TIỂU LUẬN MÔN HỌC VẬT LIỆU CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG MỚI

Xác định hướng sử dụng vật liệu và công nghệ xây dựng mới gắn với phát triển bền vững trên cơ sở ứng dụng công nghệ xanh, sạch, tái tạo, các loại vật liệu thay thế vật liệu địa phương sẽ

A PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Như chúng ta đã biết, Vật liệu là yếu tố chiếm khoảng 70% giá thành công trình Công nghệ và vật liệu thay thế là xu hướng phù hợp cho sự phát triển ngành Xây dựng trong tiến trình phát triển bền vững Với những cái mới, sự đánh giá rõ ràng chi tiết về tiềm năng, ứng dụng phải phụ thuộc vào từng đối tượng và quan điểm xác định giá trị Xác định hướng sử dụng vật liệu và công nghệ xây dựng mới gắn với phát triển bền vững trên cơ sở ứng dụng công nghệ xanh, sạch, tái tạo, các loại vật liệu thay thế vật liệu địa phương sẽ là hướng đi tốt cho thời điểm hiện nay Có thể nhận thấy, việc sử dụng các loại vật liệu mới, công nghệ mới đang đặt trước mắt chúng ta nhiều chướng ngại Bài toán kinh tế với số tiền đầu tư ban đầu, bài toán quan điểm, thói quen, bài toán cơ chế chính sách và sự “an toàn” đang là rào cản vô cùng khó khăn Chỉ khi nào có thể gỡ bỏ một cách đồng bộ những yếu tố này, chúng

ta mới có cơ hội phát triển bền vững Do đó trong phạm vi nghiên cứu của môn học, học viên muốn tìm hiểu một số công nghệ xây dựng mới và các loại vật liệu có tính năng nổi trội trong xu hướng phát triển bền vững

2 Mục tiêu và nhiệm vụ

Mục tiêu tìm tòi, thu thập thông tin về những công nghệ xây dựng mới và các loại vật liệu xây dựng có tính năng ưu việt hơn hẳn những vật liệu truyền thống đã góp

trong và ngoài nước, mang lại những giá trị nhất định và xác đáng Trong bài thu hoạch của mình, học viên chú trọng xoay quanh các vật liệu có tải trọng nhẹ

Phân tích những ưu thế và nhược điểm mà công nghệ, vật liệu đó mang lại, đưa ra những nhận định khách quan của bản thân

Lấy ví dụ công trình cụ thể để minh chứng và làm rõ hơn về công nghệ và vật liệu

đã tìm hiểu

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu bao gốm những công nghệ mới và các loại vật liệu xây dựng

có tính năng ưu việt hơn hẳn những vật liệu truyền thống đã góp phần tạo nên một diện mạo mới cho các công trình xây dựng

Phạm vi nghiên cứu trên những công trình thực tế đã xây dựng trong và ngoài nước

4 Phương pháp nghiên cứu

Để có thể đạt được những mục tiều đã đề ra như trên, học viên thực hiện những phương pháp nghiên cứu như sau:

Phương pháp thu thập thông tin

Từ đó tổng hợp các yếu tố khoa học, khách quan để đưa ra them một số đề xuất phương hướng sử dụng công nghệ hoặc vật liệu nghiên cứu

B PHẦN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

I Gạch Block Ép Không Nung

1.1 Tổng quan về gạch ép không nung

Gạch block (tức gạch không nung xi măng cốt liệu) là một loại vật liệu xây không nung đang được Nhà nước khuyến khích phát triển Đây là loại gạch được cấu tạo chính bởi mạt đá và xi măng nên nó còn được gọi là gạch bê tông Theo quyết định

số 567/QĐ-TTg, Việt Nam sẽ phát triển vật liệu xây không nung chiếm tỉ lệ lần lượt 20-25% vào năm 2015, 30-40% vào năm 2020, trong đó gạch block lần lượt chiếm

tỉ trọng 74% và 70%

Gạch ép không nung có độ cứng cao, bảo ôn, cách nhiệt tốt có thể thay thế hoàn toàn các loại vật liệu cách nhiệt hiện có trên thị trường, phòng hoả, chống thấm, chống nước, kích thước chuẩn xác, quy cách hoàn hoản… nâng cao hiệu quả kiến trúc, giảm thiểu được kết cấu cốt thép, rút ngắn thời gian thi công, tích kiệm vữa xây, giá thành hạ (Hình 1.1)

Hình 1.1: Gạch Block ép không nung thành phẩm [1]

