ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
BỘ MÔN VẬT LIỆU SILICAT
---------------o0o--------------BK

TP.HCM

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GẠCH KHÔNG NUNG TỪ BÙN ĐỎ

GVHD :
SVTH :
MSSV :

PGS.TS ĐỖ QUANG MINH
LÊ CHÍ TÂM
V0602106

TP. HCM - 01/2011
i
1


ĐẠI HỌC QUỐC GIA Tp.HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

----------

Số:
/BKĐT
KHOA : CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
BỘ MÔN : VẬT LIỆU SILICAT

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
HỌ VÀ TÊN: LÊ CHÍ TÂM

MSSV: V0602106

NGÀNH: SILICAT

LỚP: VL06SI

1. Đầu đề luận văn:
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
2. Nhiệm vụ (Yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
3. Ngày giao nhiệm vụ luận văn: .................................................................................
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: .....................................................................................
5. Họ và tên người hướng dẫn:
Phần hướng dẫn:
1. .........................................
...................................

2. .........................................
...................................
Nội dung và yêu cầu LVTN đã được thông qua Bộ Môn.
Ngày……………tháng…………năm 2011
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
(Ký và ghi rõ họ tên)

PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN:
Người duyệt (chấm sơ bộ): ....................
Đơn vò: ...................................................
Ngày bảo vệ: .........................................
Điểm tổng kết:.......................................
Nơi lưu trữ luận văn:..............................

NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH
(Ký và ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN

Trước hết, em xin chân thành cảm ơn quí thầy cô trường Đại học Bách Khoa Thành
phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy cho em suốt thời gian học tập tại trường.
Em xin chân thành cảm ơn quí thầy cô trong bộ môn Vật Liệu Silicat đã tận tình
giảng dạy cho em những kiến thức vô cùng quý giá cả về chuyên môn lẫn thực tế để em
có thể tự tin lập nghiệp sau này.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Đỗ Quang Minh đã dành rất nhiều
thời gian và tâm huyết hướng dẫn em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến chú Kỳ (quản lí xưởng Silicat), anh
Nguyễn Học Thắng (học viên cao học, chuyên ngành Silicat), anh Quốc (sinh viên khóa
2005, chuyên ngành Silicat) và toàn thể các bạn lớp VL06SI đã tận tình giúp đỡ em về

mặt lý thuyết lẫn thực nghiệm để em có thể hoàn thành luận văn của mình.
Mặc dù em đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và năng
lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những
đóng góp quí báu của quí thầy cô và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình đã luôn động viên em trong
suốt quá trình học tập tại trường, đặc biệt là trong thời gian hoàn thành luận văn.

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 01 năm 2011
Lê Chí Tâm

ii


TÓM TẮT LUẬN VĂN

Ngày nay, hầu hết các công trình xây dựng người ta thường sử dụng gạch nung. Tuy
nhiên, vấn đề về tiết kiệm năng lượng và vấn đề bảo vệ môi trường là hai vấn đề tất yếu
phải thực hiện nếu con người muốn tồn tại lâu dài. Chính vì thế, xu thế chuyển từ việc sử
dụng gạch nung sang sử dụng gạch không nung là một xu thế tất yếu trong tương lai gần.
Việt Nam có trữ lượng Bôxít xếp thứ tư trên thế giới với tổng trữ lượng hơn 8 tỷ tấn,
trong đó trữ lượng Bôxít tập trung nhiều nhất là ở Tây Nguyên với hơn 5,5 tỷ tấn. Có thể
nói Việt Nam là một cường quốc về Bôxít. Vì thế, việc khai thác quặng Bôxít để sản xuất
nhôm và hợp kim nhôm để đẩy mạnh ngành công nghiệp luyện kim phát triển là việc khó
tránh khỏi. Để có hiệu suất sản xuất nhôm và hợp kim nhôm từ Bôxít cao thì công nghệ
Bayer là công nghệ tốt nhất hiện nay đáp ứng được điều đó. Nhưng lượng bùn đỏ thải ra
từ việc sản xuất nhôm và hợp kim nhôm từ Bôxít với lượng kiềm rất cao là một vấn nạn
nan giải. Nếu không được xử lí đúng cách, đây sẽ là loại chất thải cực kỳ nguy hại cho
môi trường.
Được sự hướng dẫn của thầy PGS.TS Đỗ Quang Minh, em tiến hành nghiên cứu sử
dụng bùn đỏ, chất kết dính ximăng, đá mi và phụ gia xỉ than để làm gạch không nung.

Qua quá trình nghiên cứu và kết quả khảo sát các tính chất cơ lý của các mẫu gạch
không nung từ bùn đỏ, chất kết dính ximăng, đá mi và xỉ than cho thấy việc sử dụng bùn
đỏ, chất kết dính ximăng, đá mi và phụ gia xỉ than để làm gạch không nung là hoàn toàn
có thể thực hiện được.

iii


MỤC LỤC
Chương I TỔNG QUAN .................................................................................................. 1
1.1

Gạch không nung là gì? ............................................................................................. 1

1.2

Phân loại .................................................................................................................... 2

1.3
hội

Ưu nhược điểm và tầm quan trọng của gạch không nung đối với vấn đề kinh tế - xã
................................................................................................................................... 3

1.4

Tình hình sản xuất và sử dụng gạch không nung ở Việt Nam [12] .......................... 4

1.5


Tình hình sản xuất gạch không nung trên thế giới [12] ............................................ 6

1.6

Mục tiêu của đề tài .................................................................................................... 7

Chương II CƠ SỞ LÝ THUYẾT................................................................................... 10
2.1 Cơ sở hóa lý ................................................................................................................ 10
2.1.1 Bản chất của chất kết dính ximăng Portland (XMP) [1] ..................................... 10
2.1.1.1 Quá trình đóng rắn của XMP [1] ............................................................... 10
2.1.2 Bản chất của cốt liệu............................................................................................ 13
2.1.3 Phương pháp tạo hình .......................................................................................... 14
2.1.4 Quy trình bão dưỡng gạch sau khi tạo hình [2] ................................................... 15
2.2 Cơ sở các phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 16
2.2.1 Xác định thành phần hóa bằng huỳnh quang tia X (XRF) .................................. 16
2.2.2 Độ hút vôi ............................................................................................................ 16
2.2.3 Xác định thành phần hạt ...................................................................................... 16
2.2.4 Xác định thành phần hóa bằng phương pháp phổ hồng ngoại (IR)..................... 17
2.2.5 Xác định thành phần khoáng bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) [4] ....... 17
2.2.6 Phân tích nhiệt vi sai (DTA) [4] .......................................................................... 18
2.2.7 Quan sát bề mặt kính hiển vi điện tử quét (SEM) [4] ......................................... 18
2.2.8 Xác định tính chất cơ lý của sản phẩm [3] .......................................................... 18
Chương III NGUYÊN LIỆU .......................................................................................... 19
3.1 Cốt liệu ....................................................................................................................... 19
3.1.1 Bùn đỏ.................................................................................................................. 19
3.1.2 Đá mi ................................................................................................................... 26
iv


