Công nghệ sản xuất gạch không nung bằng phương pháp Polyme hóa khoáng
Các nhà khoa học ở Viện Nghiên cứu hỗ trợ phát triển nông thôn hợp tác vói Viện Địa Lý Tài Nguyên Thành Phố Hồ Chí Minh nghiên cứu và ứng dụng thành công công nghệ sản xuất gạch không nung từ đất và các phế liệu công nghiệp, xây dựng, khai khoáng bằng phương pháp polyme hóa
Kim Tự Tháp Ai Cập
I. Đăt Vấn Đề
Công nghệ Gạch Không Nung của thế giới
Cách đây khoảng 5000 năm Công nghệ Polymer đã được ứng dụng để xây dựng Kim Tự Tháp Ai Cập nổi tiếng thế giới, một công trình tuyệt tác trường tồn với thời gian đến ngày nay. Ngày nay, các nhà khoa học đã nghiên cứu tổng hợp và hệ thống cơ chế đóng rắn này thành công nghệ hiện đại để sản xuất loại sản phẩm gạch không nung.
Để phát triển kinh tế và nâng cao mức sống, loài người đã nghiên cứu, sáng tạo ra nhiều chủng loại vật tư, vật liệu. Trong trào lưu khoa học công nghệ phát triển vào những năm 70 của thế kỷ 20, các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu, ưng dụng nhiều loại sản phẩm trong ngành xây dựng dưới dạng xi măng hay keo kêt dính, được giới thiệu với những thương hiệu độc quyền thuộc khu vực Châu Âu, Châu Mỹ. Các sản phẩm này được sử dụng trong lĩnh vực như: Gạch xây dựng, bê tông cường độ cao, tấm Pano cách nhiệt đến những sản phẩm Composit chịu lửa bền hóa học.
Năm 1978 Davidovit (nhà khoa học người Pháp) giới thiệu một loại vật liệu Polymer được tổng hợp từ các khoáng Aluminosilicate thành phần của vật liệu này giống với zeolite, nhưng về cấu trúc biểu hiện là một cấu trúc vô định hình đến nửa kết tinh trong suốt quá trình tổng hợp lại với nhau tạo thành một khối cứng rắn như khối đá tự nhiên.
Trên các nước đang phát triển, công nghệ Polymer được ứng dụng rộng rãi vào phát triển giao thông, thủy lợi xây dựng… các loại Gạch không nung loại bê tông siêu nhẹ bằng công nghệ phối bọt hoặc sinh khí loại gạch thứ hai là dựng vật liệu từ đất và …..sạn sỏi, tro bay…ở Ấn Độ, Pháp, Mỹ, Đức, Bỉ, Nam Phi
Đặc biệt công nghệ Polymer đã phát triển tới tầm cao dùng làm một số bộ phận có tính chịu lực trong các thiết bị máy móc (máy bay của hãng Boing)
Cho đến nay sản phẩm Polymer dưới nhiều dạng khác nhau đã được giới thiệu và ứng dụng trong các ngành xây dựng và công nghiệp gốm sứ ở nhiều nước trên khắp các châu lục.
Ở Đức đã phát minh ra công nghệ RRP, là một hợp chất của Axits Sunfuro phối trộn vào đất tạo ra một sự liên kết giữa các ion âm của đất với cation Na+, K+,Mg++, Fe++. Quá trình phối trộn ….đạt tới K95, K98 rồi thành con đường hoàn hảo, tốt đẹp có sự liên kết bền chắc.
- Ở Mỹ đã có hợp chất SA44/LS 40, cũng tương tự như hợp chất RRP ở Đức. Hợp chất SA44/SL 40 đã được đưa vào sử dụng ứng dụng làm đường.
- Ở một số nước phát triển trên thế giới như: Pháp,Mỹ, Đức, Bỉ và Nam phi đã sử dụng khoảng 70% - 80% nhu cầu gạch xây dựng của họ bằng công nghệ này.
