Tấm lợp Xi măng - Cát - Sợi sơ dừa

Đăng lúc 4/22/2016 12:00:00 AM

Lời tòa soạn: Cuộc tranh luận về sợi amiăng độc hại hay không độc hại đã kéo dài gần hai chục năm qua, vẫn chưa có hồi kết. Dù vậy, tấm amiăng vẫn là loại tấm lợp thông dụng, tiện lợi, phù hợp với các địa phương vùng sâu, vùng xa và bà con nông dân khi làm trang trại chăn nuôi, công trình phụ…Việc tìm loại vật liệu thay thế hiệu quả sợi amiăng đã được ngành xây dựng đặt ra từ rất lâu. Chúng tôi xin đăng lại bài báo của GS.TS Nguyễn Mạnh Kiểm về một công trình nghiên cứu từ năm 1985. Đến nay, điều kiện máy móc, thiết bị, trình độ khoa học công nghệ đã phát triển hơn gấp nhiều lần, hy vọng đây là một sự gợi mở để các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu xử lý loại vật liệu rẻ tiền , dễ kiếm ở nước ta để sản xuất tấm lợp, đáp ứng nhu cầu bức thiết của người dân. Nhu cầu vật liệu lợp là rất lớn và cấp bách cùng với sự phát triển xây dựng các công trình công nghiệp, dân dụng nhà ở và các công trình nông nghiệp trên khắp đất nước, ước tính 15 đến 20 triệu m2/năm. tam-lop-xi-mang Ở nước ta lâu nay, ngoài giải  pháp mái bằng, cho các công trình kiên cố, vật liệu lợp chủ yếu là: ngói đất sét nung, tấm phibro xi măng, tôn múi, gần đây có phát triển ngói xi măng – cát và tấm xi măng lưới thép. Những vật liệu trên không đáp ứng được yêu cầu lớn của xây dựng, vì tốn đất canh tác, than, sợi amiăng, tôn múi và lưới thép (tôn múi thép đường kính nhỏ, amiăng… phải nhập ngoại). Để góp phần khắc phục khó khăn trên có thể tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có, đó là sợi xơ dừa. Sợi xơ dừa (vỏ quả dừa) là một loại vật liệu đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực ở nước ta và nhiều nước trên thế giới đặc biệt là các nước Đông Nam Á như: thừng, chão, cáp cho tàu đi biển, thảm đệm, vật liệu cách âm…. Tính bền vững của nó hơn hẳn các loại sợi thực vật khác. Trong lĩnh vực vật liệu xây dựng, nhiều nước ở Đông Nam Á, Châu Phi, Mỹ la tinh đã nghiên cứu làm vật liệu ép với chất kết dính hữu cơ, vô cơ để chế tạo tấm trần, vách ngăn, vật liệu cách nhiệt, cách âm và tấm lợp. Các tỉnh phía Nam, vùng đồng bằng sông Cửu Long. Các tỉnh miền Trung như Phú Khánh, Nghĩa Bình, hàng năm cung cấp hàng trăm nghìn tấn sợi xơ dừa. Tỉnh Bến Tre đã có nhà máy chế biến sợi xơ dừa (vỏ quả dừa), sản xuất hàng nghìn tấm sợi mỗi năm. Nghiên cứu sử dụng sợi xơ dừa làm nguyên liệu chế tạo tấm lợp có ý nghĩa kinh tế - kỹ thuật và xã hội rất lớn, đó là hướng có nhiều triển vọng. Viện Khoa học kỹ thuật xây dựng đã triển khai nghiên cứu từ năm 1982, nay tổng kết, báo cáo trong khuôn khổ chương trình công nghiệp hóa xây dựng (26-03) sau 2 năm phối hợp thực nghiệm sản xuất với công ty xây dựng số 7 Đà Nẵng. tam-lop-ximang Trên thế giới, sợi xơ dừa đã được nghiên cứu có hệ thống mười năm gần đây. Năm 1975, Viện Nghiên cứu xây dựng Trung ương Rooke Ấn Độ đã tiến hành nghiên cứu tấm lợp gợn sóng bằng xi măng cát - sợi xơ dừa (sợi xơ dừa đã được khoáng hóa trong 24 giờ):

