Nghiên Cứu Chế Tạo Tấm Fibro Xi Măng Sử Dụng Bột Giấy Kraft Thay Thế Sợi Amiang

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu chế tạo tấm fibro xi măng bằng bột giấy kraft thay thế sợi amiang, hướng đến vật liệu an toàn và thân thiện môi trường.

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

luận văn thạc sĩ

2012

111
4
0

Phí lưu trữ

35 Point

Tóm tắt

I. Tổng quan về luận văn thạc sĩ

Luận văn thạc sĩ với chủ đề 'Nghiên cứu chế tạo tấm fibro xi măng từ bột giấy Kraft thay thế amiang' tập trung vào việc tìm kiếm giải pháp thay thế sợi amiang trong sản xuất tấm lợp fibro xi măng. Sử dụng bột giấy Kraft làm nguyên liệu chính, nghiên cứu này nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực của amiang đến sức khỏe con người và môi trường. Luận văn được thực hiện tại Trường Đại học Bách Khoa TP. HCM, với mục tiêu phát triển vật liệu xây dựng thân thiện môi trường và bền vững.

1.1. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu

Mục tiêu chính của luận văn là nghiên cứu chế tạo tấm fibro xi măng sử dụng bột giấy Kraft thay thế sợi amiang. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc phân tích các tính chất cơ lý của vật liệu, tối ưu hóa tỷ lệ nguyên liệu, và đánh giá khả năng ứng dụng thực tế. Nghiên cứu cũng hướng đến việc phát triển công nghệ vật liệu mới, giúp giảm thiểu rủi ro sức khỏe liên quan đến amiang.

1.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng

Trên thế giới, việc thay thế amiang bằng các vật liệu khác đã được nghiên cứu từ lâu. Tại Việt Nam, tấm fibro xi măng vẫn được sử dụng rộng rãi do giá thành rẻ và độ bền cao. Tuy nhiên, việc sử dụng amiang đã gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng. Luận văn này đóng góp vào việc tìm kiếm nguyên liệu thay thế phù hợp, đặc biệt là sợi cellulose từ bột giấy Kraft.

II. Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu

Luận văn dựa trên cơ sở khoa học về vật liệu xây dựng, đặc biệt là các tính chất của xi măng cellulosesợi cellulose. Phương pháp nghiên cứu bao gồm cả lý thuyết và thực nghiệm, với các thí nghiệm được tiến hành trong phòng thí nghiệm và nhà máy sản xuất. Các tính chất cơ lý của vật liệu như cường độ chịu nén, chịu uốn, và độ thấm nước được đánh giá kỹ lưỡng.

2.1. Nguyên liệu và tính chất

Bột giấy Kraft được chọn làm nguyên liệu chính do tính chất cơ học tốt và khả năng tương thích với xi măng. Phụ gia silica fume được sử dụng để cải thiện độ bền và độ đặc chắc của vật liệu. Các thí nghiệm được tiến hành để xác định tỷ lệ tối ưu giữa các thành phần nguyên liệu.

2.2. Phương pháp thực nghiệm

Các mẫu thử được chế tạo với tỷ lệ khác nhau của bột giấy Kraft, amiang, và silica fume. Các tính chất cơ lý được đo lường và so sánh để tìm ra cấp phối tối ưu. Quy trình sản xuất thực tế cũng được nghiên cứu để đảm bảo tính khả thi của sản phẩm.

III. Kết quả và ứng dụng thực tế

Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc thay thế một phần amiang bằng bột giấy Kraftsilica fume giúp cải thiện đáng kể các tính chất cơ lý của tấm fibro xi măng. Cấp phối tối ưu với 7% bột giấy Kraft, 6% silica fume, và 6% amiang cho thấy hiệu quả cao trong việc giảm thiểu sử dụng amiang mà vẫn đảm bảo độ bền và khả năng sản xuất.

3.1. Đánh giá tính chất cơ lý

Các thí nghiệm cho thấy, cấp phối tối ưu đạt được cường độ chịu nén và chịu uốn cao, đồng thời giảm thiểu độ thấm nước. Điều này chứng tỏ vật liệu bền vững và phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới.

3.2. Ứng dụng thực tế

Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới trong việc sản xuất tấm xi măng sợi thân thiện môi trường. Sản phẩm có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong ngành xây dựng, đặc biệt là ở các vùng nông thôn và ven biển, nơi mà tấm lợp fibro xi măng vẫn được ưa chuộng.