1.2 Công nghệ sản xuất

Gạch block ép không nung được sản xuất từ công nghệ, thiết bị tiên tiến của quốc

tế, nó có các giải pháp khống chế và sự đảm bảo chất lượng hoàn thiện, quy cách sản phẩm chuẩn xác Có hiệu quả trong xây dựng rõ ràng, phù hợp với các TCVN

do bộ xây dựng công bố Nó đã tổng hợp được các tính năng ưu việt, là loại vật liệu xây dựng mới tiết kiệm năng lượng, hiện nay nước ta đang đẩy mạnh mở rộng sử dụng loại vật liệu này

Hình 1.2: Mô hình công nghệ sản xuất gạch không nung [2]

1.3 Nguyên, vật liệu sản xuất

Gạch block được làm từ nguyên liệu đá mi, cát, xi măng và phụ gia, v.v Sản xuất gạch block bằng cách cho nguyên liệu qua máy trộn với tỉ lệ nước thấp và tiếp tục đưa vô khuôn thép rồi dùng công nghệ rung ép để nén và tạo hình cho viên

gạch Bản chất của gạch block là gạch không nung (gạch xi măng) thường được dùng để xây hàng rào, là gạch xây không trát, xây móng, gạch xây tường bao, nhà xưởng, xây cao ốc, nhà riêng, biệt thự, xây cách âm, cách nhiệt, xây tổ chim yến hoặc trang trí sân vườn, v.v

1.4.2 Phối trộn hổn hợp nguyên liệu

Cấp nguyên liệu: Sử dụng các phễu chứa liệu (PL1200 đến PL1600), băng tải liệu, cân định lượng, bộ phận cài dặt phối liệu Sau khi nguyên liệu được cấp đầy vào các phiễu (nhờ máy xúc), chỉ một phần nguyên liệu được đưa xuống ban cân theo công thức phối trộn đã cài đặt từ trước (cấp phối bê tông đã quy định) Qua khâu này, nguyên liệu được cấp theo công thức phối trộn đã cài đặt (1)

Hổn hợp nguyên liệu đá mi, cát, xi măng và phụ gia, v.v sau đó được tiếp tục bằng cách cho nguyên liệu qua máy trộn cưỡng bức với tỉ lệ nước thấp trước khi được đưa vào khuôn ép (Hình 1.5)

Hình 1.4: Đất được xay nhuyễn trước

khi phối trộn [1]

HÌnh 1.5: Vật liệu được phối trộn trong máy trộn cưỡng bức [1]

Cùng với các cốt liệu (mạt đá, cát, xỉ nhiệt điện, phế thải công nghiệp,…), nước và

xi măng được đưa vào máy trộn một cách hoàn toàn tự động theo quy định cấp phối Sau đó nguyên liệu được trộn ngấu đều theo thời gian cài đặt Hỗn hợp sau phối trộn được tự động đưa vào ngăn phân chia nguyên liệu ở khu vực máy tạo hình (hay máy ép tạo block (4)) nhờ hệ thống băng tải

1.4.3 Quá trình ép mẫu

Hình 1.6: Khuôn ép 3 lổ ép mẫu [1]

Hổn hợp nguyên liệu đá mi, cát, xi măng và phụ gia, v.v sau khi qua máy trộn cưỡng bức với tỉ lệ nước thấp sẽ được ép tạo mẫu bằng khuôn thép (Hình 1.6)

Máy tạo hình (4): Nhờ vào hệ thống thủy lực, máy hoạt động theo cơ chế ép kết hợp với rung tạo ra lực rung ép rất lớn để hình thành lên các viên gạch block đồng đều, đạt chất lượng cao và ổn định Cùng với việc phối trộn nguyên liệu, bộ phận tạo hình nhờ ép rung này là hai yếu tố vô cùng quan trọng để tạo ra sản phẩm theo như

Nếu dây chuyền có máy sấy thì gạch sẽ được hoàn thiện kết cấu ngay và có thể đóng gói xuất xưởng sau 24 giờ Nếu không thì gạch phải được dưỡng hộ một thời gian (từ 10 đến 28 ngày tùy theo yêu cầu) mới đạt kết cấu mong muốn

1.5 Ứng dụng gạch Block không nung trong các công trình cụ thể

Phạm vi ứng dụng của gạch Block ép không nung rất đa dạng và linh hoạt

Hình 1.9: Sử dụng gạch Block trong xây dựng nhà ở [2]

Hình 1.10: Sử dụng gạch Block trong xây dựng [2]

