CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Sự cần thiết của đề tài nghiên cứu Ngày nay, song hành với những thành tựu phát triển xã hội hiện đại thì vẫn còn tồn tại rất nhiều bất cập về sự thay đổi môi trường tự nhiên như hiệu ứng nhà kính, sa mạc hóa, ô nhiễm môi trường hay những tác động ngược trở lại từ thiên nhiên như lũ lụt, gió bão, động đất, sóng thần, … Trong những năm qua, nền kinh tế được đẩy mạnh phát triển thông qua chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo hướng giảm tỷ trọng nông nghiệp, tăng tỷ trọng công nghiệp, xây dựng và dịch vụ. Kết cấu cơ sở hạ tầng được cải thiện, các hoạt động xây dựng nhiều công trình với quy mô lớn cũng như các công trình nhỏ lẻ của người dân đang diễn ra rất mạnh mẽ, kéo theo đó là nhu cầu về vật liệu xây dựng ngày càng cao, đặc biệt là các loại vật liệu cơ bản như gạch, ngói, cát, sỏi,… Các công trình xây dựng hiện nay vẫn sử dụng bê tông cốt thép làm khung chịu lực chính. Vật liệu gạch được sử dụng để làm kết cấu tường chắn, bao che hay ngăn cách giữa các không gian khác nhau trong công trình. Xuất phát từ nhu cầu thực tế, các hoạt động sản xuất vật liệu xây dựng, đặc biệt là sản xuất gạch ngói đang phát triển rất mạnh mẽ và diễn ra tại rất nhiều địa phương trong toàn quốc.
Theo thống kê năm 2012, với hơn 9.000 xí nghiệp sản xuất gạch ngói thì trung bình cả nước tiêu thụ 20 – 22 tỷ viên gạch một năm. Đến năm 2020, lượng gạch cần thiết cho xây dựng ước tính sẽ gia tăng gấp đôi, khoảng 40 tỷ viên[1]. Điều đáng quan tâm là số cơ sở sản xuất lớn tập trung, có kỹ thuật, được đầu tư trang thiết bị và công nghệ tiên tiến, sản phẩm có chất lượng cao, khả năng cạnh tranh tốt trên thị trường và đặc biệt tiết kiệm nguyên, nhiên liệu, ít gây ô nhiễm môi trường (như lò tuynen) chỉ chiếm từ 25- 30%[2]. Phần còn lại đa số đều là các lò sản xuất gạch, ngói theo phương pháp thủ công, lạc hậu, chất lượng sản phẩm thấp, chỉ dùng than đá và củi để đốt nên có mức độ phát thải gây ô nhiễm môi trường cao.
Lò gạch truyền thống tại Vĩnh Long[3] Hầu hết các cơ sở đều sử dụng nguyên liệu đất được khai thác tại chỗ, các hoạt động đào bới, san lấp diễn ra liên tục qua nhiều năm đã khiến cho bề mặt khu vực trở nên nham nhở, biến dạng, hình thành nên các hố sâu chứa nước, gây sạt lở và ảnh hưởng rất lớn đến chế độ thủy văn của khu vực. Để hình thành nên các lớp đất này phải trải qua hàng trăm năm, thậm chí hàng nghìn năm bồi đắp của các con sông. Tuy nhiên, những hoạt động khai thác đất nguyên liệu hiện nay đã làm biến đổi thành phần, cấu trúc bề mặt đất, dẫn đến diện tích đất sau khi thai thác không thể tiến hành canh tác được hoặc nếu có canh tác thì năng suất cây trồng rất thấp. Tất cả các lò gạch thủ công đều sử dụng nhiên liệu là than đá phối trộn với các vật liệu sẵn có tại địa phương như bùn ao, củi đốt nên có nhiệt lượng thấp, tỷ lệ phối trộn nhiên liệu và không khí trong các lò gạch không được kiểm soát nên hiệu suất cháy không cao, dẫn đến phát sinh nhiều khí thải độc hại như CO, SOx, NOx, các loại bụi có kích thước khác nhau như PM10, PM2,5[2].
Bên cạnh đó, hầu hết các lò gạch đều không có hệ thống thu hồi xử lý khí thải, thậm chí không có cả ống khói để tăng cường khả năng pha loãng khí thải. Hậu quả là không khí khu vực xung quanh rất ngột ngạt, mùi 9 khét khó chịu; các hoạt động bốc dỡ, chuyên trở đất, gạch thành phẩm diễn ra thường xuyên làm phát sinh bụi mù mịt khiến cho bầu không khí khu vực đã khó chịu càng trở nên ngột ngạt hơn. Theo kết quả nghiên cứu tính toán của Viện nghiên cứu KHCN Việt Nam, để sản xuất một vạn viên gạch với kích thước tiêu chuẩn 20×10×5 (cm) cần tiêu thụ khoảng 1,8 tấn than đá, 3 m3 củi; mỗi năm một lò gạch có thể sản xuất khoảng 10 đến 15 vạn viên. Như vậy chỉ ước tính riêng cho một lò gạch trung bình mỗi năm tiêu tốn hết 18 đến 27 tấn than, 30 đến 45 m3 củi[2].
Bên cạnh đó quá trình vận chuyển, phối trộn nhiên liệu cho các lò đốt cũng đòi hỏi tốn nhiều năng lượng và nhân công, dẫn đến chi phí sản xuất và giá thành sản phẩm cao nên khó cạnh trạnh với các sản phẩm cùng loại được sản xuất theo quy mô công nghiệp. Sản xuất gạch, ngói truyền thống ảnh hưởng đến môi trường tự nhiên[4]. 10 Trước nhu cầu vật liệu xây dựng ngày một tăng cũng như thực trạng hàng loạt các lò gạch thủ công phát triển tự phát gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sản xuất và đời sống của nhân dân, Thủ tướng Chính phủ đã ra quyết định số 115/2001/QĐ-TTg ngày 01/8/2001 yêu cầu tiến tới xoá bỏ việc sản xuất gạch đất sét nung bằng lò thủ công ở ven các khu đô thị trước năm 2005 và các vùng khác vào năm 2010[2]. Việc hạn chế sản xuất gạch nung và thay thế bằng gạch không nung đang là chủ trương lớn của Nhà nước và các bộ, ngành địa phương.