3.2 Chất kết dính ............................................................................................................... 26

3.3 Phụ gia ........................................................................................................................ 26
Chương IV THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ .............................................................. 31
4.1 Quy trình tiến hành thí nghiệm .................................................................................. 31
4.1.1

Sơ đồ chung ...................................................................................................... 31

4.1.2

Thuyết minh sơ đồ chung ................................................................................. 32

4.2 Thí nghiệm ................................................................................................................. 32
4.2.1

Khảo sát lượng chất kết dính (ximăng Hạ Long PCB 40) cần sử dụng ........... 32

4.2.2

Khảo sát độ ẩm tạo hình ................................................................................... 34

4.2.3 Khảo sát áp lực ép ............................................................................................... 35
4.2.3 Xác định pH của bùn đỏ và xỉ than ..................................................................... 36
4.2.4 Tính thành phần phối liệu .................................................................................... 38
4.2.5 Đo độ bền sản phẩm ............................................................................................ 39
4.2.5.1 Độ bền uốn [3] ........................................................................................... 39
4.2.5.2 Độ bền nén [3] ........................................................................................... 48
4.2.6 Kiểm tra thành phần khoáng của mẫu có cường độ nén cao ............................... 50
4.2.7 Kiểm tra pH của sản sau cùng ............................................................................. 51
4.2.7.1 Kiểm tra độ giảm pH của bùn đỏ khi cho xỉ than vào ............................... 51
4.2.7.2 So sánh pH của phối liệu ban đầu và pH của sản phẩm ............................. 52

Chương V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................... 55
5.1 Kết luận....................................................................................................................... 55
5.2 Kiến nghị .................................................................................................................... 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 57
Phụ lục A: Kết quả đo độ hút vôi của xỉ than. .............................................................. 58
Phụ lục B: Kết quả đo độ bền uốn của các mẫu gạch .................................................. 59
Phụ lục C: Phổ nhiễu xạ tia X. ....................................................................................... 62

v


DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1 Một số loại gạch không nung trên thị trường hiện nay ....................................... 1
Hình 1.2 Một số chủng loại gạch không nung hiện nay ..................................................... 8
Hình 2.1 Cơ chế polymer hóa của đất [8] ........................................................................ 14
Hình 3.1 Các dạng tồn tại của Bauxit trong tự nhiên...................................................... 20
Hình 3.2 Quy trình luyện nhôm bằng công nghệ Bayer .................................................. 20
Hình 3.3 Phổ hồng ngoại của bùn đỏ .............................................................................. 21
Hình 3.4 Phổ nhiễu xạ tia X của bùn đỏ .......................................................................... 22
Hình 3.5 Biểu đồ biểu thị pH của bùn đỏ ứng với từng lượng nước cụ thể ..................... 24
Hình 3.6 Kết quả phân tích cỡ hạt của bùn đỏ bằng phương pháp Lazer ...................... 25
Hình 3.7 Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) của mẫu xỉ than ...................................................... 28
Hình 4.1 Sơ đồ chung của quá trình tiến hành thí nghiệm .............................................. 31
Hình 4.2 Biểu đồ biểu thị cường độ uốn của mẫu ứng với từng hàm lượng ximăng ...... 33
Hình 4.3 Biểu đồ biểu thị độ bền uốn của mẫu ứng với từng độ ẩm tạo hình ................. 34
Hình 4.4 Biểu đồ biểu thị độ bền uốn của mẫu ứng với từng áp lực tạo hình mẫu ......... 35
Hình 4.5 Biểu đồ biểu thị pH của bùn đỏ ứng với từng lượng nước cụ thể .................... 36
Hình 4.6 Biểu đồ biểu thị pH của xỉ than ứng với từng lượng nước cụ thể .................... 37
Hình 4.7 Biểu đồ biểu thị độ bền uốn của các mẫu không chứa đá mi ở 8 ngày tuổi ..... 41
Hình 4.8 Biểu đồ biểu thị độ bền uốn của các mẫu có chứa đá mi ở 8 ngày tuổi ........... 42

Hình 4.9 Biểu đồ biểu thị độ bền uốn của mẫu chỉ chứa ximăng và bùn đỏ ở 28 ngày
tuổi ..................................................................................................................................... 43
Hình 4.10 Biểu đồ biểu thị độ bền uốn của các mẫu không chứa đá mi ở 8 ngày tuổi ... 45
Hình 4.11 Biểu đồ biểu thị độ bền uốn của các mẫu có chứa 1% đá mi ở 28 ngày tuổi. 46
Hình 4.12 Biểu đồ biểu thị độ bền uốn của các mẫu có chứa 2% đá mi ở 28 ngày tuổi. 47
Hình 4.13 Biểu đồ biểu thị cường độ nén của các tổ mẫu 20-5-1(28) và 20-5-2(28) ...... 49
Hình 4.14 Phổ nhiễu xạ tia X của tổ mẫu 20-5-1(28) ..................................................... 50
Hình 4.15 Biểu đồ biểu thị pH của 40g bùn đỏ khi tăng lượng xỉ than cho vào ............. 52

vi


DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 3.1 Các khoáng tồn tại trong quặng Bauxit............................................................ 19
Bảng 3.2 Thành phần hóa của bùn đỏ ............................................................................. 21
Bảng 3.3 pH của bùn đỏ ứng với 100ml nước ................................................................. 23
Bảng 3.4 pH của bùn đỏ ứng với 200ml nước ................................................................. 23
Bảng 3.5 pH của bùn đỏ ứng với 300ml nước ................................................................. 23
Bảng 3.6 Các thông số kỹ thuật của ximăng Hạ Long PCB 40 ....................................... 26
Bảng 3.7 Thành phần hóa của xỉ ..................................................................................... 27
Bảng 3.8 Độ hút vôi của xỉ than....................................................................................... 29
Bảng 4.1 Cường độ uốn (ở 28 ngày tuổi) của các mẫu ứng với từng lượng ximăng trong
thành phần phối liệu .......................................................................................................... 33
Bảng 4.2 Độ bền uốn của mẫu ứng với từng độ ẩm tạo hình khác nhau ......................... 34
Bảng 4.3 Độ bền uốn của mẫu ứng với từng áp lực ép tạo hình ..................................... 35
Bảng 4.4 pH của bùn đỏ ứng với 100ml nước ................................................................. 36
Bảng 4.5 pH của bùn đỏ ứng với 200ml nước. ................................................................ 36
Bảng 4.6 pH của bùn đỏ ứng với 300ml nước ................................................................. 36
Bảng 4.7 pH của xỉ than ứng với 100ml H2O .................................................................. 37
Bảng 4.8 pH của xỉ than ứng với 200ml H2O .................................................................. 37