Hình 1.11: Sử dụng gạch Block làm nền, trang trí bồn hoa [2]

Hình 1.12: Sử dụng gạch Block trong công nghiệp hoặc làm tường rào [2]

Hình 1.13: Sử dụng gạch Block trong công nghiệp [2]

Hình 1.14: Sử dụng gạch Block trong xây dựng dân dụng [2]

II Bê Tông Nhẹ

2.1 Giới thiệu tổng quan về bê tông nhẹ

2.1.1 Khái niệm chung

Bê tông nhẹ là loại bê tông kỹ thuật, sử dụng xi măng Portland, các loại phụ gia và chất tạo bọt làm thành phần chính, với cấu trúc bao gồm vô số các lỗ rỗng li ti, hình cầu, được phân bố một cách đồng đều Ở thể rắn, có thể xem bê tông nhẹ như là bê tông

có cốt liệu khí

Hiện nay, trên thế giới phổ biến hai loại công nghệ bê tông nhẹ, đó là:

• Bê tông khí chưng áp (Autoclaved Aerated Concrete – AAC)

• Bê tông bọt khí (Cellular Lightweight Concrete – CLC)

Cả hai công nghệ này đều dựa trên nguyên lí đưa bọt khí vào hỗn hợp vữa xi măng nhằm làm giảm trọng lượng đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm

2.1.2 Dung dịch tạo bọt mearlcrete®

Dung dịch tạo bọt Mearlcrete® là một dung dịch giống như nước cô đọng các chất Polypetide – Alkylene có tác dụng ở bề mặt, đặc biệt công thức tạo ra vô số bọt khí cực nhỏ bền vững Loại bọt này được sử dụng để sản xuất ra bê tông xốp dùng cho kết cấu bê tông cách nhiệt, bê tông chịu lực, san lấp, sàn cách âm, lớp phòng hỏa, tường chống cháy và các cấu kiện bê tông đúc sẵn

Đặc tính kỹ thuật:

• Bề ngoài: Dung dịch nâu đậm

• Hoạt chất: Xấp xỉ 30%

• Độ pH: 6.0÷7.5

• Độ nhớt (700oF): Tối thiểu 5 centistoke

• Độ hòa tan: Tan hoàn toàn trong nước, thích hợp cả nước cứng và mềm

• Tuổi thọ: Không có giới hạn nếu được bảo quản trong thùng kín nguyên đai

2.2 Tính chất kỹ thuật của bê tông nhẹ

Sản phẩm bê tông nhẹ có những tính chất điển hình sau đây:

• Cường độ chịu nén: 1÷20 (MPa)

• Khối lượng thể tích khô: 300÷1800 (kg/m3)

Phạm vi ứng dụng của bê tông nhẹ rất rộng rãi, tuy nhiên do có tính chất vượt trội

về khả năng chịu tải rất cao so với trọng lượng khá nhẹ của mình Bê tông nhẹ trở nên chiếm ưu thế khi sử dụng:

Xử lí tôn nền tầng hầm [3] Ổn định nền công trình [3]

Làm lớp cách âm, nhiệt cho sàn nhà [3] Chống nóng mái nhà bê tông [3]

Chống nóng mái nhà lợp tôn [3] Xử lí ổn định nền móng [3]

Tấm panel đúc sẵn cho nhà dân dụng [3] Tấm panel khối lớn [3]

Giảm tải trọng nền đường đắp cao [3] Đắp nền đường qua vùng đất yếu [3]

Giảm tải cho kè bờ sông [3] Thay thế đất yếu dọc bờ sông [3]

San lấp trên vùng đất yếu [3] Nền đường cao tốc qua vùng đất yếu [3]

Đổ lót đường dẫn lên cầu [3] Thi công chống sạt lở mái dốc [3]2.4 Ưu điểm của bê tông nhẹ

Được sản xuất theo công nghệ và thiết bị tiên tiến, với những tính năng vượt trội, sản phẩm bê tông nhẹ đang thu hút được sự quan tâm đặc biệt của các kiến trúc sư, các đơn vị thi công và các chủ đầu tư xây dựng

Bê tông nhẹ có những ưu điểm đáng chú ý sau đây:

