Nghiên cứu phụ gia cải thiện khả năng hút nước cho gạch block AAC

Nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển bền vững, việc đầu tư sản xuất vật liệu xây dụng không nung gạch block bê tông khí chưng áp AAC đã được các nhà đầu tư đặc biệt quan tâm.. Đảng 1.2 Đảng m

i

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN LÊ THANH QUÃNG

NGHIÊN CỨU PHỤ GIA CẢI THIỆN KHẢ NĂNG HÚT

NƯỚC CHO GẠCH BLOCK AAC

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VẬT LIỆU

MÃ SỐ CHUYÊN NGÀNH: 60520309

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2016

ii

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN LÊ THANH QUÃNG

NGHIÊN CỨU PHỤ GIA CẢI THIỆN KHẢ NĂNG HÚT

NƯỚC CHO GẠCH BLOCK AAC

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VẬT LIỆU

MÃ SỐ CHUYÊN NGÀNH: 60520309

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN KHÁNH SƠN

TP HỒ CHÍ MINH – 2016

iii

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG- HCM

Cán bộ hướng dẫn: TS Nguyễn Khánh Sơn

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm

Thành phần Hội đồng đảnh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1

2

3

4

5

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đảnh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khỉ luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

1 Đề tài luận văn: Nghiên cứu phụ gia cải thiện khả năng hút nước cho gạch block AAC

2 Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):

• Tìm hiểu và nghiên cứu khả năng cải thiện độ hút nước cho gạch block AAC của phụ gia polydimethyl siloxane (PDMS) được đưa vào trong công đoạn phối trộn ngay trong giai đoạn tạo hình gạch block AAC tại nhà máy sản xuất

• Khảo sát các chỉ tiêu tính chất theo yêu cầu của tiêu chuẩn TCVN 7959: 2011, tính liên kết với vữa xây tô của gạch block AAC có dùng phụ gia PDMS so với gạch thương mại không dùng phụ gia

• Khảo sát, phân tích vật liệu bằng các kỹ thuật XRD, SEM, FTIR và đánh giá hiệu quả cơ chế chống thấm bên trong cấu trúc của phụ gia PDMS

3 Ngày giao luận văn: 11/01/2016

4 Ngày hoàn thành luận văn: 25/12/2016

5 Cán bộ hướng dẫn: (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): TS Nguyễn Khánh Sơn

TpHCM, ngày tháng năm 20

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA (Họ tên và chữ ký)CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Họ tên và chữ ký)

V

LỜI NÓI ĐẦU

Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy, cô trong bộ môn Silicat- Khoa Công Nghệ Vật Liệu - Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM, đặc biệt là thầy hướng dẫn, TS Nguyễn Khánh Sơn đã tận tình hỗ trợ trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tôi cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:

KS Trịnh Quang Thảo (Công ty cổ Phần Tân Kỷ Nguyên E-block) đã giúp tư vấn chuyên môn và hỗ trợ kỹ thuật trong suốt quá trình làm luận văn tại nhà máy

Ban lãnh đạo công ty cổ Phần Tân Kỷ Nguyên E-block đã tạo điều kiện cho tôi thực hiện nghiên cứu đề tài luận văn cao học

Vì thời gian thực hiện luận văn ngắn, nên khó tránh khỏi sai sót, tôi rất mong nhận được sự thông cảm và những ý kiến đánh giá của thầy cô để có thể thực hiện các nghiên cứu tiếp sau tốt hơn

Thực hiện

Nguyễn Lê Thanh Quãng

Trong nghiên cứu này chúng tôi đề cập đến một loại phụ gia hữu cơ gốc silicon polydimethyl siloxane (PDMS) ở dạng chất lỏng trong suốt chống thấm bên trong cấu trúc của gạch block AAC nhằm cải thiện độ hút nước của gạch block AAC mà không ảnh hưởng đến các tính chất ưu việt và các chỉ tiêu kỹ thuật của gạch block AAC Thực nghiệm đo độ hút của gạch block AAC sử dụng phụ gia PDMS đã cải thiện độ hút nước đáng kể cho mẫu gạch block AAC Các kết quả đo phổ hồng ngoại (FTIR) và kính hiển

vi điện tử quét (SEM) cho chúng ta thấy rõ cơ chế chống thấm bên ttong cấu trúc của gạch block AAC khi sử dụng phụ gia chống thấm hữu cơ PDMS

SUMMARY

vii

In recent years, AAC block has been researching and developing in Viet Nam With advantages of AAC block in the trend of development building materials, is approaching envnomental and friendly material AAC block is the best kind of unbaked brick construction today However, AAC block has a disadvantage, water absorption is high When AAC block absorbs water, it will increase the load of building and reduce the strength as well as ability insulation of AAC block Besides, AAC block’s water absorption is high that’s why AAC block has to use specialized mortar instead of conventional mortar

In this study, we mention the using of organic additive waterproofing polydimethyl siloxane (PDMS) in liquid form to improve the water absorption inside the structure of AAC block without affecting the excellent properties and technical indicators of AAC block Measurement of water absorption experiment of AAC block use waterproofing additive PDMS has demonstrated the using of additive PDMS has improved water absorption of the sample AAC block Results of Infrared Spectroscopy (FUR) and Scanning Electron Microscope (SEM) showed us clearly the waterproofing mechanism inside the structure of AAC block when using additive PDMS

8

LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Tôi xin cam đoan nội dung thực hiện trong luận văn được thực hiện đúng theo các quy định của Trường Đại học Bách Khoa - ĐH Quốc gia Tp.HCM Toàn bộ dữ liệu được thực hiện trung thực, không sao chép của người khác

24

1

MỤC LỤC

MỤC LỤC I

MỤC LỤC HÌNH ẢNH 3

MỤC LỤC BẢNG 4

DANH MỤC VIẾT TẮT 5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ GẠCH BLOCK AAC 6

