra một loại vật liệu thích hợp thỏa mãn các yêu cầu về môi trường lại đồng thời đáp ứng các tiêu chuẩn xây dựng. Với loại gạch bê tông cốt liệu rỗng là bê tông bọt và bê tông khí chưng áp đã đáp ứng đầy đủ các vấn đề trên và đồng thời công nghệ sản xuất đơn giản, năng xuất cao, chi phí công nghệ ban đầu không cao... Đặc biệt bê tông khí chưng áp đang được chính phủ quan tâm nhiều do có các tính chất nổi trội hơn bê tông bọt.

ra môi trường khí độc hại, tiêu tốn một lượng lớn nguyên liệu đốt Đồng thờitheo quyết định của Thủ tướng chính phủ “Từ năm 2011, các công trình nhà caotầng (từ 9 tầng trở lên) sử dụng tối thiểu 30% vật liệu xây dựng không nung loạinhẹ (khối lượng thể tích không lớn hơn 1000 kg/m3) trong tổng số vật liệu xây”.Trước tình hình đó đòi hỏi ngành công nghiệp sản xuất vật liệu xây phải tìm ramột loại vật liệu thích hợp thỏa mãn các yêu cầu về môi trường lại đồng thời đápứng các tiêu chuẩn xây dựng Với loại gạch bê tông cốt liệu rỗng là bê tông bọt

và bê tông khí chưng áp đã đáp ứng đầy đủ các vấn đề trên và đồng thời côngnghệ sản xuất đơn giản, năng xuất cao, chi phí công nghệ ban đầu không cao Đặc biệt bê tông khí chưng áp đang được chính phủ quan tâm nhiều do có cáctính chất nổi trội hơn bê tông bọt

BIỆN LUẬN ĐỀ TÀI

Vấn đề môi trường hiện nay là vấn đề nóng bỏng của tất cả các quốc giatrên thế giới Hiện nay có rất nhiều ngành sản xuất làm ảnh hưởng rất lớn đếnmôi trường, trong đó có ngành sản xuất vật liệu xây dựng đang làm thay đổi môitrường sinh thái của tự nhiên (việc khai thác đất đá để làm vật liệu xây dựng màkhông thể hoàn thổ trả lại tự nhiên như ban đầu, thải lượng lớn khí thải ra môitrường) Từ vấn đề cấp thiết này đòi hỏi con người phải tìm ra một loại vật liệuxây dựng thích hợp để đảm bảo làm giảm sự ô nhiễm môi trường Gạch bê tôngnhẹ là một loại vật liệu xây dựng thân thiện môi trường đang dần thay thế gạch

Hiện nay sản phẩm bê tông nhẹ đang phát triển mạnh trên thế giới và được coi làsản phẩm thân thiện môi trường, còn ở Việt Nam theo thống kê gần đây cả nước

sử dụng tới trên dưới 60.000.000 m3 gạch nung trong đó có 70 ÷80% là gạchnung thủ công gây nên những phá hoại nghiêm trọng về môi trường, theo thống

kê nêu chỉ sử dụng gạch đất sét nung thì đến năm 2020 cả nước sẽ mất khoảng2.800÷3.000 ha đất nông nghiệp, tiêu tốn 5,3÷5,6 triệu tấn than, thải ra khoảng

17 triệu tấn khí CO2[6] Xuất phát từ những bất cập trên, đồng thời để đáp ứngnhu cầu vật liệu xây ngày một lớn, hạn chế sử dụng ruộng đất canh tác, giảmlượng tiêu thụ than, bảo vệ môi trường, an sinh xã hội, Thủ tướng Chính phủ đã

ra quyết định số 121/2008/QĐ-TTg ngày 29/8/2008 về việc phê duyệt quy hoạchtổng thể ngành vật liệu xây dựng ở Việt Nam đến năm 2020 với định hướng đếnnăm 2015 tỷ lệ gạch không nung chiếm 20 – 25% và năm 2020 là 30% ÷ 40%tổng số vật liệu xây trong nước năm 2020 sử dụng khoảng 15÷20 triệu tấn phếthải công nghiệp (tro xỉ nhiệt điện, xỉ lò cao ) [7] Tuy nhiên, để đạt được điềunày thì đây là một yêu cầu rất lớn đòi hỏi sự tập trung của toàn xã hội, đặc biệt

là những tổng công ty đi đầu trong lĩnh vực vật liệu và việc nghiên cứu về sảnphẩm, những tính chất ưu việt về sản phẩm phải được triển khai sớm rồi từ đó đề

ra những định hướng phát triển trong tương lai

Bê tông nhẹ là một vật liệu xây dựng hiện nay đang được

sử dụng phổ biến trong xây dựng cơ bản ở nhiều nước tiên tiếntrên thế giới và trong khu vực Chúng được sử dụng trong nhiều

lĩnh vực khác nhau: tấm mái lợp, sàn, tường bao cho các nhàcao tầng, dùng trong các kết cấu, bản tấm panel, tấm nghiêng nhẹ,trong cấu tạo các cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn Ngoài ra

nó còn có những tính chất ưu việt như: Giảm tải trọng côngtrình, cách âm, cách nhiệt Công nghệ bê tông nhẹ là côngnghệ sạch- thân thiện với môi trường, tận dụng nguồn phế liệutrong công nghiệp, …

Một trong các loại bê tông nhẹ là bê tông bọt và bê tông khí đây là mộtloại vật liệu mới, công nghệ sản xuất khá mới ở Việt Nam tuy rằng đã xuất hiện

từ lâu trên thế giới Việc nghiên cứu, sản xuất thành công bê tông bọt đã mở ramột hướng mới trong xây dựng nhà Tuy nhiên để biết rõ được những đặc tính ưuviệt của loại bê tông này thì ta phải đi sâu nghiên cứu về những đặc tính của nó

Với những lý do trên, chúng tôi đã được Khoa và Bộ môn phân công

làm đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu sản xuất, xác định tính chất của bê tông bọt và bê tông khí chưng áp” - dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Văn Dũng.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