• Giảm tải trọng công trình

• Cách âm, cách nhiệt tốt, tiết kiệm năng lượng

• Tiết kiệm chi phí sửa chữa, gia cố nền móng

• Tiết kiệm chi phí kết cấu khung cột

• Thời gian thi công nhanh

• Thân thiện với môi trường Trọng lượng nhẹ: Gạch bê tông nhẹ nhẹ hơn từ 1/3 đến 1/2 trọng lượng gạch đất sét nung và chỉ

bằng ¼ trọng lượng gạch bê tông thường Do kết cấu bọt khí chiếm đến 80% toàn

bộ cấu tạo bên trong viên gạch Đây là đặc tính nổi trội giúp tiết kiệm khối lượng vật liệu làm khung, móng, tường,…làm giảm tải công trình, dễ dàng vận chuyển và thi công

Cách âm, cách nhiệt tốt – Tiết kiệm năng lượng sử: dụng Gạch bê tông nhẹ có hệ số dẫn nhiệt rất thấp, vì vậy sẽ dẫn đến hiệu ứng đông ấm – hạ mát Nhờ vậy, mức điện năng sử dụng cho điều hòa nhiệt độ được tiết kiệm đến 40% Ngoài ra, tường ngăn xây bằng gạch bê tông nhẹ có thể chịu được trên 1200oC của những đám cháy thông thường mà không bị thay đổi kết cấu khi phun nước lạnh đột ngột Kết quả thử nghiệm cho thấy bức tường xây bằng gạch bê tông nhẹ đảm bảo an toàn tối thiểu là 4 giờ trong đám cháy

Độ chính xác cao: Gạch bê tông nhẹ có kích thước xây dựng khá lớn,được sản xuất theo đúng kích thước quy chuẩn, giúp việc xây tường có độ chính xác cao, giảm thất thoát lượng vữa để trát phẳng mặt Chính điều này góp phần giảm chi phí vữa và thời gian hoàn thành so với gạch đất sét nung thông thường

Thân thiện môi trường: Thành phần vật liệu sản xuất không sử dụng đất sét hay đất nông nghiệp,

do đó nguồn tài nguyên đất không bị ảnh hưởng

Bê tông nhẹ đảm bảo là vật liệu xanh, không gây ô nhiễm môi trường

Hình 2.1: So sánh gạch block bê tông nhẹ và gạch nung thong thướng [4]

2.5 Quy trình sản xuất bê tông nhẹ

2.5.1 Công đoạn tập kết nguyên vật liệu

Các nguyên vật liệu chính (xi măng, cát, tro bay) được vận chuyển đến nhà máy bằng các phương tiện khác nhau:

• Xi măng: Xe stec vận chuyển xi măng, bơm vào các silo chứa của trạm trộn

• Cát: Được vận chuyển bằng các xe ben tự đổ, tập kết tại các kho bãi trong mặt bằng trạm trộn

• Tro bay: Được vận chuyển bằng các xe ben tự đổ và chứa trong nhà kho chứa

2.5.2 Công đoạn sản xuất hỗn hợp bê tông nhẹ

Công đoạn sản xuất được thực hiện hoàn toàn tự động bằng hệ thống phần mềm điện tử điều khiển, với mức độ chính xác cao Tùy thuộc vào từng loại cấp phối thiết kế, hệ thống sẽ định lượng lượng xi măng, nước, cát và tro bay (nếu có) vào máy trộn cưỡng bức trục đứng; kiểm soát tốc độ và thời gian trộn hỗn hợp vữa Dung dịch tạo bọt Mearlcrete® được định lượng và hòa trộn với nước, bơm vào máy tạo bọt và dưới áp suất của khí nén, bọt được tạo ra và phun vào máy trộn cùng với hỗn hợp vữa Hỗn hợp bê tông bọt được tạo ra khi trộn đồng đều vữa và bọt khí

Tùy vào yêu cầu của Chủ đầu tư hay khách hàng, sẽ sản xuất gạch block bê tông nhẹ hoặc cung cấp hỗn hợp bê tông nhẹ thương phẩm

2.5.3 Công đoạn thi công hỗn hợp bê tông nhẹ

Hỗn hợp bê tông nhẹ được vận chuyển tới công trường bằng các xe bồn chuyên dụng hoặc được thi công sản xuất trực tiếp tại công trường Các thiết bị sản xuất sẽ được bố trí thuận lợi tại mặt bằng công trường, phục vụ công tác thi công, bảo dưỡng và hoàn thiện bề mặt cũng như chất lượng bê tông nhẹ

2.6 Máy móc, thiết bị cơ giới thi công

Trạm trộn bê tông nhẹ [3] Máy tạo bọt xốp cho bê tông [3]

Máy trộn bê tông di động [3] Xe bồn chuyên dụng [3]