1.1 GIỚI THỆU ố 1.2 KHÁI QUÁT LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 9

1.3

NHỮNG ƯU ĐIỂM CỦA GẠCH BLOCK AAC TRONG SỬ DỤNG 11

1.4

NGUYÊN LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO 14

1.4.1

NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT GẠCH BLOCK AAC 14

1.4.2

PHỐI LIỆU VÀ SƠ ĐỔ CÔNG NGHỆ 18

1.5

TIÊU CHUẨN VỀ CÁC YÊU CẦU CHỈ TIÊU KĨ THUẬT SẢN PHẨM 19

1.5.1 T1ÊU CHUẨN TCVN 7959:2011 19

1.5.2 CÁC CHỈ TIÊU KĨ THUẬT CO BẢN CỦA SẢN PHẨM 20

CHƯƠNG 2 VI CẤU TRÚC RỖNG VÀ HỆ QUẢ HÚT NƯỚC CỦA GẠCH BLOCK AAC 23

2.1 THÀNH PHẦN KHOÁNG SẢN PHẨM VÀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VI CẤU TRÚC CỦA VẬT LỆU BÊ-TÔNG KHÍ CHƯNG ÁP AAC 23

2.1.1 HÌNH THÀNH THÀNH PHẦN KHOÁNG SẢN PHẨM 23

2.2 HÌNH THÀNH VI CẤU TRÚC RỖNG 26

2.3 PHÂN TÍCH ĐẶC TÍNH HÚT NƯỚC CỦA GẠCH BLOCK AAC 29

2.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 29

2.5 PHỤ GIA CHỐNG THẤM POLYDIMETHYL SILOXANE (PDMS) VÀ CO CHẾ CHỐNG THẤM NHỜ PHẢN ƯNG KẾT HỌP 30

2.6 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 32 2.6.1 ĐỐI

2

2

TƯỢNG NGHIÊN cứu VÀ MỤC TIÊU 32

2.6.2 PHẠM VI GIỚI HẠN CỦA NỘI DUNG NGHIÊN cứu 33

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 34

3.1 Cơ SỞ XÂY DỤNG QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM 34

3.2 Sơ ĐỔ QUY TRÌNH VÀ THUYẾT MINH 34

3.4 CÁC PHUƠNG PHÁP TIẾN HÀNH VÀ THIẾT BỊ PHÂN TÍCH VẬT LỆU 36

3.4.1

THÍ NGHỆM ĐO ĐỘ HÚT NƯỚC CỦA GẠCH BLOCK AAC 36

3.4.2 THÍ NGHỆM ĐO CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN VÀ KHỐI LƯỢNG THÊ TÍCH 37

3.4.3 THÍ NGHỆM ĐỘ BÁM DÍNH CỦA VỮA TÔ VỚI GẠCH BLOCK AAC 39

3.4.4 PHÂN TÍCH VI CẤU TRÚC BẰNG KÍNH HIÊN VIĐỆN TỬ QUÉT (SEM) 39

3.4.5 PHÂN TÍCH PHỔ HẤP PHỤ BẰNG HỔNG NGOẠI (FTIR) 40

3.4.6

PHÂN TÍCH THÀNH PHÂN KHOÁNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ TIA X 40

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41

4.1 KẾT QUẢ ĐO ĐỘ HÚT NƯỚC 41

4.2.1 PHỔ PHÂN TÍCH THÀNH PHÂN KHOÁNG XRD 43

4.2.2 ANH CHỤP VI CẤU TRÚC RỖNG (SEM) 43

4.2.3 PHỔ PHÂN TÍCH HỔNG NGOẠI FTIR 45

4.3.1 CHỈ TIÊU KHỐI LƯỢNG THÊ TÍCH KHÔ 48

4.3.2 CHỈ TIÊU CƯỜNG Độ CHỊU NÉN 48

4.3.3 KẾT QUẢ THỦNGHỆM ĐỘ BÁM DÍNH CỦA GẠCH AAC VÀ VỮA 49

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51

5.1 KẾT LUẬN 51

5.1.1 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG GIẢM THIÊU ĐỘ HÚT NƯỚC CỦA GẠCH BLOCK A AC KHI DÙNG PHỤ GIA POLYDIMETHYL SILOXANE (PDMS) 51

5.1.2 ĐÁNH GIÁ sự ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ GIA HỮU cơ POLYDIMETHYL SILOXANE (PDMS) ĐỐI VỚI CHỈ TIÊU Cơ LÝ CỦA GẠCH THÀNH PHẨM 51

24

3

5.1.3 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG BÁM DÍNH CỦA GẠCH BLOCK AAC SỬ DỤNG PHỤ GIA

CHỐNG THẤM HỮU cơ PDMS VỚI VỮA XÂY, TÔ THÔNG DỤNG 52

5.2 KIẾN NGHỊ 52

MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Gạch block bê tông khí chưng áp AAC ố Hình 1.2 Thị phần (%) gạch block AAC ở một số thị trường các nước phát triển 7

Hình 1.3 Sơ đồ quá trình nhà máy sản xuất gạch block AAC (nguồn www.eblock.com.vn) 19

Hình 2.1 Mô tả cấu trúc tobermorite dạng chuỗi 24

Hình 2.2 Ảnh SEM về sự sắp xếp các khoáng xonotlite dạng hình kim 24

Hình 2.3 Mô hình cấu trúc tinh thể của khoáng tobermorite 11 A 0 [1] 25

Hình 2.4 Pho XRD các khoáng canxi silicat hiđrat trong 26

a) Gạch thường b) Gạch block AAC [1] 26

Hình 2.5 Cấu trúc lỗ rỗng bên trong gạch block AAC 27

Hình 2.6 Các hệ rỗng trong vật liệu bê tông khí chung áp 28

Hình 2.7 Công thức hóa học của phụ gia polydimethylsiloxane 31

Hình 2.8 Minh họa cơ chế phản ứng kết hợp của PDMS [3] 32

Hình 3.1 Sơ đồ khối quy trình thực nghiệm 36

Hình 3.2 Mô tả thí nghiệm đo độ hút nước gạch block AAC 37

Hình 3.3 Thiết bị nén mẫu 40x40x40mm 38

Hình 4.1 Biểu đồ so sánh độ hút nước của gạch block AAC thương mại và gạch block AAC dùng phụ gia PDMS 42

