Đặt vấn đề Trên thế giới, đã có nhiều quốc gia khuyến khích sử dụng tro ay từ nhà máy nhiệt điện trong xây dựng các công trình nhƣ đƣờng sá, ống thoát nƣớc…. Nhƣ tại Pháp lƣợng tro ay thải ra đƣợc tái sử dụng lên đến 99%; tại Nhật Bản là 80%; tại Hàn Quốc là 85%. So với việc sản xuất gạch nung truyền thống từ đất sét, công nghệ sản xuất gạch không nung tiết kiệm hơn 85% n ng lƣợng [1]. Ở Việt Nam trong xây dựng chiếm tỉ lệ sử dụng gạch nung chiếm từ 90-95%, đang là nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng, t ng hiệu ứng nhà kính, từng ngày làm giảm dần đến diện tích đất canh tác.
Trƣớc tình hình đó ngày 28 tháng 04 n m 2010 Thủ tƣớng Chính phủ đã ban hành quyết định số 567 phê duyệt Chƣơng trình phát triển vật liệu xây không nung đến n m 2020 [2]. Kể từ khi an hành quyết định 567 hay còn gọi là chƣơng trình 567, ở Việt Nam hiện nay việc đƣa gạch xây không nung vào các công trình xây dựng đang trở thành yêu cầu ắt uộc trong ngành xây dựng. Theo Thông tƣ số 09/2012/TT-BXD, đô thị loại 3 trở lên phải sử dụng 100% vật liệu xây không nung kể từ ngày thông tƣ có hiệu lực" và "tại khu vực còn lại phải sử dụng tối thiểu 50% VLKN kể từ ngày Thông tƣ có hiệu lực đến hết n m 2015, sau n m 2015 phải sử dụng 100%" [3]. Nhƣ vậy gạch không nung đƣợc kỳ vọng sẽ dần đƣợc thay thế các loại gạch nung truyền thống, giảm hao phí nhân công, giảm ô nhiễm môi trƣờng, giảm hao phí các nguồn tài nguyên liên quan và thân thiện với môi trƣờng… và quy hoạch phát triển ngành VLXKN.
Đến n m 2030, cả nƣớc sẽ cần phải đầu tƣ mới khoảng 2300 dây chuyền sản xuất VLXKN. Thông qua Quyết định số 2171/QD-TTg ngày 23/12/2021 của Thủ Tƣớng Chính Phủ nhằm đẩy mạnh sản xuất và sử dụng vật liệu xây không nung thay thế một phần gạch đất sét nung đạt tỷ lệ: 35 - 40% vào n m 2025, 40 - 45% vào n m 2030 trong tổng số vật liệu xây, đảm ảo tỷ lệ sử dụng VLXKN trong các công trình theo quy 1 định; Giảm phát thải khí CO2 vào n m 2025 là trên 2,5 triệu tấn/n m và n m 2030 là trên 3,0 triệu tấn/n m (so với sản xuất gạch nung với khối lƣợng tƣơng đƣơng). Với định hƣớng đầu tƣ phát triển sản xuất và sử dụng vật liệu xây không nung đến n m 2030. Đầu tƣ công nghệ sản xuất hiện đại, tiết kiệm nguyên vật liệu, n ng lƣợng.
T ng cƣờng đầu tƣ phát triển sản xuất các chủng loại sản phẩm VLXKN tấm lớn, sản phẩm nhẹ, tính n ng cao, phù hợp với điều kiện nguyên vật liệu và nhu cầu thị trƣờng [4]. Việc chọn và thực hiện đề tài “Nghiên cứu - xây dựng chế độ làm việc của máy ép gạch kiểu rung bàn trong sản xuất gạch không nung xi măng cốt liệu” là cần thiết và có ý ngh a trong thực tế. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu của đề tài của luận v n nhƣ sau: Xác định đƣợc một số thông số chính làm việc của máy ép gạch ảnh hƣởng đến chất lƣợng viên gạch không nung xi m ng cốt liệu. Xác định ảnh hƣởng: tần số rung và cƣờng độ ép, thời gian tạo hình viên gạch ảnh hƣởng đến chất lƣợng viên gạch xi m ng cốt liệu và tỷ lệ hƣ hỏng của loại gạch 4 lỗ.