Bảng 4.9 pH của xỉ than ứng với 300ml H2O .................................................................. 37
Bảng 4.10 Thành phần phối liệu ...................................................................................... 38
Bảng 4.11 Độ bền uốn trung bình của các mẫu không chứa đá mi ở 8 ngày tuổi........... 40
Bảng 4.12 Độ bền uốn trung bình của các mẫu có chứa đá mi ở 8 ngày tuổi ................ 41
Bảng 4.13 Độ bền uốn trung bình của các mẫu chỉ chứa ximăng và bùn đỏ ở 28 ngày
tuổi ..................................................................................................................................... 43
Bảng 4.14 Độ bền uốn trung bình của các mẫu không chứa đá mi ở 28 ngày tuổi ........ 44
Bảng 4.15 Độ bền uốn trung bình của các mẫu có chứa 1% đá mi ở 28 ngày tuổi ........ 45
Bảng 4.16 Độ bền uốn trung bình của các mẫu có chứa 2% đá mi ở 28 ngày tuổi ........ 47
Bảng 4.17 Độ bền nén của tổ mẫu 20-5-1(28)................................................................. 49
vii


Bảng 4.18 Độ bền nén của tổ mẫu 20-5-2(28)................................................................. 49
Bảng 4.19 pH của 40g bùn đỏ khi tăng lượng xỉ than cho vào. ...................................... 51
Bảng 4.20 pH của phối liệu ban đầu và của sản phẩm có thành phần phối liệu 20% xỉ
than – 5% ximăng – 1% đá mi (42 ngày tuổi) ................................................................... 53
Bảng 4.21 pH của phối liệu ban đầu và của sản phẩm có thành phần phối liệu 20% xỉ
than – 5% ximăng – 2% đá mi (42 ngày tuổi) ................................................................... 53

viii


Chương I
TỔNG QUAN
1.1 Gạch không nung là gì?
Ngày nay, hầu hết các công trình xây dựng người ta thường sử dụng gạch nung. Các
nhà sản xuất vật liệu xây dựng nói chung và các công ty sản xuất gạch nói riêng đã cung
ứng cho thị trường sản phẩm các sản phẩm gạch không nung khá đa dạng về chủng loại.
Tuy nhiên trong thời gian gần đây, vai trò của gạch không nung đã và đang chiếm một

vai trò đáng kể trong xây dựng.
Thật ra gạch không nung đã được con người sử dụng rất lâu nhưng vì nhiều lí do khác
nhau mà cho đến nay hầu như chỉ được sử dụng rộng rãi ở một số nước trên thế giới. Ở
nước ta, hầu hết các loại gạch không nung đều sử dụng các dạng nguyên liệu là chất thải
công nghiệp hoặc nguyên liệu quen thuộc như mạt đá, cát song, đất, chất thải của ngành
công nghiệp sản xuất Alumin (bùn đỏ),…cùng với các chất kết dính như: ximăng, vôi,
xỉ,…

Hình 1.1 Một số loại gạch không nung trên thị trường hiện nay.
Nếu chúng ta định nghĩa một cách đơn giản về mặt công nghệ sản xuất thì gạch
không nung là loại gạch được sản xuất mà không cần trải qua công đoạn nung trong
lò ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên nếu xét một cách khoa học về mặt cấu trúc vật liệu thì gạch
không nung có thành phần chủ yếu gồm chất kết dính và cốt liệu.
Như vậy có thể nói gạch không nung là một composite vô cơ.
Quy trình sản xuất gạch không nung được trình bày đơn giản như sau: [2]
 Định lượng
 Trộn ẩm (có thể ủ trong thời gian nhất định)
1


 Tạo hình
 Dưỡng ẩm trong một khoảng thời gian quy định.
Gạch không nung có cường độ ban đầu không cao như gạch nung nhưng theo thời
gian, cường độ của nó có thể tăng. Điều này phụ thuộc khá nhiều vào bản chất của chất
kết dính và cốt liệu.
Gạch không nung sau khi tạo hình không cần phải nung kết khối mà chỉ cần bão
dưỡng tự nhiên ngoài không khí. Chính vì vậy người ta tiết kiệm được rất nhiều nhiên
liệu cũng như nguyên liệu trong quá trình sản xuất.
1.2 Phân loại
Phân loại theo chất kết dính: [2]

 Vôi xỉ hoạt hóa, xỉ lò cao
 Vôi – puzzoland
 Vôi – sét hoạt hóa
 Vôi – gạch nung non lửa
 Vôi – diatomit – latterit.
Phân loại theo cốt liệu: [2]
 Đá
 Cát
 Đất
 Chất thải hỗn hợp của các nhà máy: nhiệt điện, luyện kim, gốm sứ,
ximăng,…
Ngoài ra chúng ta cũng có thể phân loại gạch không nung theo tính năng sử
dụng hoặc gọi chúng theo tên trên thị trường như: [13]
 Gạch block
 Gạch terrazzo
 Gạch tự chèn
 Gạch đá nhân tạo
 Gạch lát vỉa hè,…
Công thức của một số loại gạch không nung thường gặp: [13]
 Công thức số 1: 30% xỉ than nghiền nhỏ + 30% xỉ khoáng + 30% đất
thải, chất thải rắn + 8 ÷ 10% ximăng + 0 ÷ 2% bột đá.
 Công thức số 2: 60% bột đá + 3% muối kali + 8 ÷ 10% ximăng + 3%
vôi bột, còn lại là chất thải rắn khác.
 Công thức số 3: 60% cát song + 30% chất thải rắn + 8 ÷ 10% ximăng,
còn lại là các chất độn khác.
 Công thức số 4: 90% đá sét + 8 ÷10% ximăng + 0 ÷ 2% muối kali.

2



 Công thức số 5: 60% xỉ quặng sắt + 30% chất thải rắn + 8 ÷ 10%
ximăng + 0 ÷ 2% muối kali.
 Công thức số 6: 60% tro xỉ than + 30% xỉ quặng + 8 ÷ 10% ximăng, còn
lại là bột đá.
1.3 Ƣu nhƣợc điểm và tầm quan trọng của gạch không nung đối với vấn đề kinh tế xã hội
Ưu điểm: [13]
 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.
 Không qua nung ở nhiệt độ cao nên tiết kiệm nhiên liệu, giảm lượng
chất thải gây ô nhiễm môi trường từ việc đốt nhiên liệu.
 Có thể sử dụng các chất thải của ngành công nghiệp luyện kim mà điển
hình nhất là bùn đỏ. Đây là vấn đề đau đầu trong việc giải quyết các vấn
đề về môi trường. Việc sử dụng bùn đỏ làm gạch không nung đã làm
giảm gánh nặng về ô nhiễm môi trường do ngành luyện alumin từ bôxít
gây ra.
 Có thể tạo đa dạng các loại hình sản phẩm, nhiều màu sắc khác nhau,
kích thước khác nhau, thích ứng nhu cầu rộng lớn trong xây dựng.
 Sản phẩm tạo thành ít phế phẩm do ít qua công đoạn sấy, nung, khả
năng chịu lực phù hợp với mục đích sử dụng, có khả năng cách nhiệt,
cách âm.
 Cơ sở sản xuất có thể phát triển theo nhiều qui mô khác nhau, không bị
khống chế về mặt bằng sản xuất, thời tiết, chi phí đầu tư thấp.
Nhược điểm: [13]
 Hiện nay, gạch không nung phần lớn được sản xuất từ chất kết dính
ximăng và cốt liệu mạt đá với chi phí khá cao nên giá thành vẫn còn
chưa cạnh tranh được với gạch nung.
 Hầu hết các loại gạch không nung chỉ có cường độ nhất định, chưa đáp
ứng hết nhu cầu to lớn của thị trường.
 Khối lượng gạch vẫn còn khá lớn nên chưa thể sử dụng dễ dàng để xây
dựng các tòa nhà cao tầng hay các công trình lớn khác.