Hiện nay có rất nhiều sản phẩm bê tông nhẹ mỗi loại có một đặc điểmriêng về cấu trúc và thành phần cốt liệu, ở đây chúng tôi chỉ đề cập đến hai sảnphẩm chính hiện nay đang được ứng dụng rộng rãi trong đời sống đó là sảnphẩm AC (aerated concrete) và sản phẩm AAC (autoclaved aerated concrete)

1.1 Giới thiệu về sản phẩm bê tông nhẹ

1.1.1 Giới thiệu về sản phẩm AC (Aerated concrete).

Bê tông bọt (AC) là một loại bê tông nhẹ kỹ thuật có khả năng cách âm,cách nhiệt và chống ẩm tốt, tỷ trọng chỉ bằng khoảng 1/3 so với bê tông thường.Sản phẩm bê tông bọt được tạo thành từ nguyên liệu chính là xi măng, cát, bọttạo sẵn ổn định, nước Khi đó bọt khí này được trộn đồng nhất trong cấu trúcvữa bê tông trước khi đổ vào khuôn, giữ vai trò như một dạng cốt liệu

Hình 1.1 Mẫu sản phẩm bê tông bọt (AC)

1.1.2 Giới thiệu về bê tông AAC (Autoclaved aerated concrete)

Bê tông khí chưng áp (AAC) là một loại bê tông nhẹ kỹ thuật có khả năngcách âm, cách nhiệt và chống ẩm tốt, tỷ trọng chỉ bằng khoảng 1/3 so với bê

nghiền mịn, nước và chất tạo khí hoặc tro bay Hỗn hợp vật liệu được trộn đều,tạo hình bằng khuôn thép Trong thời gian bắt đầu đông kết, bột nhôm phản ứngvới canxi hydroxyt và nước để tạo khí hydro, phản ứng sinh khí tạo các lỗ rỗngkín làm cho hỗn hợp bê tông trương nở, nhờ đó bê tông có khối lượng thể tíchthấp Sau khi đóng rắn sơ bộ, sản phẩm được tháo khuôn, cưa thành từng blốctheo kích thước yêu cầu và được đưa vào thiết bị hấp dưới áp lực hơi nước, khinhiệt độ đạt đến 374° Fahrenheit (180°C) và áp lực đạt 8 đến 12 bar, thạch anhcát phản ứng với canxi hydroxyt để tạo thành khoáng CSH làm tăng cường độ

Hình 1.2 Mẫu sản phẩm bê tông khí chưng áp (AAC)

Như vậy ta có thể đưa ra nhận xét sau:

* Sự khác nhau cơ bản của hai loại bê tông nói trên là:

Bê tông bọt (AC) Bê tông khí chưng áp (AAC)Bọt được tạo sẵn nhờ máy tạo

bọt, rồi trộn vào hỗn hợp vữa

tạo bê tông khi đóng rắn

Chất sinh khí đưa vào hỗn hợpvữa, cho phản ứng tạo bọt khísau khi đổ khuôn, loại này đượcđưa vào thiết bị hấp

* Dù sản xuất loại bê tông nào đi chăng nữa thì sản phẩm cũng phải đảmbảo các tiêu chuẩn Việt Nam để đảm bảo các tính chất yêu cầu kỹ thuật của sảnphẩm

* Sản phẩm bê tông khí chưng áp (AAC) có kích thước bọt nhỏ hơn kích thước bọt của sản phẩm bê tông bọt (AC)

1.1.3 Ưu điểm, nhược điểm, ứng dụng của bê tông bọt và bê tông khí

chưng áp

1.1.3.1 Ưu điểm.

- Bảo vệ môi trường: Loại bê tông này giảm được ít nhất 30% chất thải

môi trường thông qua cách sử dụng nguồn nguyên vật liệu và năng lượng

so với sản phẩm khác và tránh phát thải độc hại Vì vậy nó còn được gọi

là “vật liệu xanh- thân thiện môi trường”.

Hình 1.3 Bê tông thân thiện môi trường

- Tiết kiệm năng lượng: Do bao gồm cấu trúc bọt nên sản phẩm có thể

cách nhiệt làm cho nhiệt độ bên trong căn nhà ổn định vào cả mùa hè vàmùa đông, giúp giảm chi phí điều hòa nhiệt độ

- Cách âm: Tốt hơn hẳn loại bê tông nặng và tường gạch, do bao gồm cấu

trúc bọt nên vừa có khả năng phản hồi vừa hấp thụ âm thanh, tạo nên khảnăng cách âm, nâng cao môi trường sống cả bên ngoài lẫn bên trong cănhộ

- Cách nhiệt, chống cháy: Do được sản xuất từ các vật liệu là chất vô cơ

không cháy và bên trong lại có cấu trúc bọt xốp vì vậy hệ số dẫn nhiệt,truyền nhiệt thấp nên khả nắng chống cháy có thể vượt hơn 4 giờ đồng hồ

Có điểm bắt đầu nóng chảy hơn 2.900 độ Fahrenheit Mặt khác, AAChoàn toàn trơ, nó không thải ra khí độc ngay cả khi tiếp xúc với lửa

Hình 1.4 Nhiệt được truyền theo đường cong, do có cấu trúc bọt xốp

- Trọng lượng nhẹ: Tỷ trọng khô của bê tông có thể đáp ứng trong phạm

vi từ 250-1000 kg/m3, tùy thuộc vào phương pháp chế tạo mà cho tỷ trọngkhác nhau So với bê tông nặng thì chỉ nặng bằng 1/4, còn so với gạch đấtsét nung chỉ bằng 1/2 nên giảm chi phí vận chuyển và chi phí về nềnmóng rất nhiều

Hình 1.5 Khối lượng thể tích nhẹ

- Lắp đặt nhanh: Do trọng lượng nhẹ, kích thước lớn và độ chính xác cao

nên khả năng xây dựng, lắp đặt rất nhanh tại nơi xây dựng nên chi phí thicông giảm

