Vật liệu truyền thống và một số cấu trúc đặc biệt trong thiết kế, xây dựng kiến trúc

Tóm tắt: Ngoài các vật liệu nhẹ trong tự nhiên, hiện nay, người ta còn sử dụng các loại đất sét, đất nung để xử lý kết cấu trong xây dựng. Đối với đô thị hiện đại người ta càng quan tâm đến yếu tố bảo tồn môi trường, sử liệu các vật liệu tự nhiên như một phần không thể thiển trong không gian kiến trúc của một tòa nhà. Chúng ta sẽ cùng nghiên cứu về một số loại vật liệu đất & các phương pháp thí nghiệm đảm bảo chất lượng xây dựng.

Phương pháp thí nghiệm

Một số loại đất phù hợp hơn cho vật liệu xây dựng hơn những vật liệu khác, do đó nó là điều cần thiết để có một phương tiện để xác định các loại khác nhau của đất. Có một số phương pháp, từ thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đến thử nghiệm hiện trường đơn giản. Các thí nghiệm về loại đất được khuyến nghị cho việc sản xuất các tòa nhà trên quy mô lớn (tức là một số ngôi nhà).

Vì đất có thể thay đổi nhiều trong các khu vực xây dựng có quy mô nhỏ, các mẫu của đất được thử nghiệm phải được lấy từ chính xác khu vực đào đất để thi công. Mẫu đất nên được thu thập từ nhiều nơi phân bố trên toàn bộ diện tích được chọn. Đầu tiên loại bỏ lớp đất mặt (bất kỳ loại đất sẫm màu nào có rễ và cây trong đó), thường nhỏ hơn 60cm. Sau đó đào hố đến độ sâu 1,5m và thu thập đất cho mẫu ở các độ sâu khác nhau từ 0,8m đến 1,5m.

Tổng khối lượng cần thiết cho một thử nghiệm hiện trường đơn giản là khoảng một xô đầy, trong khi một thử nghiệm hoàn chỉnh trong phòng thí nghiệm cần khoảng 50kg. Trộn đều mẫu, để khô nó dưới ánh nắng mặt trời, phá vỡ bất kỳ cục u nào và chuyển nó qua một màn hình 5-10mm.

Trong phòng thí nghiệm, việc phân loại theo kích thước hạt liên quan đến việc sàng lọc vật liệu hạt thô (cát và sỏi) và bồi lắng cho vật liệu hạt mịn (bùn và đất sét). Chỉ số dẻo được xác định bằng cách sử dụng kiểm định giới hạn atterberg. Kiểm tra đất sẽ chỉ đưa ra một dấu hiệu về sự phù hợp của đất cho mục đích xây dựng và loại và chất lượng ổn định được sử dụng. Tuy nhiên, khác các thuộc tính, chẳng hạn như khả năng làm việc và hành vi trong quá trình đầm nén, có thể loại bỏ một loại đất phù hợp khác. Do đó, các thí nghiệm về đất nên được kết hợp với các thí nghiệm về thành phẩm, ít nhất là ở những nơi có độ bền cao và độ bền được yêu cầu cho thiết kế và sử dụng.

Đối với các dự án nhỏ, một thử nghiệm lắng đọng đơn giản kết hợp với kiểm tra độ co ngót của thanh thường cho kết quả đủ thông tin về tỷ lệ của các kích thước hạt và tính chất dẻo của đất.

Xét nghiệm lắng đọng đơn giản

Thử nghiệm này cho thấy ấn tượng về việc phân loại đất và cho phép hàm lượng phù sa và đất sét kết hợp được tính toán. Lấy một chai hoặc lọ thủy tinh lớn, trong suốt có đáy phẳng và lấp đầy một phần ba bằng đất từ vật mẫu. Thêm nước cho đến khi đầy 2/3 chai.

Có thể thêm hai muỗng cà phê muối để hòa tan đất nhanh chóng hơn. Đậy nắp chai, lắc mạnh và cho phép các nội dung giải quyết trong 1 giờ. Lắc nó một lần nữa và để yên trong ít nhất 8 giờ.