  • Kích thước tấm lợp: 2m x 1m x 6mm và 1,5m x 0,85m x 6mm bước sóng 13cm cao 44mm.
  • Tính năng kỹ thuật của tấm lợp:
  • Trọng lượng: 11,5kg/m2 (phibrô xi măng là 13,5kg/m2)
  • Hệ số cách nhiệt: 0,9 Kcalcm/m2 h0C
  • Khả năng chịu lửa: tốt
  • Lực uốn gẫy 5kg/cm2 (nhịp 50 đến 60mm)
  • Kết quả sử dụng tấm lợp loại này cho biết độ bền vững khoảng 8-10 năm.

Năm 1978 đề án hợp tác giúp đỡ các nước đang phát triển của SAREC Thụy Điển với Côlômbia và Srilanca, dùng sợi xơ dừa làm vật liệu lợp cho thấy, ưu điểm của các loại sản phẩm này so với tấm lợp phibrô xi măng như sau:

  • Có trọng lượng nhẹ hơn
  • Khả năng cách nhiệt và cách âm tốt hơn
  • Độ cứng thấp, khả năng chịu uốn chống rạn nứt cao hơn.

Năm 1980 chuyên gia Cook trình bày công trình nghiên cứu bê tông xơ sợi tự nhiên cho rằng xơ sợi tự nhiên bị thoái hóa là do:

  • Xơ sợi không được bảo quản tốt, nên đã xuất hiện nấm mốc.
  • Các phản ứng hóa học, độ kiềm trong bê tông gây thoái hóa sợi.

Ở nước ta, một vài địa phương đã dùng vụn xơ dừa hoặc mùn dừa không qua xử lý để sản xuất tấm lợp, nhưng chất lượng của sản phẩm chưa đạt, sau 30 phút tấm lợp đã bị thấm nước và sử dụng được 2 năm đã bị phá hủy. Nguyên nhân chủ yếu là do chưa qua khâu chế biến xử lý sợi xơ dừa, trước khi dùng. Nội dung nghiên cứu của đề tài “Sản xuất tấn lợp xi măng – Cát - sợi xơ dừa” đã đi sâu vào khâu chế biến và xử lý sợi xơ dừa, nhằm nâng cao độ bền lâu của sợi và khả năng liên kết của nó trong vữa xi măng. Qua nghiên cứu thử nghiệm các tác giả đã chọn dùng chất khoáng hóa là thủy tinh lỏng (Na2SiO3) và clorua canxi (CaCl2), những chất này được sản xuất nhiều ở  nước ta. Dùng nhiều tỷ lệ phối liệu khác nhau, thông qua thí nghiệm mẫu nhỏ, bằng phương pháp xử lý thống kê và mô hình toán học giải trên máy tính điện tử, lập các phương trình hồi quy, phương pháp ra điện liên tục, thông qua giai đoạn sản xuất thử, đề tài đã lựa chọn được các tỷ lệ phối liệu thích hợp, xác định được công nghệ sản xuất phù hợp với điều kiện nguyên liệu và trang thiết bị hiện có. Sơ đồ dây chuyền công nghệ chế tạo tấm lợp xi măng – cát - sợi xơ dừa cong-nghe-xi-mang-soi Các sản phẩm tấm lợp sợi xơ dừa có hình dạng kích thước: 1200x640x(8:10)mm loại 2 sóng, 3 sóng và nhiều sóng. Đặc tính cơ bản của tấm lợp sợi xơ dừa đã chế tạo:

  • Lực uốn gẫy 50 đến 80kg
  • Độ xuyên nước 24 giờ
  • Chu kỳ nóng lạnh 660 chu kì

Công ty xây dựng số 7 Đà Nẵng (Bộ Xây dựng) đã sản xuất thử 3.000m2 Nguyên liệu chính:

  1. Chất kết dính: Sử dụng xi măng poóc lăng Bỉm Sơn P300.
  2. Phụ gia khoáng hóa: Thủy tinh lỏng Natri (loại này được sản xuất rộng rãi ở nước ta). Đề tài đã dùng thủy tinh lỏng của hợp tác xã Thái Hà, Đống Đa – Hà Nội.
  3. Hóa chất để chiết độc tố: nước vôi trong, Clorua canxi.
  4. Cốt liệu hữu cơ (sợi xơ vỏ quả dừa)

Thành phần hóa học một vài loại sợi vỏ dừa được ghi ở bảng 1 Bảng 1

  Thành phần % Sợi xơ dừa của địa phương
Hàng hóa (Thanh Hóa) Tam Quan (Bình Định) Sóc Trăng
Độ ẩm Hàm lượng trích ly Hàm lượng Xenluloza Hàm lượng lignhin Hàm lượng nhóm Aldehyd Hàm lượng đường (dễ phân hủy) Hàm lượng Hemixenluloza 15,05 3,01 29,86 44,76 14,28 25,6 8,93 14,98 2,04 36,38 35,76 46,43 64,33 - 12,50 4,20 30,05 49,20 16,20 26,03 -

Tính chất cơ lý được ghi ở bảng 2 Bảng 2

Chỉ tiêu cơ lý Sợi xơ dừa của địa phương
Tam Quan (Bình Định) Tam Quan (Bình Định) Sóc Trăng
Dung trọng (kg/m3) Chiều dài của sợi (mm) Chiều dầy của sợi (mm) Lực kéo đứt (kc) Dãn dài khi đứt (%) 150-260 50-260 0,1-0,6 0,52-2,2 24-35 150-280 45-300 0,2-0,8 0,36-2,4 24-36 150-270 50-270 0,2-0,7 0,4-2,7 20-37

  Những độc tố chính chứa trong sợi xơ dừa:

  1. - Đường các loại: Glucoza, glastoza.
  2. - Chất péctin
  3. - Chất Hemixenluloza
  4. - Chất Taninh (C14H10O6)
  5. - Nhựa, mỡ.

Những độc tố có trong sợi xơ dừa có ành hưởng lớn đến khả năng thủy hóa của xi măng (làm chậm quá trính đóng rắn và giảm cường độ của xi măng) thậm chí có loại độc tố làm mất hoàn toàn khả năng liên kết và hóa cứng của xi măng. Đồng thời còn làm cho sợi xơ dừa dễ dàng bị lên men, tạo cho nấm mốc phát triển gây mủn mục sợi. Dùng kính hiển vi điện tử có thể quan sát cấu trúc sợi xơ dừa, diễn biến hóa học xảy ra, quá trình kết hợp của sợi xơ dừa với hồ xi măng và sản phẩm tạo thành. Các tác giả đã tìm ra giải pháp “chiết” các độc tố và khẳng định không thể bỏ qua giai đoạn này, cũng như giai đoạn khoáng hóa sợi xơ dừa, nhằm hạn chế hoặc loại trừ ảnh hưởng của độc tố, nâng cao khả năng bền vững của sợi trong môi trường kiềm khi nhào trộn với xi măng. Có nhiều cách để “chiết” các độc tố trong sợi xơ dừa, kết quả cho thấy dùng nước vôi trong có hiệu quả cao, công nghệ đơn giản và dễ tìm kiếm nguyên liệu. Các chất khoảng hóa có tác dụng tạo liên kết giữa sợi xơ dừa với xi măng thủy hóa. Thúc đẩy quá trình đóng rắn xi măng, đồng thời có tác dụng tích cực trong việc hạn chết phản ứng gây tác hại của các độc tố trong sợi.

* GS. TS. Nguyễn Mạnh Kiểm - Chủ nhiệm đề tài 26.03-04-15 - Nghiên cứu Công nghệ sản xuất tấm lợp - Xi măng-Cát- Sợi xơ dừa . Viện Khoa học kỹ thuật xây dựng, 1985

Tạp chí VLXD số 1+2/2015