Hình 4.2 Kết quả chồng phổ XRD của mẫu gạch block AAC sử dụng phụ gia PDMS 43

Hình 4 3 Ảnh SEM của gạch block AAC thường và gạch block A AC chống thấm sử dụng phụ gia PDMS 44

Hình 4.4 Phổ FTIR của phụ gia polydimethyl siloxane PDMS 45

Hình 4.5 Phổ FTIR của mẫu gạch block AAC thương mại 46

Hình 4.6 Phổ FTIR của mẫu gạch block AAC sử dụng phụ gia PDMS 47

Hình 4.7 Hình ảnh thử nghiệm độ bám dính của gạch block AAC và vữa 49

24

4

MỤC LỤC BẢNG Bảng 1.1 Danh sách các doanh nghiệp sản xuất bê tông khí chưng áp AAC trên toàn quốc 8 Bảng 1.2 Bảng một vài công nghệ sản xuất gạch block AAC trên thế giới 10 Bảng 1.3 Bảng so sánh các ưu, nhược điểm của gạch block AAC so với gạch đất sét nung truyền thống (nguồn www.eblock.com.vn) 13 Bảng 1.4 Bảng sai lệch kích thước cho phép của gạch block AAC theo TCVN 7959 : 2011 21 Bảng 1.5 Bảng chi tiết thông số kĩ thuật cường độ chịu nén và khối lượng thể tích khô của gạch block AAC 21 Bảng 3.1 Bảng cấp phối cơ bản nguyên liệu sản xuất gạch block AAC 35 Bảng 4.1 Kết quả thí nghiệm đo độ hút nước của gạch block AAC có phụ gia

PDMS 41 Bảng 4 2 Bảng kết quả thí nghiệm đo độ hút nước của gạch block AAC thường 41 Bảng 4.3 Bảng vùng các bước sóng đặc trưng của calcium silicate 46 Bảng 4.4 Bảng so sánh kết quả đo khối lượng thể tích của gạch block AAC thương mại và gạch block AAC sử dụng phụ gia PDMS 48 Bảng 4.5 Bảng kết quả đo cường độ chịu nén của mẫu gạch block AAC 48 Bảng 4.6 Bảng so sánh kết quả thử nghiệm độ bám dính của gạch block AAC 49

24

5

Danh mục viết tắt Autoclave Aerated Concrete

Fourier Transform Infrared Radiometer Scanning Electron Microscope

Hình 1.1 Gạch block bê tông khí chưng áp AAC

Sự ra đời của block AAC đánh dấu một bước quan trọng trong ngành vật liệu xây dựng, đưa ra một giải pháp thay thế gạch đất sét nung truyền thống có mức phát thải khí CO2 cao gây ô nhiễm mộỉ trường và gỉảm diện tích đất nông nghiệp Trong 80 năm qua gạch AAC đã chứng mình được các ưu điểm nổi bật so với gạch đất sét nung ữong sản xuất và ứng dụng đặc biệt ở các nước phát triển Biểu đồ 1.1 thống kê % gạch block AAC

sử dụng trong xây dưng dân dụng và công nghiệp ở các nước

24

7

Thị phần gạch AAC

Hình 1.2 Thị phần (%) gạch block AAC ở một số thị trường cảc nước phát triển

Ở Việt Nam, tốc độ phát triển của ngành xây dựng đang dỉễn ra rất nhanh nhằm đáp

ứng cơ sở hạ tầng kinh tế thời kì mở cửa hội nhập hiện nay và thực hiện quyết định

567/TTg ngày 28/4/2010 của Thủ Tướng Chính Phủ về việc phát triển và sản xuất vật lỉệu

xây dựng không nung thay thế gạch đất sét nung đến năm 2020 Nhằm đáp ứng yêu cầu

phát triển bền vững, việc đầu tư sản xuất vật liệu xây dụng không nung gạch block bê

tông khí chưng áp AAC đã được các nhà đầu tư đặc biệt quan tâm Các hãng cung cấp

thiết bị, công nghệ đến từ CHLB Đức Ytong Xella, các hãng đến từ Trung Quốc: SanDong

DongYue, Teeyer, Thiên Tân, Sơn Đông đã nhanh chóng thâm nhập vào thị trường Việt

Nam Hiện nay trên toàn quốc đã có gần 30 doanh nghiệp lập dự án đầu tư, các dây chuyền

được đầu tư có công suất từ 100.000-200.000 m3/năm Xem bảng 1.1: Danh sách các

doanh nghiệp sản xuất bê tông khí chưng áp AAC trên toàn quốc hiện nay

Các công trình nhà cao tầng sử dụng gạch bê tông khí chưng áp:

• Tại Hà Nội: Tòa nhà cao ốc Indochine - Plaza, tòa cao ốc Tổ hợp văn phòng chung cư tại số 671 đường Hoàng Hoa Thám của Tổng công ty Viglacera, tòa nhà Trung tâm thương mại và căn hộ cao cấp trên đường Lê Văn Lương

• Tại Thành phố Hồ Chí Minh: Tòa nhà Bìtexco 67 tầng tại Quận 1, cao ốc Richland Emeral 116, Bãi Sậy, Phường 1, Quận 6, Trung tâm thương mại Vincom 72 Lê Thánh Tôn, Quận 1

1.2 Khái quát lịch sử phát triển

Công nghệ sản xuất vật liệu bê tông khí chưng áp ban đầu dựa trên cơ sở các bằng sáng chế đầu tiên về công nghệ chưng áp bão dưỡng và công nghệ tạo bọt khí ửong lòng khối bê tông Cụ thể:

24

9

• Năm 1880 - Sáng chế và dưỡng hộ bằng hơi nước của Vandec Burgh (Anh)

• Năm 1886 - Sáng chế và dưỡng hộ bằng hơi nước của Michaelis (Đức)

• Năm 1889 - Sáng chế về bê tông xốp với CŨ2 của Hoffman (CH Séc)

• Năm 1910 - Sáng chế về trộn đá vôi Sparry với bột mịn kim loại cùng với xi măng Portland của Axel Eriksson (Thụy Điển)

• Năm 1914 - Sáng chế về sử dung Ca(OH)2 và bột nhôm làm chất tạo khí trong hỗn hợp xi măng của Aysworth và Dyer (Hoa Kỳ)

• Năm 1919 - Sáng chế về bột kim loại sinh khí của Grosche (Đức)

• Năm 1923 - Công nghệ dưỡng hộ bê-tông tổ ong bằng hơi nước đạt kết quả tốt lần đầu tiên tại Trường Đại học công nghệ Hoàng Gia Thụy Điển đã thúc đẩy quá trình nghiên cứu loại vật liệu xây bao che thay thế vật liệu gỗ tự nhiên thường được dùng rất nhiều ở Thụy Điển

• Năm 1923 - Sáng chế về công nghệ bê tông bọt của E.Ch.Beyer (Thụy Điển)

• Năm 1924 - Sáng chế đầu tiên về công nghê bê-tông khí chưng áp AAC của Axel Erisson (Thụy Điển) Sau đó, công ty Yxhult Stenhuggeri Aktiebolag của Thụy Điển mua bản quyền sử dụng bằng sáng chế dưỡng hộ hơi nước của Erisson và ngày 8/11/1929, sản phẩm bê tông khí dưỡng hộ hơi nước đầu tiên ttên thế giới đã được sản xuất ở nhà máy phía Bắc Yxhult Thương hiệu của sản phẩm là Ytong dựa trên nền vôi và bột nhôm và 5 năm sau đó sản phẩm Siporex dựa trên nền xi măng Portland và bột nhôm

• Năm 1929 - Sáng chế về sử dụng nước oxy già và Na hoặc Ca- hypochlorite làm chất tạo khí của Adolf và Pohl (Hoa Kỳ)

• Năm 1931 - Sáng chế về sử dụng nguyên liệu tro bay làm nguyên Eệu cung cấp S1O2 trong công nghệ bê-tông khí chưng áp AAC của Lindeman (Hoa Kỳ)

• Năm 1937 - Sáng chế về sử dụng cát mịn làm nguyên liệu cung cấp S1O2 trong công nghệ bê tông khí của Sahlberg (Hoa Kỳ)

• Năm 1943 - Nhà máy sản xuất bê-tông khí chưng áp Hebel đầu tiên được xây dựng bởi Josef Hebei Munich (Đức) Bắt đầu từ 1948, kỹ sư Josef Vogele đã cải tiến quá trình công nghệ sản xuất và đã được cấp bản quyền quốc tế đầu tiên vào năm 1960

24

10

• Theo thống kê của Teoreanu (1977), từ những năm 60 ở Châu Âu có các công nghệ khác nhau về sản xuất bê tông khí chưng áp AAC có điềm chung là dừng bột nhôm làm chất tạo khí

Đảng 1.2 Đảng một vài công nghệ sản xuất gạch block AAC trên thế giới

ẽ

• Vào năm 1966, thỏa thuận sử dụng bản quyền của Hebel với công ty Asahi của Nhật Bản cho phép việc áp dụng công nghệ của Hebel cho các nước Đông Ả Nhật Bản trở thành nước đầu tiên trong khu vưc châu Á áp dụng công nghệ này

và liên tục phát triển cho đến nay đạt sản lượng hằng năm khoảng 2 triệu m3 gạch block AAC

• Từ khi ra đòi, vật liệu bê-tông khí chưng áp AAC được xem là giải pháp tối ưu cho các nước Châu Âu giải quyết nhu cầu cấp thiết xây nhà ở không vướng những vấn

đề về nguyên liệu tự nhiên và tiêu thụ năng lượng Hiện nay, Ytong và Hebel vẫn

là 2 nhà cung cấp sản phẩm gạch block AAC lớn nhất với cơ sở ở khắp các châu lục

• Vào năm 2002, Hebel và Ytong hợp nhất và hiện nay vận hành trực thuộc tập đoàn Xella - nhà cung cấp sản phẩm gạch block AAC và các sản phẩm liên quan lớn nhất trên thế giới

• Sau thời kỳ phát triển gạch block AAC đã khẳng định chỗ đứng ở các nước phát triển như chiếm tới 80% thị trường Nhật Bản, 60% thị trường Đức, 40% thị trường Anh Vật liệu gạch block AAC đang trong giai đoạn bùng nổ khắp vùng Trung

24

11

Đông, Trung Quốc và các nước Đông Nam Á

1.3 Những ưu điểm của gạch block AAC trong sử dụng

Nhìn chung, tùy theo mức độ gạch block AAC có thể sử dụng xây trong công trình các bộ phận tường, vách chịu tải và không chịu tải Chúng kết hợp với các tính năng cách

âm, cách nhiệt, nhẹ Gạch block AAC hoàn toàn phù hợp các tiêu chí của một loại vật liệu xây dựng xanh: bắt đầu từ khi sản xuất cho tới khi xây dựng, bằng việc phá dỡ và tái

sử dụng vật liệu đạt được lượng phế thải xây dựng bằng 0 Cụ thể các phế liệu này có thể được đem nghiền và tái sử dụng làm chất độn

Thống kê các ưu điểm đáng kể của gạch block AAC là:

• Tính nhẹ

Vật liệu gạch block A AC nhẹ gấp 5 lần so với vật liệu bê tông thường và có

tỷ trọng khô phổ biến từ 300- 700 kg/m3 tùy thuộc vào nhà sản xuất và phạm vi sử dụng

• Tính bền chịu nén

Độ bền chịu nén của gạch block AAC liên quan trực tiếp đến tỷ trọng của nó

và thông thường tăng khi tỷ trong tăng lên, tức gạch nặng lên Cụ thể theo tiêu chuẩn ASTM C1386 các khoảng giá trị tỉ trọng 350-450 kg/m3 thì cường độ chịu nén tương ứng của gạch là 1.3-2.8 MPa, từ 450-550 kg/m3 thì tương ứng là 2.0-4.4 MPa và 550-650 kg/m3 thì tương ứng là 2.6-Ó.3 MPa

• Tính cách nhiệt

Gạch block AAC là loại vật liệu cách nhiệt tốt Nó làm cho nhà mát trong mùa hè và ấm vào mùa đông, tiết kiệm điện do không dùng điều hòa nóng - lạnh Khả năng cách nhiệt hiệu quả của AAC góp phần đáng kể bảo vệ môi trường do giảm rõ nhu cầu sưởi ấm và làm mát tòa nhà Nhìn chung, độ dẫn nhiệt phụ thuộc vào tỷ trọng, hàm lượng ẩm và bản chất các thành phần cuả AAC Đồng thời sự phân bố của lỗ rỗng cũng có ý nghĩa quan trọng đối với khả năng cách nhiệt Lỗ rỗng càng nhỏ khả năng cách nhiệt càng tốt Khoảng giá trị hệ số dẫn nhiệt của gạch block AAC thường dao động từ 0.07 đến 0.21 W/m.K tùy theo tỉ trọng gạch

< 400 kg/m3 hay > 700 kg/m3

• Tính cách âm

Gạch block AAC hấp thụ âm thanh tốt và có thể là một màng ngăn âm hiệu

24

12

quả do cấu trúc lỗ rỗng của nó Hiệu suất cách âm dựa trên cơ sở tỷ trọng khô và

độ dày Đối với giải tần số giữa 100 tới 3200 Hz với một bức tường AAC độ giảm

âm ít nhất tới 48 dB đã được ghi nhận Việc phối hợp tường vách xây bằng gạch block AAC với khoảng trống phản âm không đối xứng sẽ có một bức tường với đặc tính cách âm tuyệt vời

• Các ưu điểm khác

•S Gạch block AAC có khả năng ứng dụng tuyệt vời bởi nó dễ cắt, bào, khoan

và nó có thể đóng đinh, bắt vít, tạo rãnh đặt ống và dây điện tương đối dễ dàng

J Thời gian thỉ công một bức tường lớn bằng gạch block AAC sẽ giảm 4 lần

so với xây bằng gạch đất sét nung Tuy nhiên yêu cầu phải rất cẩn thận và chính xác khỉ xây, do đó đòi hỏi trình độ tay nghề của thợ và phải được giám sát tốt là quan frọng

s Gạch block AAC xây vách có thể chịu đựng tốt ở frong những vùng động

đất và cố gió bão Nhờ cố khối lượng nhẹ và các đặc tính của AAC nên tác động phá hủy của động đất có thể ở mức tối thiểu

s Vật liệu bê-tông khí chưng áp AAC là loại vật liệu vô cơ, vật liệu trơ, chổng

mối 100% và không thích hợp cho sự phát triển mốc meo

• Sau đây là thống kê đối chiếu các ưu, nhược điểm của gạch block AAC so với gạch đất nung truyền thống

Đảng 1.3 Bảng so sánh các ưu, nhược điểm của gạch block AAC so với gạch đất sét

nung truyền thống (nguồn www.eblock.com.vn)

1.4 Nguyên liệu và công nghệ chế tạo

24

14

1.4.1 Nguyên liệu sản xuất gạch block AAC

Nhìn chung, nguyên vật liêu dùng cho ngành sản xuất gạch block bê tông khí chưng

áp tương đổi nhiều, chủ yếu phải lựa chọn sao cho phù hợp với loại sản phẩm và điều kiện sản xuất, kỹ thuật, thiết bị của nhà máy Các loại nguyên vật liệu dùng sản xuất gạch block

bê tông khí chưng áp, ta có thể chia làm 4 loại bao gồm: nguyên liệu cơ bản, nguyên liệu bay hơi, nguyên liệu điều tiết và nguyên liệu cấu trúc [1] Nguyên liệu cơ bản lại được chia làm 2 loại: nguyên liệu cung cấp SỈƠ2 như cát nghiền, xỉ than, tro bay và nguyên liệu cung cấp CaO, như vôi sống, xỉ măng

• Thành phần cát nghiền cung cấp S1O2

Cho đến hiện nay cát là loại nguyên liệu sỉlỉc được dùng phổ biến nhất để sản xuất gạch block A AC Thành phần hóa học chính của cát là S1O2 dạng khoáng thể, ngoài ra cũng có một ít chất khác như AI2O3, Fe2Ơ3, và CaO Thành phần S1O2 ữong cát, một

bộ phận tồn tại dưới dạng thạch anh, một bộ phận tồn tại dưới dạng đá hoặc dưới dạng các thành phần khoáng thể Nhưng bất kể tần tại dưới dạng nào cũng có một kết cấu tinh thể ổn định, tồn tại ở trạng thái nội năng nhỏ nhất Vì thế, ở nhiệt độ bình thường cát thuộc dạng nguyên liệu trơ, khi ở điều kiện đun sôi, độ hòa tan của cát tăng cao, các loại khoáng thể của S1O2 có thể phản ứng với CaO tạo khoáng canxi silicat hiđrat, trong đó thạch anh phản ứng với CaO sẽ tạo ra cường độ cao nhất Vì thế, hàm lượng thạch anh trong cát càng cao thì chất lượng cát càng tốt để sử dụng Theo khuyến cáo và thực tế sản xuất thì

