Nghiên cứu sử dụng đất Feralit trên địa bàn xã Hà Bầu, huyện Đăk Đoa, tỉnh Gia Lai có gia cố vôi để sản xuất gạch xây không nung

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN HOÀNG QUANG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ĐẤT FERALIT TRÊN ĐỊA BÀN XÃ HÀ BẦU, HUYỆN ĐĂK ĐOA, TỈNH GIA LAI CÓ GIA CỐ VÔI ĐỂ SẢN XUẤT GẠCH XÂY KHÔNG NU

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN HOÀNG QUANG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ĐẤT FERALIT TRÊN ĐỊA BÀN XÃ HÀ BẦU, HUYỆN ĐĂK ĐOA, TỈNH GIA LAI CÓ GIA CỐ VÔI ĐỂ SẢN XUẤT

GẠCH XÂY KHÔNG NUNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp

Mã số: 60.58.02.08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2019

Công trình được hoàn thành tại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRƯƠNG HOÀI CHÍNH

Phản biện 1: PGS.TS PHẠM THANH TÙNG

Phản biện 2: TS LÊ KHÁNH TOÀN

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp họp

tại Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 18 tháng 05 năm 2019

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Học liệu và Truyền thông Trường Đại học Bách khoa Đại học

Đà Nẵng

- Thư viện Khoa Xây dựng dân dụng & Công nghiệp, Trường Đại học

Bách khoa – Đại học Đà Nẵng

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Để hạn chế sử dụng đất nông nghiệp, giảm thiểu gây ô nhiễm môi trường, Thông tư 13/2017/TT-BXD ngày 08/12/2017 của Bộ Xây dựng đã quy định:

- Các công trình xây dựng được đầu tư bằng nguồn vốn ngân sách nhà nước, vốn nhà nước ngoài ngân sách, vốn vay của doanh nghiệp có vốn nhà nước lớn hơn 30% phải sử dụng vật liệu xây không nung trong tổng số vật liệu xây với tỷ lệ như sau:

+ Thành phố Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh: sử dụng 100%;

+ Các tỉnh đồng bằng Trung du Bắc bộ; các tỉnh vùng Đông Nam bộ: Tại các khu đô thị từ loại III trở lên sử dụng tối thiểu 90%, tại các khu vực còn lại sử dụng tối thiểu 70%;

+ Các tỉnh còn lại: Tại các đô thị từ loại III trở lên phải sử dụng tối thiểu 70%, tại các khu vực còn lại phải sử dụng tối thiểu 50%

Qua tìm hiểu trên địa bàn xã Hà Bầu, huyện Đăk Đoa, tỉnh Gia Lai có nguồn nhiên liệu đất Feralit dồi dào (cấp phối đồi) có thể nghiên cứu dùng làm nguyên liệu

để sản xuất gạch nhằm thay thế một phần nguyên liệu chính trong thành phần gạch xây truyền thống; đồng thời gia cố thêm hàm lượng vôi nhằm tăng độ dẻo và linh động của cốt liệu để sản xuất gạch xây không nung

Vì vậy đề tài “Nghiên cứu sử dụng đất Feralit (đất cấp phối đồi) trên địa bàn xã

Hà Bầu, huyện Đăk Đoa, tỉnh Gia Lai ) có gia cố vôi để sản xuất gạch xây không nung” nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có và phong phú tại địa phương là hợp lý

3 Đối tượng và Phạm vi nghi n c

- Đối tượng nghiên cứu: Gạch không nung sử dụng đất Feralit (đất cấp phối đồi) trên địa bàn xã Hà Bầu, huyện Đăk Đoa, tỉnh Gia Lai

- Phạm vi nghiên cứu: Tỷ lệ V/F (cấp phối 3 tỷ lệ)  ảnh hưởng đến Cường độ chịu nén của gạch

4 Phương pháp nghi n c

- Phương pháp thu thập, phân tích và tổng hợp các tài liệu liên quan đến đề tài;

- Phương pháp thí nghiệm tính chất cơ lý của vật liệu xây dựng;

- Phương pháp tính toán lý thuyết và thực nghiệm để thiết kế thành phần cấp phối;

- Phương pháp xử lý số liệu và viết báo cáo liên quan đến đề tài

7 Kết cấ của l ận văn

Mở đầu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU XÂY KHÔNG NUNG VÀ CÁC LOẠI VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÍ CỦA CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CỦA GẠCH KHÔNG NUNG