Mẫu đất bây giờ sẽ hiển thị khá rõ ràng dòng, bên dưới mà các hạt riêng lẻ có thể được nhìn thấy bằng mắt thường. Đo độ dày của lớp phù sa và đất sét kết hợp phía trên đường, và tính toán nó như là một tỷ lệ phần trăm của tổng chiều cao của đất vật mẫu.

Thử nghiệm có xu hướng đưa ra con số thấp hơn so với phòng thí nghiệm thử nghiệm, là kết quả của một số phù sa và đất sét bị mắc kẹt trong cát, và bởi vì một số vật liệu vẫn còn lơ lửng trong nước phía trên mẫu.

Nhược điểm chính của thử nghiệm này là phù sa và các phần đất sét không thể được xác định một cách riêng biệt. Bằng phù sa hoạt động khác với đất sét, điều này có thể dẫn đến kết luận sai lầm về sự phù hợp của đất đối với ổn định và làm vật liệu xây dựng.

Kiểm tra co ngót thanh

Thử nghiệm này cho biết chỉ số dẻo của đất, bởi vì tỷ lệ co ngót của đất khi khô ở trạng thái dẻo của nó có liên quan đến chỉ số dẻo của nó. Hộp gỗ hoặc kim loại không có nắp và có mặt cắt ngang hình vuông 30-40mm mỗi cạnh và dài 500-600mm được lấp đầy bằng đất từ mẫu. Trước khi lấp đất phải trộn đều với nước nhiều hơn một chút so với giới hạn chất lỏng. Các tính nhất quán là đúng khi một rãnh hình chữ v cắt trong đất sẽ đóng lại sau khoảng năm lần chạm vào hộp, lấp đầy đất và nén chặt, đặc biệt chú ý đến việc lấp đầy các góc. Trơn tru bề mặt bằng cách cạo bỏ đất dư thừa, đặt hộp trong bóng râm 7 ngày. Việc sấy khô có thể được đẩy nhanh bằng đặt hộp ở nhiệt độ phòng trong 1 ngày, sau đó trong lò ở 110⁰C cho đến khi đất khô.

Nếu sau khi sấy khô, thanh đất có nhiều hơn ba vết nứt lớn ngoài những khoảng trống cuối cùng đất không thích hợp. Đo tỷ lệ co ngót bằng cách đẩy mẫu khô vào một đầu của hộp và tính toán chiều dài của khoảng cách theo tỷ lệ phần trăm của chiều dài của hộp. Đất không thích hợp để ổn định nếu tỷ lệ co rút là hơn 10%, tức là một khoảng cách của 60mm trong hộp dài 600mm. Co ngót càng cao thì càng phải sử dụng nhiều chất ổn định sự co ngót

Tỷ lệ co ngót = ((Chiều dài thanh ướt ) - (chiều dài thanh khô))/(chiều dài thanh ướt) x 100

Ổn định đất

Điểm yếu chính của trái đất làm vật liệu xây dựng là khả năng chống nước thấp của nó. Trong khi mái hiên nhô ra và hàng hiên giúp ích đáng kể, những cơn mưa nhiệt đới của bất kỳ cường độ có thể làm hỏng các bức tường không được bảo vệ. Bởi vì phần đất sét, cần thiết cho sự gắn kết, tường được xây dựng bằng đất không ổn định sẽ trương nở khi hút nước, và co lại khi sấy khô. Điều này có thể dẫn đến nứt nghiêm trọng và khó khăn trong việc tuân thủ các kết xuất bảo vệ tới bức tường.

Tuy nhiên, chất lượng như một loại vật liệu xây dựng gần bất kỳ loại đất vô cơ nào cũng có thể được cải thiện đáng kể bằng bổ sung một lượng thích hợp của chất ổn định chính xác. Mục đích của việc ổn định đất là làm tăng khả năng chống lại các điều kiện thời gian phá hoại, trong một hoặc nhiều cách sau:

- Bằng cách kết dính các hạt đất lại với nhau, dẫn để tăng sức mạnh và sự gắn kết

- Bằng cách giảm các chuyển động (co rút và trương nở) của đất khi độ ẩm của nó thay đổi theo điều kiện thời tiết.