 Chu kì sản xuất gạch còn tốn nhiều thời gian vì chất kết dính đóng rắn
chậm nên vấn đề mặt bằng, tiêu thụ sản phẩm còn hạn chế.
Tầm quan trọng: [12]
 Để đáp ứng nhu cầu vật liệu xây dựng của nước ta đến năm 2020 cần
khoảng 40 – 42 tỉ viên gạch, đồng thời hạn chế việc khai thác đất ruộng
canh tác, đảm bảo an ninh lương thực, giảm tiêu thụ lượng than và ô
nhiễm môi trường…Đã có nhiều giải pháp đồng bộ, khuyến khích phát
triển gạch không nung. Ngoài việc nhanh chóng đầu tư, phát triển mạnh
mẽ sản xuất và sử dụng rộng rãi vật liệu không nung thay thế gạch đất
3


sét nung, ban hành đồng bộ các tiêu chuẩn, đơn giá, quy phạm xây dựng
liên quan đến sản xuất và sử dụng gạch block bê tông, sản phẩm bê tông
nhẹ…Nhà nước cũng đã có nhiều biện pháp có tính pháp lý nhằm
khuyến khích sản xuất gạch không nung, hạn chế gạch xây dựng sản
xuất theo phương pháp truyền thống.
 Từ những điều này ta có thể thấy tầm quan trọng của vật liệu xây dựng
không nung nói chung và gạch không nung nói riêng ngày càng được
nâng cao hơn trong tương lai và ảnh hưởng của nó đến nền kinh tế - xã
hội ngày càng lớn.
1.4 Tình hình sản xuất và sử dụng gạch không nung ở Việt Nam [12]
Ở Việt Nam, hiện tại vật liệu nung chiếm tỷ lệ hơn 93%, còn vật liệu không nung chỉ
chiếm chưa đến 7% trong tổng sản lượng gạch ngói xây dựng. Như vậy ta có thể thấy vật
liệu xây dựng không nung kém phát triển không những trong nước mà còn quá cách biệt
so với các nước trong khu vực và thế giới.
Tuy vậy, đến nay mục tiêu đề ra không được thực hiện và hiện tại chỉ đạt 7 ÷ 8% số
lượng gạch không nung trong tổng sản lượng gạch xây dựng (khoảng 1,5 ÷ 1,6 tỉ viên).
Gạch không nung dạng block bê tông đã xuất hiện ở nước ta với khá nhiều cơ sở sản
xuất tại nhiều địa phương như: Ninh Bình, Hà Nội, Đồng Nai…với các dây chuyền sản

xuất hiện đại được nhập từ Italia, Tây Ban Nha, Cộng Hòa Liên Bang Đức, Nhật,
Pháp…Gạch này cũng được đưa vào xây dựng nhiều nhà ở, khách sạn hiện đại như:
Hilton, Horison, Trung tâm hội nghị Quốc Tế, Sân vận động Mỹ Đình…
Hiện nay ở nước ta, tỉ lệ sử dụng gạch không nung rất thấp. Hầu hết gạch block được
sử dụng trong các công trình cao cấp ở nước ta như: khách sạn Hilton, Horison, Trung
tâm Hội nghị Quốc Tế…đều do các nhà thiết kế, chủ đầu tư nước ngoài yêu cầu. Vì sao
gạch không nung ở nước ta kém phát triển mặc dù sản xuất và sử dụng gạch không nung
có nhiều hiệu quả như vậy? Các nguyên nhân chủ yếu như sau:
 Thứ nhất: tư duy và hành động theo kiểu “ăn sẵn” tài nguyên thiên nhiên sẵn
có. Các loại gạch xây dựng qua nung đã được sản xuất từ rất lâu. Chúng được
sản xuất từ nguyên liệu chủ yếu là đất sét. Nước ta lại là nước nông nghiệp nên
tài nguyên đất sét là có sẵn, giá thu mua nguyên liệu đất sét lại rất rẻ, phương
pháp sản xuất lại đơn giản nên khá phổ biến và phát triển ở nước ta.
 Thứ hai: vật liệu không nung thiếu điểm tựa để phát triển.
o Yêu cầu phát triển đầu tư xây dựng của nước ta là khách quan theo sự
phát triển đổi mới, hội nhập thế giới, cơ chế thị trường. Tuy quá trình
đổi mới đã diễn ra trên 20 năm nhưng hiệu quả còn hạn chế về hiểu biết
và hành động. Không có đột phá trong dự báo đầu tư phát triển vật liệu,

4


về chuyển đổi sản xuất vật liệu không nung một cách kiên quyết bằng
chính sách và luật pháp.
o Còn duy trì sản phẩm vật liệu nung trong kế hoạch phát triển năm 2010
và những năm tiếp theo ở mức cao (50 ÷ 70%).
o Mức thuế khai thác tài nguyên, cũng như thuế về xâm hại môi trường rất
thấp cùng việc thực thi chế tài không nghiêm nên chưa có tác dụng làm
hạn chế trong thực tế.
o Thiếu chính sách cụ thể và thuế về ưu đãi đầu tư để khuyến khích các

