MÁY NGHIỀN ĐA NĂNG, MÁY NGHIỀN LÕI NGÔ, NGHIỀN GỖ, DĂM BÀO, MÙN CƯA

– MÁY NGHIỀN ĐA NĂNG

– CÔNG SUẤT: 500KG/H

– MÔ TƠ: 11KW

Tam Hợp ( Máy được thiết kế đặc biệt với các dao nghiền tùy chỉnh vật liệu đặc biệt, lõi ngô được nghiền theo các kích cỡ theo yêu cầu). 

Máy nghiền nghiền lõi ngô,  nghiền đa năng, lõi ngô  sử dụng hữu ích nhiều trong cuộc sống hiện tại, làm nấm, tận dụng phế liệu phục vụ nhiều việc phúc lợi cho xã hội, sau đây là một ví dụ:

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ LIỆU LÕI VÀ VỎ TRÁI BẮP

ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG NHẸ.

PGS. TS NGUYỄN VĂN CHÁNH

KS. PHAN HUỲNH PHƯƠNG

TÓM TẮT.

– Tận dụng nguồn lõi bắp phế thải làm cốt liệu nhẹ cho bê tông nhẹ là một đề tài nghiên cứu góp phần vào xu hướng tái sử dụng chất thải, giảm chi phí xử lý chất thải, giảm sự ô nhiễm môi trường . Từ lõi bắp phế thải có thể tạo ra được sản phẩm bê tông nhẹ thay thế một phần gạch đất sét nung. Tận dụng được nguồn nguyên liệu địa phương, sản phẩm bê tông nhẹ từ lõi bắp có thể dùng để xây dựng nhà ở rẻ tiền.

1. GIỚI THIỆU.

– Cùng với xu hướng phát triển mới của ngành xây dựng và nhu cầu của đất nước là phát triển nhà ở cho người dân, đặt biệt là nhà ở rẻ tiền. Tận dụng nguồn phế thải nông nghiệp như  xơ dừa, rơm rạ, bột giấy và trong nghiên cứu này là lõi bắp phế thải để tạo ra sản phẩm bê tông nhẹ, giúp người dân địa phương xây nhà.

– Ở Việt Nam bắp là cây lương thực quan trọng đứng hàng thứ hai sau cây lúa. Năm 1990 diện tích cây bắp trồng trong cả nước là 430 ngàn ha, sản lượng 670 ngàn tấn, năm 2000 714 ngàn ha, sản lượng là 2,183 triệu tấn, năm 2003 909.800 ha, sản lượng 2,933 triệu tấn. Như vậy sản lượng bắp trong cả nước là rất lớn, sau khi thu hoạch thì người nông dân đã bỏ đi một lượng lớn lõi trái bắp. Vì thế chúng ta có thể tận dụng lõi bắp để làm cốt liệu nhẹ cho bê tông nhẹ.

– Quá trình tạo cốt liệu lõi bắp cho bê tông nhẹ như sau: lõi bắp sau khi được người nông dân thải ra, được đem sấy khô, sau đó qua máy đập để tạo ra hạt cốt liệu có kích thước < 5mm, làm cốt liệu nhẹ cho bê tông nhẹ.

2. CƠ CHẾ PHÂN HUỶ THỰC VẬT TRONG MÔI TRƯỜNG KIỀM CỦA XI MĂNG.

2.1. Cơ chế hư hại thực vật.

Trong thành phần thực vật chủ yếu là cellulose, ngoài ra còn có một số chất hữu cơ khác ảnh hưởng tới thành phần hệ : hemicellulose, đường, tinh bột, tannin.

Hemicellulose có thành phần hoá học tương tự cellulose nhưng tính bền vững trong môi trường kiềm của đá ximăng kém hơn cellulose. Hemicellulose rất dễ bị phân huỷ trong môi trường kiềm có pH > 11,5 tạo ra các hợp chất pentoza, hesoza, đường, cùng với lượng đường có sẵn trong  thực vật, các hợp chất trên trở thành những chất phá huỷ mối liên kết đá xi măng-thực vật.

Theo H.E.Gram, có hai cơ chế phân huỷ của thực vật trong môi trường kiềm của đá xi măng:

Hình 3 : Sơ đồ phân huỷ Cellulose trong đá xi măng theo cơ chế tách chuỗi.

* Cơ chế tách chuỗi.

– Cuối mạch phân tử của Cellulose có các nhóm chức tự do, trong môi trường kiềm các nhóm chức tự do sẽ phản ứng với các ion OH^– làm mạch phân tử của Cellulose bị chia tách. Cơ chế phân huỷ này xảy ra chậm ở t⁰< 100⁰C và mạch của Cellulose rất dài nên ảnh hưởng của cơ chế này không nhiều.