- Bằng cách làm cho đất không thấm nước, hoặc ít nhất là ít hơn thấm ẩm.

Một số lượng lớn các chất có thể được sử dụng cho đất ổn định. Do có nhiều loại đất khác nhau và các loại chất ổn định, không có giải pháp duy nhất cho tất cả các trường hợp. Tùy thuộc vào người xây dựng để tạo các khối dùng thử với số lượng và loại chất ổn định khác nhau.

Chất ổn định được sử dụng phổ biến là:

- Cát hoặc đất sét

- Xi măng Portland

- Chanh xanh

- Nhựa đường

- Puzzolano (ví dụ tro bay, tro trấu, tro núi lửa)

- Sợi tự nhiên (ví dụ: cỏ, rơm, salu, mùn cưa)

- Natri silicat (thủy tinh nước)

- Chất ổn định đất thương mại (cho đường bộ)

- Nhựa

- Váng sữa

- Mật mía

- Thạch cao

- Phân bò

Nhiều chất khác cũng có thể được sử dụng cho đất ổn định, mặc dù việc sử dụng chúng không được ghi chép đầy đủ và kết quả kiểm tra là khan hiếm. Cát hoặc đất sét được thêm vào để cải thiện việc phân loại của một đất. Cát được thêm vào đất quá sét và đất sét được thêm vào đất quá cát. Sức mạnh và lực dính của đất cát được tăng lên, trong khi độ ẩm chuyển động của đất sét bị giảm. Cải thiện chấm điểm của vật liệu đất không ổn định đất đến một mức độ cao, nhưng sẽ làm tăng hiệu ứng và giảm lượng cần thiết, của các chất ổn định khác. Đất sét hoặc đất sét phải nghiền thành bột trước khi trộn với đất cát hoặc cát. Điều này có thể chứng minh khó khăn trong nhiều các trường hợp.

Xi măng Portland cải thiện đáng kể đất cường độ nén và tính không thấm nước, và có thể cũng làm giảm chuyển động của độ ẩm, đặc biệt là khi được sử dụng với đất cát. Như một hướng dẫn sơ bộ, đất cát cần 5-10% xi măng để ổn định, đất phù sa, 10-12,5% và đất sét 12,5-15%.

Lực nén khi húc hoặc ép khối sẽ cải thiện đáng kể kết quả. Xi măng phải được trộn kỹ với khô đất. Điều này có thể khá khó khăn, đặc biệt nếu đất là sét. Ngay sau khi nước được thêm vào, xi măng bắt đầu phản ứng và do đó hỗn hợp phải được sử dụng ngay lập tức (1-2 giờ). Nếu xi măng đất cứng lại trước khi đúc, nó phải được loại bỏ. Xi măng đất các khối nên được xử lý ít nhất 7 ngày trong điều kiện ẩm hoặc điều kiện ẩm ướt.

Vôi phi thủy lực hoặc vôi tôi, cho kết quả tốt nhất khi được sử dụng với đất mịn, tức là đất bùn và đất sét. Vôi làm giảm sự chuyển động của độ ẩm và tính thấm, bằng cách phản ứng với đất sét, để tạo thành liên kết mạnh giữa các hạt đất. Lượng vôi sử dụng khác nhau giữa 4% và 14%. Vỡ vôi vón cục và giúp trộn đất sét dễ dàng hơn.

Bảo dưỡng ở nhiệt độ cao tăng cường xi măng phân tử, nên là một lợi thế ở vùng nhiệt đới. Thời gian bảo dưỡng lâu hơn so với xi măng đất. Một sự kết hợp của vôi và xi măng được sử dụng khi một đất có quá nhiều đất sét để ổn định xi măng, hoặc quá ít đất sét để phản ứng mạnh với vôi. Chanh xanh sẽ làm cho đất dễ làm việc hơn và xi măng sẽ tăng sức mạnh. Tỷ lệ vôi và xi măng bằng nhau được sử dụng. Trước tiên trộn đất khô với vôi đất khả thi hơn. Các khối được xử lý trong ít nhất 7 ngày trong điều kiện ẩm ướt.