21/02/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I.1 Tình hình sản xuất tấm sóng Amiang (AC) hiện nay. Tấm sóng AC hay còn được gọi là tấm lợp Fibro xi măng, là vật liệu che chắn từ lâu đã thân thuộc với mọi người nhất là những vùng nông thôn, vùng duyên hải ven biển. Đặc điểm nổi trội của loại tấm lợp này là bền, che chắn tốt cùng với khả năng cách nhiệt và giá thành tương đối rẻ. Ngày nay cùng với xu thế mới, hàng loạt vật liệu lợp, che chắn khác với tính năng tốt hơn và thẩm mỹ cao ra đời đã dần dần thay thế tấm lợp AC.

Tuy nhiên ở những vùng nông thôn, vùng duyên hải người ta vẫn tin dùng vì độ bền theo thời gian đã được kiểm chứng của chúng. Theo hiệp hội tấm lợp Việt Nam [13], tấm lợp AC đã được sản xuất ở Việt Nam từ năm 1963, cho đến này đã có hơn 40 năm phát triển, đặc biệt là trong 15 năm gần đây, sản xuất tấm lợp AC đã trở thành ngành công nghiệp phát triển rộng khắp trên cả 3 miền Bắc, Trung, Nam với 36 cơ sở sản xuất, tổng công suất 74,2 triệu m2/năm. Sản xuất tấm lợp AC đã thu hút một lực lượng lớn lao động, bình quân khoảng 300 lao động một cơ sở, có cơ sở sản xuất có tới 400 - 500 lao động. Tổng số lao động sản xuất tấm lợp AC hiện nay lên tới trên 10.

Sản lượng tấm lợp của cả nước từ năm 2001 đến 2005 vẫn liên tục tăng với tốc độ tăng trưởng trung bình 7,4% /năm, cụ thể: • Năm 2001: 56,55 triệu m2. - Trang 2 - So với lượng ngói nung trên cả nước thì sản lượng tấm AC trong các năm từ 2001 thường lớn hơn khoảng 3,5 - 4 lần, cho thấy tấm lợp AC đã góp phần to lớn vào việc giải quyết nhu cầu vật liệu lợp ở nước ta. Tuy nhiên, công nghệ lạc hậu, chất lượng không cao, sản phẩm tấm lợp AC của một vài cơ sở không đạt tiêu chuẩn chất lượng Việt Nam cả về kích thước và các tính chất cơ lý nên việc tiêu thụ sản phẩm gần đây đã trở nên khó khăn hơn. Hiện nay dây chuyền công nghệ sản xuất trên thế giới đã hiện đại và tự động hóa rất nhiều.

Hơn nữa, một dây chuyền sản xuất có thể làm ra rất nhiều loại tấm với nhiều hình dáng kích thước khác nhau. Công nghệ sản xuất tấm lợp AC ở Việt Nam là công nghệ xeo ướt - công nghệ phổ biến của thế giới. Tuy vậy công nghệ chúng ta còn nhiều lạc hậu, và nhiều công đoạn thủ công dẫn đến chất lượng cũng như năng suất không cao.2 Ảnh hưởng của sợi Amiang đến sức khỏe con người và tính cấp thiết của sự thay đổi hệ nguyên vật liệu. Amiang chủ yếu có sáu loại sợi khoáng được chia thành hai nhóm là nhóm Serpentines (Chrysotile hay còn gọi là Amiang trắng) và nhóm Amphibole bao gồm Amosite (Amiang nâu), Crocidolite (Amiang xanh), Anthophyllite, Tremolite và Actinolite).

Chrysotile serpentine có dạng sợi được bao ngoài bởi một lớp silicate mỏng còn nhóm Amphibole có cấu tạo silicate dạng chuỗi kép [14]. Sự khác biệt về cấu tạo hoá học làm cho Chrysotile nhanh chóng bị đào thải ra khỏi phổi (chu kỳ bán rã từ 0,3 đến 11 ngày) trong khi nhóm Amphibole bị đào thải rất chậm (chu kỳ bán rã từ 500 ngày trở lên), bản thân các sợi nhóm Amphibole sẽ không bị phân hủy trong môi trường trung tính hoặc Axit. Từ những năm 1983, Cộng đồng Châu Âu (EU) đã ban hành hàng loạt các chỉ thị, quy định cụ thể mang tính pháp lý đối với việc sản xuất và sử dụng Amiang. Tổ chức - Trang 3 - Lao động Thế giới (ILO) cũng đã ban hành Công ước 162 có hiệu lực từ ngày 16/06/1968 [14].