thành phần kinh tế tham gia đầu tư sản xuất vật liệu không nung trong
việc tận dụng phế thải công nghiệp, khai thác nguyên vật liệu tại chỗ,
cạnh tranh về giá cả trên thị trường.
o Chưa có đầu tư nghiên cứu và cải tiến trang thiết bị trong sản xuất vật
liệu không nung để phù hợp với lao động và kỹ thuật xây dựng Việt
Nam. Từ năm 1985 đến năm 2007 mới có 14 tiêu chuẩn chất lượng sản
phẩm và phương pháp thử xác định chất lượng nhưng thiếu các tiêu
chuẩn hướng dẫn thi công sử dụng sản phẩm, nhiều năm sản phẩm còn
theo tiêu chuẩn nước ngoài hoặc theo tiêu chuẩn do doanh nghiệp đưa
ra.
o Chưa chú ý quan tâm trong việc tuyên truyền hiệu quả cần thiết phải sản
xuất và tiêu thụ vật liệu xây dựng không nung trong xã hội. Việc sử
dụng vật liệu không nung vừa mang tính tùy thích theo sự hiểu biết chủ
quan của các nhà đầu tư trong và ngoài nước.
 Thứ ba: thiếu quản lí nhà nước về vật liệu xây dựng.
o Sự mất cân đối về phát triển cơ cấu chủng loại, sự mất cân đối về cung
cầu là hệ quả của tổ chức quản lý đầu tư phát triển vật liệu xây dựng
khép kín theo Bộ ngành Trung ương và địa phương, dẫn đến phân tán
trong đầu tư không theo quy hoạch, không theo cơ cấu sản phẩm, biến
các cơ sở sản xuất vật liệu xây dựng phụ thuộc vào sự chỉ đạo của các
cấp theo cơ chế chủ quan Trung ương và địa phương.
o Có thể còn nhiều nguyên nhân khác giải thích cho sự kém phát triển của
vật liệu không nung. Điều quan trọng là chưa có biện pháp về cơ chế
chính sách làm thay đổi nhận thức về hiệu quả sử dụng vật liệu không
nung vào xây dựng ở Việt Nam. Trách nhiệm này thuộc về quản lý Nhà
nước chuyên ngành xây dựng và chuyên ngành công nghiệp vật liệu xây
dựng. Sự phát triển vật liệu xây dựng không nung cần đồng bộ tháo gỡ
và tạo điều kiện về cơ chế và tổ chức quản lý để phù hợp với xu thế phát
triển, góp phần bảo đảm an ninh lương thực, bảo vệ môi trường, làm
phong phú sản phẩm vật liệu xây dựng.

o Chiến lược phát triển ngành vật liệu xây dựng đến năm 2020 đã đề ra
mục tiêu phát triển sản xuất vật liệu xây dựng không nung thay thế gạch
5


đất sét nung vào năm 2020 là 20%. Tuy nhiên hiện nay, theo các con số
thống kê chưa đầy đủ thì tỷ lệ này hiện mới chỉ đạt khoảng 5% (theo TS
Trần Đức Long – Viện Vật liệu xây dựng – Bộ xây dựng).
Mỗi năm Việt Nam sản xuất khoảng 16 tỷ viên gạch ngói nung. Tính trung bình 1.000
viên gạch/ ngói cần 1,7 m3 đất thì mỗi năm ngành công nghiệp vật liệu này cần khoảng
27 triệu m3 đất. Chưa kể tới hàng năm nhà máy sản xuất gạch ceramic trên cả nước, hàng
năm cũng tiêu tốn cả trăm triệu m3 đất sét. Đó là những con số được đưa ra tại hội thảo
“Vật liệu xây dựng không nung – Thời cơ – Giải pháp – Hiệu quả” được tổ chức ngày
11/06/2008, tại Hà Nội.
Cũng theo tính toán, năm 2010 sản lượng gạch, ngói nung sẽ tăng lên 25 tỷ viên, năm
2020 là 42 tỷ viên. Tiến sĩ Trần Văn Huynh, Chủ tịch Hội Vật liệu xây dựng Việt Nam
cho biết: “Để đạt sản lượng 42 tỷ viên gạch ngói nung vào năm 2020, chúng ta sẽ phải sử
dụng 600 triệu m3 đất sét, tương đương với 30.000 ha đất canh tác. Điều này sẽ làm ảnh
hưởng nghiêm trọng đến vấn đề an ninh lương thực của đất nước. Không những thế, quá
trình nung sản phẩm cũng làm tiêu tốn rất nhiều nhiên liệu, đặc biệt là than đá. Quá trình
này thải ra môi trường một lượng lớn khí độc lại không chỉ ảnh hưởng tới môi trường,
sức khỏe con người mà còn làm giảm năng suất cây trồng”.
1.5 Tình hình sản xuất gạch không nung trên thế giới [12]
Tại Mỹ, Tây Âu và Nhật Bản, tỷ lệ vật liệu xây dựng không nung chiếm tới hơn 70%
thị phần bởi nhiều lí do mà một trong những lí do đặc biệt nhất là vật liệu này không sử
dụng đến đất tự nhiên – một tài nguyên khoáng sản bị cấm khai khác ở nhiều nơi.
Thiết bị sản xuất vật liệu không nung trên thế giới cũng rất đa dạng: thiết bị sản xuất
gạch block, thiết bị sản xuất gạch sân vườn. Điều này cho thấy vật liệu xây dựng không
nung rất phong phú có thể đáp ứng rộng rãi các nhu cầu, chứ không chỉ bó hẹp là gạch
block thay thế cho gạch đỏ làm từ đất nung.

So sánh hiệu quả kinh tế, kỹ thuật sản xuất và sử dụng thì sản phẩm vật liệu xây dựng
không nung có nhiều tính chất vượt trội hơn vật liệu nung, cho nên các nước phát triển
hiện nay đã sản xuất vật liệu không nung chiếm sản lượng vượt trội so với gạch nung
hàng năm.
Nhiều nước trên thế giới đã có chính sách ưu đãi về thuế, vay vốn… khiến giá thành
vật liệu không nung giảm, đồng thời những chính sách khắt khe hơn về thuế đối với gạch
nung cũng như các biện pháp pháp lý nguồn khí thải nhằm kích đẩy chi phí sản xuất gạch
nung lên.
Điều này cho thấy gạch không nung cũng như vật liệu xây dựng không nung đã và
đang rất phát triển và được sử dụng rộng rãi trên thế giới.
6


1.6 Mục tiêu của đề tài
Việt Nam có trữ lượng Bôxít xếp thứ tư trên thế giới với tổng trữ lượng hơn 8 tỷ tấn,
trong đó trữ lượng bôxít tập trung nhiều nhất là ở Tây Nguyên với hơn 5,5 tỷ tấn. Có thể
nói Việt Nam là một cường quốc về Bôxít.
Nhằm phát triển nền công nghiệp nhôm Việt Nam, ngày 7/04/2006, tập đoàn công
nghiệp than và khoáng sản Việt Nam chính thức khởi động tổ hợp dự án Bôxít – Nhôm
Lâm Đồng. Theo báo cáo nghiên cứu, mỏ bôxít Tân Rai có trữ lượng hơn 225 triệu tấn
với khả năng khai thác 3,9 triệu tấn/năm; dự án Bôxít – Alumin Đắc Nông có công suất 1
– 2 triệu tấn/năm sẽ được triển khai thăm dò, khai thác và luyện trên 5 mỏ thuộc 3 xã của
tỉnh Đắc Nông. [7]
Như vậy, nếu các dự án khai thác được Quốc Hội phê duyệt và đi vào thực thi thì Việt
Nam sẽ là nước xuất khẩu Alumin lớn nhất trong khu vực với công suất tối đa có thể lên
đến 6 triệu tấn/năm. [10]
Hầu hết các dự án tinh luyện Alumin đều sử dụng công nghệ Bayer và bùn đỏ là vấn
đề môi trường lớn nhất của công nghệ này. Chất thải bùn đỏ của công nghệ Bayer chứa
lượng kiềm rất lớn. Nếu lượng bùn này không được xử lí tốt sẽ là mối đe dọa rất lớn đối
với môi trường. Bùn đỏ có cỡ hạt mịn, phần lớn nhỏ hơn 40 (mm), tỷ trọng 2,7 ÷ 3,2