Nhũ tương bitum (hoặc nhựa đường) và cutback được sử dụng chủ yếu để cải thiện khả năng chống thấm của đất và giữ cho nó không bị mất sức mạnh khi bị ướt, nhưng có thể gây ra một số giảm sức mạnh khô. Họ chỉ được sử dụng với đất rất cát vì nó sẽ rất khó trộn chúng với đất sét. Trong tự nhiên của nó hình thức, bitum quá dày để được thêm vào đất mà không sưởi ấm, vì vậy nó phải được pha loãng với các chất lỏng khác để làm cho nó khả thi. Cách đơn giản nhất là trộn nó với nước để tạo nhũ tương. Sau khi nhũ tương đã được thêm vào đất, nước sẽ tách ra, để lại một màng bitum trên hạt đất.

Nếu nhũ tương nhựa đường lắng nhanh (tức là nước tách ra quá nhanh trước khi trộn vào đất), bitum thay vào đó phải được hòa tan trong dầu hỏa hoặc naptha. Sự kết hợp này được gọi là ‘cutback’ và nên được xử lý cẩn thận vì nó thể hiện nguy cơ hỏa hoạn và nguy cơ cháy nổ. Sau khi một loại đất đã được xử lý bằng cách cắt giảm, nó phải được trải ra để cho dầu hỏa bay hơi.

Hàm lượng bitum được sử dụng là 2-4%, như bất kỳ nhiều hơn có thể làm giảm nghiêm trọng cường độ nén của đất. Sự kết hợp giữa vôi và pozzolana tạo nên chất kết dính. Có thể gần như tốt như xi măng portland. Nó được sử dụng theo cách tương tự như sự kết hợp của vôi và xi măng, nhưng 2-4 phần pozzolana được trộn với 1 phần vôi, và thời gian bảo dưỡng lâu hơn so với xi măng thông thường.

Sợi tự nhiên, được sử dụng với tỷ lệ pha trộn khoảng 4%, làm giảm đáng kể chuyển động của độ ẩm, nhưng sẽ làm cho các khối đất khô yếu hơn và dễ thấm hơn nước, natri silicat, hoặc thủy tinh, được sử dụng tốt nhất để phủ mặt ngoài của khối đất làm chất chống thấm.

Lõi ngô

Cob được sử dụng rộng rãi ở vùng nhiệt đới châu Phi, nơi đất phù hợp có thể đạt được trên diện tích rộng. Tốt nhất hỗn hợp đất bao gồm sỏi, cát, phù sa và đất sét tỷ lệ bằng nhau. Đôi khi cắt nhỏ cỏ hoặc rơm được thêm vào để giảm nứt. Nếu hàm lượng sét cao, cát có thể được thêm vào. Đá ong làm vật liệu tuyệt vời cho bức tranh lõi ngô.

Khi đã tìm thấy một loại đất thích hợp, lớp đất mặt được loại bỏ và đào đất dưới đất lên. Nước được thêm từ từ đến đất lỏng lẻo, sau đó được nhào bằng cách giẫm lên cho đến khi đất có độ dẻo, ướt. Tự nhiên sợi được thêm vào để ổn định nếu cần thiết. Lõi ngô ướt được cuộn thành những quả bóng hoặc cục có kích thước đường kính khoảng 20cm, sau đó được xếp thành các khóa học cao khoảng 60cm. Bên ngoài của bức tường có thể được cạo nhẵn. Ở vùng khô hạn và bán khô hạn khí hậu, loại tường này có thể tồn tại trong nhiều năm nếu được xây dựng trên một nền tảng thích hợp và được bảo vệ khỏi mưa bởi một mái nhà nhô ra hoặc hiên.