Hình 1.6 Thi công nhanh

- Dễ làm việc: Do có thể đổ mẫu theo yêu cầu sử dụng, cưa, khoan, đóng

đinh và tạo rãnh…nên làm tăng đáng kể hiệu suất làm việc và tính sángtạo ngay tại nơi làm việc

Hình 1.7 Dễ chế tạo mẫu theo yêu cầu

- Linh hoạt: Sản phẩm có thể dùng cho tất cả các ứng dụng, bao gồm

tường mái, sàn và ban công, cũng như các ứng dụng chịu lực hay khôngchịu lực

Hình 1.8 Nhiều hình dạng khác nhau, tùy mục đích sử dụng

- Giá thành hợp lí: Do sử dụng các vật liệu có trong tự nhiên và nhân tạo

phổ biến như Xi măng, Vôi, Thạch cao… Ngoài ra phần lớn nguyên liệuđược sử dụng trong AAC sản xuất có thể bao gồm vật liệu tái chế như đáthải và tro bay (một sản phẩm phụ của các nhà máy nhiệt điện và các nhàmáy gang thép) Hơn nữa do khối lượng nhẹ nên giá thành vận chuyểnthấp

không làm giảm diện tích đất trồng trọt như công nghệ sản xuất gạch đất sétnung, làm sạch môi trường do tận dụng được một số nguồn phế thải từ sản xuấtcông nghiệp

1.1.3.3 Ứng dụng

Bê tông bọt đạt tiêu chuẩn TCVN: 316,317:2004 và bê tông khí chưng ápđạt tiêu chuẩn TCVN: 7959: 2008 có ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực xâydựng:

+ Đặc biệt ứng dụng cho nhà cao tầng

+ Trường học, resort và bệnh viện

+ Khách sạn và nhà nghỉ, biệt thự, căn hộ, cao ốc

+ Tường, hàng rào, mái chắn nhiệt

+ Nhà đơn, Chung cư

dụng để tạo thành vật liệu xây dựng như sàn mái cách nhiệt, sàn tường cách âm,các tấm panel

Sản phẩm bê tông nhẹ hoàn toàn có thể thay thế các loại vật liệu xây dựnggạch đất sét nung truyền thống , không làm giảm diện tích đất trồng trọt nhưgạch nung truyền thống, tận dụng nguồn phế thải công nghiệp làm giảm tácđộng tới môi trường Do công nghệ sản xuất mang tính cơ giới hóa cao nên năngsuất lao động tăng gấp 20 lần so với sản xuất gạch đất sét nung bằng lò tuynel,bền theo thời gian, bền như bê tông thường, bền trong mọi điều kiện thời tiết,vừa không gây ô nhiễm môi trường, giá thành rẻ phù hợp với thu nhập của đa sốngười dân Sản phẩm này không chỉ thích hợp cho các công trình trên nền đấtyếu mà còn rất thích hợp để xây nhà cao tầng và ít tầng ở Việt Nam Đối với chủđầu tư các công trình xây dựng, sử dụng sản phẩm bê tông nhẹ nổi trên mặtnước sẽ giảm được 30% tổng tải trọng truyền xuống móng công trình dẫn đếngiảm chi phí gia cố nền móng, tiết kiệm được năng lượng điều hòa không khícho nhà ở và các công trình công nghiệp do bê tông nhẹ cách âm, cách nhiệt tốthơn so với gạch đất sét nung và bê tông thường, sử dụng sản phẩm bê tông nhẹ

sẽ giảm giá thành xây dựng từ 5-7% đối với nhà từ 3-5 tầng và giảm hơn 7% đốivới nhà từ 6 tầng trở lên Đối với các nhà thầu xây dựng sử dụng bê tông nhẹthay thế cho gạch đất sét nung sẽ giảm được 70% vữa xây dựng, tăng 150%năng suất lao động của thợ xây dựng và giảm được 50% chi phí vận chuyển [8]

1.2 Tình hình sản xuất và sử dụng bê tông nhẹ

Với công nghệ sản xuất gạch đất sét nung truyền thống và hiện đại đã chothấy những tác động tiêu cực tới môi trường Gạch đất sét nung tiêu tốn mộtlượng đất sét khổng lồ, đồng thời tiêu tốn một lượng lớn than để nung đốt sảnphẩm, các lò gạch sẽ thải ra bầu khí quyển một lượng lớn khí thải độc hại CO2,SO2 ảnh hưởng đến môi trường sống, sức khoẻ con người, làm gia tăng nguy cơphá hủy tầng ôzôn

1.2.1 Tình hình sản xuất và sử dụng bê tông nhẹ trên thế giới.

Năm 1920 Tiến sĩ Axel Eriksson người Thụy Điển đã phát hiện ra mộthỗn hợp của xi măng, vôi, bọt, nước và cát tạo thành một loại vật liệu nhẹ, vữngchắc với tính chất cách nhiệt, cách âm cũng chịu lửa và khả năng chống mối.Năm 1929 đã đi vào sản xuất tại một nhà máy ở Hällabrottet- Thụy Điển, và trởthành rất phổ biến phát triển thêm cho tới sau này gọi là bê tông bọt Trongnhững năm 1940 thương hiệu Ytong đã được giới thiệu, nhưng thường được gọi

là "Bê tông màu xanh" tại Thụy Điển Tới những năm 60 của Thế kỷ 20, nhiềunghiên cứu về Bê tông nhẹ đã được các chuyên gia Mỹ, Nhật và Châu Âunghiên cứu, áp dụng trong thực tế Tới nay, bê tông nhẹ đã được phổ biến hầunhư trên toàn Thế giới (chỉ trừ một số nước chậm phát triển) Từ khi có bê tôngnhẹ để sử dụng thay thế gạch nung trong xây dựng, gạch nung (nguyên liệu lấy

từ đất tự nhiên) ở các nước tiên tiến đã bị nghiêm cấm sử dụng nhằm mục đích

Ngoài ra loại bê tông nhẹ với cấu trúc được làm từ bọt tạo sẵn cũng đượcnhiều Quốc gia có nền khoa học công nghệ cao như Mỹ, Đức, Pháp, Nhật… ứngdụng trong xử lý nhiều vấn đề quan trọng như làm nền cho đường cao tốc,chống lún ở những vùng đồi núi hoặc những vùng đất yếu với hiệu quả kỹ thuật-kinh tế vô cùng to lớn.