để có chất lượng của gạch cao cát cần có hàm lượng S1O2 lớn hơn 80%

Hàm lượng các tạp chất khác trong cát như đất sét sẽ ảnh hưởng đến quá trình sản xuất gạch block AAC, do đất sét là 1 loại nguyên liệu phân tán cao, hấp thụ nước tốt, khi cát có hàm lượng đất sét quá cao sẽ làm cho độ dính của vữa tăng cao, nếu để đảm bảo được độ dính nhất định mà tăng lượng nước cần dùng lên thì sẽ làm cho liệu cứng lâu hơn làm giảm năng suất sản xuất

Tóm lại, các chỉ tiêu nguyên liệu cát sử dụng thích hợp cho sản xuất gạch block AAC cần đảm bảo:

+ Hàm lượng S1O2 không nhỏ hơn 75%

+ AI2O3 tối đa 3-5 %

+ Hàm lượng Fe2Ũ3 tối đa 1-3%

+ Thành phần hữu cơ tối đa: 5%

24

15

+ Thành phần sét, tràng thạch tối đa 5%

+ Hàm lượng mất khi nung:<l%

Ngoài cát, S1O2 còn có thể được cung cấp dưới các nguyên liệu khác có hàm lượng S1O2 cao như tro bay, xỉ, tto ttấu

• Thành phần bột vôi cung cấp CaO

Vôi là nguyên liệu chủ yếu cung cấp CaO, để phản ứng với S1O2 và AI2O3 trong điều kiện chưng áp, nhằm tạo khoáng canxium silicat hiđrat, và nhờ đó sản phẩm gạch block A AC mới có cường độ chịu lực cần thiết Vôi cũng góp phần cung cấp điều kiện bay của bột nhôm, khiến nhôm tiến hành phản ứng bay hơi, theo phương trình sau:

2A1 + 3Ca(OH)2 = 3Cao.Al2O3 + 3 H2Thông thường, khi vôi phản ứng với nước sẽ tỏa nhiệt nhiều, 1 mol CaO tỏa ra 64.9

kJ, 1 kg CaO tỏa ra tương ứng 1160 kj,theo phương trình:

CaO + H2O = Ca(OH)2 + 64.9kJ Việc vôi tỏa nhiệt góp phần cung cấp nguồn nhiệt cho vữa phối liệu ban đầu khi ủ

có thể đạt nhiệt độ 80 ~ 90°C, làm cho liệu đông cứng nhanh, phát triển cường độ sớm ngày, giúp nhanh tháo khuôn, cắt viên Tuy nhiên đi kèm với hiện tượng tỏa nhiệt thường

có hiện tượng trương nở thể tích lên đến khoảng 44% sau khoảng 30 phút Vì thế, yếu tố tỏa nhiệt và nở thể tích một mặt xúc tiến liệu cứng nhanh, đồng thời, cũng có thể gây nứt một phần Do đó kiểm soát độ hoạt tính là yếu tố quan trọng để lựa chọn loại vôi sử dụng phù hợp

Tóm lại, vôi là nguyên liệu quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng cũng như quá trình sản xuất Lựa chọn loại vôi thích hợp có ý nghĩa quyết định và thường khống chế qua các chỉ tiêu nguyên liệu sau:

24

16

măng có thể dùng một mình như thành phần chính hay phổ biến hơn là trộn chung với vôi

sử dụng như nguyên liệu hỗn hợp Ngoài ra tính thủy lực cao của xi- măng là yếu tố quyết định để đảm bảo rót khuôn ổn định, làm cho liệu cứng nhanh tạo cường độ ban đầu, cải thiện tính năng của liệu và nâng cao chất lượng sản phẩm

Khi chỉ đơn độc sử dụng xi măng như là nguyên liệu duy nhất cung cấp CaO, cụ thể

ở đây là Ca(OH)2 từ quá trình phản ứng thủy hóa, khi hấp thủy nhiệt sẽ phản ứng với thành phần nguyên liệu S1O2, AI2O3 tạo sản phẩm canxi silicat hiđrat và aluminat canxi hiđrat tạo cường độ cho gạch

Tóm lại, đối với xi măng dùng để sản xuất AAC hiệu quả cần đảm bảo các tiêu chí chất lượng như sau:

+ Cường độ thực >50 MPa

+ Lượng sót sàng trên sàng 0.08mm <10%

+ Thời gian bắt đầu đông kết >120 phút

+ Xi măng không chứa tro than chưa cháy

+ Hàm lượng các khoáng hoạt tính trong xi măng yêu cầu: C3S > 50% , C3A 7-10% C4AF < 10%, Na2O+K2O < 2%

+ Độ mịn Blaine đạt từ 3200 - 4500 (cm2/g)

• Thành phần bột nhôm tạo khí

Quá trình phản ứng bay hơi của bột nhôm đóng vai trò giải phóng khí hiđro tạo lỗ rỗng vĩ mô cho sản phẩm gạch block A AC

Tỷ trọng của nhôm là 2.7, ở trạng thái tiêu chuẩn thì mỗi lg nhôm sẽ sinh ra 1.24 lít

H2 DO lượng dùng ít và giá thành thấp và dễ dàng khống chế trong công nghệ nên đây là nguyên liệu sử dụng phổ biến để tạo bọt khí

Phương trình phản ứng của nhôm kim loại khi gặp nước như sau:

2A1 + 6H2O = 2A1(OH)3 + 2H2 t Tuy nhiên, thông thường bột nhôm dễ bị oxy hóa, và sinh ra màng bảo vệ nhôm oxit, ngăn không cho nhôm tiếp xúc với nước để phản ứng Cách thức loại bỏ màng oxit thì bột nhôm để tiến hành phản ứng để sinh ra khí thường nhờ dung dịch kiềm Sản phẩm phản ứng A1(OH)3 có thể hòa tan trong dung dịch kiềm, sinh ra aluminat:

