Việc sử dụng chất thải để sản xuất vật liệu xây không nung không chỉ góp phần giảm lượng chất thải phải chôn lấp mà còn tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên, giảm nhu cầu khai thác đất sét và cát, đồng thời góp phần giảm phát thải trong ngành sản xuất vật liệu xây dựng. Đây cũng là hướng đi phù hợp với kinh tế tuần hoàn, trong đó chất thải của ngành này có thể trở thành nguồn nguyên liệu cho ngành khác.
Việc lựa chọn nguồn chất thải phải dựa trên công nghệ sản xuất và yêu cầu của từng loại sản phẩm. Một loại chất thải có thể phù hợp với gạch xi măng – cốt liệu nhưng lại không phù hợp với bê tông khí chưng áp hoặc bê tông bọt.
Một số nguồn chất thải có thể sử dụng để sản xuất vật liệu xây không nung
Tro, xỉ từ các nhà máy nhiệt điện: tro bay và một số loại xỉ có thể được sử dụng làm thành phần khoáng trong bê tông nhẹ, bê tông khí chưng áp hoặc gạch không nung sau khi được kiểm soát chất lượng.
Xỉ luyện kim: xỉ thép, xỉ đồng và một số loại xỉ khác có thể được nghiên cứu, xử lý để sử dụng làm cốt liệu hoặc vật liệu khoáng thay thế một phần nguyên liệu truyền thống.
Phế thải từ khai thác và chế biến đá: mạt đá, bột đá và các loại đá vụn có kích thước phù hợp có thể sử dụng làm cốt liệu cho gạch xi măng – cốt liệu.
Chất thải xây dựng: bê tông, gạch và vữa sau phá dỡ có thể được nghiền, phân loại để thu hồi cốt liệu tái chế, sử dụng thay thế một phần cốt liệu tự nhiên.
Bùn, chất thải giàu khoáng từ một số ngành công nghiệp: có thể được sử dụng trong một số công thức vật liệu sau khi đánh giá thành phần và tính an toàn.
Tro trấu và một số phụ phẩm nông nghiệp: tro trấu có hàm lượng silica cao, có thể được nghiên cứu sử dụng như vật liệu khoáng hoặc phụ gia trong một số sản phẩm xây dựng.
Phế thải từ quá trình sản xuất vật liệu xây dựng: bột đá, gạch vỡ, bê tông lỗi và các sản phẩm không đạt kích thước có thể được nghiền, sàng và tái sử dụng.
Yêu cầu đối với một số nguyên liệu chính sản xuất gạch không nung
Cát: Cát thường được sử dụng là cát sông, cát núi, cát nghiền hoặc cát thu hồi từ quá trình nghiền đá. Tùy công nghệ, một số loại cát hoặc vật liệu dạng hạt từ chất thải công nghiệp cũng có thể được sử dụng sau khi kiểm tra và xử lý phù hợp. Cát cần có cấp phối hạt phù hợp, tương đối đồng đều, sạch, không chứa quá nhiều tạp chất hữu cơ hoặc các thành phần gây ảnh hưởng đến quá trình đóng rắn. Kích thước hạt phải được lựa chọn theo yêu cầu của từng loại gạch và công nghệ sản xuất, thay vì áp dụng một kích thước cố định cho tất cả các sản phẩm.
Đá mạt: Đá mạt là một trong những nguyên liệu quan trọng để sản xuất gạch xi măng – cốt liệu. Nguồn đá mạt khá phổ biến ở nhiều địa phương của Việt Nam, đặc biệt tại các khu vực có hoạt động khai thác và chế biến đá xây dựng như Hà Nam, Ninh Bình, Thanh Hóa, Lạng Sơn, Thái Nguyên, Quảng Ninh... Đá mạt cần được sàng phân loại, kiểm soát thành phần hạt và loại bỏ tạp chất trước khi phối trộn. Việc lựa chọn cấp phối đá mạt hợp lý giúp giảm lượng xi măng cần sử dụng, tăng độ đặc chắc và cải thiện cường độ của viên gạch.
Xi măng: Xi măng là chất kết dính quan trọng trong nhiều loại gạch không nung, đặc biệt là gạch xi măng – cốt liệu. Xi măng kết hợp với nước tạo ra quá trình thủy hóa, liên kết các hạt cốt liệu và hình thành cường độ cho sản phẩm. Tỷ lệ xi măng phải được xác định phù hợp với loại cốt liệu, cấp phối và yêu cầu cường độ. Nếu lượng chất kết dính không đủ, sản phẩm có thể có cường độ thấp, dễ nứt hoặc dễ bị suy giảm chất lượng khi chịu tác động của môi trường. Ngược lại, sử dụng quá nhiều xi măng có thể làm tăng chi phí và không phải lúc nào cũng mang lại hiệu quả tương ứng.