Các văn bản nêu trên đều thống nhất cấm hoàn toàn việc sử dụng Amiang nhóm amphibole và cho phép sử dụng có kiểm soát Amiang chrysotile với quy định cụ thể như: cấm sử dụng Amiang chrysotile theo cách phun sương, quy định nồng độ bụi chrysotile cho phép trong môi trường sản xuất, yêu cầu các chủ cơ sở sản xuất phải tiến hành các biện pháp bảo vệ công nhân tránh những rủi ro do tiếp xúc với Amiang chrysotile (trang thiết bị bảo hộ lao động theo đúng tiêu chuẩn, theo dõi sức khỏe định kỳ cho công nhân…) Theo nhiều nghiên cứu gần đây thì tiếp xúc Amiang gây ảnh hưởng sức khỏe người lao động. Công nhân đóng tàu, công nhân xây dựng thực hiện phun vật liệu xây dựng có chứa Amiang, công nhân sản xuất tấm lợp, tấm cách nhiệt. bị mắc một loại bệnh hô hấp có liên quan đến Amiang. Nhiều nghiên cứa dịch tễ học trong công nhân tiếp xúc Amiang và các thí nghiệm trên súc vật đã chứng minh được mối liên quan chặt chẽ giữa nồng độ Amiang trong không khí môi trường lao động, thời gian tiếp xúc và tỉ lệ mắc bệnh liên quan đến Amiang.

Nồng độ càng cao, thời gian làm việc càng dài thì tỉ lệ bệnh càng lớn. Ngoài ra công nhân hút thuốc lá khi tiếp xúc với Amiang thường có tỉ lệ mắc ung thư phổi cao hơn hiều so với công nhân cùng tiếp xúc với Amiang nhưng không hút thuốc [15]. Thủ tướng Chính phủ đã có Quyết định số 133/QĐ-TTg ngày 20/7/2004 về sửa đổi một số điều của Quyết định 115, theo đó chỉ nghiêm cấm việc sử dụng Amiang amphibol nâu và xanh, nhưng vẫn cho phép sử dụng Amiang trắng. Theo Quyết định số 133/2004/QĐ-TTg thì các cơ sở sản xuất sử dụng cốt sợi Amiang chrysotile (Amiang trắng) để sản xuất tấm lợp AC đã đạt được các tiêu chuẩn môi trường và y tế thì tiếp tục sản xuất bình thường, những cơ sở chưa đặt các tiêu chuẩn quy định thì phải đầu tư đổi mới, hoàn thiện công nghệ, kiểm soát được ô nhiễm môi trường, đảm bảo các yêu cầu quy định về môi trường và y tế.

Tuy nhiên, vấn đề sử dụng Amiang có kiểm soát luôn luôn là vấn đề nhạy cảm, các tranh luận trên thế giới vẫn còn tiếp diễn, - Trang 4 - thậm chí ở mức quyết liệt. Vì vậy việc tiếp tục nghiên cứu, kiểm tra, thu thập thông tin về các lĩnh vực này cũng được Nhà nước Việt Nam quan tâm, đặc biệt là các thông tin về sức khoẻ của những người thường xuyên tiếp xúc với Amiang chrysotile [13]. Tuy vậy, tại Việt nam cũng như nhiều nước Châu Á, Châu Phi khác còn rất nghèo, lại nằm ở vùng nhiệt đới, khí hậu, thời tiết khắc nghiệt, thường xuyên bão lụt. Có một mái nhà để ổn định cuộc sống là mơ ước của hàng triệu con người.

Nhưng giải quyết bằng cách truyền thống là chặt cây, phá rừng, khai thác tài nguyên đất làm chất lợp, hủy hoại môi trường thì hậu quả của thiên tai sẽ vô cùng khủng khiếp. Vì vậy, việc tìm kiếm một loại tấm lợp rẻ tiền, bền và dễ sử dụng như tấm lợp fibro-xi măng là một thành tựu to lớn của loài người. Nếu chuyển sang sản xuất với các sợi tổng hợp thì giá thành sẽ tăng hơn 40%, người nghèo khó có khả năng sử dụng. Hơn nữa nếu Việt nam cấm sử dụng Amiang mà các nước láng giềng không cấm thì Amiang Chrysotyle và sản phẩm có chứa AC của các nước láng giềng có thể bị nhập lậu vào Việt Nam, rất khó kiểm soát.

Việc tìm kiếm một vật liệu mới, hoàn thiện và đảm bảo sức khỏe hơn đang được các nhà khoa học nghiên cứu, như sợi PVA, sissal, sợi thực vật, sợi tổng hợp. nhưng vẫn chưa đạt được kết quả mỹ mãn.3 Bột giấy Kraft và tiềm năng thay thế.1 Sự cần thiết của nguồn nguyên liệu mới Theo những phân tích ở mục I.2 thì sợi Amiang trong tương lai sẽ không sử dụng phổ biến nữa, và những báo cáo gần đây cũng gây ảnh hưởng đến suy nghĩ của người dân cùng với những nghi ngờ về tác hại đến sức khỏe của nó. Như vậy, yêu cầu đặt ra cho ngành tấm lợp là tìm kiếm nguồn vật liệu mới thay thế Amiang. Tuy hiện nay tấm lợp AC không còn ưa dụng nhiều như trước và công nghệ hiện đại đã có thể sản xuất ra nhiều loại tấm lợp mới nhưng không phủ nhận vai trò của tấm lợp AC trong nhiều gia đình, đặc biệt là vùng đồng bằng Sông Cửu Long và vùng duyên hải ven biển.