A1(OH)3 + OH- = A1O2- + 2H2O Nhờ vậy nhôm sẽ phản ứng với nước liên tục, sinh ra khí hydro cho đến khi nhôm

24

17

kim loại tan hết Đối với quá trình sản xuất gạch block AAC thì chất mang tính kiềm chính

là thành phần Ca(OH)2 Quá trình phản ứng có thể viết lại như sau:

2A1 + 3Ca(OH)2 + 6H2O = 3CaO.Al2O3.6H2O + 3H2 ĩ Lượng bay hơi của bột nhôm sẽ quyết định lượng cần dùng của bột nhôm, nó chỉ ra chất lượng của bột nhôm ở trạng thái tiêu chuẩn khi phản ứng với nước sinh ra thể tích khí hiđro, Bột nhôm dùng để sản xuất gạch block AAC thường dùng loại nhôm thỏi nguyên chất đạt trên 98% để sản xuất và hàm lượng hoạt tính nhôm không thấp hơn 89% Yeu tố độ mịn của bột nhôm không ảnh hưởng đến lượng bay hơi, nhưng ảnh hưởng đến tốc độ bay hơi, bột nhôm càng mịn thì thời gian bắt đầu bay hơi càng sớm, tốc độ cành nhanh Đồng thời, kết thúc sự bay hơi càng sớm

Yếu tố hình dạng hạt sẽ ảnh hưởng quan trọng đến đặc tính bay hơi của bột nhôm, hình dạng hạt bột nhôm có 2 loại: một loại có dạng giọt và dạng hình cây kim, một loại khác là dạng lá rộng hoặc dạng vảy, tất cả đều do phun bột chế tạo mà thành Ta có thể thấy, bột nhôm càng mịn, diện tích phủ bề mặt càng lớn, đồng thời cũng có thể nhận biết, hạt bột nhôm càng mỏng, hình thành dạng lá rộng, diện tích phủ bề mặt càng lớn

1.4.2 Phối liệu và sơ đồ công nghệ

Sơ đồ qui tành công nghệ sản xuất gạch block AAC dùng nguyên liệu xi măng, vôi

và cát được minh họa trên hình 1.2 Ban đầu, nguyên liệu cát được nghiền mịn tới độ mịn yêu cầu trong máy nghiền bi liền tục Sau đó các nguyên liệu được định lượng theo khối lượng và cấp tới máy trộn

Nước và chất tạo khí được cân và cho vào máy trộn và vữa phối liệu được trộn Sau khi trộn, vữa được rót vào các khuôn thép Bột nhôm tạo ra các lỗ rỗng nhỏ ly ty phân tán trong khối phối liệu mới trộn và thể tích khối liệu sẽ tăng lên khoảng 5 lần trong các khuôn

24

18

theo dõi trong vòng 3 giờ

Trong một vài giờ sau khi tạo hình, vai trò thủy hóa của xi măng trong phối liệu sẽ giúp khối vữa đạt đủ cứng để giữ được hình dạng của nó và chịu được khối lượng tự thân Sau khi tiến hành cắt viên, tiếp tục được vận chuyển vào buồng chưng áp (autoclave) tại đây quá trình hấp thủy nhiệt được tiến hành nhằm tạo cường độ và độ ổn định thể tích khối cho gạch

Quá trình này mất khoảng từ 8 giờ đến 12 giờ dưới áp suất khoảng 10-12 atm, và nhiệt độ khoảng 170-200°C tùy thuộc vào loại sản phẩm muốn sản xuất Sau quá trình chưng áp, các bộ dây cắt tách sản phẩm theo kích thước để đóng gỏi kín lưu kho

Hình 1.3 Sơ đồ quá trình nhà máy sản xuất gạch block AAC (nguồn

www.eblock.com.vn) 1.5 Tiêu chuẩn về các yêu cầu chỉ tiêu kĩ thuật sản phẩm

1.5.1 Tiêu chuẩn TCVN 7959; 2011

Tiêu chuẩn này áp dụng cho gạch xây từ bê tông khí đóng rắn trong điều kiện chưng

áp (gọi tắt là gạch block A AC) Kí hiệu quy ước đối với gạch block A AC được thể hiện theo thứ tự thông tin như sau :

24

19

- Tên sản phẩm: (Gạch AAC)

- Cấp cường độ chịu nén

- Nhóm khối lượng thể tích khô

- Thứ tự kích thước theo chiều dài, chiều rộng và chiều cao

- Viện dẫn tiêu chuẩn này

Ví dụ: Gạch AAC cấp cường độ nén B4, khối lượng thể tích khô 600 kg/m3, dài 600

mm, rộng 200 mm và cao 150 mm, có kí hiệu qui ước như sau: Gạch AAC 4 - 600-

600x200x150 TCVN 7959: 2011

Tiêu chuẩn này ngoài qui định về chỉ tiêu kĩ thuật còn quy định cụ thể về việc ghi

nhãn bao bì, bảo quản và vận chuyển

• Ghi nhãn

Gạch block AAC được xếp trên các palet, trên hai mặt đối xứng của palet sản phẩm

được dán hoặc ghi bằng mực khó phai về các thông tin của sản phẩm, trong đó ghi rõ:

Tên, tên viết tắt và địa chỉ cơ sở sản xuất

J Ký hiệu qui ước

Tháng năm sản xuất, xuất xưởng

J Hướng dẫn sử dụng và bảo quản

Nhóm khối lượng thể tích khô

J Cấp cường độ chịu nén

Tính năng khác của sản phẩm (theo yều cầu)

