Đặt vấn đề Như chúng ta đã biết, để sản xuất một tỷ viên gạch đất sét nung có kích thước tiêu chuẩn sẽ tiêu tốn khoảng 1.000 m³ đất sét, tương đương 75 ha đất nông nghiệp (độ sâu khai thác là 2 m) và 150.000 tấn than, đồng thời thải ra khoảng 0,57 triệu tấn khí CO2 - gây hiệu ứng nhà kính và các khí thải độc hại khác gây ô nhiễm môi trường [1]. Theo quy hoạch tổng thể phát triển vật liệu xây dựng tại Việt Nam đến năm 2020, nhu cầu sử dụng vật liệu xây tương ứng khoảng 42 tỷ viên gạch quy chuẩn. Nếu đáp ứng nhu cầu này bằng gạch đất sét nung sẽ tiêu tốn khoảng 57 đến 60 triệu m³ đất sét, tương đương với 2.000 ha đất nông nghiệp; tiêu tốn từ 5,3 đến 5,6 triệu tấn than, thải ra khoảng 17 triệu tấn khí CO2 gây hiệu ứng nhà kính. Vì vậy, việc thay thế gạch đất sét nung bằng VLXKN có ưu điểm lớn nhất là hạn chế được các tác động bất lợi trên, bảo vệ môi trường, an ninh lương thực và tạo việc làm cho nông dân.
Ngoài ra, với lợi thế về công nghệ, VLXKN còn biến một phần đáng kể phế thải của các ngành nhiệt điện, luyện kim, khai khoáng. thành vật liệu (ước tính đến năm 2020 lượng phế thải tro, xỉ khoảng 45 triệu tấn sẽ mất khoảng 1.100 ha mặt bằng để chứa), đồng thời tác động tích cực đến một số lĩnh vực và chương trình khác như kích cầu tiêu thụ hàng triệu tấn xi măng mỗi năm; giảm đáng kể lượng tiêu hao than; tiết kiệm điện trong sử dụng điều hòa nhiệt độ nhờ cách nhiệt tốt; tạo điều kiện chuyển đổi một số doanh nghiệp sản xuất gạch đất sét nung bằng lò thủ công sang sản xuất VLXKN. Nhờ những ưu điểm trên, sử dụng VLXKN đã trở thành xu thế chung của các nước trên thế giới. Ở Trung Quốc, đến năm 2010 vật liệu xây kiểu mới phải chiếm tỷ lệ hơn 55%; ở Anh, VLXKN đang chiếm 60% trong tổng số vật liệu xây [1].
Quá trình sản xuất gạch không nung không sử dụng đến đất nông nghiệp do đó không ảnh hưởng đến diện tích đất nông nghiệp. Mặt khác do không dùng đến than củi, … nên tiết kiệm được nhiên liệu, tránh được tình trạng phá rừng tràn lan và không gây ô nhiễm môi trường. 1 Sử dụng vật liệu xây gạch không nung là xu hướng tất yếu trong tương lai khi mà tài nguyên thiên nhiên ngày càng khan hiếm, phù hợp theo Quyết định 1469/QĐ-TTg ngày 22/08/2014 về việc Phê duyệt Quy hoạch phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030, việc đầu tư dây chuyền công nghệ sản xuất vật liệu xây không nung nói chung và gạch không nung nói riêng có mức độ cơ giới hóa và tự động hóa cao, tiết kiệm năng lượng, giảm ô nhiễm môi trường.2 So sánh với gạch đất nung So sánh hiệu quả kinh tế kỹ thuật sản xuất và sử dụng, sản phẩm vật liệu xây dựng không nung có nhiều tính chất vượt trội hơn vật liệu nung: - Không dùng nguyên liệu đất sét để sản xuất. Đất sét chủ yếu khai thác từ đất nông nghiệp, làm giảm diện tích sản xuất cây lương thực, đang là mối đe dọa mang tính toàn cầu hiện nay.
