Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam tiêu thụ khoảng 20 tỷ viên gạch mỗi năm, dự kiến tăng lên hơn 40 tỷ viên vào năm 2020. Việc sử dụng gạch nung truyền thống gây ra nhiều hệ lụy nghiêm trọng như mất đất canh tác, tiêu hao năng lượng than hóa thạch, chặt phá rừng và ô nhiễm môi trường. Trong bối cảnh đó, gạch không nung được xem là giải pháp thay thế bền vững, góp phần giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và nâng cao hiệu quả kinh tế trong xây dựng. Luận văn tập trung nghiên cứu công nghệ sản xuất và khả năng chịu tải của gạch không nung trong dự án nhà ở xã hội tại tỉnh Bình Phước, với mục tiêu nâng cao chất lượng sản phẩm, đánh giá tính cơ lý và khả năng chịu tải ngắn hạn, dài hạn cũng như dưới tác động tải trọng động đất. Phạm vi nghiên cứu bao gồm lấy mẫu thực tế tại dự án khu nhà ở xã hội Hưng Thịnh và các địa phương như Long An, Bình Dương, Bến Tre, Vĩnh Long. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc ứng dụng gạch không nung cho các công trình nhà ở xã hội, góp phần phát triển ngành xây dựng bền vững, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình về vật liệu xây dựng không nung, đặc biệt là gạch xi măng cốt liệu (block), bê tông khí chưng áp (AAC) và bê tông nhẹ bọt (CLC). Các khái niệm chính bao gồm:

  • Gạch không nung: Vật liệu xây dựng không qua nung đốt, đạt độ bền nhờ lực ép và phản ứng hóa học trong hỗn hợp.
  • Tính chất cơ lý: Cường độ chịu nén, độ hút nước, độ thấm nước, độ rỗng và kích thước chuẩn của viên gạch.
  • Khả năng chịu tải: Đánh giá khả năng chịu lực của gạch trong công trình nhà ở xã hội dưới các tải trọng sử dụng và tải trọng động đất.
  • Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Sử dụng phần mềm ETABS, SAFE để mô phỏng và phân tích ứng suất, biến dạng của kết cấu gạch không nung.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính gồm mẫu gạch không nung thực tế lấy từ dự án nhà ở xã hội Hưng Thịnh, tỉnh Bình Phước và các mẫu gạch trên thị trường tại Long An, Bình Dương, Bến Tre, Vĩnh Long. Các mẫu được thí nghiệm tại phòng thí nghiệm LAS-XD187 thuộc Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng Công nghệ Xây dựng (REACTEC) theo tiêu chuẩn TCVN 5573:2011 và TCVN 6477:2016.

Phương pháp phân tích bao gồm:

  • Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén, độ hút nước, độ thấm nước, độ rỗng của gạch.
  • Mô phỏng khả năng chịu tải ngắn hạn và dài hạn của gạch trong công trình nhà ở xã hội bằng phương pháp phần tử hữu hạn.
  • Phân tích tải trọng động đất theo phương pháp Incremental Dynamic Analysis (IDA) với gia tốc đỉnh ag được xác định theo tiêu chuẩn thiết kế.
  • Cỡ mẫu thí nghiệm gồm nhiều viên gạch lấy từ các vị trí khác nhau trong công trình và thị trường, đảm bảo tính đại diện.
  • Timeline nghiên cứu kéo dài trong năm 2020, từ thu thập mẫu, thí nghiệm đến phân tích mô phỏng và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tính chất cơ lý của gạch không nung: Các mẫu gạch tại dự án Hưng Thịnh đạt cường độ chịu nén trung bình từ 5,0 MPa đến 10,0 MPa, phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 6477:2016. Tỷ lệ mẫu đạt yêu cầu chiếm khoảng 85%, trong khi một số mẫu tại các địa phương khác như Long An và Bình Dương có tỷ lệ đạt thấp hơn, khoảng 70-75%.

  2. Độ hút nước và độ thấm nước: Mẫu gạch có độ hút nước trung bình dưới 16%, độ thấm nước dưới 0,35 L/m2.h, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cho công trình xây dựng. Độ rỗng của gạch dao động từ 20% đến 65%, ảnh hưởng đến trọng lượng và khả năng cách nhiệt.

  3. Khả năng chịu tải của kết cấu gạch không nung: Phân tích phần tử hữu hạn cho thấy hệ tường gạch chịu tải trọng sử dụng và tải trọng động đất trong giới hạn an toàn. Ứng suất trong gạch không vượt quá cường độ tính toán Rk, đảm bảo độ bền và an toàn công trình.

  4. Ảnh hưởng tải trọng động đất: Phân tích theo phương pháp IDA với gia tốc đỉnh ag cho thấy công trình sử dụng gạch không nung tại Bình Phước và các tỉnh lân cận có khả năng chịu được động đất cấp độ vừa phải, biến dạng và ứng suất trong giới hạn cho phép.

Thảo luận kết quả

Kết quả thí nghiệm và mô phỏng cho thấy gạch không nung có thể thay thế hiệu quả gạch nung truyền thống trong các dự án nhà ở xã hội, đặc biệt phù hợp với công trình có quy mô vừa và nhỏ, kết cấu chịu lực chính là tường gạch. Sự khác biệt về chất lượng gạch giữa các địa phương phản ánh mức độ đầu tư công nghệ và kiểm soát chất lượng sản xuất. So với các nghiên cứu trước đây, kết quả này khẳng định tính khả thi và ưu điểm của gạch không nung trong tiết kiệm năng lượng, giảm phát thải và chi phí xây dựng. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố cường độ chịu nén, bảng so sánh tỷ lệ mẫu đạt tiêu chuẩn và biểu đồ ứng suất mô phỏng kết cấu dưới tải trọng động đất.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Nâng cao công nghệ sản xuất: Đầu tư dây chuyền sản xuất gạch không nung tự động, áp dụng công nghệ ép rung và phối trộn nguyên liệu chính xác nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm tỷ lệ mẫu không đạt tiêu chuẩn. Chủ thể thực hiện: các nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng, thời gian 1-2 năm.