Hơn nữa, nếu thay đổi hoàn toàn công nghệ thì hơn 50 dây - Trang 5 - chuyền hiện tại cùng hàng ngàn việc làm mất đi sẽ là một vấn đề nan giải. Như vậy, tại sao chúng ta không tận dụng thiết bị, con người và nguồn tiêu thụ sẵn có và chỉ cần thay đổi nguồn nguyên liệu là Amiang. Nhiều nhà khoa học đã và đang nghiên cứu các loại vật liệu mới có thể thay thế Amiang và giá thành hạ nhưng vẫn chưa có công trình nào vượt trội.2 Tiềm năng của nguyên liệu bột giấy Kraft Bột giấy là nguyên liệu có tính chất sợi dùng để làm giấy và có nguồn gốc từ thực vật. Theo số liệu thông kê, năm 1975 toàn thế giới tiêu thụ 2 tỉ m3 gỗ, tới 1995 thì lên đến 4 tỉ m3 gỗ.

Như vậy, chỉ sau 20 năm lượng gỗ tăng gấp đôi, trong đó phần lớn sử dụng làm giấy. Con số này đặt ra cho thế giới một vấn đề cần xử lý là phải tiết kiệm gỗ bằng cách sử dụng lại lượng giấy thu hồi [6]. Bột giấy Kraft là một loại cơ bản của bột giấy. Kraft là loại bột có nguồn gốc thực vật thu được từ quá trình nấu hóa học (Sulphat) hay còn được gọi là bột sulphat.

Loại bột này thường được dùng để làm giấy bìa, bao bì, thùng cac tông. do những đặc tính cơ lý ưu việt như độ bền xé cao, trương nở tốt, ít thấm dầu mỡ, hàm lượng hemixenlulo cao. Bên cạnh đó, xơ sợi bột Kraft ít bị tổn thương trong quá trình nấu sulphat, thành tế bào cũng dầy hơn hẳn các loại bột giấy khác. Bột giấy Kraft có thể làm từ nhiều nguồn từ gỗ lá kim, lá rộng, mía, tre.

giúp làm phong phú nguồn nguyên liệu và góp phần đa dạng hóa sản phẩm. Bột giấy Kraft trong nước hiện nay được sản xuất nhiều bằng phương pháp hóa học từ nguồn nguyên liệu giấy cũ nấu lại và dùng để sản xuất giấy thùng bìa, thùng cac tông, vỏ bao bì. Ứng dụng nguồn bả mía, rơm rạ thừa có thể chế tạo bột giấy có cường độ kháng xé cao, tuy nhiên hàm lượng lignin nhiều cần tốn thời gian kềm hóa. Bột giấy thu hồi tùy vào loại sản phẩm vẫn cho ta hiệu suất sử dụng cao tương đương bột giấy mới.

Đối với bao bì, cac tông, mà phần lớn làm từ bột giấy Kraft, thì hiệu suất thu hồi có thể đạt đến 90-95% [6].

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Chế Tạo Tấm Fibro Xi Măng Từ Bột Giấy Kraft Thay Thế Amiang là một nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực vật liệu xây dựng, tập trung vào việc tìm kiếm giải pháp thay thế amiang – một chất độc hại – bằng bột giấy kraft trong sản xuất tấm fibro xi măng. Nghiên cứu này không chỉ mang lại lợi ích về mặt môi trường mà còn góp phần cải thiện sức khỏe cộng đồng và thúc đẩy sự phát triển bền vững trong ngành xây dựng. Để hiểu rõ hơn về các giải pháp bảo vệ môi trường và quản lý tài nguyên, bạn có thể tham khảo thêm Luận văn thạc sĩ quản lý tài nguyên và môi trường đánh giá hiệu quả kinh tế và môi trường của rừng trồng keo và bạch đàn, Luận văn thạc sĩ khoa học môi trường đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường bãi chôn lấp chất thải rắn, và Luận văn thạc sĩ chuyên ngành quản lý tài nguyên và môi trường tăng cường công tác quản lý bảo vệ tài nguyên nước. Những tài liệu này sẽ giúp bạn mở rộng kiến thức về các vấn đề môi trường và quản lý tài nguyên hiệu quả.