Xây dựng đƣợc chế độ làm việc hợp lý của máy ép. Đối tƣợng nghiên cứu Cƣờng độ ép, tần số rung, thời gian tạo hình trong sản xuất gạch không nung xi m ng cốt liệu loại gạch 4 lỗ trên máy ép gạch không nung kiểu ép - rung bàn. Phạm vi và phƣơng pháp nghiên cứu Đề tài áp dụng 3 phƣơng pháp nghiên cứu ao gồm: Phƣơng pháp nghiên cứu kế thừa: 2 + Sử dụng các nguồn tài liệu để tra cứu các nội dung tổng quan liên quan đến máy ép gạch không nung, vật liệu sản xuất, các tiêu chuẩn chất lƣợng của gạch không nung. Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết: + Sử dụng các kiến thức lý thuyết để thƣc hiện tính toán, thiết kế mô hình máy ép gạch kiểu ép - rung bàn.
Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm: + Phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm: thực hiện các thực nghiệm xác định ảnh hƣởng của tần số rung và cƣờng độ ép, thời gian tạo hình ảnh hƣởng đến chất lƣợng viên gạch, tỷ lệ hƣ hỏng của viên gạch xi m ng cốt liệu loại gạch 4 lỗ. + Xây dựng chế độ làm việc hợp lý của máy. Ý nghĩa của đề tài - Góp phần đáp ứng tỷ lệ thay thế vật liệu xây theo Quyết định số 2171/QD- TTg ngày 23/12/2021 của Thủ Tƣớng Chính Phủ nhằm đẩy mạnh sản xuất và sử dụng vật liệu xây không nung tại Việt Nam đến 2030. - Góp phần thỏa mãn nhu cầu về chất lƣợng vật liệu xây, t ng tính cạnh tranh sản phẩm gạch không nung trên thị trƣờng vật liệu xây dựng và phục vụ cho các công trình xây dựng trong quá trình phát triển kiến trúc hạ tầng.
- Đa dạng nguồn nguyên liệu sẵn có trong tự nhiên, nguồn tro thải của các nhà máy nhiệt điện để thay thế một phần gạch đất sét nung, hạn chế sử dụng đất canh tác, tiết kiệm n ng lƣợng, giảm chi phí xử lý phế thải các ngành công nghiệp đem lại hiệu quả kinh tế chung cho toàn xã hội và ảo vệ môi trƣờng. - Góp phần nâng cao trình độ công nghệ sản xuất gạch không nung nói chung tại Việt Nam. 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về gạch không nung Gạch không nung đƣợc sản xuất với nguyên liệu từ xi m ng và một số thành phần nhƣ mạt đá sạch, xỉ than nhiệt điện, cát vàng, phế thải công nghiệp. Gạch không nung là loại gạch đƣợc tạo hình mà không cần gia nhiệt để đạt các chỉ tiêu về các chỉ số cơ học nhƣ: cƣờng độ nén, độ hút nƣớc, cách âm, … Điểm đáng lƣu ý của gạch không nung là các chất phụ gia kết dính đƣợc thêm vào trong quá trình cấp phối giúp t ng cƣờng độ kết dính cũng nhƣ độ ền theo thời gian.
Là loại gạch đƣợc khuyến khích sử dụng thay thế gạch nung “đỏ”. Với nhiều ƣu điểm lớn về chủng loại trên cùng một loại gạch, thích hợp cho việc xây dựng các công trình lớn nhỏ đồng thời đẩy nhanh tiến độ thi công và các yêu cầu về kỹ thuật, kết cấu trong xây dựng. Trong quá trình phát triển, gạch không nung đã ngày càng đƣợc tin dùng trong các công trình dần trở nên phổ iến và phát triển phù hợp với chiến lƣợc phát triển vật liệu xây dựng không nung của chính phủ. Quyết định số 567/QĐ-TTg [2] của chính phủ và các v n ản pháp quy của ộ xây dựng, gạch không nung đƣợc phân thành các nhóm sản phẩm nhƣ sau: Gạch xi m ng cốt liệu (XMCL): chiếm khoảng 75% tổng lƣợng gạch không nung.