CHƯƠNG 3: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÍ CỦA GẠCH KHÔNG NUNG SỬ DỤNG ĐẤT ĐỒI FERALIT TRONG THÀNH PHẦN CẤP PHỐI

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU XÂY KHÔNG NUNG VÀ CÁC LOẠI VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG 1.1 KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI GẠCH KHÔNG NUNG

1.1.1 Khái niệm

1.1.2 Phân loại

Gạch bê tông không nung hiện nay chủ yếu gồm hai loại sau:

1.1.2.1 Gạch xi măng cốt liệu (còn được gọi là gạch block)

- Khả năng chịu lực theo phương ngang yếu

- Không linh hoạt khi thiết kế kiến trúc với nhiều góc cạnh

- Không có khả năng chống thấm tốt, dễ gây nứt tường do co giãn nhiệt

1.3 TÌNH TRẠNG SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG GẠCH KHÔNG NUNG

Ở Việt Nam hiện nay thì loại gạch xi măng cốt liệu được dùng phổ biến nhất Theo nghiên cứu của Đ.T.K Cương [6], gạch xi măng cốt liệu có thể giảm giá thành xây dựng khoảng hơn 20% Không chỉ tiết kiệm chi phí, việc sử dụng gạch không nung cũng làm giảm thiểu ảnh hưởng của môi trường khi sản xuất gạch đất sét nung thông thường Tại Đà Nẵng, nhóm nghiên cứu của Hà Văn Thảo (2012) đã sử dụng vật liệu địa phương để chế tạo thành công bê tông bọt có mác 3,5 [7] Về mặt công nghệ sản xuất, Nguyễn Xuân Tuyển [8] đã nghiên cứu ứng dụng công nghệ ép thủy lực song động để sản xuất gạch ống xi măng cốt liệu So với phương án truyền thống là rung ép để sản xuất gạch block, công nghệ này đã làm giảm đáng kể độ hút nước của gạch, đồng thời rút ngắn thời gian chờ cường độ để đưa gạch vào sử dụng

1.4 GIỚI THIỆU VỀ NGUỒN ĐẤT FERALIT TẠI XÃ HÀ BẦU, HUYỆN ĐĂK ĐOA, TỈNH GIA LAI

xã Diên Phú, thành phố Pleiku – Gia Lai) Hiện nay, Công ty Cổ phần Xây dựng và sản xuất kinh doanh Vật liệu Xanh chỉ sản xuất gạch xi măng cốt liệu với 02 loại là gạch Block và gạch ống 6 lỗ Do đó, giới hạn đề tài chỉ ở mức bắt đầu nghiên cứu loại vật liệu mới để sản xuất gạch xây không nung sử dụng đất Feralit có gia cố vôi

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA CÁC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI

GẠCH KHÔNG NUNG 2.1 CÁC TIÊU CHU N, TÀI LIỆU CÓ LIÊN QUAN ĐẾN VIỆC XÁC ĐỊNH

CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA GẠCH KHÔNG NUNG

Gạch bê tông phù hợp với TCVN 6477:2016: Tiêu chuẩn này áp dụng cho gạch

bê tông được sản xuất từ hỗn hợp bê tông cứng dùng trong các công trình xây dựng

TCVN 2682:2009, Xi măng poóc lăng - Yêu cầu kĩ thuật

TCVN 4506:2012, Nước cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật

TCVN 6260:2009, Xi măng poóc lăng hỗn hợp - Yêu cầu kĩ thuật

Chiề

cao, h

M c sai lệch cho phép

Chiề dày thành ở vị trí nhỏ nhất,

t, không nhỏ hơn

Gạch block sản

x ất theo công nghệ r ng ép

Gạch ống sản

x ất theo công nghệ ép tĩnh

2.1.2.1 Màu sắc của viên gạch trang trí trong cùng một lô phải đồng đều

2.1.2.2 Khuyết tật ngoại quan được quy định tại Bảng 2.2

2.1.2.3 Độ rỗng của viên gạch không lớn hơn 65 %

2.1.3 Y cầ về tính chất cơ lý

Cường độ chịu nén, khối lượng, độ hút nước và độ thấm nước của viên gạch bê tông như quy định trong Bảng 2.3