* Cơ chế phân huỷ kiềm.

– Là sự kết hợp giữa hoà tan và phân huỷ của hemicellulose và lignin tại vùng tiếp giáp nối các tế bào thực với nhau, khi đó các tế bào thực vật riêng sẽ bị tách ra. Sự thuỷ phân của hemicellulose trong môi trường kiềm giống như của cellulose. Lignin cũng dễ dàng bị phân huỷ trong môi trường kiềm và trở nên vàng, còn khi bị oxy hoá thì trở nên có màu nâu. Lignin bắt đầu mềm ra ở nhiệt độ 70-80⁰C, ở 120⁰C thì một phần bị hoá lỏng.

2.2. Giải pháp cải thiện và nâng cao độ bền của thực vật trong môi trường kiềm.

– Dựa trên những nguyên tắc hoá lý, giải pháp xử lý thực vật có thể chia làm 2 hướng chính.

– Hướng 1 : dùng các hợp chất gây phản ứng với nhau trên bề mặt thực vật để tạo ra 1 hợp chất không tan hay khó tan bao phủ bề mặt thực vật. Màng ngăn được tạo ra có tác dụng ngăn cản nước xâm nhập từ ngoài vào và hạn chế sự hoà tan các chất hữu cơ từ vách tế bào thực vật. Theo phương pháp này,  sự bám dính giữa thực vật và xi măng được cải thiện.

– Hướng 2: dùng các chất kỵ nước tẩm lên bề mặt thực vật. Phương pháp này tạo hiệu quả kỵ nước cho bề mặt thực vật rất cao tuy nhiên màng kỵ nước sẽ gây ảnh hưởng 1 phần đến thời gian thuỷ hoá và đóng rắn của xi măng trong những ngày đầu.

– Giải pháp xử lý sợi bằng phụ gia hoá học – Polymer. Việc sử dụng thực vật trong hệ chất kết dính trên cơ sở xi măng thường gặp vấn đề về độ bền của vật liệu trong môi trường nhiệt-ẩm. Thực vật rất nhạy cảm với độ ẩm. Thành phần Cellulose được cấu tạo bởi các liên kết hyđro nhạy cảm với nước. Các nhóm Si-OH và Ca-OH sẽ phản ứng với nhóm C-OH có trong thực vật ở dạng liên kết hyđro, khi các phân tử nước chèn vào, các liên kết hyđro sẽ bị phá vỡ. Cấu trúc của thực vật cũng ảnh hưởng tới khả năng liên kết cơ học với vật liệu nền xi măng. Theo ý kiến của một số nhà nghiên cứu thì việc phủ polymer lên bề mặt thực vật sẽ tạo ra một số hiệu quả sau : Tăng sự ổn định kích thước, giảm khả năng hút ẩm, làm độ bền cơ lý của thực vật tăng, độ bền ướt tăng, hạn chế sự phân huỷ của thực vật, tăng khả năng bám dính của cốt liệu với nền vữa xi măng.

– Các vật liệu dùng để xử lý sợi có nhiều loại, nhìn chung có thể chia làm 3 nhóm sau :

– Các chất vô cơ: CaCl₂, alkali hydroxide hay silicate.

– Các polymer và monomer hữu cơ: carbowaxes, polyethylene glycol, viny monomer.

– Các acrylic.

– Kết luận : Khi xử lý thực vật  bằng polymer sẽ hình thành một lớp màng mỏng trên bề mặt thực vật làm tăng khả năng tiếp xúc với vật liệu nền, từ đó cải thiện độ dính bám giữa thực vật và nền, nâng cao khả năng cơ học của vật liêu tổng hợp. Đồng thời làm tăng độ bền cơ học và hoá học của thực vật. Thực vật không bị thấm nước và không bị phá hoại do vi sinh vật.

3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM.

3.1 Nguyên vật liệu và thiết kế tỉ lệ thành phần nguyên liệu cho bê tông lõi bắp.

3.1.1 Nguyên vật liệu.

– Chất kết dính: xi măng(X) PCB40, khối lượng riêng 2,94(g/cm³), khối lượng thể tích 1,12 (g/cm³).

– Cát hạt nhỏ (C) : khối lượng riêng 2,62(g/cm³), khối lượng thể tích 1,395 (g/cm³).