Nước: Nước có vai trò quan trọng trong quá trình thủy hóa xi măng và tạo hình sản phẩm. Lượng nước phải được kiểm soát phù hợp với độ ẩm của cốt liệu và công nghệ ép hoặc đúc. Quá ít nước có thể khiến hỗn hợp khó tạo hình và quá trình thủy hóa không đầy đủ; quá nhiều nước có thể làm tăng độ rỗng, giảm cường độ và gây co ngót. Vì vậy, không nên xác định lượng nước chỉ dựa trên một tỷ lệ cố định mà cần căn cứ vào độ ẩm thực tế của cốt liệu và cấp phối cụ thể.
Một số loại gạch không nung phổ biến hiện nay
Gạch papanh: Gạch papanh là loại gạch không nung truyền thống, trước đây được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu như xỉ than, vôi và một số chất độn khoáng. Loại gạch này có cường độ tương đối thấp so với các sản phẩm gạch bê tông hiện đại nên chủ yếu được sử dụng cho các công trình hoặc vị trí không yêu cầu khả năng chịu lực cao.
Gạch block – gạch xi măng cốt liệu: Gạch xi măng cốt liệu, còn gọi là gạch block hoặc gạch bê tông, được sản xuất từ xi măng, cốt liệu như cát, đá mạt, sỏi nghiền và có thể bổ sung một số phụ gia phù hợp. Đây là một trong những nhóm gạch không nung được sử dụng phổ biến. Sản phẩm có nhiều kích thước, hình dạng và mức độ rỗng khác nhau, từ gạch đặc đến gạch rỗng. Tùy cấp phối và công nghệ sản xuất, gạch có thể đáp ứng nhiều yêu cầu về cường độ, khối lượng thể tích và khả năng cách âm, cách nhiệt. Gạch xi măng – cốt liệu có ưu điểm là nguyên liệu tương đối phổ biến, quy trình sản xuất có thể cơ giới hóa và có khả năng tận dụng một số nguồn cốt liệu tái chế. Đây là một trong những hướng sản phẩm có tiềm năng lớn trong việc sử dụng phế thải làm nguyên liệu.
Gạch xi măng – cát: Gạch xi măng – cát được tạo thành chủ yếu từ cát và xi măng, có thể sử dụng thêm phụ gia tùy theo công nghệ. Cấp phối cát, tỷ lệ chất kết dính, lượng nước và chế độ dưỡng hộ có ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ cũng như độ ổn định của sản phẩm.
Gạch không nung từ vật liệu khoáng tự nhiên: Một số loại vật liệu xây không nung có thể sử dụng nguồn khoáng tự nhiên hoặc vật liệu có nguồn gốc từ quá trình phong hóa, trong đó có vật liệu chứa puzolan tự nhiên. Loại sản phẩm này thường phát triển tại những địa phương có nguồn nguyên liệu phù hợp và có thể được sản xuất ở quy mô nhỏ hoặc quy mô công nghiệp tùy công nghệ.
Bê tông bọt siêu nhẹ: Bê tông bọt được sản xuất bằng cách tạo ra hệ thống lỗ rỗng bằng bọt khí trong hỗn hợp vật liệu. Thành phần cơ bản có thể gồm xi măng, cát mịn, nước, phụ gia tạo bọt và trong một số công thức có thể sử dụng tro bay hoặc vật liệu khoáng phù hợp. Ưu điểm của sản phẩm là khối lượng thể tích thấp, giúp giảm tải trọng công trình và có khả năng cách nhiệt tương đối tốt. Tuy nhiên, cấp phối và công nghệ tạo bọt phải được kiểm soát chặt chẽ để bảo đảm độ ổn định và cường độ yêu cầu.
Bê tông khí chưng áp – AAC: Bê tông khí chưng áp (Autoclaved Aerated Concrete – AAC) là vật liệu xây không nung nhẹ được sản xuất từ cát hoặc tro bay, xi măng, vôi và một số thành phần phù hợp. Hỗn hợp sau khi tạo hình được dưỡng hộ trong điều kiện hơi nước áp suất cao bằng nồi hấp. Trong quá trình sản xuất, cấu trúc các lỗ khí nhỏ được hình thành đồng đều trong vật liệu, giúp AAC có khối lượng thể tích thấp và khả năng cách âm, cách nhiệt tốt. Đây là loại vật liệu phù hợp cho các công trình có yêu cầu giảm tải trọng kết cấu và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.
Kiểm soát nguyên liệu đảm bảo chất lượng gạch không nung
Để sản xuất gạch không nung có chất lượng ổn định, cần kiểm soát nguyên liệu từ đầu vào đến quá trình phối trộn và dưỡng hộ. Các chỉ tiêu cần quan tâm gồm thành phần hạt, độ ẩm, độ sạch, thành phần hóa học, khả năng phản ứng, tỷ lệ chất kết dính và các đặc tính cơ lý.
Đối với nguyên liệu có nguồn gốc từ chất thải, yêu cầu kiểm soát càng quan trọng. Chất thải chỉ nên được sử dụng khi đã xác định rõ nguồn gốc, thành phần và mức độ an toàn, đồng thời phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và môi trường hiện hành. Việc sử dụng chất thải không phù hợp có thể làm giảm cường độ, tăng độ hút nước, gây nứt hoặc tiềm ẩn nguy cơ phát tán các chất có hại trong quá trình sử dụng.
BuilData