Các nước phát triển đều nhận thức rõ nguy cơ tàn phá môi trường củacông nghệ sản xuất gạch đất sét nung và những ưu thế mang lại từ sản phẩm bêtông khí chưng áp, do vậy đã có nhiều chính sách nhằm hạn chế sản xuất, sửdụng gạch đất sét nung, khuyến khích sản xuất và sử dụng gạch bê tông khí.Nhiều nước, trong đó có Trung Quốc, Malaysia, các nước khối EU , tỷ lệ gạch

bê tông khí đã thay thế trên 50% gạch đất sét nung và tỷ lệ này ngày một cao.[7]

Bê tông nhẹ được ứng dụng trong công nghiệp, dân cư và đã được sửdụng ở châu Âu hơn 70 năm, Trung Đông trong 40 năm qua, Nam Mỹ vàAustralia khoảng 20 năm AAC hiện chiếm hơn 40% đối với tất cả các côngtrình xây dựng ở Vương quốc Anh và hơn 60% công trình xây dựng tại Đức Từnăm 1980, đã có sự phát triển gia tăng sử dụng vật liệu AAC và sản phẩm đangsản xuất, sử dụng ở Hoa Kỳ, Đông Âu, Israel, Trung Quốc, Ấn Độ và Úc AACngày càng được sử dụng nhiều hơn bởi các nhà phát triển, kiến trúc sư và nhàxây dựng, do có các tính chất vượt trội so với AC.[6]

1.2.2 Tình hình sản xuất và sử dụng bê tông nhẹ tại Việt Nam

1.2.2.1 Những thuận lợi khi ứng dụng bê tông nhẹ ở Việt Nam

Thủ tướng Chính phủ đã có quyết định 115/2001 ngày 01/08/2001 trong

đó khẳng định chủ trương “tiến tới xoá bỏ việc sử dụng gạch nung thủ công tạiven các đô thị vào năm 2005 và trên phạm vi toàn quốc vào năm 2010” Đây làmột cơ sở pháp lý vô cùng quan trọng cho những người quan tâm nghiên cứuphát triển sản xuất bê tông nhẹ tại Việt Nam.[7]

Mới đây nhất, trong quyết định 121/2008 của Thủ tướng chính phủ về phêduyệt tổng thể quy hoạch ngành vật liệu xây dựng ở Việt Nam, Chính phủ đãgiao Bộ xây dựng chủ trì xây dựng chương trình phát triển vật liệu xây dựngkhông nung đến năm 2020 trong đó có giải pháp thay thế từng bước các loại vậtliệu truyền thống bằng vật liệu xây dựng mới nhằm mục đích bảo vệ môi trườngsống cho tương lai Trong đó, gạch bê tông sản xuất bằng công nghệ khí chưng

áp là loại vật liệu xây dựng không nung được Chính phủ Việt Nam chọn làmgiải pháp thay thế các sản phẩm vật liệu xây dựng bằng đất sét nung truyềnthống vì những đặc tính ưu việt nổi trội của nó

Nhà nước đã và đang khuyến khích các nhà khoa học, các cán bộ nghiêncứu trong việc đầu tư nghiên cứu phát triển bê tông nhẹ theo đúng tinh thần nghịquyết 05 Bộ chính trị về phát triển khoa học - công nghệ, quyết định 115 củaThủ tướng chính phủ về định hướng phát triển ngành vật liệu xây dựng ViệtNam

Nước ta đang trong quá trình đô thị hoá với tốc độ xây dựng cao và đượcđánh giá là vẫn đang trong giai đoạn đầu của thời kỳ tăng trưởng Với tốc độtăng trưởng kinh tế cao cùng tốc độ đô thị hoá nhanh, nhu cầu về không gianxây dựng đô thị sẽ ngày một lớn và khiến cho nhu cầu về gạch xây dựng nóichung, gạch không nung nói riêng gia tăng theo Theo Bộ xây dựng, dự kiếnnăm 2010, cả nước cần 25 tỷ viên gach, 2015 là 32 tỷ viên và năm 2010 là 40 tỷviên Theo quy định của Chính phủ, đến năm 2010, các lò gạch thủ công trên cảnước phải ngừng hoạt động, cả nước sẽ thiếu hụt khoảng 12,6 tỷ viên gạch quychuẩn, đây chính là cơ hội để vật liệu không nung phát triển.

Xuất phát từ những bất cập trên, đồng thời để đáp ứng nhu cầu vật liệuxây ngày một lớn, hạn chế sử dụng ruộng đất canh tác, giảm lượng tiêu thụ than,bảo vệ môi trường, an sinh xã hội, Thủ tướng chính phủ đã ra quyết định số121/2008/QĐ-TTg ngày 29/8/2008 về việc phê duyệt quy hoạch tổng thể ngànhvật liệu xây dựng ở Việt Nam đến năm 2020 với định hướng đến năm 2015 tỷ lệgạch không nung chiếm 20 – 25% và năm 2020 là 30% - 40% tổng số vật liệuxây trong nước Đây là một yêu cầu rất lớn đòi hỏi sự tập trung của toàn xã hội,đặc biệt là những tổng công ty đi đầu trong lĩnh vực vật liệu [7]

Xưa nay, vật liệu xây dựng làm tường bao che chủ yếu ở Việt Nam vẫn làloại gạch nung (lấy nguyên liệu từ đất tự nhiên) Hàng năm, theo thống kê gầnđây, cả nước sử dụng tới trên dưới 60000000m3 gạch nung trong đó 70-80% làgạch nung thủ công gây nên những phá hoại nghiêm trọng về môi trường Đặc

biệt, xu hướng xây nhà cao tầng gần đây ngày càng tăng, Việt Nam lại có nhiềukhu vực có nền đất yếu, việc sử dụng bê tông nhẹ sẽ mang lại hiệu quả hết sức

to lớn

Tháng 7 năm 2009, tập đoàn đầu tư vốn Thái Thịnh (Thành phố Hồ ChíMinh) đã khánh thành nhà máy AAC Vinh Đức - Bảo Lộc - Lâm Đồng với côngsuất 100000 m3/năm Đây là nhà máy bê tông khí chưng áp hiện đại đầu tiên củaViệt Nam Hiện nay, hàng loạt dự án đầu tư nhà máy sản xuất bê tông khí chưng