Wattle and daub (bùn và cây keo)

Phương pháp xây dựng nhà nhỏ này rất phổ biến ở những nơi có sẵn tre hoặc thân cây (ví dụ sisal). Nó bao gồm một khung tre chẻ, thân cây hoặc thanh gỗ, được hỗ trợ bởi cọc gỗ hoặc đất tre. Đất, được chuẩn bị như lõi ngô, được bôi lên hai bên của thanh, hoạt động như cốt thép. Mặc dù hầu hết đất phù hợp cho việc xây dựng này, nếu có quá sét có thể có vết nứt quá mức. Để hạn chế nứt, đá được trộn với đất, hoặc đặt trong gỗ bộ xương. Khi làm bùn bên trong tòa nhà, đất thường được lấy từ sàn nhà. Mặc dù điều này tăng chiều cao trần, nó làm tăng đáng kể khả năng lũ lụt trong mùa mưa.

Trong quá trình sấy, trọng lượng của đất được chuyển đến cấu trúc bằng gỗ, với tổng trọng lượng của xây dựng cuối cùng dựa trên các cực. Xây dựng keo và daub thường có một thời gian ngắn tuổi thọ do xói mòn đất, và sự lắng đọng không đồng đều cọc và thiệt hại do nấm và mối. Tuy nhiên, độ bền có thể được cải thiện đáng kể (20-40 năm) bằng cách sử dụng một nền tảng phù hợp, nâng cao xây dựng trên mặt đất, áp dụng xử lý bề mặt và sử dụng các cột chống mối mọt hoặc được xử lý.

Đất sét/ rơm

Kỹ thuật xây tường bằng đất sét/rơm đã được rất phát triển ở Trung Quốc, nơi có thùng chứa ngũ cốc của đường kính lên tới 8m, cao 8,5m và tải trọng 250 tấn khả năng nắm giữ đã được xây dựng với những nguyên vật liệu.

Có thể sử dụng bất kỳ loại ống hút nào, nhưng phải là loại chất lượng tốt. Đất sét phải có độ dẻo cao, chứa ít hơn 5% cát. Một số vôi có thể được thêm vào để ổn định nếu hàm lượng cát hơi quá cao.

Đầu tiên, các bó rơm được sản xuất. Rơm được cắt tỉa ở phẩn ngọn rồi chia thành hai nửa quay ngược chiều nhau và đặt cạnh nhau sao cho chúng chồng lên nhau khoảng 2/3 chiều dài của ống hút. Bó rơm sau đó được trải phẳng và ngâm bùn đất sét.

Che phủ kỹ lưỡng từng ống hút là điều cần thiết để sức mạnh cuối cùng. Sau đó rơm được xoắn lại với nhau và bất kỳ bùn dư thừa loại bỏ. Bó đất sét/rơm cuối cùng phải dày ở giữa và thon ở hai đầu, có chiều dài 80-100cm và đường kính khoảng 5cm ở giữa. Tỷ lệ lý tưởng của rơm và đất sét là 1:7 trên cơ sở trọng lượng khô.

Các bó đất sét/rơm được đặt trên tường hoặc thẳng và phẳng, hoặc hơi xoắn lại với nhau. Tường cho thùng đựng hạt phải có độ dài tính bằng cm đến đường kính tính bằng mét + 12, tức là 6m thùng đựng kính phải độ dày thành ít nhất 18cm. Điều quan trọng là phải đầm kỹ tường trong quá trình thi công đảm bảo mật độ cao, cường độ và độ bền. Tường phải được xây dựng trong các lớp riêng biệt, thường khoảng 20cm, và để khô đến khoảng độ ẩm 50% trước khi lớp tiếp theo được thêm.

Đất nện

Điều này bao gồm nén đất hơi ẩm giữa ván khuôn chắc chắn bằng cách sử dụng máy đầm nặng. Nó làm cho công bằng tường và sàn chắc chắn và bền khi được làm đủ dày với đất đã được chuẩn bị kỹ và ổn định.