Đặc biệt công nghệ Polymer đã phát triển tới tầm cao dùng làm một số bộ phận có tính chịu lực trong các thiết bị máy móc (máy bay của hãng Boing)
Cho đến nay sản phẩm Polymer dưới nhiều dạng khác nhau đã được giới thiệu và ứng dụng trong các ngành xây dựng và công nghiệp gốm sứ ở nhiều nước trên khắp các châu lục.
Ở Đức đã phát minh ra công nghệ RRP, là một hợp chất của Axits Sunfuro phối trộn vào đất tạo ra một sự liên kết giữa các ion âm của đất với cation Na+, K+,Mg++, Fe++. Quá trình phối trộn ….đạt tới K95, K98 rồi thành con đường hoàn hảo, tốt đẹp có sự liên kết bền chắc.
- Ở Mỹ đã có hợp chất SA44/LS 40, cũng tương tự như hợp chất RRP ở Đức. Hợp chất SA44/SL 40 đã được đưa vào sử dụng ứng dụng làm đường.
- Ở một số nước phát triển trên thế giới như: Pháp,Mỹ, Đức, Bỉ và Nam phi đã sử dụng khoảng 70% - 80% nhu cầu gạch xây dựng của họ bằng công nghệ này.
2. Nhu cầu gạch xây của nước ta và một số vấn đề xung quanh công tác sản xuất gạch xây bằng phương pháp nung
Gạch xây là một bộ phận cấu thành quan trọng của ngôi nhà hoặc 1 công trình kiến trúc. Một năm, với sự phát triển mạnh mẽ của ngành xây dựng, cả nước ta tiêu thụ từ 20-22 (tỉ viên), nếu cứ với đà phát triển này, đến năm 2020 lượng gạch cần cho xây dựng là hơn 40 tỉ viên, một số lượng khổng lồ, để đạt được mức này, lượng đất sét phải tiêu thụ vào khoảng 600 triệu m3 đất sét tương đương với 30.000 ha đất canh tác. Không những vậy, gạch nung còn tiêu tốn rất nhiều năng lượng: Than, củi, đặc biệt là than đá, quá trình này thải vào bầu khí quyển của chúng ta cơ bản là khí độc không chỉ ảnh hướng tới môi trường sức khỏe của con người mà còn làm giảm tới năng suất của cây trồng, vật nuôi. Có thể lấy một ví dụ điển hình về một làng nghề chuyên sản xuất gạch ngói nung ở huyện Bình Xuyên, tỉnh Vĩnh Phúc để chúng ta có thể thấy sự tàn phá thiên nhiên của nghề nung gạch ngói này.
Với những vấn đề trên, gạch nung đang dần là một điểm yếu về công nghệ quan trọng trong công nghiệp xây dựng ở nước ta và rất cần được quan tâm. Chính vì vậy theo Quyết định số 115/2001/QĐ-TTg về việc quy hoạch tổng thể ngành công nghiệp vật liệu xây dựng đến năm 2020 và định hướng đến 2020 đã được thủ tướng Chính phủ phê duyệt ngày 01/08/2001, phải phát triển gạch không nung thay thế gạch đất nung từ 10 đến 15% vào năm 2005 và 25% đến 30% vào năm 2010, xóa bỏ hoàn toàn gạch đất nung thủ công vào năm 2010.
- Nghị định 121/2008-TTG của Viện vật liệu xây dựng – Bộ xây dựng trình thủ tướng đã phê duyệt đưa ra lộ trình đưa gạch không nung vào thay thế vật liệu nung quy hoạch tới năm 2020.
- Công văn 2383/BXD – VLXD ngày 27/11/2008 của Bộ xây dựng gửi các Sở xây dựng các tỉnh thành phố phát triển vật liệu xây, gạch không nung thay thế cho gạch ngói nung để giảm ô nhiễm môi trường.
Vậy gạch không nung là gì ?