2.7 Một số công trình đã thi công

2.7.1 Dự án xử lí ô nhiễm môi trường tại sân bay đà nẵng

• Chủ đầu tư: Cơ quan phát triển quốc tế Hoa Kỳ (USAID)

• Hạng mục: Kết cấu xử lí nhiệt trong mố (IPTD)

• Khối lượng: 6000 (m3)

• Thời gian thi công: 27/4/2013÷15/6/2013

Thi công sàn IPTD [3]

2.7.2 Club house – FPT city

Chủ đầu tư: Công ty Cổ phần Đô thị FPT Đà Nẵng

• Hạng mục: Sàn mái

• Khối lượng: 35 (m3)

• Thời gian thi công: 7/2013

Bê tông nhẹ sàn mái Club House [3] Bề mặt bê tông nhẹ sau hoàn thiện [3]

2.7.3 Nhà điều hành dự án hầm đường bộ qua đèo cả (phú yên)

• Chủ đầu tư: Công ty Cổ phần Đầu tư Đèo Cả

• Hạng mục: Tấm panels Nhà điều hành

• Khối lượng: 1900 (m2)

• Thời gian thi công: 11/2013÷2/2014

Nhà điều hành sử dụng BT nhẹ [3] Panels sử dụng cho nhà điều hành [3]

2.7.4 Tòa nhà văn phòng Công ty Đầu tư và thương mại Thủ đô

• Chủ đầu tư: Công ty Đầu tư và thương mại Thủ đô

Tòa nhà Công ty ĐT & TM Thủ đô [5] Tóa nhà văn phòng Iicomex Sài Gòn [6]

2.7.5 Tòa nhà văn phòng cao cấp Iicomex Sài Gòn

• Chủ đầu tư: Công ty INCOMEX SÀIGÒN

• Vị trí: 62 Bà Triệu – Hà Nội

• Quy mô: 18 tầng nổi, hai tầng hầm

• Hạng mục: Sàn bê tông nhẹ

• Khối lượng: 13.000 (m2)

• Thời gian thi công: 11/2007

III Tấm Nhựa ETFE

3.1 Lịch sử hình thành

ETFE được phát minh từ 1970 khi tập đoàn DuPont chế tạo ra một dạng polymer từ fluorocarbon và đặt tên làEthylene Tetrafluorothylene(viết tắt là ETFE), dùng làm chất liệu cách nhiệt trong ngành hàng không Tuy nhiên, DuPont không quan tâm đến việc giới thiệu nó với giới kiến trúc cho đến khi Stefan Lehnert, một sinh

viên gốc Đức chuyên ngành cơ khí kiêm quản trị kinh doanh, phát hiện những đặc tính của ETFE như trong suốt, tự làm sạch và dễ dàng thay đổi kết cấu có thể ứng dụng cho ngành xây dựng Năm 1982, Lehnert sáng lập Vector Foiltec, công ty thiết

kế và xây dựng chuyên dùng ETFE ở thành phố Bremen (Đức) và bắt đầu quảng bá vật liệu này đến các công ty kiến trúc

Hình 3.1: Cấu tạo tấm nhựa ETFR [8]

3.2 Đặc tính ưu việt của tấm nhựa ETFE

ETFE là một loại nhựa, được thiết kế có tính chống ăn mòn cao và chịu nhiệt tốt trong một phạm vi nhiệt độ rộng

Vật liệu nhựa này hấp dẫn giới xây dựng nhờ đặc tính có thể cán mỏng và cuộn tròn với độ bền cao ETFE có trọng lượng rất nhẹ và có thể co giãn gấp 3 lần chiều dài

mà không mất đi độ đàn hồi Điểm độc đáo là khi bị rách, nó có thể được vá lại bằng cách đắp lên một miếng ETFE khác Trong trường hợp tiếp xúc với lửa, ETFE mềm ra, co lại để khói thoát ra ngoài Bề mặt của ETFE không dính, không lỗ li ti

và rất trơn nên bụi bẩn, tuyết và nước mưa không thể bám được Với tính năng đa dụng, ETFE trở thành vật liệu lý tưởng thay thế kính hay sợi thủy tinh So với kính, ETFE chỉ chiếm 1/100 trọng lượng, truyền nhiều ánh sáng hơn Trong quá trình thi công nếu có sai sót và để rơi cũng không ảnh hưởng nhiều tới con người

Ước tính nếu dùng ETFE, chi phí xây dựng có thể giảm 10% đối với căn hộ bình thường và 60% đối với công trình lớn phức tạp Ngoài ra, chất liệu này còn có ưu điểm thân thiện với môi trường bởi nó có thể được tái chế