– Cốt liệu lõi bắp(CLR): khối lượng riêng 0,896(g/cm³), khối lượng thể tích 0,427 (g/cm³).

– Bột đá vôi(B) và silicafume(Si): có tác dụng làm tăng độ dẻo cho hỗn hợp bê tông.

– Ngoài ra còn có sử dụng thêm phụ gia polymer(PG) để tăng khả năng liên kết giữa cốt liệu và nền vữa xi măng. Phụ gia siêu dẻo(PGSD) có tác dụng làm tăng độ dẻo cho hỗn hợp bê tông.

3.1.2. Nghiên cứu  thiết kế cấp phối thành phần nguyên vật liệu cho hỗn hợp bê tông nhẹ cốt liệu lõi bắp.

Bảng 1: Tỉ lệ thành phần nguyên vật liệu cho hỗn hợp bê tông nhẹ cốt liệu lõi bắp.

Kí hiệu mẫu	X(kg)	C (kg)	CLR (kg)	N/X	C/X	CLR/X	B(%X)	Si(%X)	PG(%X)	PG SD(%X)
N2	360	792	216	0.52	2.2	0.6	25	5	2	1
N4	360	792	216	0.56	2.2	0.6	25	5	2	1
N6	360	792	216	0.6	2.2	0.6	25	5	2	1
CLR1	360	792	108	0.56	2.2	0.3	25	5	2	1
CLR2	360	792	144	0.56	2.2	0.4	25	5	2	1
CLR3	360	792	180	0.56	2.2	0.5	25	5	2	1
CLR4	360	792	216	0.56	2.2	0.6	25	5	2	1
CLR5	360	792	252	0.56	2.2	0.7	25	5	2	1
CLR6	360	792	288	0.56	2.2	0.8	25	5	2	1

3.2. Nghiên cứu tính chất hỗn hợp bê tông nhẹ cốt liệu lõi bắp.

– Tính dẻo của hỗn hợp bê tông được đánh giá thông qua độ xoè trên bàn dằn. Ta cho hỗn hợp bê tông vào côn sau đó dùng que đầm, đầm khoảng 5-7 cái cho hỗn hợp bê tông lèn chặt vào khuôn, dùng bay gạt phẳng mặt, và rút côn lên. Tiếp theo tiến hành dằn hỗn hợp bê tông trên bàn dằn trong 30” với số lần dằn là 30. Cuối cùng đo độ xoè của hỗn hợp bê tông.

– Trên hình 5 ta thấy khi lượng nước tăng, tương ứng tỉ lệ N/X tăng từ 0,5-0,6 thì độ xòe trên bàn dằn của hỗn hợp bê tông cũng tăng từ 13,6 – 20,4 cm. Khi lượng nước ít thì hỗn hợp bê tông kém dẻo, rời rạc, làm cho độ xòe trên bàn dằn thấp. Khi lượng nước tăng lên tương ứng tỉ lệ N/X = 0,6 thì độ xòe trên bàn dằn đạt được 20,4 cm. Như vậy lượng nước càng tăng thì hỗn hợp bê tông càng dẻo. Nhưng chúng ta không thể tăng lượng nước lên quá nhiều được. Nếu tăng lượng nước lên quá nhiều thì hỗn hợp bê tông sẽ quá nhão, bị phân tầng, tách nước, làm cường độ bê tông thấp. Điều này được thể hiện ở cấp phối với tỉ lệ N/X =0,6 thì trong hỗn hợp bê tông sẽ bắt đầu xuất hiện hạt nước nhỏ li ti màu trắng, đây là lượng nước dư thừa.

– Khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông giảm từ 1,81 – 1,57 T/m³, khi lượng nước tăng từ 0,52 – 0,6. Như vậy qua thực nghiệm ta chọn được tỉ lệ N/X =0,56 là tỉ lệ thích hợp cho việc thi công, làm cho hỗn hợp bê tông đồng nhất, khối lượng bê tông thấp ( g₀^hh= 1,67 T/m³), đạt được độ dẻo thích h

– Các tính chất của hỗn hợp bê tông lõi bắp chịu ảnh hưởng lớn bởi các thành phần nguyên vật liệu trong đó yếu tố hàm lượng cốt liệu rỗng đóng vai trò quyết định đến tính chất của hỗn hợp bê tông.