tấn/m3. Nếu lấy tỷ trọng trung bình là 3 tấn/m3 thì thể tích một tấn bùn đỏ là 0,33 m3. Từ
đó cho thấy một thể tích bùn đỏ khổng lồ sẽ được thải ra khi toàn bộ hơn 8 tỷ tấn bôxít
của Việt Nam được khai thác.
Bùn đỏ được bơm ra khỏi nhà máy trong dạng huyền phù với nồng độ chất rắn chiếm
40 ÷ 60% thể tích chất thải. Trong trường hợp được lọc thì lượng bùn chiếm khoảng 60 ÷
70%, nước chiếm khoảng 30 ÷ 40% chất thải. [15]
Theo tính toán, nếu sản xuất 6 triệu tấn alumin/năm và lượng bùn đỏ trung bình 1
tấn/tấn alumin thì lượng bùn đỏ thải là 6 triệu tấn/năm. Nếu bùn đỏ thải ra có nồng độ
chất rắn 50% thì sẽ chiếm tổng thể tích là 9 triệu m3/năm. Việc xây hồ chứa bùn đỏ phải
tuân thủ những yêu cầu nghiêm ngặc với lớp bọc ở đáy và thành bên đủ dày để không có
sự thoát kiềm từ bùn đỏ. Như vậy, tổng diện tích bãi chứa bùn đỏ là rất lớn và đầu tư rất
tốn kém. [6]
Để xem xét khả năng xử lí bùn đỏ, đã có nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới. Có
thể chia các phương án đề xuất thành các nhóm phương pháp như sau: [7]
Nhóm 1: Tận dụng bùn đỏ thu Na2O và Al2O3 từ bùn đỏ, cặn còn lại dùng để
sản xuất thép và titan.
 Xử lí bùn đỏ trong dung dịch nước có CaO để thu hồi Na2O.

7


 Thiêu kết bùn đỏ với các chất phụ gia khác và thiêu tẩm than để thu hồi
Na2O và Al2O3.
Nhóm 2:
 Hoàn nguyên bùn đỏ trong trạng thái rắn hoặc trạng thái nóng chảy với
khí hoặc cacbon, tách sản phẩm sắt bằng phương pháp tuyển từ.
 Nấu chảy bùn đỏ để tạo thành thép và hợp kim, còn xỉ để sản xuất
alumin hoặc ximăng.
Nhóm 3: Xử lí bùn đỏ bằng axit hoặc các hợp chất hóa học khác, thu hồi từng
kim loại bằng phương pháp kết tinh chọn lọc hoặc bằng phương pháp trao đổi

ion.
Nhóm 4: Dùng bùn đỏ để sản xuất gạch, làm sạch nước, điều chỉnh độ chua
của đất…
Tuy nhiên, các phương pháp trên còn nhiều vấn đề về kinh tế, kỹ thuật chưa giải
quyết được nên áp dụng công nghiệp còn rất hạn chế. Do đó, bùn đỏ thải ra từ các nhà
máy alumin vẫn là một lượng chất thải rắn lớn và cần được xử lí. Thế giới có hai cách để
thải bùn đỏ: [15]
Thải trên đất:
 Thải trên các vùng được bao quanh bởi đê chắn.
 Thải trong các thung lũng có đập chắn.
 Chất đống bùn đỏ sau khi lọc.
 Thải vào những khai trường mỏ không còn được khai thác.
Thải trong nước:
 Thải ra các sông.
 Thải ra biển hoặc các đầm phá ven biển.
Trong đề tài này, bùn đỏ được nghiên cứu xử lí theo nhóm 4. Nghĩa là bùn đỏ được
nghiên cứu để làm cốt liệu mịn để sản xuất gạch không nung ở quy mô phòng thí nghiệm.

Hình 1.2 Một số chủng loại gạch không nung hiện nay.
8


Như vậy, nếu có thể đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, tính công nghệ thì có thể áp dụng vào
quy mô công nghiệp để sản xuất đại trà. Do đó, gánh nặng về việc xử lí bùn đỏ có thể
phần nào giải quyết.
Yêu cầu của đề tài:
 Sử dụng nguyên liệu gồm: bùn đỏ từ công nghệ Bayer, xỉ than, ximăng,
đá mi để tạo hình gạch không nung.
 Kiểm tra các tính chất của gạch và xem xét tính khả thi.


9


Chương II
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Cơ sở hóa lý
2.1.1 Bản chất của chất kết dính ximăng Portland (XMP) [1]
2.1.1.1 Quá trình đóng rắn của XMP [1]
Khi thủy hóa, các thành phần pha khác nhau của XMP trong clinker sẽ đồng
thời tham gia các phản ứng hóa học. Theo quan điểm của Baicop – Rebinder, có
thể chia quá trình này thành 3 giai đoạn:
 Giai đoạn 1: Các khoáng của XMP tác dụng với nước ở giai đoạn đầu
hình thành một lớp sản phẩm ngay trên bề mặt hạt, chủ yếu là các C-SH. Các sản phẩm mới hình thành một phần tan vào nước, một phần tạo
dung dịch quá bão hòa (nếu lượng nước ít), một phần không tan vẫn
nằm trên bề mặt các hạt khoáng ximăng tạo cấu trúc gel làm tốc độ
nước thâm nhập chậm lại.
 Giai đoạn 2: Trong dung dịch quá bão hòa, các sản phẩm ở dạng keo,
các C-S-H kết tinh dạng sợi, dạng gel làm cho đá ximăng có cường độ
nhờ các khoáng ettringhit tạo thành.
 Giai đoạn 3: Nước bay hơi, các keo C-S-H trong dung dịch kết tinh dần
cho đến hết, tạo cấu trúc gel với nhiều lỗ xốp nhỏ. Các lớp gel trên bề
mặt hạt ximăng có khả năng giữ nước sẽ làm cho lượng nước tiếp tục
thấm sâu vào trong lớp hạt khoáng ximăng và quá trình tiếp tục lặp lại
tương tự nên cường độ đá ximăng sẽ phát triển theo thời gian.
Cụ thể quá trình hydrat hóa như sau:
 Khoáng C3S:
Với lượng nước nhiều:
3CaO.SiO2) + mH2O → xCaO.SiO2.nH2O +(3 – x)Ca(OH)2
Với lượng nước ít:
2(3CaO.SiO2) + 6H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2