áp đã và đang được triển khai, hiện có tới 5 doanh nghiệp đã và đang triển khaixây dựng nhà máy như: nhà máy sản xuất bê tông khí chưng áp của công tySông Đà 12 – Cao Cường – Hải Dương với công suất 200000m3/năm Tổngcông ty(TCT) Viglacera vừa khởi công xây dựng nhà máy tại Yên Phong- BắcNinh (23/2/2010) với công suất 200000m3/năm nhằm ứng dụng vào các côngtrình bất động sản của TCT Viglacera và đáp ứng nhu cầu thị trường trong nước,chất lượng sản phẩm đạt tiêu chuẩn TCVN 7959:2008 Công ty trách nhiệm hữuhạn (CTTNHH) Tân Kỷ Nguyên đầu tư nhà máy có công suất 150000m3/năm.CTTNHH Amazing đầu tư nhà máy công suất 200000 m3/năm Tập đoàn TháiThịnh đầu tư nhà máy với công suất 300000m3/năm tại Lâm Đồng, các nhà máynày đều dự kiến sẽ đưa vào hoạt động và có sản lượng ra thị trường vào cuốinăm 2010.[7]

Ở Việt Nam, trong thời gian một vài năm gần đây đã xuất hiện một số

ngoại làm vật liệu xây dựng Các công trình này thường sử dụng vốn nước ngoàihoặc sử dụng thiết kế của nước ngoài Mặc dù chưa có số liệu thống kê cụ thể vềsản lượng gạch bê tông khí tiêu thụ trong nước song có thể thấy số lượng côngtrình sử dụng vật liệu bê tông khí gia tăng đáng kể.

1.2.2.2 Những khó khăn trong việc sử dụng bê tông nhẹ tại Việt Nam

Do những nhà sản xuất gạch nung gần như không phải trả tiền nguyênliệu đất Nguyên liệu đốt thì lại khai thác tuỳ tiện từ rừng với giá rất rẻ nên giáthành sản phẩm gạch nung, nhất là gạch nung thủ công thường là rất thấp so vớigiá trị thật của nó Từ đấy tạo ra sự cạnh tranh hết sức không công bằng so với

bê tông nhẹ (vốn làm từ các nguyên liệu được quản lý chặt chẽ, dễ kiểm soát)

Mặt khác, công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên cũng như môi trường ởViệt Nam còn rất tuỳ tiện, dễ dãi, thiếu nghiêm túc hoặc chồng chéo, nên mặc

dù Chính phủ không ít lần nhắc nhở kèm theo nhiều quy định pháp lý rõ ràng,song vấn đề “gạch nung” tới nay vẫn chưa hề được giải quyết một cách tích cực.Cũng vì thế, không tạo ra được những bước đi ban đầu có hiệu quả để có thểthay thế thói quen là dùng gạch nung trong nhân dân

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để biết được tính chất của các loại bê tông nhẹ chúng ta phải tiến hànhđúc mẫu sau đó thử nghiệm các tính chất và đặc tính của chúng, sau đó đi sosánh vi cấu trúc của các loại khác nhau qua các bức ảnh chụp được dưới kínhhiển vi, rồi từ đó chúng ta có thể phân biệt và hiểu rõ hơn về các loại bê tôngnhẹ này

2.1 Các phương pháp chế tạo bê tông nhẹ

2.1.1 Phương pháp cơ học ( AC - Aerated Concrete )

Chế tạo từ hỗn hợp xi măng, cát, nước và chất tạo bọt Chất tạo bọt đượckhuấy trộn tạo bọt khí Sau đó tiến hành trộn bọt với hỗn hợp vữa trên tạo sảnphẩm, sản phẩm này không hấp, sau thời gian thì đóng rắn có cường độ

2.1.2 Phương pháp hóa học (AAC - Autoclaved Aerated Concrete )

Chế tạo từ hỗn hợp cát mịn, vôi và xi măng, nước, bột nhôm và thạch cao

Do bột nhôm không phân tán trong nước nên chúng tôi đã sử dụng bột xà phòngtổng hợp với lượng rất nhỏ ( khoảng 200 g/m3 bê tông) để phân tán bột nhômvào nước sau đó chúng được đổ vào khuôn đúc Trong quá trình dưỡng tĩnh, khíhydrô được tạo ra do phản ứng giữa bột nhôm với kiềm trong vôi và xi măng tạo

bọt khí phân bố đều trong bê tông, tiếp tục dưỡng tĩnh khoảng 24÷48 giờ rồiđem ra cắt sau đó cho vào nồi hấp lưu ở nhiệt độ 180oC với áp suất 12 bar trongthời gian 10-12 giờ thì lấy ra Trong quá trình hấp sẽ tạo khoáng CSH trong bêtông, làm tăng cường độ bê tông.

2.2 Nguyên liệu và hóa chất dùng nghiên cứu bê tông AC và AAC

2.2.1 Xi măng

Xi măng Portland là chất kết dính thuỷ lực, khi trộn nó với nước sẽ tạo ra

hồ dẻo có tính kết dính và đóng rắn được trong môi trường không khí, môitrường nước Hồ dẻo trong quá trình đóng rắn sẽ phát triển cường độ

Xi măng Portland là sản phẩm nghiền mịn của clinker với thạch cao thiênnhiên, đôi khi còn pha thêm một vài loại phụ gia khác nhằm cải thiện một sốtính chất của xi măng và tăng sản lượng, hạ giá thành sản phẩm

2.2.1.1 Thành phần hóa học của clinker

Gồm có 4 ôxýt chính CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 chiếm (95÷97)%, còn lại(3÷5)% là ôxýt và các tạp chất khác nằm trong clinker

CaO = (63÷67)% MgO ≤ 5%

SiO2 = (21÷24)% TiO2 ≤ 0.3%

Al2O3 = (4÷8)% Mn2O3<1.5%

Fe2O3 = (2÷5)% R2O < 1.5 %

Clinker xi măng Portland không phải là sản phẩm đồng nhất, nó là tậphợp của nhiều khoáng khác nhau mà các khoáng chính là: khoáng Silicat canxi,khoáng Aluminat canxi, khoáng Alumopherit canxi, ngoài ra còn một số khoángkhác.