Khi được sử dụng cho các bức tường, đất có thể chứa một số đá cuội, nhưng kích thước tối đa phải nhỏ hơn một phần tư độ dày của tường. Khi xi măng được sử dụng để ổn định, nó phải được trộn với đất khô bằng tay hoặc trong máy trộn bê tông, cho đến khi hỗn hợp khô có màu xám đồng nhất. Lượng xi măng yêu cầu là khoảng 5-7% cho nội thất tường, 7-10% cho móng và tường ngoài, và 10-15% cho các tầng. Tuy nhiên, số lượng chất ổn định cần thiết sẽ thay đổi theo thành phần của đất, loại đất ổn định và việc sử dụng. Vì lí do này, khối thử nghiệm nên được thực hiện và thử nghiệm để xác định đúng lượng chất ổn định. Nước được rắc lên đất trong khi trộn.

Nếu đất dính do hàm lượng sét cao, hãy dùng tay trộn sẽ là cần thiết. Khi đúng số lượng nước đã được thêm vào, đất sẽ tạo thành một cục cứng khi bóp trên tay, và độ ẩm vừa đủ nên xuất hiện trên bề mặt để tạo vẻ ngoài sáng bóng.

Sau khi trộn đất xong, đất nên được đặt vào ván khuôn ngay lập tức. Ván khuôn có thể cố định hoặc trượt, nhưng phải chắc chắn. Các đất được xếp thành từng lớp khoảng 10cm, mỗi lớp được nén kỹ lưỡng bằng một thanh ram nặng 8-10kg trước khi lớp tiếp theo được đặt. Nếu nước hiển thị trên bề mặt trong quá trình đầm, hỗn hợp đất quá ẩm ướt.

Nếu xi măng hoặc pozzolana đã được sử dụng để ổn định, sản phẩm nên được xử lý trong 1-2 tuần trong điều kiện ẩm điều kiện trước khi nó được để khô. Điều này có thể là được thực hiện bằng cách giữ sản phẩm được bao bọc trong ván khuôn, hoặc bằng cách che phủ bằng túi ẩm hoặc cỏ được tưới nước hàng ngày.

Khối đất (bùn) adobe hoặc phơi nắng

Đất tốt nhất cho adobe có thể được đúc dễ dàng, khi nhựa, thành một quả bóng cỡ quả trứng, và khi nó được phép phơi khô dưới nắng trở nên cứng, ít biến dạng và không nhiều hơn các vết nứt rất nhỏ. Nếu vết nứt rộng phát triển, đất không chứa đủ phù sa hoặc cát, và cát có thể được thêm vào như một chất ổn định.

Chuẩn bị đất

Khi đã tìm thấy một loại đất thích hợp, tất cả lớp đất mặt phải được loại bỏ. Đất sau đó được nới lỏng đến độ sâu l5cm. Nếu cần, nước và cát được thêm vào và xử lý thành đất lỏng lẻo bằng cách giẫm chân trần trong khi xoay khối lượng với một thuổng.

Nước được thêm từ từ và đất trộn triệt để cho đến khi tất cả các khối u được phá vỡ và nó trở nên đồng nhất và dẻo. Khi đó là tính nhất quán phù hợp để đúc nó được đúc bằng gỗ khuôn được làm từ một đến ba ngăn.

Trước khi khuôn được sử dụng lần đầu tiên, nó nên được ngâm kỹ trong dầu. Vì sự co lại, các khối đã hoàn thành sẽ nhỏ hơn các khuôn và tùy thuộc vào liên kết, sẽ cho độ dày thành khoảng 230mm, 270mm hoặc 410mm.

Đúc các khối

Khuôn phải ngâm nước để chống dính trước khi được đặt trên mặt đất bằng phẳng, và chứa đầy bùn. Bùn được nhào cho đến khi tất cả các góc của khuôn được lấp đầy, và phần thừa được loại bỏ. Khuôn là nhấc lên và các khối được để khô trên mặt đất. Các khuôn được nhúng vào nước mỗi lần trước khi lặp lại quá trình.

Sau khi để khô trong 3-4 ngày, các khối sẽ có cứng đủ để được xử lý và được quay trên cạnh để đẩy nhanh quá trình làm khô. Sau 10 ngày nữa, các khối có thể được xếp chồng lên nhau một cách lỏng lẻo trong một đống. Khối Adobe nên khô càng chậm càng tốt để tránh nứt, với tổng thời gian bảo dưỡng ít nhất là 1 tháng.