Tùy từng điều kiện khác nhau mà sản phẩm hydrat sẽ khác nhau và x, n cũng khác
nhau:
 Ở nhiệt độ thường, trong môi trường bão hòa hoặc quá bão hòa
Ca(OH)2, sản phẩm hydrat sẽ là:
10


C2SH2 – (1,7 – 2)CaO.SiO2.(2 – 4)H2O
 Khi lượng Ca(OH)2 vừa đủ, sản phẩm hydrat là:
CHS(B) – (0,8 – 1,5)CaO.SiO2.(0,5 – 2,5)H2O +Ca(OH)2
 Ở nhiệt độ 80 ÷ 1200C xuất hiện C2SH(B)
 Ở nhiệt độ 120 ÷ 1750C xuất hiện C2SH(A) + C2SH(C) + C3SH2
 Ở nhiệt độ > 2000C sản phẩm phản ứng chỉ là C2SH2.
 Khoáng C2S:
Tốc độ phản ứng của C2S với nước chậm hơn của C3S nhiều, sản
phẩm vẫn là các C-S-H nhưng không tạo thành Ca(OH)2.
2CaO.SiO2 + mH2O → 2CaO.SiO2.mH2O (thường m = 4)
Thành phần hóa của các sản phẩm C-S-H thủy hóa trong phản ứng
với C2S với nước phụ thuộc khá nhiều vào điều kiện phản ứng. Nếu
lượng nước nhiều thì sản phẩm ban đầu là từ C-S-H đến C1,65SHx sau 1,5
giờ thủy hóa được 20 ÷ 30%, sau 28 ngày đêm là khoảng 50%.
 Khoáng C3A:
Sản phẩm thủy hóa khoáng C3A là các khoáng C-A-H với các thành
phần khác nhau.
3CaO.Al2O3 +nH2O → 3CaO.Al2O3.nH2O
Ở nhiệt độ thường, ban đầu tạo khoáng trung gian: 2CaO.Al2O3.8H2O
và 4CaO.Al2O3.13H2O không bền sẽ chuyển thành 3CaO.Al2O3.6H2O,
lúc này thể tích riêng tăng thêm 66,63%. Có thể tóm tắt dãy phản ứng
như sau:
2C3A + 21H → C4A13H + C2AH8 → 2C3AH6 + 9H→ C3A + CH + 12H

→ C4AH13
Các sản phẩm thủy hóa tiếp theo của C3A như C4AH13 và CAH18 hòa
tan rất nhanh, sau một ngày đêm có thể thủy hóa đến 70 ÷ 80%. Chính vì
thể người ta dùng thạch cao để giảm tốc độ đóng rắn bằng cách thạch cao
11


tác dụng với C3A tạo thành khoáng ettringhit dạng hình kim hoặc hình
thoi bao quanh bề mặt khoáng C3A làm chậm quá trình đóng rắn của nó.
3CaO.Al2O3 + 3CaSO4.2H2O + 26H2O → 3CaO.Al2O3.CaSO4.32H2O
(khoáng ettringhit)
Nếu lượng thạch cao không đủ,các khoáng ettringhit tạo thành sẽ tác
dụng với các C-A-H để tạo thành H-S-A-C kiềm thấp.
2(3CaO.Al2O3) + 3CaO.Al2O3.CaSO4.32H2O + 10H2O →
3CaO.Al2O3.CaSO4.18H2O
 Khoáng C4AF:
Khoáng này thủy phân theo phương trình:
4CaO.Al2O3.Fe2O3 + mH2O → 3CaO.Al2O3.6H2O + CaO.Fe2O3.mH2O
Mà trong XMP luôn có thạch cao nên tiếp tục xảy ra phản ứng:
3CaO.Al2O3.6H2O + 3CaSO4.2H2O + 23H2O →
3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O
Nếu thạch cao ít, sản phẩm phản ứng sẽ là:
3CaO.Al2O3.CaSO4.12H2O
Nếu xem sản phẩm là C2AF, dãy phản ứng có thể là:
C2AF + 2CH + 11H → C4(AF)H13
C2AF + 2CH + 3CS*H2 → C6(AF) S3*H31-32 (tương tự ettringhit)
C6(AF) S3*H31-32 + 2C4(AF)H13 → 3C6(AF)S*H12 + 2CH + 20H
 Các thành phần khác trong XMP:
Trong thành phần XMP còn có các khoáng CaO và MgO tự do nên
khi trộn với nước ta có các phản ứng:

CaO + H2O → Ca(OH)2 (porlandit)
MgO + H2O → Mg(OH)2 (brusit)

12


Ngoài ra còn tồn tại một lượng lớn pha thủy tinh có hoạt tính cao trong
clinker XMP nên cũng tạo thành sản phẩm hydrat hóa ở nhiệt độ thường
như:
3CaO.Al2O3. Fe2O3.6H2O
Hoặc là:
3CaO(Al,Fe)2O3.xSiO2.(2-6)H2O
2.1.2 Bản chất của cốt liệu
Gạch không nung sử dụng chất kết dính trộn đều bao quanh hạt cốt liệu để sau khi
đóng rắn, chất kết dính sẽ làm nhiệm vụ liên kết các hạt cốt liệu thành một khối vững
chắc.
Như vậy, đối với cấp phối gạch không nung, cường độ cơ học của cốt liệu càng cao
càng tốt. Đối với một số loại đất, đất pha cát, pha sỏi…làm cốt liệu thì cỡ hạt không
quá mịn (<0,315mm) sẽ cho ta cường độ gạch cao và phát triển tốt, hàm lượng tạp chất
hữu cơ càng ít càng tốt bởi vì nếu tạp chất quá nhiều thì hàm lượng chất kết dính sử
dụng cũng sẽ tăng lên.[7]
Như đã nêu, mục tiêu của đề tài là sử dụng bùn đỏ để làm cốt liệu sản xuất gạch
không nung. Tuy nhiên, chúng ta cũng biết rằng không phải một loại nguyên liệu nào
cũng có thể sử dụng làm cốt liệu cho gạch trừ khi nó phù hợp với các loại chất kết dính
mà ta chọn.
Để giảm thiểu lượng chất kết dính mà gạch vẫn đạt cường độ yêu cầu đồng thời tìm
ra nguồn nguyên liệu mới với chi phí rẻ hơn rất nhiều so với các loại nguyên liệu sử
dụng cho gạch không nung trên thị trường hiện nay, người ta tiến hành phân tích
nguyên liệu bùn đỏ thì nhận thấy trong thành phần của bùn đỏ có chứa một khoáng rất
quan trọng là khoáng Opal (SiO2.nH2O). Đây cũng chính là khoáng có thể tạo cường

độ cho gạch khi kết hợp với SiO2.nH2O tạo C-S-H (khoáng có cường độ).
Khoáng SiO2.nH2O muốn tạo cường độ cho gạch thì phải xảy ra phản ứng:
SiO2.nH2O + Ca(OH)2 → C-S-H
Ca(OH)2 trong các loại phụ gia khoáng hoạt tính và sinh ra trong quá trình thủy hóa
của XMP sẽ kết hợp với khoáng Opal trong nguyên liệu để tạo thành hoáng C-S-H
13


cũng chính là khoáng do ximăng thủy hóa tạo thành. Cho nên nó có thể tạo cường độ
cho gạch.[16]
Ngoài ra khi phân tích thành phần hóa, thì bùn đỏ chiếm một lượng lớn các oxyt
như: Al2O3, Fe2O3, Na2O…với kích thước hạt rất mịn và có nhiều khả năng mang điện
tích âm trên toàn hạt. Khi cho thêm các thành phần cốt liệu đá và các chất kết dính, phụ
gia khoáng hoạt tính tồn tại các cation mang điện tích dương rõ rệt thì các hạt anion và
cation sẽ nối lại với nhau tạo thành một chuỗi polyme vô cơ khá bền.