Gạch không nung là loại gạch xây sau khi được tạo hình thì tự đóng rắn đạt các chỉ số về cơ học: Cường độ nén, uốn, độ hút nước ... mà không cần qua nhiệt độ. Có nhiều loại gạch không nung hiện nay đang sử dụng như: Gạch papanh: Gạch không nung được sản xuất từ phế thải công nghiệp: Xỉ than, vôi bột được sử dụng lâu đời ở nước ta. Gạch có cường độ thấp từ 30-50kg/cm2 chủ yếu dùng cho các loại tường ít chịu lực. Gạch Block: Gạch được hình thành từ đá vụn, cát, xi măng có cường độ chịu lực cao có thể xây nhà cao tầng. Nhược điểm của loại gạch này là nặng, to, khó xây, chưa được thị trường chấp nhận rộng rãi. Gạch xi măng - cát: Gạch được tạo thành từ cát và xi măng: Gạch không nung tự nhiên: Từ các biến thể và sản phẩm phong hóa của đá bâzn. Loại gạch này chủ yếu sử dụng ở các vùng có nguồn puzolan tự nhiên, hình thức sản xuất tự phát, mang tính chất địa phương, quy mô nhỏ ...
Như vậy, gạch không nung hiện nay có nhiều chủng loại, nhưng vẫn chưa đưa vào thực tế một cách rộng rãi do các nguyhên nhân đã đưa ở phần trên.
Để sản xuất gạch không nung từ đất. Theo công nghệ "đất hóa đá" nguồn đất để sản xuất gạch chiếm 50-70% phần nguyên liệu, sử dụng đa dạng các loại đất từ miền núi, đồng bằng, trung du và các vùng hải đảo ... đồng thời tận dụng được các nguồn phế thải xây dựng và công nghiệp góp phần cải thiện môi trường xanh, sạch, đẹp.
Trên cơ sở những vấn đề trên Công ty Cổ Phần Công nghệ thương mại Huệ Quang thuộc Viện nghiên cứu hỗ trợ phát triển nông thôn đã đưa ra dự án: "Ứng dụng công nghệ sản xuất gạch không nung bằng công nghệ "đất hóađá", từ nguyên liệu là các loại đất và phế thải công nghiệp, xây dựng" được hình thành.
4. Tiêu chí nghiên cứu dự án:
Hiện nay trên toàn bộ lãnh thổ Việt Nam, các lò gạch nung truyền thống ô nhiễm môi trường nặng nề đã được thế giới cảnh báo và nhà nước lên tiếng. nó tàn hại các sinh vật như: Cây cối, các cánh đồng đến con người và các loài động vật đều bị tổn hại. Bên cạnh đó chúng ta tuy đã có một số công nghệ gạch không nung từ nước ngoài đưa vào song vẫn còn một số hạn chế. Chúng tôi đã được tiếp xúc với rất nhiều các nhà công nghệ và nhà đầu tư về ngành vật liệu xây dựng nước ta thì chung quy đều có các ý kiến sau:
Dây chuyền sản xuất gạch Bloc bằng cát, đá, xi măng tuy đã có song chưa được phát triển mạnh mà nguyên liệu đầu vào phải kén chọn là đất, cát sạch nên còn có hạn.
Dây chuyền sản xuất gạch ép từ đá và xi măng cũng vậy, vật liệu có hạn, mẫu mã không đẹp, mịn; nơi xây dựng nhà máy có hạn vì phụ thuộc nguyên liệu.
Dây chuyền sản xuất gạch bê tông nhẹ bằng phương pháp sủi bọt hoặc khí của Đức thì có ưu thế là gạch nhẹ, song nguyên liệu đầu vào cũng phải kén chọn là cát sạch + tro bay + xi măng + phụ gia. Mà phụ gia phải ngoại nhập phụ thuộc. Dây chuyền thiết bị ngoại nhập quá đắt nên khó phù hợp để đầu tư…
Tóm lại, để có một công nghệ sản xuất gạch không nung đạt được các tiêu chí:
- Nguyên liệu đầu vào thuận lợi không kén chọn nhiều vô tận.
- Máy móc thiết bị dây chuyền tự sản xuất chế tạo được cả trong và ngoài nước.