* Khoáng C 3 S: (3CaO.SiO 2 )

+ Tên gọi: Tricanxi silicat hay Alit

+ Thực tế là một dung dịch rắn gồm C3S, Al2O3, MgO và một số ôxytkhác với hàm lượng nhỏ

+ Công thức thực tế: C54S16AM (54CaO.16SiO2.Al2O3.MgO)

+ Hàm lượng: Trong clinker chiếm (45÷60)%

+ Tính chất:

 Cho mác cao

 Đóng rắn nhanh, toả nhiệt lớn

 Không bền trong môi trường nước, sulfat

* Khoáng C 2 S: (2CaO.SiO 2 )

+ Tên gọi: Đicanxi silicat hay Bêlit

+ Thực tế là một dung dịch rắn trong đó C2S lớn nhất, ngoài ra còn cóCr2O3, P2O5, MnO, B2O3,… với hàm lượng nhỏ

+ Hàm lượng: Trong clinker chiếm (20÷30)%

 Cho mác thấp hơn C3S.

 Đóng rắn tương đối chậm, toả nhiệt nhỏ hơn C3S

 Tương đối bền trong môi trường nước, sulfat

* Khoáng C 3 A: ( 3CaO.Al 2 O 3 )

+ Tên gọi: Tricanxi aluminat

+ Hàm lượng: Chiếm (8÷15)%.Thực tế trong clinker thì <10%+ Tính chất:

 Đóng rắn nhanh

 Lượng nhiệt toả ra lớn hơn C2S

 Cho mác cao hơn C2S

 Không bền trong môi trường nước, sulfat

* Khoáng C 4 AF: (4CaO.Al 2 O 3 Fe 2 O 3 )

+ Tên gọi: Aluminoferit canxi

 Bền trong môi trường nước, sulfat.

* Chất trung gian: ( còn gọi là chất đệm)

Chất trung gian nằm giữa các tinh thể Alit và Bêlit, nó là nhữngalumopherit canxi, aluminat canxi và pha thủy tinh clinker Tất cả các khoángnày khi nung ở nhiệt độ cao sẽ chuyển thành trạng thái lỏng

* Thủy tinh clinker:

Là chất trung gian trong clinker xi măng Portland được tạo thành do quátrình làm lạnh chất lỏng trong clinker Hàm lượng pha thủy tinh clinker phụthuộc chủ yếu vào tốc độ làm lạnh, pha thủy tinh clinker chứa một lượng lớnAl2O3, Fe2O3, ngoài ra còn một lượng nhỏ CaO, MgO

* Các khoáng chứa kiềm:

Nằm trong các dung dịch rắn C2S ( K2O.23CaO.12SiO2) và C3A(Na2O.8CaO.3Al2O3) Các khoáng này không có lợi vì nó làm tốc độ đóng rắn của

xi măng không ổn định, bề mặt sản phẩm có vết loang

* CaO tự do:

Trong clinker chỉ cho phép khoảng (0.5÷1)%, nếu hàm lượng cao hơn

sẽ ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm

2.2.1.3 Quá trình hóa lý xảy ra khi đóng răn xi măng

a, Quá trình hoá học: Có hai dạng phản ứng

*Phản ứng thuỷ phân

Là phản ứng mà các khoáng xi măng tác dụng với nước để phân huỷthành chất mới có thành phần cơ bản không giữ nguyên khoáng chất ban đầu.

*Phản ứng thuỷ hoá.

Là phản ứng mà các khoáng xi măng khi phản ứng với nước tạo nên vậtchất mới mà trong cấu trúc có thành phần liên kết của nước mà không bị phân huỷ

Theo tác giả JUN quá trình hoá xảy ra qua hai giai đoạn:

- Giai đoạn đầu gọi là giai đoạn thủy hóa hoặc thủy phân tùy theo điềukiện phản ứng

- Giai đoạn thứ hai là giai đoạn mà các sản phẩm thủy hóa hay thủyphân phản ứng với các loại phụ gia để tạo nên các khoáng bền nước, bền sulfat,

…

Giai đoạn 1

 Khoáng Alit (C 3 S ): Thủy phân hay thủy hoá tùy điều kiện đóng rắn

và nồng độ vôi trong pha lỏng

3CaO.SiO2+ (n+1) H2O 2CaO.SiO2.nH2O+Ca(OH)2.Căn cứ vào nồng độ vôi mà khoáng C3S có thể xảy ra các phản ứng sau:

- Khi CCaO<0.08 g/l thì:

C3S+ n H2O  SiO2.nH2O+ 3 Ca(OH)2

- Khi CCaO=(0.08 ÷1.2)g/l thì:

C3S+ n H2O  CSH + Ca(OH)2 

{Không tan, dính kết, theo thời gian tạo cường độ}

- Khi CCaO=1.1 g/l hoặc bão hoà thì:

C3S+ n H2O  C2SH2+ Ca(OH)2  + C3S

CSH

 Khoáng C2 S : Theo Jun, C2S là khoáng chủ yếu thủy hóa

2CaO.SiO2+ n H2O  2CaO.SiO2.nH2O Tuỳ thuộc vào nồng độ CaO trong dung dịch mà:

+ Ở nhiệt độ >25oC C3AH(10÷12)  C3AH6

{Dạng hình khối, không tan, dính kết, theo thời gian tạo cườngđộ}

 Khi nồng độ Ca2+ nhỏ:

C3AH6 +CaSO4.2H2O  C3A.CaSO4.(10-12)H2O

Khoáng Hyđromonosulfo aluminat canxi

{ Tính chất keo cứng, bao bọc quanh C3A không cho nướcthấm vào}

 Khi nồng độ Ca2+ đủ lớn hoặc bão hòa:

C3AH6 +CaSO4.2H2O  C3A.3CaSO4.(30-32)H2O Khoáng ettringgit

Khoáng etringgit này trương nở thể tích từ (5÷7) lần, gây xuất hiệnứng suất làm nứt lớp màng keo và nước sẽ xâm nhập vào và hình thành lớpmàng keo như trước, quá trình được lặp lại và thời gian đông kết được kéo dài

b, Quá trình lý học khi đóng rắn xi măng:

Gồm hai quá trình, bốn giai đoạn:

Vữa linh động Bắt đầu ninh kết

Kết tinh ninhkết

Đóng rắnQuá trình ninh kết Quá trình đóng rắn

Nghiên cứu về quá trình lý học khi xi măng đóng rắn có 4 tác giả đã đưa

ra 4 thuyết khác nhau Hiện nay người ta thường sử dụng thuyết BaiCôp chomọi chất kết dính

Nội dung thuyết Baicôp:

Phủ nhận quá trình thủy hoá các khoáng mà cho rằng quá trình đóng rắn vật chất kết dính nói chung như là sự hoà tan của các sản phẩm ban đầu và pha lỏng bão hoà chúng sau đó là những phản ứng hoá học Topo, cuối giai đoạn tạo nên những vật chất tinh thể dưới dạng hợp chất tái kết tinh.

Theo thuyết này gồm 3 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Giai đoạn hòa tan

- Giai đoạn 2: Giai đoạn hóa keo

- Giai đoạn 3: Giai đoạn ninh kết, rắn chắc

*Yêu cầu của xi măng: Đáp ứng theo các tiêu chuẩn sau: TCVN

2682:1997, TCVN 6260:1997

*Khuyến khích: Nên dùng loại xi măng mác cao, xi măng đóng rắn nhanh

để nâng cao cường độ bê tông

Hiện nay chúng tôi sử dụng loại xi măng PCB40 của nhà máy xi măngSông Gianh có các tính chất cơ lý như sau:

Loại xi măng PCB40 ( Xi măng Sông Gianh)

Khối lượng riêng γax (g/cmax (g/cm3) 3,15

Khối lượng thể tích γax (g/cmox

Thời gian ninh kết Bắt đầu Kết thúc

Nhưng để giảm giá thành sản phẩm mà vẫn đạt yêu cầu kỹ thuật và đảmbảo các tiêu chuẩn khác, chúng tôi đã nghiên cứu sử dụng với loại cát nhỏ khôngnghiền có kích thước từ hạt nhỏ hơn sàng 1.25 mm.

2.2.3 Nước

*Yêu cầu: Nước dùng để trộn và bảo dưỡng bê tông nhẹ phải đảm bảo

yêu cầu kỹ thuật được quy định trong TCVN 4506 : 1987

+ Không chứa váng dầu và mỡ

+ Không có màu khi dùng cho bê tông và vữa khi hoàn thiện

+ Lượng hợp chất hữu cơ không vượt quá 15mg/l

+ Có độ pH không nhỏ hơn 6.5 và lớn hơn 7.5

+ Tùy theo mục đích sử dụng mà các muối các ion sunfat và ion clo nằmtrong phạm vi cho phép của từng hạng mục công trình

*Vai trò:

+ Giúp quá trình thủy hóa xi măng

+ Tạo độ nhớt thích hợp cho hỗn hợp bê tông

2.2.4 Phụ gia tạo bọt

Trong nghiên cứu bê tông khí và bê tông bọt thì chúng tôi đã sử dụng hailoại để tạo cấu trúc bọt rỗng trong bê tông là: chất tạo bọt hữu cơ- proteinseousdùng cho bê tông bọt, còn bê tông khí thì dùng bột nhôm phản ứng tạo bọt khí

Chất tạo bọt này có màu nâu sẫm, chúng tôi xin và tham khảo tại trạmnghiền xi măng Cosevco- Đà Nẵng Chất tạo bọt này do hãng CHITA cung cấp.

* Mô tả:

Đây là loại chất tạo bọt có nguồn gốc từ protein thiên nhiên, nó được sửdụng để sản xuất bê tông nhẹ với nhiều tỷ trọng khác nhau trong ngành xâydựng

* Ứng dụng:

- Được sử dụng để sản xuất vữa và bê tông nhẹ

- Lớp vữa cách nhiệt sàn, mái

- Lớp vữa chịu rung động cao

- Lớp vữa tôn nền khu vực đất yếu

- Sản xuất gạch xây và tấm panel nhẹ

- Bức rào chịu lửa

- Cách âm cho tường và trần…

* Ưu điểm:

- Hiệu suất cao

- Tính ổn định tốt trong môi trường kiềm

- Tạo thành lượng bọt ổn định gấp 500 lần thể tích của nó

- Có thể sản xuất được nhiều loại tỷ trọng bê tông rất thấp

- Tan trong nước: hoàn toàn

- pH (được hòa tan trong nước) 7 +/- 0,5

- Không độc hại

- Tương thích với xi măng: tương thích với các loại xi măng Portland

Các thông số kỹ thuật của phụ gia tạo bọt như sau:

Bảng 2.1 Các tính chất của phụ gia tạo bọt

Loại phụ gia Tạo bọt khíKhối lượng thể tích

Hình 2.1 Bọt kỹ thuật

 Thiết bị tạo bọt dùng trong nghiên cứu

Hình 2.2 Bọt kỹ thuật

 Máy tạo bọt dùng trong sản xuất

Hình 2.3 Máy tạo bọt trong sản xuất

2.2.4.2 Chất sinh khí bột nhôm

* Vai trò:

Bột nhôm phản ứng với canxi hydroxyt Ca(OH)2 để tạo ra khí hydro, cácphân tử khí này sẽ được hỗn hợp vữa bê tông giữ lại tạo cấu trúc bọt cho khối bêtông.