Hình 2.1 Cơ chế polymer hóa của đất [8].
2.1.3 Phƣơng pháp tạo hình
Gạch không nung thường được tạo hình bằng phương pháp ép. Người ta dùng áp
lực cao để nén ép khối nguyên liệu (kèm theo các phụ gia) với độ ẩm thích hợp để tạo
hình sản phẩm trong khuôn thép.
Trong quá trình nén ép sẽ xảy ra một số phản ứng hóa lý như sau:
 Đầu tiên, các pha rắn di chuyển theo mọi hướng trong khối bột gây ra sự
phá hủy các vòm cầu liên kết và các lỗ rỗng do chính các hạt vật liệu đổ
vào khuôn.
 Khi áp lực tăng dần sẽ xảy ra sự khuếch tán và tiếp xúc nhau giữa các
pha: pha rắn (bột phối liệu), pha lỏng (nước trong nguyên liệu) và pha
khí. Các hạt vật liệu sẽ tiến lại gần nhau và tăng diện tích tiếp xúc giữa
các hạt rắn.
14



 Cuối cùng, khi áp lực ép lớn nhất, các hạt khoáng dạng keo cùng với các
chất kết dính thực hiện quá trình “ximăng hóa” các hạt cốt liệu, trong đó
một phần không khí trong các khe trống bị áp lực cao đẩy ra ngoài, một
phần thoát ra không kịp sẽ bị nén ép lại. Ngoài ra, khối bột còn bị nén ép
bởi lớp nước bao quanh các hạt khoáng và nước tự do. Điều này cũng
gây ra ứng suất đàn hồi tỉ lệ thuận với độ lớn lực ép làm cho khối bột bị
phân lớp và lớp không khí nằm giữa các lớp bột sẽ làm giảm lực liên kết
giữa chúng và làm giảm độ bền của sản phẩm.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ép:
 Thành phần hạt: kích thước hạt càng đồng đều thì quá trình ép càng dễ
dàng, các hạt có độ lớn tương đương cũng dễ sít chặt hơn, diện tích bề
mặt tiếp xúc lớn tạo điều kiện cho các phản ứng pha rắn diễn ra tốt hơn.
 Độ rời: là độ linh động của các hạt vật liệu, hạt càng linh động càng dễ
lấp đầy khuôn ép.
 Độ tơi: bột càng tơi càng dễ tách khí nên quá trình nén sẽ đều hơn và
giảm ứng suất đàn hồi.
 Độ ẩm: làm giảm lực ma sát nội giữa các hạt khi ép, tăng lực liên kết và
độ chặt của bột.
 Đối với mỗi loại nguyên liệu ta sẽ lựa chọn những áp lực ép khác nhau.
Đây là một vấn đề rất quan trọng trong quá trình tạo hình sản phẩm. Nếu
áp lực quá nhỏ, các hạt vật liệu sẽ rời rạc và không thể liên kết thành
khối. Nếu áp lực quá lớn sẽ gây hiện tượng quá nén làm phân lớp vật liệu
và gây rạn nứt sản phẩm vì lúc đó ứng suất đàn hồi rất lớn.
2.1.4 Quy trình bão dƣỡng gạch sau khi tạo hình [2]
Gạch không nung có cường độ chủ yếu là do chất kết dính ninh kết và đóng rắn.
Chúng ta biết rằng lượng nước ban đầu chỉ đủ để chất kết dính ninh kết nhanh nhưng
chưa thể đủ môi trường cho chất kết dính tiếp tục đóng rắn phát triển cường độ. Vì vậy:
 Sau khi tạo hình, sau 24h, ta tưới ẩm mỗi ngày 2 đến 3 lần tùy loại chất

kết dính trong 3-7 ngày. Nếu chất kết dính là ximăng thì sau 24 giờ tưới
15


ẩm, ngày 3 lần liên tục trong 7 ngày. Nếu chất kết dính là vôi thì thời
gian dưỡng ẩm cần lâu hơn.
 Sau đó dưỡng ẩm tự nhiên ngoài không khí.
 Muốn gạch phát triển nhanh cường độ để rút ngắn thời gian sản xuất thì
sau khi tạo hình 3 ngày đêm, người ta bão dưỡng gạch bằng hơi nước với
áp suất thích hợp.
2.2 Cơ sở các phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1 Xác định thành phần hóa bằng huỳnh quang tia X (XRF)
Kỹ thuật EDS chủ yếu được thực hiện trong các kính hiển vi điện tử, ảnh vi cấu
trúc vật rắn được ghi lại thông qua việc sử dụng chùm điện tử có năng lượng cao
tương tác với vật rắn. Khi chùm điện tử có năng lượng lớn được chiếu vào vật rắn, nó
sẽ đâm xuyên sâu vào nguyên tử vật rắn và tương tác với các lớp điện tử bên trong
của nguyên tử tạo ra các tia X.
Tần số tia X phát ra là đặc trưng với nguyên tử của mỗi chất có mặt trong chất rắn.
Việc ghi nhận phổ tia X phát ra từ vật rắn sẽ cho thông tin về các nguyên tố hóa học
có mặt trong mẫu đồng thời cho các thông tin về tỉ phần các nguyên tố này.
2.2.2 Độ hút vôi
Xác định độ hút vôi giúp ta khảo sát hoạt tính thủy lực của phụ gia (hoặc nguyên
liệu). [3]
Phương pháp xác định độ hút vôi trong luận văn dựa theo sự hướng dẫn của sách
thí nghiệm chuyên ngành Silicat. [3]
2.2.3 Xác định thành phần hạt
Trong luận văn này chọn phương pháp LAZER để xác định thành phần hạt. Nguyên
lý chung cho các máy phân tích Lazer điện tử:
 Góc phản xạ sóng ánh sáng tới của các hạt vật liệu rời phụ thuộc vào
đường kính hạt. Hệ thống thấu kính trong các thiết bị này làm hôi tụ các

chùm tia nhiễu xạ lên một tế bào quang (sensor), ảnh của chùm tia thu
được có dạng hình vành khuyên.
16