- Không dùng nhiên liệu như than, củi. tiết kiệm nhiên liệu năng lượng, và không thải khói bụi gây ô nhiễm môi trường. - Sản phẩm có tính chịu lực cao, cách âm, cách nhiệt phòng hoả, chống thấm, chống nước, kích thước chuẩn xác, quy cách hoàn hảo hơn vật liệu nung. Giảm thiểu được kết cấu cốt thép, rút ngắn thời gian thi công, tiết kiệm vữa xây, giá thành hạ.
- Có thể tạo đa dạng loại hình sản phẩm, nhiều màu sắc khác nhau, kích thước khác nhau, thích ứng tính đa dạng trong xây dựng, nâng cao hiệu quả kiến trúc. - Cơ sở sản xuất có thể phát triển theo nhiều quy mô khác nhau, không bị khống chế nhiều về mặt bằng sản xuất. Suất đầu tư thấp hơn vật liệu 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.
Các đặc điểm công nghệ gạch không nung - 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 2 - Chất lượng viên gạch tiêu chuẩn tốt. - Giá thành hạ hơn so với gạch nung.3 Lợi ích xã hội Gạch không nung bảo vệ ngôi nhà của bạn thông qua tính năng làm giảm sự tác động của môi trường bên ngoài, giúp tiết kiệm năng lượng trong việc làm mát (hoặc làm ấm) cho ngôi nhà. Ngoài ra, một trong những ưu điểm lớn của gạch không nung là nó có thể làm giảm khả năng tác động của nhiệt độ bên ngoài và làm tăng hiệu quả sử dụng năng lượng bên trong của tòa nhà.4 Tổng quan các công trình nghiên cứu trước Gạch xây dựng là sản phẩm phong phú đa dạng nhất trên địa cầu. Vì có thể làm ra nhiều sản phẩm với đa chủng loại, đa hình dạng với phương pháp sử dụng và mục đích khác nhau.
Lịch sử gạch xây dựng có quan hệ mật thiết với toàn bộ lịch sử gạch xây (công trình gạch khối xây). Gạch được làm ra từ đá, đất sét, đất nén, bùn, và là vật liệu đầu tiên trong lịch sử nhân loại có thể sử dụng xây dựng các công trình kiên cố, chịu được tải trọng. Kim Tự Tháp từ đá hoa cương, hay công trình Jigrat của Baronia dùng gạch nung và đá. Công trình Yama của Mehico dùng đá vôi, đá granite, bazan.
Kim tự tháp Azteca (Hy Lạp cổ đại hay Roma) sử dụng đá Granite và đá cẩm thạch. Vạn Lý Trường Thành được làm từ gạch vồ và đá tảng. Công trình Taj Mahal Ấn Độ và các công trình kiến trúc lớn trên thế giới đều được làm từ gạch xây. Gạch nung là một dạng hàng hóa được sản xuất công nghiệp xưa nhất của nhân loại.
Được phơi ngoài nắng và được sử dụng cho các công trình xây dựng từ hơn 6000 năm trước. Từ khoảng 4000 năm trước công nguyên đã có bước chuyển lớn bằng việc nâng cao sản lượng gạch. Lúc bấy giờ đã bắt đầu sản xuất sản phẩm gạch nung với hình dạng đồng nhất. Theo đó dần dần có những bước tiến quan trọng hơn chuyển từ phơi khô ngoài trời sang công đoạn sấy và nâng cao cường độ gạch [2].
Trải qua hàng thế kỷ, phương pháp sản xuất gạch cải tiến liên tục cho đến gạch không nung như ngày nay. Người Roma đã làm ra gạch xây dựng bằng vật liệu giống với xi măng Portland ngày nay từ hơn 2000 năm trước công nguyên (chất kết hợp xi măng tạo 3 thành vật liệu dạng gạch xi măng (Concrete). Gạch không nung ngày nay là sản phẩm có từ sau cách mạng công nghiệp. Từ những năm 1800 đã có thể sản xuất gạch không nung nhờ vào phát mình xi măng portland và chuẩn hóa trong sản xuất.