– Khi tỉ lệ CLR/X tăng từ 0,3 – 0,8, với cùng một lượng xi măng có nghĩa là lượng cốt liệu rỗng tăng lên thì độ xòe trên bàn dằn giảm xuống. Độ xòe trên bàn dằn giảm dần từ 18,2 – 14,5 (cm)

– Khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông cũng giảm khi hàm lượng cốt liệu trong bê tông tăng. Khi tỉ lệ CLR/X = 0,8 thì khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông 1,43 T/m³. Như vậy muốn khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông nhỏ thì hàm lượng cốt liệu lõi bắp trong bê tông phải lớ

3.3 Nghiên cứu tính chất cơ lý của bê tông nhẹ cốt liệu lõi bắ- Trong bê tông nhẹ lõi bắp, hàm lượng lõi bắp có một ý nghĩa quan trọng đối với khối lượng thể tích cũng như khả năng chịu lực của bê tông. Thành phần lõi bắp là yếu tố quan trọng quyết định tính chất nhẹ của bê tông lõi bắp nhưng cũng là cấu tử yếu nhất nên ảnh hưởng rất lớn đến cường độ của bê tông nhẹ. Cường độ chịu nén của bê tông nhẹ lõi bắp dao động trong khoảng 62- 127 (KG/cm²) tương ứng với khối lượng thể tích của bê tông là 1,37 – 1,8 T/m³.

– Lượng cốt liệu lõi bắp càng nhiều thì làm cho khối lượng thể tích bê tông càng thấp. Nhưng nếu lượng cốt liệu tăng lên quá nhiều nghĩa là lượng vữa bao bọc hạt cốt liệu giảm đáng kể nên cũng không tốt cho bê tông. Trên hình 10 có thể thấy được với tỉ lệ CLR/X = 0,3-0,8 là đạt yêu cầu. – Trên đồ thị hình 12 cho thấy khi lượng cốt liệu lõi bắp tăng thì độ hút nước tăng. Độ hút nước lớn nhất 21,4 % tương ứng với lượng cốt liệu rỗng là 80%X. Khi lượng cốt liệu rỗng là 60% thì độ hút nước đạt 13,8%. Như vậy nếu hàm lượng cốt liệu rỗng tăng đáng kể thì độ hút nước của bê tông cũng tăng đáng kể.

– Khi hàm lượng cốt liệu lõi bắp bằng 30%X, thì cường độ chịu uốn thấp. Khi lượng lõi bắp tăng lên, thì cường độ chịu uốn của bê tông cũng tăng, cực đại khi lượng lõi bắp 60%X với giá trị cường độ chịu uốn là 44,4 (kg/- Khi tăng lượng lõi bắp thì độ chống va đập của bê tông nhẹ tăng lên. Khả năng chống va đập tối đa khi CLR/X = 0,6, số lần bi rơi bắt đầu xuất hiện vết nứt lên đến 103, nhiều gấp 2 lần so với tỉ lệ CLR/X= 0,3. Bề mặt của mẫu bê tông lõi bắp khi xuất hiện vết nứt đầu tiên thường bị lõm xuống nhiều hơn so với bê tông thường. Còn khi mẫu bị phá hoại hoàn toàn thì bị chia làm 3 phần, một phần bị đứt hẳn, 2 phần còn lại dính với nhau. Trong khi đó mẫu bê tông thường chỉ có một vết nứt lớn ở giữa mẫu và chia mẫu thành 2 phần khi phá hoại.

– Giống như cường độ nén, cường độ chịu kéo của bê tông chủ yếu phụ thuộc vào sự tiếp xúc giữa hạt cốt liệu lõi bắp và nền vữa, độ đặc chắc của cấu trúc bê tông và tính đàn hồi khi kéo của cốt liệu lõi bắp.

– Trên hình 16 thể hiện cường độ chịu kéo khi bửa. Cường độ chịu kéo khi bửa của bê tông nhẹ cốt liệu lõi bắp tăng dần khi tăng hàm lượng lõi bắp. Cường độ chịu kéo khi bửa lớn nhất ứng với tỉ lệ CLR/X = 0,6 có giá trị là 62,64(kg/cm²). Hàm lượng cốt liệu lõi bắp trong bê tông nhiều hơn làm cho bê tông có khả năng chịu kéo lớn hơn. Nhưng chỉ đến một giới hạn nào đó thôi, khi cho quá nhiều lượng cốt liệu lõi bắp thì làm thiếu đi lượng vữa bao bọc hạt cốt liệu, làm giảm liên kết giữa cốt liệu và nền nên làm cho cường độ chịu kéo khi bửa kém ( khi tỉ lệ CLR/X=0,7 thì cường độ chịu kéo chỉ đạt 37,12 kg/cm²).