* Yêu cầu: Bột nhôm phải có hàm lượng Al  99.8 %, Al2O3 0.2 %

2.2.5 Thạch cao

Thạch cao, tiếng anh là gypsum mà trong tự điển Bách Khoa EncartaEncyclopedia định nghĩa là một loại chất khoáng rất phổ thông mang tên hóahọc là calcium sulfat nó tồn tại 2 dạng (CaSO4.2H2O) là canxi sunphat đihyđrathay gọi là thạch cao thiên nhiên, và (CaSO4.1/2H2O) canxi sunphat hemihyđrat,

ở đây chúng tôi sử dụng loại thạch cao (CaSO4.1/2H2O)

* Sản xuất

Đầu tiên, thạch cao tự nhiên được khai thác từ mỏ dưới dạng các tảng đátựa như đá vôi Đá thạch cao được đem gia nhiệt ở ~170 °C nhận được "thạchcao nửa nước" ở đây cấu trúc canxisulfat không bị phân huỷ mà chỉ có phản ứngloại bỏ nước

CaSO4.2H2O  CaSO4 1/2H2O + 3/2 H2OThạch cao ra lò là thạch cao nửa nước sẽ được nghiền nhỏ ở dạng bột mịnrồi trộn với hỗn hợp vữa bê tông

* Tác dụng

Thạch cao được sử dụng rộng rãi trong đời sống và sự phát triển của conngười bởi các tính năng của nó như làm thuốc trong y học, dùng làm thựcphẩm…và đặc biệt trong ngành xây dựng bởi các đặc tính cách nhiệt, ngăn lửa,giảm tiếng ồn, chịu nước…Tiện lợi, bền, đẹp, giảm chi phí khi sử dụng.

Ngoài ra, thạch cao còn được xem là loại vật liệu truyền thống và thânthiện với con người và đã được thừa nhận trên toàn thế giới

để sinh khí tạo bọt cho khối bê tông như sau:

2Al + Ca(OH)2 + 2H2O  Ca(AlO2)2 + 3H2

Ngoài ra vôi còn có tác dụng tạo khoáng CSH trong quá trình chưng áp ởnhiệt độ t = 180- 2000C và ở áp suất P = 8- 12 atm, ở điều kiện nhiệt độ và ápsuất này thì SiO2 quắc trở thành SiO2 hoạt tính ta có phản ứng sau:

Ca(OH)2 + SiO2 ht = CaO.SiO2.H2O tạo gel CSHKhoáng CSH này sẽ làm tăng cường độ cho bê tông khí sau khi qua

chưng áp

* Yêu cầu:

- Hàm lượng vôi ( CaO)  95%

- Không lẫn các tạp chất gây hại cho bê tông

2.3 Tiêu chuẩn dùng trong nghiên cứu bê tông bọt và bê tông khí chưng áp

Để nghiên cứu sản xuất và xác định tính chất của hai loại bê tông này,chúng tôi đã sử dụng tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7959:2008 để sản xuất bêtông khí chưng áp, TCVN 316,317-2004 để sản xuất bê tông bọt Sau đó tiếnhành thử nghiệm các tính chất như: cường độ, khối lượng thể tích… theo nộidung tiêu chuẩn

2.3.1 TCVN 7959 : 2008

BLỐC BÊ TÔNG KHÍ CHƯNG ÁP (AAC)

Autoclaved aerated concrete blocks (AAC)

2.3.1.1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng cho các khối bê tông khí, đóng rắn trong điềukiện chưng áp (gọi tắt là blốc AAC), dùng trong các công trình xây dựng.

2.3.1.2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng các tiêu chuẩn này.Đối với các tài liệu ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu Đối với các tàiliệu không ghi thì được áp dụng tài liệu mới nhất, bao gồm cả bản sửa đổi (nếucó)

TCVN bê tông nặng – Phương pháp xác định độ hút nước.

2.3.1.3 Giải thích thuật ngữ

Blốc bê tông khí chưng áp (autoclaved aerated concrete blocks (AAC))

Sản phẩm được sản xuất từ vật liệu xi măng, vôi, cát thạch anh nghiềnmịn, nước và chất tạo khí (có thể thay cát bằng các khoáng silic hoạt tính như xỉbazơ dưới dạng nghiền mịn) Hỗn hợp vật liệu được trộn đều, tạo hình bằngkhuôn thép Trong thời gian bắt đầu đông kết, phản ứng sinh khí tạo các lỗ rỗngkín làm cho hỗn hợp bê tông trương nở, nhờ đó bê tông có khối lượng thể tíchthấp Sau khi đóng rắn sơ bộ, sản phẩm được tháo khuôn, cưa thành từng blốctheo kích thước yêu cầu và được đưa vào thiết bị autoclave, tại đó sản phẩm pháttriển cường độ trong môi trường hơi nước bão hoà có nhiệt độ và áp suất cao

2.3.1.4 Phân loại

a Theo cường độ nén, blốc AAC được phân thành các cấp: 2; 4; 6 và 8.

b Theo khối lượng thể tích khô, blốc AAC được phân thành các nhóm từ

400 đến 1000

2.3.1.5 Hình dạng và kích thước cơ bản

a Blốc AAC có hình dạng khối hình chữ nhật ( xem hình 2.5), mặt ngang

(4) có thể phẳng hoặc có khe chèn vữa

Hình 2.5 Mô tả hình dáng thông thường của blốc AAC trong kết cấu tường xây

dựng

b Blốc AAC có kích thước giới hạn như sau:

Chiều dài, không lớn hơn 1500 mm;

Chiều rộng, không lớn hơn 600 mm;

Chiều cao, không lớn hơn 100 mm

CHÚ Ý: Các kích thước cụ thể có thể tham khảo phụ lục ( bảng A.1)

c Sai lệch kích thước cho phép đối với blốc AAC được quy định theo bảng

2.2