-Xây dựng nhà máy ở khắp mọi địa hình từ hải đảo tới đỉnh núi cao.
- Phụ gia vật tư sẵn có trên thị trường.
- Sản xuất từ thủ công tới tự động hóa hoàn toàn
- Chất lượng viên gạch tiêu chuẩn tốt.
- Giá thành hạ hơn so với gạch nung.
Một công nghệ mà có các tiêu chí trên đây là việc rất khó, bởi vậy: Công ty Cổ phần Công nghệ Thương mại Huệ Quang cũng là Trung tâm ứng dụng khoa học và Chuyển giao công nghệ mới thuộc Viện nghiên cứu hỗ trợ phát triển nông thôn bắt tay vào nghiên cứu, tìm tòi qua các tài liệu nước ngoài và trong nước cùng hợp tác với viện Địa lý tài nguyên thành phố Hồ Chí Minh đã nghiên cưu, ứng dụng thành công một công nghệ sản xuất gạch không nung từ đất đạt các tiêu chí trên đây.công nghệ này đã hoàn chỉnh về thiết bị máy móc dây chuyền công nghệ và công nghệ thứ hai là công nghệ gạch bê tông siêu nhẹ bằng phương pháp tự sinh bọt và khí đơn giản, tiện lợi hơn nhiều các công nghệ gạch nhẹ của nước ngoài thiết bị và phụ gia tự sản xuất trong nước giá thành rẻ tiêu chuẩn gạch tốt tương đương và có phần vượt trội về cường độ chịu nén và chịu nhiệt. Nhằm đóng góp một phần cho Nghị quyết 115/QĐ – TTG ngày 01/08/2001 được thực hiện thành công và tháo gỡ một loạt các khó khăn về dân sinh.
Đây là một công nghệ xanh được áp dụng trong lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng tại Việt Nam thời kỳ hội nhập.
Tận dụng nguồn đất ít có giá trị kinh tế như đất đồi (các loại) tại các vùng trung du và miền núi, các loại đất sét ven sông, đất tải từ các công trình đào móng nhà, hầm lò, ao hồ, các loại đất, đá tại các công trường khai thác quặng ...
Tận dụng các nguồn phê thải rắn như vật liệu xây dựng bê tông, gạch vỡ cát, đá sỏi, xỉ lò, các bã thải quặng bô xít ... bê tông hóa các rác ô nhiễm.
Thu hút được lao động dư thừa tại các địa phương, giảm chi phí vận chuyển, tiết kiệm nhiên liệu, hạn chế nung đốt, giảm khí thải C02, đầu tư bền vững, sản xuất ổn định, ph&aa
Gạch xây là một bộ phận cấu thành quan trọng của ngôi nhà hoặc 1 công trình kiến trúc. Một năm, với sự phát triển mạnh mẽ của ngành xây dựng, cả nước ta tiêu thụ từ 20-22 (tỉ viên), nếu cứ với đà phát triển này, đến năm 2020 lượng gạch cần cho xây dựng là hơn 40 tỉ viên, một số lượng khổng lồ, để đạt được mức này, lượng đất sét phải tiêu thụ vào khoảng 600 triệu m3 đất sét tương đương với 30.000 ha đất canh tác. Không những vậy, gạch nung còn tiêu tốn rất nhiều năng lượng: Than, củi, đặc biệt là than đá, quá trình này thải vào bầu khí quyển của chúng ta cơ bản là khí độc không chỉ ảnh hướng tới môi trường sức khỏe của con người mà còn làm giảm tới năng suất của cây trồng, vật nuôi. Có thể lấy một ví dụ điển hình về một làng nghề chuyên sản xuất gạch ngói nung ở huyện Bình Xuyên, tỉnh Vĩnh Phúc để chúng ta có thể thấy sự tàn phá thiên nhiên của nghề nung gạch ngói này.