Chất lượng của các khối phụ thuộc phần lớn vào tay nghề, đặc biệt là sự kỹ lưỡng mà chúng được đúc. Nếu chất lượng tốt, chỉ 1 trong 10 khối sẽ bị mất do nứt, vỡ hoặc dị tật.

Khối đất ổn định

Khi đã tìm thấy một loại đất thích hợp, lớp đất mặt nên được loại bỏ và lớp đất bên dưới được đào ra và trải rộng ra phơi nắng vài ngày. Các hạt và cục lớn phải được loại bỏ trước khi đất được sử dụng, bằng cách phá vỡ các cục lớn hơn và vượt qua tất cả đất thông qua một màn hình 10mm.

Nếu tỷ trọng sỏi trong đất cao, màn hình mịn hơn, 4,5-6mm, nên được sử dụng. Màn hình dây, thường đo khoảng 1m², được làm bằng đá ở vị trí nằm ngang bởi một người giữ tay cầm ở một đầu, với đầu kia treo vào dây thừng từ trên cao. Số tiền lượng đất khô, tơi xốp cần thiết thường là 1,4-1,7 lần thể tích của nó trong khối nén.

Trộn

Lượng chất ổn định được sử dụng sẽ phụ thuộc vào đất, loại chất ổn định và tòa nhà thành phần đang được thực hiện. Bảng 1 và bảng 2 hướng dẫn đến tỷ lệ trộn tối thiểu cần thiết của đất - xi măng đối với các khối được đầm bằng máy ép cơ học.

(Bảng 1: Tỷ lệ xi măng/đất liên quan đến hệ số co ngót trong thanh kiểm tra co ngót)

(Bảng 2: Tỷ lệ xi măng/đất liên quan đến kết hợp phù sa và đất sét nội dung trong thử nghiệm lắng đọng đơn giản)

Đối với khối nén chặt trong máy ép thủy lực, yêu cầu xi măng có thể được giảm đáng kể, trong khi nhiều hơn một chút sẽ cần thiết cho các khối đâm bằng tay. Đúng tỷ lệ chất ổn định được xác định bằng cách làm cho khối thử nghiệm với tỷ lệ khác nhau của chất ổn định, như mô tả sau.

Tầm quan trọng của việc trộn kỹ đất khô đầu tiên với chất ổn định và sau đó với độ ẩm, trong hai bước riêng biệt, không thể được nhấn mạnh quá mạnh. Lượng xi măng và đất khô được đo bằng hộp đo lường, xô hoặc hộp thiếc (không bao giờ dùng xẻng), và đặt trên một bề mặt sạch, bằng phẳng và cứng cho bằng tay trộn hoặc vào máy trộn kiểu thùng phuy (máy trộn bê tông).

Chúng được trộn cho đến khi hỗn hợp khô có độ đồng nhất màu hơi xám. Nước được thêm vào, tốt nhất là thông qua một vòi phun nước, trong khi tiếp tục trộn. Khi đúng lượng nước đã được thêm vào, đất, khi vắt thành một quả bóng, nên giữ nguyên hình dạng của nó mà không làm bẩn tay. Quả bóng phải có khả năng bị kéo ra xa không tan rã, nhưng nó sẽ tan rã khi rơi từ độ cao ngang vai xuống một mặt phẳng cứng.

Nén bằng đầm tay

Có thể làm khuôn có một ngăn hoặc nhiều ngăn từ gỗ cứng hoặc thép. Khuôn nên có bản lề ở một hoặc hai góc để có thể mở được dễ dàng mà không làm hỏng khối. Vì nấm mốc không có dưới cùng, tốt hơn là đặt nó trên pallet, thay vì tốt hơn là trực tiếp trên mặt đất, khi đúc khối.

Khuôn được xử lý thường xuyên theo yêu cầu bằng dầu để làm cho bề mặt khối mịn và để ngăn chặn khối dính vào khuôn. Hỗn hợp đất nên được đặt trong các lớp trong khuôn và từng lớp kỹ lưỡng được nén chặt bằng một thanh ram đáy phẳng nặng 4-5kg.