Viện dẫn tiêu chuẩn này

• Bảo quản và vận chuyển

Gạch block AAC được bao gói tránh ẩm theo từng palet và bảo quản theo từng

nhóm kích thước

Gạch block AAC được vận chuyển bằng mọi phương tiện, đảm bảo tránh ướt, và

các tác động gây sứt mẻ hoặc ảnh hưởng đến chất lượng

1.5.2 Các chỉ tiêu kĩ thuật cơ bản của sản phẩm

Theo TCVN 7959 :2011, yêu cầu kĩ thuật gạch block AAC như sau:

• Sai lệch kích thước cho phép của gạch block AAC được quy định:

• Cường độ nén và khối lượng thể tích khô của gạch block AAC phải phù hợp Bảng 1.5 Bảng chi tiết thông số kĩ thuật cường độ chịu nén và khối lượng thể tích

khô của gạch block AAC

Giá trí trung bình Giá trị đơn

24

21

AAC và tăng khi tỷ trọng tăng Cường độ chịu nén ảnh hưởng đến mác sản phẩm do AAC

có cấu trúc lỗ rỗng chứa khí và đặc điểm cơ học của vỏ lỗ rỗng Theo như Schober (năm 1992) sự giảm tỷ trọng do hình thành số lượng lớn các lỗ rỗng mao quản to (macropore) làm cho cường độ giảm đáng kể

• Độ co khô của gạch block AAC không lớn hơn 0.2 mm/m

2.1.1 Hình thành thành phần khoáng sản phẩm

Như đề cập ở trên đặc điểm sắp xếp các khoáng sản phẩm silicat canxi hiđrat hình thành qua quá trình hấp thuỷ nhiệt quyết định các tính chất đặc trung của gạch block AAC Đặc biệt là thành phần khoáng chính tobemorite Bản chất quá trình phản ứng, hình dạng và mức độ kết tinh của khoáng này cũng phụ thuộc không chỉ vào điều kiện

xử lý nhiệt mà còn vào nguyên liệu và độ hoạt tính hóa học của chúng

• Trong giai đoạn tạo hình

Thực tế trong hệ hỗn hợp nguyên liệu bột nhôm, vôi, xi măng, cát nghiền sau quá trình trộn nước bắt đầu xảy ra các quá trình thủy hóa xi-măng với sự hình thành giải phóng các hợp chất chứa hiđro

Quá trình ninh kết xi-măng giúp định hình hình dạng khối phối liệu thường được rót trong khuôn Vai trò của khoáng sản phẩm C-S-H của xi-măng thuỷ hoá đóng vai trò quyết định trong giai đoạn này đảm bảo khi bọt khí sinh ra trưomg nở khối vữa thì toàn bộ khối liệu không bị sụp đổ Ngoài ra đi kèm là canxi hydroxit và mono canxi aluminat sunphat cũng được hình thành Khoáng 1.4 A° tobermorite cũng có thể xuất hiện ở cuối giai đoạn tạo hình và trước khi dưỡng hộ chưng áp Như chúng ta biết, với

sự hiện diện đồng thời của CaO, S1O2, H2O thì quá trình bắt đầu ngay cả khi ở nhiệt

độ và áp suất bình thường cho tới 100°C thì pha “C-S-H” được hình thành nhanh chóng Pha này biểu hiện là vô định hình hoặc gần vô định hình với công thức chung là nCaO.mSiO2.pH2O và nó ở trong trạng thái cân bằng với dung dịch Ca(OH)2 Nhìn chung, canxi silicat hiđrat có nhiều dạng hình học khác nhau: dạng kim, dạng tấm nhưng chỉ có tinh thể 1.4 Ả tobermorite thể hiện hình dạng chuỗi rõ ràng (hình 2.1) Các dạng hình học và sự phân bố không gian

24

23

của các khoảng rất quan ưọng đối với sự bền vững cấu trúc chung của vật liệu bê- tông khí chưng áp AAC

Hình 2.1 Mô tả cấu trúc tobermorite dạng chuỗi

Hình 2.2 Ảnh SEM về sự sắp xếp các khoáng xonotlỉte dạng hình kim Tóm lại, vào cuối giai đoạn bắt đầu quá trình đông cứng khối liệu chưa đưa vào chưng áp, có thề có các sản phẩm phản ứng sau đây trong thành phần vỉ cấu trúc: + Khoáng C-S-H dạng hình kim bó chừm

+ Khoáng Ca(OH)2 + Khoảng ettringite hoặc mono canxỉ aluminat sunphat

• Trong giai đoạn chung áp

Quá trình chưng áp thúc đẩy một cách mạnh mẽ quá tành hình thành các sản phẩm

silicle

Hình 2.3 Mô hình cấu trúc tỉnh thể của khoáng tobermorite 11 A ° [1]

Trong cấu trúc tinh thề của khoáng sản phẩm tobermorite, nguyên tử oxi nằm ở phía dưới và cũng là một phần của lớp CaO trung tâm tạo ttạng thái bền vững Trong khỉ đó, trường hợp sản phẩm khoáng jenite (CaO.6SiO2.HH2O) cũng là một dạng canxỉ sỉlỉcat hiđrat nhưng hầu như chỉ có thề tồn tại khỉ bắt đầu quá trình đóng rắn (trong vòng 1-2 giờ đầu) khi mà Ưong hệ tồn tại hàm lượng lớn Ca(OH)2 Sau đó khoáng sản phẩm jenite có thể tiếp tục kết hợp với Ca(OH)2 tạo thành các canxi silicat hiđrat khác với tỷ

lệ CaO/SiO2 nhỏ hơn Đối với trường hợp tobermorite cùng tồn tại nhiều dạng với cấu trúc tinh thể khác nhau như 14 A° tobermorite, 9 A° tobermorite nhưng đều có xu hướng chuyển về dạng 11A° torbemorite bền nhất trong sản phẩm AAC cuối củng Đồng thời trong các điều kiện chưng áp, một số canxỉ sỉlicat hiđrat khác như gyrolite, hilebrandit và xonotỉite cũng ít nhiều hình thành