Gạch không nung được chế tạo trong khuôn gỗ cho đến giữa những năm 1800. Sau đó, có những cuộc cách mạng trong sản xuất gạch không nung đầu những năm 1900 cùng với máy móc được phát minh mới nhằm giảm giá thành và cải tiến của xi măng Portland. Máy móc bằng sắt làm ra được gạch không nung và có thể sản xuất trên diện rộng. Sau đó, sản xuất gạch không nung được tiêu chuẩn hóa hơn nữa [2].
Do giá cả vật liệu và thiếu hụt vật liệu vào thời bấy giờ nên gạch không nung đã trở thành VLXD chính yếu, sản xuất công nghiệp tăng trưởng mạnh. Máy móc chế tạo ra các sản phẩm gạch đã thay đổi dần từ sản xuất thủ công sang bán tự động rồi tự động hoàn toàn. Sau đó, do việc đồng bộ hóa kích thước của các viên gạch dễ thi công, nhỏ hơn so với trước kia và đơn giản hóa thi công xây lắp, chính vì vậy mà gạch không nung đã phổ biến rộng rãi trong cách sử dụng. Thời gian sau, nâng cao chất lượng sản phẩm,tiến hành thí nghiệm sản phẩm, thiết bị sản xuất, được tiêu chuẩn hóa, vào những năm 1920 đa số các công trình kiến trúc tại Mỹ đặc biệt là miền Tây - Trung nước Mỹ đã xây dựng bằng gạch không nung.
Công nhân xây tường dùng vật liệu đã được tiêu chuẩn hóa kích thước đồng nhất. Sản phẩm gạch nung dễ mang cầm và thi công đơn giản so với đá đã đục đẽo hay đá được đào. Nếu gạch đã chuẩn bị sẵn sàng, có thể xây tường thẳng và đẹp nhờ làm dấu ở 2 đầu. Việc thi công gạch không nung (gạch vuông) về nguyên lý giống với gạch nung nhưng kích thước to hơn.
Theo đó, rút ngắn được thời gian và giảm thiểu được nhân công và có thể xây dựng được những công trình kiến trúc đã được tiêu chuẩn hóa. Bên trên là quá trình thay đổi trong việc sử dụng gạch từ gạch nung sang gạch không nung tại Mỹ, đang được tiếp tuc cho đến ngày nay. Sau chiến tranh thế giới thứ 2, Mỹ du nhập gạch không nung vào Nhật. Và sau thế chiến do không đủ chỗ ở và thiếu vật liệu xây nên gạch không nung đã dần được phổ cập tại Nhật Bản.
Đặc biệt là ở Okinawa, dưới sự thống trị của Mỹ và chịu ảnh hưởng nhiều bởi thiên tai nên các công trình nhà ở bằng gạch không nung được xây dựng nhiều hơn. Sau đó, với sự đa dạng của các công trình kiến trúc cao tầng, các vật liệu mới giá 4 cao dần được phổ cập hơn so với các hộ gia đình ưa chuộng xây dựng nhà gỗ truyền thống cho đến ngày nay. Ngày nay, tại Nhật phân ra 3 nhóm gạch chính: gạch xây dựng (gạch vuông 3 lỗ), gạch bao (gạch kè), gạch đặc (gạch lát đường), mỗi nhóm đều có một hiệp hội riêng. Có khoảng 200 công ty sản xuất Gạch xây dựng (gạch vuông 3 lỗ) đang sản xuất nhưng các công ty sản xuất gạch có quy mô lớn (doanh thu từ 25 ~ 100 triệu USD) đang mở rộng sản xuất, tập trung hầu như ở các thành phố lớn.
Doanh thu đạt được ở các công ty lớn này là nhờ vào phần lớn sản xuất gạch có giá trị gia tăng cao [2]. Gạch tường bao dùng kè các con sông đã giảm dần nhu cầu sử dụng, cho đến hiện nay chỉ còn khoảng 50 công ty sản xuất gạch này.