Gạch ê tông ọt (gạch nhẹ): chiếm 5% tổng lƣợng gạch không nung. Gạch khác (đá ong, đất hóa đá, v.): chiếm 5% tổng lƣợng gạch không nung. Với khả n ng chịu lực cao nhất (trên 80kg/cm2) tỉ trọng cũng lớn nhất (trên 1900kg/m3 đối với gạch đặc) các loại gạch không nung vẫn nhỏ hơn so với gạch đất nung. Một công trình yêu cầu cƣờng độ chịu lực 80kg/cm2 thì với gạch không nung xi m ng cốt liệu chỉ cần dùng gạch lỗ 1400kg/m3 là đã vƣợt 100kg/cm2 trong khi 4 gạch đất nung cần gạch đặc 1800kg/m3 vừa nặng hơn lại chịu lực kém hơn chƣa kể các vấn đề nhƣ chịu nhiệt và cách âm [5].2 Tổng quát về quy trình công nghệ sản xuất gạch không nung 1.1 Quy trình sản xuất Quy trình sản xuất chung của gạch không nung gồm có các ƣớc thực hiện sau: Cát Mạt Xi Nƣớc Định lƣợng đá m ng Hệ thống trộn Trộn đều nguyên liệu Hệ thống cấp liệu Nguyên liệu đã trộn lên máy tạo gạch Máy tạo gạch Rung – ép định hình ra sản phẩm Bãi ảo dƣỡng gạch Dƣỡng hộ gạch 7 -> 28 ngày ( tự nhiên hoặc nhiệt ẩm) Sản phẩm gạch Block hoàn thiện Hình 1.1 Lƣu đồ mô tả quy trình sản xuất gạch không nung 1.2 Các bước sản xuất gạch không nung Quá trình sản xuất gạch không nung trải qua 6 ƣớc nhƣ sau: Bƣớc 1: Chuẩn ị nguyên liệu Các nguyên liệu chính gồm xi m ng, tro ay, mạt đá và cát đƣợc kiểm tra, phân loại, hạt thô lớn sẽ đƣợc sàn lọc hoặc nghiền nhỏ (kích thƣớc hạt ≤ 5mm là chuẩn) chuẩn ị cho quá trình cấp phối.
5 Bƣớc 2: Chọn cấp phối và định lƣợng nguyên liệu theo cấp phối Các thiết ị định lƣợng nếu không chính xác thì không đảm ảo định lƣợng đƣợc đúng khối lƣợng theo cấp phối ê tông đã quy định thì sẽ làm ảnh hƣởng nhiều đến chất lƣợng sản phẩm. Bƣớc 3: Trộn đều các nguyên liệu Sau khi định lƣợng, hỗn hợp nguyên liệu đƣợc đƣa vào máy trộn và đƣợc trộn đều theo thời gian đã định thành hỗn hợp phối liệu đồng nhất. Độ ẩm hỗn hợp phối liệu lúc này đạt theo cấp phối của đơn vị sản xuất đang áp dụng. Hỗn hợp nguyên liệu sau phối trộn đƣợc rót vào àn khuôn.
Bƣớc 4: Tạo hình sản phẩm Thông qua hệ thống xy lanh thủy lực, máy hoạt động theo cơ chế ép - rung tạo ra lực rất lớn để hình thành các viên gạch không nung đồng đều, đạt chất lƣợng cao với độ ổn định tốt. Cùng với việc phối trộn nguyên liệu, ộ phận tạo hình nhờ ép - rung là hai yếu tố vô cùng quan trọng để tạo ra sản phẩm gạch theo nhƣ ý muốn. Bƣớc 5: Chuyển và xếp gạch Gạch vừa sản xuất ra đƣợc đƣa vào khu vực dƣỡng gạch hoặc tự động chuyển vào máy sấy tùy theo mô hình sản xuất. Gạch đƣợc dƣỡng hộ sơ ộ khoảng 1 - 1,5 ngày trong nhà xƣởng có mái che, sau đó chuyển ra khu vực kho thành phẩm tiếp tục dƣỡng từ 7 đến 28 ngày tùy theo yêu cầu và đóng gói, dán nhãn mác cho sản phẩm gạch hoàn thiện.3 Công nghệ và một số máy ép sản xuất gạch bê tông phổ biến trên thị trƣờng hiện nay Hiện nay ở có nhiều chủng loại máy ép gạch không nung nhƣng chủ yếu đƣợc chia theo 02 loại công nghệ chính là Công nghệ ép tĩnh và công nghệ rung - ép.1 Công nghệ ép tĩnh Công nghệ ép t nh thƣờng đƣợc sử dụng ởi các dòng máy đến từ Trung Quốc.
Thiết ị tạo hình sản phẩm theo công nghệ ép t nh tạo ra lực ép nhờ các xy lanh thủy lực.