Với những vấn đề trên, gạch nung đang dần là một điểm yếu về công nghệ quan trọng trong công nghiệp xây dựng ở nước ta và rất cần được quan tâm. Chính vì vậy theo Quyết định số 115/2001/QĐ-TTg về việc quy hoạch tổng thể ngành công nghiệp vật liệu xây dựng đến năm 2020 và định hướng đến 2020 đã được thủ tướng Chính phủ phê duyệt ngày 01/08/2001, phải phát triển gạch không nung thay thế gạch đất nung từ 10 đến 15% vào năm 2005 và 25% đến 30% vào năm 2010, xóa bỏ hoàn toàn gạch đất nung thủ công vào năm 2010.
- Nghị định 121/2008-TTG của Viện vật liệu xây dựng – Bộ xây dựng trình thủ tướng đã phê duyệt đưa ra lộ trình đưa gạch không nung vào thay thế vật liệu nung quy hoạch tới năm 2020.
- Công văn 2383/BXD – VLXD ngày 27/11/2008 của Bộ xây dựng gửi các Sở xây dựng các tỉnh thành phố phát triển vật liệu xây, gạch không nung thay thế cho gạch ngói nung để giảm ô nhiễm môi trường.
Vậy gạch không nung là gì ?
Gạch không nung là loại gạch xây sau khi được tạo hình thì tự đóng rắn đạt các chỉ số về cơ học: Cường độ nén, uốn, độ hút nước ... mà không cần qua nhiệt độ. Có nhiều loại gạch không nung hiện nay đang sử dụng như: Gạch papanh: Gạch không nung được sản xuất từ phế thải công nghiệp: Xỉ than, vôi bột được sử dụng lâu đời ở nước ta. Gạch có cường độ thấp từ 30-50kg/cm2 chủ yếu dùng cho các loại tường ít chịu lực. Gạch Block: Gạch được hình thành từ đá vụn, cát, xi măng có cường độ chịu lực cao có thể xây nhà cao tầng. Nhược điểm của loại gạch này là nặng, to, khó xây, chưa được thị trường chấp nhận rộng rãi. Gạch xi măng - cát: Gạch được tạo thành từ cát và xi măng: Gạch không nung tự nhiên: Từ các biến thể và sản phẩm phong hóa của đá bâzn. Loại gạch này chủ yếu sử dụng ở các vùng có nguồn puzolan tự nhiên, hình thức sản xuất tự phát, mang tính chất địa phương, quy mô nhỏ ...
Như vậy, gạch không nung hiện nay có nhiều chủng loại, nhưng vẫn chưa đưa vào thực tế một cách rộng rãi do các nguyhên nhân đã đưa ở phần trên.
Để sản xuất gạch không nung từ đất. Theo công nghệ "đất hóa đá" nguồn đất để sản xuất gạch chiếm 50-70% phần nguyên liệu, sử dụng đa dạng các loại đất từ miền núi, đồng bằng, trung du và các vùng hải đảo ... đồng thời tận dụng được các nguồn phế thải xây dựng và công nghiệp góp phần cải thiện môi trường xanh, sạch, đẹp.
Trên cơ sở những vấn đề trên Công ty Cổ Phần Công nghệ thương mại Huệ Quang thuộc Viện nghiên cứu hỗ trợ phát triển nông thôn đã đưa ra dự án: "Ứng dụng công nghệ sản xuất gạch không nung bằng công nghệ "đất hóađá", từ nguyên liệu là các loại đất và phế thải công nghiệp, xây dựng" được hình thành.
4. Tiêu chí nghiên cứu dự án:
Hiện nay trên toàn bộ lãnh thổ Việt Nam, các lò gạch nung truyền thống ô nhiễm môi trường nặng nề đã được thế giới cảnh báo và nhà nước lên tiếng. nó tàn hại các sinh vật như: Cây cối, các cánh đồng đến con người và các loài động vật đều bị tổn hại. Bên cạnh đó chúng ta tuy đã có một số công nghệ gạch không nung từ nước ngoài đưa vào song vẫn còn một số hạn chế. Chúng tôi đã được tiếp xúc với rất nhiều các nhà công nghệ và nhà đầu tư về ngành vật liệu xây dựng nước ta thì chung quy đều có các ý kiến sau:
Dây chuyền sản xuất gạch Bloc bằng cát, đá, xi măng tuy đã có song chưa được phát triển mạnh mà nguyên liệu đầu vào phải kén chọn là đất, cát sạch nên còn có hạn.