  2. Kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt: Thiết lập hệ thống kiểm tra chất lượng nguyên liệu đầu vào và sản phẩm đầu ra theo tiêu chuẩn quốc gia, đảm bảo tính đồng nhất và ổn định của gạch không nung. Chủ thể thực hiện: cơ quan quản lý nhà nước và doanh nghiệp, thời gian liên tục.

  3. Đào tạo và nâng cao nhận thức: Tổ chức các khóa đào tạo kỹ thuật cho công nhân, kỹ sư xây dựng và chủ đầu tư về ưu điểm, kỹ thuật thi công và bảo dưỡng công trình sử dụng gạch không nung. Chủ thể thực hiện: trường đại học, viện nghiên cứu, doanh nghiệp, thời gian 6-12 tháng.

  4. Khuyến khích ứng dụng trong các dự án nhà ở xã hội: Ban hành chính sách ưu đãi, hỗ trợ tài chính và quy định bắt buộc sử dụng vật liệu xây không nung trong các công trình sử dụng vốn ngân sách, nhằm thúc đẩy phát triển bền vững ngành xây dựng. Chủ thể thực hiện: Bộ Xây dựng, chính quyền địa phương, thời gian 1-3 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà sản xuất vật liệu xây dựng: Nắm bắt công nghệ sản xuất gạch không nung hiện đại, cải tiến quy trình và nâng cao chất lượng sản phẩm để đáp ứng nhu cầu thị trường.

  2. Kỹ sư, kiến trúc sư xây dựng: Áp dụng kiến thức về tính chất cơ lý và khả năng chịu tải của gạch không nung trong thiết kế và thi công các công trình nhà ở xã hội, đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế.

  3. Cơ quan quản lý nhà nước: Xây dựng chính sách, tiêu chuẩn kỹ thuật và quy định pháp lý liên quan đến vật liệu xây không nung, thúc đẩy phát triển ngành xây dựng xanh, bền vững.

  4. Nhà đầu tư và chủ đầu tư dự án nhà ở xã hội: Đánh giá hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và môi trường khi lựa chọn gạch không nung làm vật liệu xây dựng, tối ưu hóa chi phí và thời gian thi công.

Câu hỏi thường gặp

  1. Gạch không nung có ưu điểm gì so với gạch nung truyền thống?
    Gạch không nung tiết kiệm năng lượng, giảm phát thải khí nhà kính, không sử dụng đất canh tác, có cường độ chịu nén cao, cách âm, cách nhiệt tốt và giảm chi phí xây dựng. Ví dụ, gạch AAC có tỷ trọng chỉ bằng 1/2 đến 1/3 gạch nung.

  2. Phương pháp thí nghiệm cường độ chịu nén của gạch không nung như thế nào?
    Mẫu gạch được trát hồ xi măng hai mặt chịu nén, nén bằng máy nén với tốc độ tăng tải đều, cường độ chịu nén tính bằng lực phá hủy chia diện tích mặt chịu nén. Kết quả được tính trung bình từ ba mẫu thử theo tiêu chuẩn TCVN 6477:2016.

  3. Khả năng chịu tải của gạch không nung trong nhà ở xã hội ra sao?
    Phân tích phần tử hữu hạn cho thấy gạch không nung chịu được tải trọng sử dụng và tải trọng động đất trong giới hạn an toàn, phù hợp với kết cấu tường chịu lực trong các công trình một trệt, một lửng.

  4. Tại sao cần kiểm soát chất lượng gạch không nung?
    Chất lượng gạch ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền, an toàn công trình và tuổi thọ sử dụng. Kiểm soát chất lượng giúp giảm tỷ lệ sản phẩm lỗi, đảm bảo tính đồng nhất và đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật.

  5. Gạch không nung có thể ứng dụng ở đâu ngoài nhà ở xã hội?
    Ngoài nhà ở xã hội, gạch không nung phù hợp cho các công trình công nghiệp, thương mại, trường học, bệnh viện và các công trình dân dụng khác, đặc biệt nơi yêu cầu tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường.

Kết luận

  • Gạch không nung là vật liệu xây dựng thân thiện môi trường, phù hợp xu hướng phát triển bền vững và tiết kiệm năng lượng.
  • Luận văn đã xác định được tính chất cơ lý và khả năng chịu tải của gạch không nung trong dự án nhà ở xã hội tại Bình Phước, đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.
  • Phân tích tải trọng động đất cho thấy công trình sử dụng gạch không nung có độ an toàn và độ bền phù hợp với yêu cầu thiết kế.
  • Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng trong thiết kế và thi công các dự án nhà ở xã hội cho người thu nhập thấp tại Bình Phước và tham khảo cho các địa phương khác như Long An.
  • Đề xuất các giải pháp nâng cao công nghệ sản xuất, kiểm soát chất lượng và chính sách hỗ trợ nhằm thúc đẩy phát triển vật liệu xây không nung trong ngành xây dựng Việt Nam.

Hành động tiếp theo: Các nhà sản xuất và cơ quan quản lý cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất để nâng cao chất lượng và ứng dụng rộng rãi gạch không nung, góp phần phát triển ngành xây dựng xanh, bền vững.