3.4 Sơ đồ công nghệ.

– Với sơ đồ công nghệ trên thì việc sản xuất sản phẩm bê tông lõi bắp tiết kiệm được chi phí đầu tư công nghệ. Thiết bị sản xuất có thể chế tạo được từ trong nước, đầu tư rẽ tiền, chi phí gia công cốt liệu thấp phù hợp với điều kiện sản xuất tại địa phương, đem lại hiệu quả kinh tế cao.

– Từ lõi bắp phế thải, qua máy đập, chúng ta có thể tạo ra hạt cốt liệu nhẹ có khối lượng thể tích = 0,427 g/cm³; đường kính hạt < 5mm; hàm lượng ligin 15,6 %.

– Sử dụng lõi bắp chúng ta có thể tạo ra loại bê tông nhẹ có các tính chất sau :

+ Khối lượng thể tích = 1,35 – 1,81 T/m³. Cường độ nén Rn = 55 – 134 KG/cm².

+ Độ hút nước = 8,1 – 21,4 %. Khả năng chống va đập ( số lần bi rơi từ 64 -157).

+ Cường độ kéo khi bửa Rkbửa = 42,9 – 62,6 KG/cm².

+ Cường độ uốn Ru= 27,6 – 44 kg/cm².

– Qua thực nghiệm chúng ta có thể chọn được cấp phối tối ưu như sau :

+ Xi măng = 360 (kg) ( N/X = 0,56). Cát 792 (kg) (C/X = 2,2 ). Lõi bắp = 216 (kg).

+ Bột đá vôi = 25% X. Silicafume 5%X. Phụ gia polymer = 2%. PGSD = 1%.

4. KẾT LUẬN CHUNG.

– Khi sử dụng cốt liệu lõi bắp làm cốt liệu cho bê tông ta có thể thiết kế được loại bê tông đạt mác 100, có khối lượng thể tích nhỏ hơn hoặc bằng 1,7 T/m³, có thể thay thế gạch đất sét nung. Ưu điểm của bê tông này là có cường độ chịu kéo và chịu uốn tương đối cao, khả năng chống va đập cao hơn bê tông thường.

– Khả năng ứng dụng của bê tông nhẹ cốt liệu lõi bắp là khả thi. Nguồn nguyên liệu để sản xuất ra bê tông này là rất nhiều, phù hợp ở các nơi không thể sản xuất được gạch đất sét, mà lại có nguyên liệu lõi bắp rất lớn.

– Việc sử dụng lõi bắp để tạo ra được bê tông nhẹ giúp người dân có thể tận dụng được nguồn nguyên liệu sẳn có ở địa phương, tạo ra được sản phẩm phục vụ cho nhu cầu phát triển nhà ở rẻ tiền.

– Ý nghĩa quan trọng không chỉ về mặt kinh tế mà chính là lợi ích về mặt xã hội và môi trường. Dùng lõi bắp làm cốt liệu nhẹ cho bê tông để tạo ra loại bê tông nhẹ có giá thành tương đối thấp. Hơn nữa có thể tiết kiệm được một khoản chi phí lớn cho việc xử lý chất thải.

TÀI LIỆU THAM KHẢO.

[1] Nguyễn Văn Phiêu, Nguyễn Văn Chánh (2005), “Công nghệ bê tông nhẹ”. Nhà xuất bản Xây Dựng, Hà Nội.

[2] Nguyễn Tấn Quý, Nguyễn Thiện Ruệ (tháng 10 năm 2003). “Giáo trình công nghệ bê tông xi măng – Tập một”, Nhà xuất bản giáo dục.

[3] Phùng Văn Lự – Phạm Duy Hữu – Phạm Khắc Trí. “Vật Liệu Xây Dựng”. Nhà xuất bản giáo dục. Hà Nội, 2 – 2004.

[4] Bộ Xây Dựng ( 1997). “ Tuyển tập tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam – Tập X”. Nhà xuất bản Xây Dựng , Hà Nội.

[5] Nguyễn Văn Chánh. “Công nghệ bê tông nhẹ bọt xốp ứng dụng trong công trình xây dựng”. Kỷ yếu hội nghị khoa học và môi trường, lần thứ 6.

[6] Nguyễn Văn Chánh. “Giải pháp công nghệ sản xuất bê tông nhẹ cốt sợi xơ dừa và ứng dụng trong thực tế”. Báo cáo hội nghị khoa học & công nghệ lần 8, trường Đại Học Bách Khoa TP. HCM”.

– Máy nghiền lõi ngô Tam Hợp đã được nhiều đơn vị sử dụng thành công, hiệu quả kinh tế cao.