2.1.4 Vôi

TCVN 2231:1989: Tiêu chuẩn này áp dụng cho vôi canxi xây dựng đóng

rắn trong không khí để làm vữa xây dựng, chất kết dính và sản xuất các vật liệu xây dựng khác

2.1.5 Đất feralit

Đất feralit Là vật liệu cấp phối thiên nhiên, được hiểu là một hỗn hợp vật liệu

dạng hạt có sẵn trong tự nhiên theo nguyên lý cấp phối Thành phần hạt: thí nghiệm theo TCVN 7572–2:2006, Phần 2: Xác định thành phần hạt Thành phần hạt của vật liệu cấp phối thiên nhiên phải nằm trong vùng giới hạn của đường bao cấp phối quy định ở bảng sau:

2.1.6 Nước

Nước có chất lượng phù hợp với TCVN 4506:2012 [13] (Nước cho bê tông

và vữa – Yêu cầu kỹ thuật) Nước sử dụng trong thí nghiệm là loại nước máy sạch đảm bảo các yêu cầu như sau:

- Không chứa váng dầu hoặc váng mỡ

- Lượng tạp chất hữu cơ không lớn hơn 15 mg/l

- Độ PH không nhỏ hơn 4 và không lớn hơn 12,5

2.2 YÊU CẦU KỸ THUẬT VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM CỦA GẠCH KHÔNG NUNG

Gạch xi măng cốt liệu phù hợp với TCVN 6477:2016 [15] (Gạch bê tông) Các yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thí nghiệm của gạch xi măng cốt liệu được tổng hợp theo như bảng sau:

Bảng 2.6 Y cầ kỹ th ật và phương pháp thử của gạch xi măng cốt liệ 2.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Qua chương này, tác giả đã giới thiệu các tiêu chuẩn, tài liệu có liên quan đến việc xác định các đặc trưng cơ lý của gạch bê tông không nung. Đồng thời, chương 2 cũng đã trình bày các yêu cầu kỹ thuật, phương pháp thí nghiệm của vật liệu

dùng để chế tạo gạch không nung và yêu cầu kỹ thuật, phương pháp thí nghiệm đối với

gạch không nung

CHƯƠNG 3 THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU SỬ DỤNG CHẾ TẠO GẠCH XÂY KHÔNG NUNG VÀ SO SÁNH CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA GẠCH XÂY KHÔNG

NUNG SỬ DỤNG ĐẤT FERALIT 3.1 THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU SỬ DỤNG CHẾ TẠO GẠCH XI MĂNG CỐT LIỆU

3.1.1 Thí nghiệm xi măng

Xi măng sử dụng cho chế tạo vữa phải phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của xi măng pooclang theo TCVN 6260:2009 (Xi măng pooclang hỗn hợp – Yêu cầu kỹ thuật)

3.1.1.1 Xác định độ mịn theo TCVN 4030 2003 [10]

- Nguyên tắc thí nghiệm: Độ mịn của xi măng được xác định theo phương pháp sàng

xi măng bằng sàng tiêu chuẩn Độ mịn là tỷ lệ phần trăm của lượng xi măng còn lại trên sàng so với lượng xi măng đem sàng

mẫ (g)

Khối lượng tr n sàng (g)

Độ mịn (%)

Trung bình (%)

Y cầ

kỹ th ật (%)

Kết l ận

3.1.1.2 Xác định thời gian đông kết theo TCVN 6017 1995 [12]

Nguyên tắc thí nghiệm: Thời gian đông kết được xác định bằng cách quan sát độ lún sâu của một kim chuẩn vào hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn cho đến khi nó đạt được giá trị quy định

Hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn là khi nó đạt khả năng cần thiết cản lại sự lún của một kim chuẩn

Tiến hành thí nghiệm: Các bước tiến hành thí nghiệm được nêu cụ thể trong TCVN 6017:1995 Có thể tóm tắt lại như sau: Trước hết, trộn hồ xi măng với các lượng nước khác nhau để xác định lượng nước tiêu chuẩn (Hình 3.2) Sau đó, thử thời gian bắt đầu đông kết và kết thúc đông kết trên hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn bằng dụng cụ Vicat với các kim thích hợp (Hình 3.3)

- Kết quả thí nghiệm:

Lượng nước tiêu chuẩn: 28,0%

Bảng 3.2 Kết q ả thí nghiệm thời gian đông kết của xi măng

Chỉ ti thí nghiệm Kết q ả Y cầ kỹ th ật Kết l ận

Thời gian bắt đầu đông kết (phút) 92 ≥45 Đạt

Thời gian kết thúc đông kết (phút) 125 ≤420 Đạt

mẫ

(mm2)

Lực phá hoại

(MPa)

Cường

độ trung bình

mẫ

(mm2)

Lực phá hoại

(MPa)

Cường

độ trung bình

3.1.1.4 Xác định khối lượng riêng theo TCVN 4030:2003 [10]

- Nguyên tắc thí nghiệm: Dùng phương pháp vật liệu chiếm chỗ chất lỏng

(cm3)

Khối lượng ri ng

(g/cm3)

Trung bình

(g/cm3)

3,16

Bảng 3.6 Bảng tổng hợp kết q ả thí nghiệm các chỉ ti cơ lý của xi măng

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ

2009

1 Khối lượng riêng TCVN 4030-2003 g/cm3 3,16

2 Độ mịn TCVN 4030-2003 % 2,92 ≤10%

3 Lượng nước tiêu chuẩn TCVN 6017-2015 % 28,0

4 Thời gian đông kết TCVN 6017-2015 Giờ, phút

4.1) Bắt đầu: 1 giờ 32 phút ≥45phút 4.2) Kết thúc: 3 giờ 45 phút ≤7giờ00phút

* Cân lượng sót trên từng sàng, chính xác đến 1g

Lượng sót

ri ng biệt (%)

% Tích lũy tr n sàn

Kết l ận Thí

Hình 3.7 Biểu đồ thành phần hạt của đất đồi

Chú thích:

Thành phần hạt đất đồi Giới hạn trên

Giới hạn dưới

Kết l ận Q a kết q ả thí nghiệm được thể hiện tr n bản đồ cho thấy mẫ thí nghiệm đất đồi không nằm trong phạm vi đường giới hạn tr n và giới hạn dưới Theo TCVN 7570-2006, chỉ ti thí nghiệm tr n của mẫ đất không đạt y cầ

3.1.2.2 Xác định khối lượng thể tích xốp của đất theo TCVN 7572-6:2006

- Nguyên tắc thí nghiệm: dùng phương pháp đổ đống ở trạng thái tự nhiên

Bảng 3.9 Kết q ả thí nghiệm khối lượng thể tích xốp của đất

Ký hiệ mẫ thùng đong Khối lượng

(g)

Khối lượng thùng đong có

ch a đầy cát

(g)

Khối lượng thể tích xốp

(g/cm3)

Khối lượng thể tích xốp trung bình

(g/cm3)

1,352

3.1.2.3 Xác định chỉ số dẻo của đất theo TCVN 4197:2012

- Kết quả thí nghiệm chỉ số dẻo theo TCVN 4197:2012

Bảng 3.10 Kết q ả thí nghiệm chỉ số dẻo theo TCVN 4197 2012

Giới hạn chảy Giới hạn dẻo

- Kết quả thí nghiệm độ chặt của đất theo TCVN 4197:2012

Bảng 3.11 Kết q ả thí nghiệm độ chặt của đất theo TCVN 4197 2012

* Thông số đầu vào:

- Vật liệu cho 1m3 vữa mác M5,0 áp dụng định mức 1776/BXD-VP:

Bảng 3.21 Thiết kế cấp phối 6 (H6) có gia cố vôi theo tỷ lệ thay thế 10% Feralit

bằng 10% vôi

Thiết kế cấp phối 6 Giảm 10%

Tăng 10% Cấp phối 6 Ký hiệu Loại vữa Mác

Vật liệu dùng cho 1m3

Xi măng (kg) Feralit (kg) Vôi (kg) Nước (lít)

1 H6

Hỗn hợp đất feralit, xi măng, vôi (cát có

Bảng 3.22 Bảng tổng hợp thành phần cấp phối vật liệ cho 1m 3 vữa tính theo

khối lượng Cấp

Đất (kg)

Vôi (kg)

Nước (lít)

Hình 3.16 Đúc các mẫu gạch theo 06 thành phần cấp phối tại nhà máy

3.3 THÍ NGHIỆM SO SÁNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA GẠCH KHÔNG NUNG

3.3.1 Xác định cường độ nén của gạch không nung theo TCVN 6477:2016 [15]

- Dụng cụ và thiết bị:

+ Thước lá có vạch chia đến 1 mm;

+ Tấm kính để là phẳng bề mặt vữa trát mẫu;

+ Bay, chảo trộn hồ xi măng;

+ Máy nén có thang lực thích hợp để khi nén, tải trọng phá hủy nằm trong khoảng từ 20% đến 80 % tải trọng lớn nhất của máy Không được nén mẫu ngoài thang lực trên

- Kết quả thí nghiệm: Là kết quả tính giá trị trung bình các kết quả thử Loại bỏ giá trị có sai lệch lớn hơn 15 % so với giá trị trung bình Kết quả cuối cùng là giá trị trung bình cộng của các giá trị hợp lệ còn lại, chính xác đến 0,1 MPa Trường hợp giá trị lớn nhất và nhỏ nhất lệch quá 15% so với cường độ nén của viên mẫu trung bình thì

bỏ cả hai kết quả đó Kết quả cường độ nén của tổ mẫu chính là cường độ nén của một viên mẫu còn lại

Cường độ nén (R) được tính bằng MPa theo công thức:

K S

Lực phá hoại (N)

Hệ số hình dạng

K

Cường độ từng viên (MPa)

Cường độ trung bình (MPa)

H1

200x130x85,5 26000 60500 0,88 2,048

1,907 200x130x85,5 26000 57200 0,88 1,936

200x130x85,5 26000 51300 0,88 1,736

H2

200x130x85,5 26000 76600 0,88 2,593

2,392 200x130x85,5 26000 71000 0,88 2,403

200x130x85,5 26000 64400 0,88 2,180

H3

200x130x85,5 26000 90200 0,88 3,053

3,057 200x130x85,5 26000 88000 0,88 2,978

200x130x85,5 26000 92800 0,88 3,141

Bảng 3.24 Kết q ả thí nghiệm cường độ nén R14 (ngày 26/3/2019) của gạch theo

Lực phá hoại (N)

Hệ số hình dạng (K)

Cường độ từng viên (MPa)

Cường độ trung bình (MPa)

H1

200x130x85,5 26000 67700 0,88 2,291

2,136 200x130x85,5 26000 64100 0,88 2,170

200x130x85,5 26000 57500 0,88 1,946

H2

200x130x85,5 26000 85900 0,88 2,907

2,679 200x130x85,5 26000 79500 0,88 2,691

200x130x85,5 26000 72100 0,88 2,440

H3

200x130x85,5 26000 98100 0,88 3,320

3,402 200x130x85,5 26000 102600 0,88 3,473

Lực phá hoại (N)

Hệ số hình dạng (K)

Cường độ từng viên (MPa)

Cường độ trung bình (MPa)

H1

200x130x85,5 26000 98900 0,88 3,347

3,072 200x130x85,5 26000 92900 0,88 3,144

200x130x85,5 26000 80500 0,88 2,725

H2

200x130x85,5 26000 128800 0,88 4,359

4,119 200x130x85,5 26000 125400 0,88 4,244

200x130x85,5 26000 110900 0,88 3,754

H3

200x130x85,5 26000 155500 0,88 5,263

5,159 200x130x85,5 26000 150600 0,88 5,097

200x130x85,5 26000 151200 0,88 5,118

Sự phát triển cường độ của gạch không nung sử dụng đất đồi theo thời gian được biểu diễn trên Hình 3.22

Hình 3.22 Biểu đồ phát triển cường độ của các cấp phối gạch theo thời gian

Bảng 3.26 Kết q ả thí nghiệm cường độ nén R7 (ngày 19/3/2019) của gạch theo

Lực phá hoại (N)

Hệ số hình dạng (K)

Cường độ từng viên (MPa)

Cường độ trung bình (MPa)

H4

200x130x85,5 26000 96000 0,88 3,249

3,259 200x130x85,5 26000 98200 0,88 3,324

200x130x85,5 26000 94700 0,88 3,205

H5

200x130x85,5 26000 116000 0,88 3,926

3,985 200x130x85,5 26000 115300 0,88 3,902

200x130x85,5 26000 121900 0,88 4,126

H6

200x130x85,5 26000 144800 0,88 4,901

4,992 200x130x85,5 26000 146000 0,88 4,942

200x130x85,5 26000 151700 0,88 5,134