Dây chuyền sản xuất gạch ép từ đá và xi măng cũng vậy, vật liệu có hạn, mẫu mã không đẹp, mịn; nơi xây dựng nhà máy có hạn vì phụ thuộc nguyên liệu.
Dây chuyền sản xuất gạch bê tông nhẹ bằng phương pháp sủi bọt hoặc khí của Đức thì có ưu thế là gạch nhẹ, song nguyên liệu đầu vào cũng phải kén chọn là cát sạch + tro bay + xi măng + phụ gia. Mà phụ gia phải ngoại nhập phụ thuộc. Dây chuyền thiết bị ngoại nhập quá đắt nên khó phù hợp để đầu tư…
Tóm lại, để có một công nghệ sản xuất gạch không nung đạt được các tiêu chí:
- Nguyên liệu đầu vào thuận lợi không kén chọn nhiều vô tận.
- Máy móc thiết bị dây chuyền tự sản xuất chế tạo được cả trong và ngoài nước.
-Xây dựng nhà máy ở khắp mọi địa hình từ hải đảo tới đỉnh núi cao.
- Phụ gia vật tư sẵn có trên thị trường.
- Sản xuất từ thủ công tới tự động hóa hoàn toàn
- Chất lượng viên gạch tiêu chuẩn tốt.
- Giá thành hạ hơn so với gạch nung.
Một công nghệ mà có các tiêu chí trên đây là việc rất khó, bởi vậy: Công ty Cổ phần Công nghệ Thương mại Huệ Quang cũng là Trung tâm ứng dụng khoa học và Chuyển giao công nghệ mới thuộc Viện nghiên cứu hỗ trợ phát triển nông thôn bắt tay vào nghiên cứu, tìm tòi qua các tài liệu nước ngoài và trong nước cùng hợp tác với viện Địa lý tài nguyên thành phố Hồ Chí Minh đã nghiên cưu, ứng dụng thành công một công nghệ sản xuất gạch không nung từ đất đạt các tiêu chí trên đây.công nghệ này đã hoàn chỉnh về thiết bị máy móc dây chuyền công nghệ và công nghệ thứ hai là công nghệ gạch bê tông siêu nhẹ bằng phương pháp tự sinh bọt và khí đơn giản, tiện lợi hơn nhiều các công nghệ gạch nhẹ của nước ngoài thiết bị và phụ gia tự sản xuất trong nước giá thành rẻ tiêu chuẩn gạch tốt tương đương và có phần vượt trội về cường độ chịu nén và chịu nhiệt. Nhằm đóng góp một phần cho Nghị quyết 115/QĐ – TTG ngày 01/08/2001 được thực hiện thành công và tháo gỡ một loạt các khó khăn về dân sinh.
Đây là một công nghệ xanh được áp dụng trong lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng tại Việt Nam thời kỳ hội nhập.
Tận dụng nguồn đất ít có giá trị kinh tế như đất đồi (các loại) tại các vùng trung du và miền núi, các loại đất sét ven sông, đất tải từ các công trình đào móng nhà, hầm lò, ao hồ, các loại đất, đá tại các công trường khai thác quặng ...
Tận dụng các nguồn phê thải rắn như vật liệu xây dựng bê tông, gạch vỡ cát, đá sỏi, xỉ lò, các bã thải quặng bô xít ... bê tông hóa các rác ô nhiễm.
Thu hút được lao động dư thừa tại các địa phương, giảm chi phí vận chuyển, tiết kiệm nhiên liệu, hạn chế nung đốt, giảm khí thải C02, đầu tư bền vững, sản xuất ổn định, ph&aa