Để triển khai thực hiện Chính phủ đã ban hành Quyết định số 567/QĐ-TTg ngày 28-4-2010, Chỉ thị số 10/CT-TTg ngày 16-4-2012, theo đó Bộ Xây dựng ban hành Thông tư số 09/2012/TT-BXD ngày 28/11/2012 quy định cụ thể việc sử dụng vật liệu xây không nung trong công trình xây dựng với mục tiêu lộ trình đến sau năm 2015 sử dụng 100% vật liệu xây không nung cho các công trình xây dựng được đầu tư bằng nguồn vốn nhà nước[5]. Gạch không nung là loại gạch xây, sau khi được tạo hình sẽ tự đóng rắn và đạt các chỉ tiêu về cơ học như cường độ chịu nén, chịu uốn, độ hút nước. mà không cần nung ở nhiệt độ cao. Độ bền của gạch không nung có thể được gia tăng nhờ lực ép, lực rung lên viên gạch và thành phần kết dính của chúng[6].
Sản phẩm gạch không nung có nhiều chủng loại; có thể sử dụng rộng rãi từ những công trình phụ trợ nhỏ đến các công trình kiến trúc cao tầng, giá thành phù hợp với từng công trình. Có nhiều loại dùng để xây tường, lát nền, kề đê và trang trí. Các loại gạch không nung có mặt trên thị trường: 11 Hình 1. Các loại gạch không nung trên thị trường[7].
- 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. 12 - Gạch Block: Gạch được hình thành từ đá vụn, cát, xi măng, có cường độ chịu lực cao, có thể xây nhà cao tầng. Ưu điểm nổi trội là cách âm, cách nhiệt tốt, cứng chắc và mang vẻ cổ xưa nên thường được dùng xây tường rào, nhà xưởng, trang trí. Nhược điểm của loại gạch này là nặng, to, khó xây nên chưa được áp dụng rộng rãi trên thị trường.
- 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 bazan. 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. - Gạch siêu nhẹ Sản suất bằng công nghệ bọt khí.
Thành phành cơ bản: Xi măng, tro bay nhiệt điện, cát mịn, phụ gia tạo bọt. - Gạch bê-tông khí chưng áp ( AAC ) Tên tiếng Anh là Autoclaved Aerated Concrete – gọi tắt là AAC được rất nhiều nước trên thế giới ứng dụng rộng rãi với rất nhiều ưu điểm như thân thiện với môi trường, siêu nhẹ, bền, tiết kiệm năng lượng hóa thạch do không phải nung đốt truyền thống, bảo ôn, chống cháy, cách âm, cách nhiệt, chống thấm rất tốt so với vật liệu đất sét nung. - Gạch bê tông bọt khí (Cellular Lightweight Concrete - CLC) Bê tông bọt khí được phát minh tại châu Âu vào những năm 1960 một công nghệ khá đơn giản và linh động có thể sản xuất bất cứ ở đâu với bất cứ ai với yêu cầu chỉ cần có chất tạo bọt, xi măng, cát, nước là đủ. Do đó nó đã được sử dụng phổ biến khắp thế giới vào rất nhiều ứng dụng khác nhau.
Công nghệ sản xuất bê tông bọt khác biệt đáng kể so với công nghệ sản xuất bê tông khí AAC. 13 Ưu điểm của gạch không nung : - Không dùng nguyên liệu đất sét để sản xuất vì đất sét chủ yếu khai thác từ đất nông nghiệp. Do vậy sẽ làm giảm diện tích đất trồng. - Không dùng nhiên liệu như than, củi để đốt, 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 chuẩn xác hơn vật liệu nung. - Tạo ra đa dạng loại hình sản phẩm, nhiều màu sắc khác nhau, kích thước khác nhau, thích ứng 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, đầu tư thấp hơn vật liệu nung… - Mang lại hiệu quả cao và phù hợp với các TCVN do bộ xây dựng công bố. Ngoài những lợi thế vốn có thì gạch không nung hiện đang được nghiên cứu về độ bền trong các môi trường ăn mòn như axit hay muối, … Từ đó có thể ứng dụng để ngăn chặn và bảo vệ công trình trước sự xâm thực của nước mặn và sự ăn mòn của các dòng nước thải sinh hoạt, công – nông nghiệp.
Qua đó có thể thấy gạch không nung đang dần khẳng định tính ứng dụng cao trong ngành Xây dựng hiện nay. Sự xâm thực của nước mặn và tác động ăn mòn từ nước thải ở các cống[8-9]. Hiện nay, gạch không nung đã và đang khẳng định chỗ đứng vững chắc trong các công trình, nó đang dần trở nên phổ biến hơn và được ưu tiên phát triển. Có rất nhiều 14 công trình sử dụng gạch không nung, từ công trình nhỏ lẻ, phụ trợ cho đến các công trình dân dụng, đình chùa, nhà hàng, sân golf, khu nghỉ dưỡng, cao ốc,.
Bên cạnh đó, nhược điểm của các loại gạch không nung thông thường là khả năng chịu lực chưa cao và chịu mài mòn kém. Các loại gạch không nung thông thường sử dụng cát là cốt liệu chính. Cát là nguồn vật liệu tự nhiên không thể tái tạo được.