Mỗi khối có thể cần tới 80 cú đánh tốt với đập. Đỉnh của khối được san bằng, khối và khuôn được mang đến cửa hàng bảo dưỡng nơi khuôn được loại bỏ, sau đó toàn bộ quá trình được lặp lại.

Nén bằng máy ép cơ học

Có nhiều máy tạo khối cơ học trên thị trường, cả hai đều chạy bằng động cơ (cho phép một số khối được thực hiện tại một thời điểm) và vận hành bằng tay. Tất cả chúng bao gồm một khuôn kim loại trong đó ẩm hỗn hợp đất bị nén.

Việc đúc cho một máy ép vận hành bằng tay được thực hiện ra như sau:

- Vệ sinh bên trong buồng nén và bôi dầu, và một pallet được đặt ở phía dưới, nếu yêu cầu.

- Một lượng hỗn hợp đất đã đo được đổ vào buồng nén và đất được nén chặt vào các góc bằng tay.

- Đóng nắp lại và kéo tay cầm xuống. Các lượng hỗn hợp đất là chính xác nếu tay cầm có thể được di chuyển xuống để dừng lại một chút trên một nằm ngang mức độ.

- Khối được đẩy ra và mang trên pallet đến vị trí đóng rắn, trước khi trả lại pallet cho nhấn để tái sử dụng

Bảo dưỡng các khối

Các khối xi măng đất nên được đặt trên mặt đất, trong bóng râm, càng gần nhau càng tốt, và được giữ độ ẩm ướt (ví dụ như với cỏ ướt). Sau 1 -2 ngày, các khối có thể được xếp chồng lên nhau cẩn thận và giữ ẩm một lần nữa cho 1-2 tuần. Sau thời gian này, các khối được phép phơi khô trong 2-3 tuần trong một đống xếp chồng lên nhau trước khi sử dụng.

Kiểm tra các khối

Trong phòng thí nghiệm, độ bền khô và bền ướt là được xác định bằng cách nghiền hai khối được bảo dưỡng tốt trong một máy ép thủy lực: đầu tiên ở trạng thái khô, và thứ hai sau khi ngâm trong nước 24 giờ.

Độ bền được kiểm tra bằng cách phun các khối với nước theo một quy trình tiêu chuẩn, và thực hiện quan sát cho bất kỳ xói mòn hoặc rỗ.

Để biết cần bao nhiêu chất ổn định, thử nghiệm khả năng chống chịu thời tiết đơn giản sau đây được thực hiện trong lĩnh vực này có thể đưa ra một câu trả lời thỏa đáng. Ít nhất ba hỗn hợp đất khác nhau tỷ lệ chất ổn định - đất được chuẩn bị, và ít nhất ba các khối được làm từ mỗi hỗn hợp khác nhau.

Việc trộn, đầm nén và bảo dưỡng phải được thực hiện trong tương tự như đối với quá trình sản xuất khối. Tại kết thúc thời gian bảo dưỡng, ba khối được chọn từ từng bộ, ngâm trong bể, ao, suối đêm, và phơi nắng cả ngày. Làm ướt và làm khô này quá trình được lặp lại trong 7 ngày.

Lượng chất ổn định chính xác để sử dụng là số tiền nhỏ nhất mà cả ba khối trong một bộ vượt qua bài kiểm tra. Trong khi một vài lỗ trên tất cả chấp nhận được trên bề mặt đầm nếu xuất hiện nhiều lỗ trên tất cả các khối quá yếu. Nếu các khối có đã vượt qua bài kiểm tra và khối khô tạo ra kim loại chuông khi gõ bằng búa, chúng sẽ có độ bền và độ cứng đạt yêu cầu.

Nếu các khối không vượt qua vài kiểm tra, lý do có thể là bất kỳ như sau:

- Đất không phù hợp

- Không đủ lượng chất ổn định

- Loại chất ổn định không chính xác

- Đất không khô hoặc vón cục

- Xi măng vón cục

- Trộn không đủ chất ổn định

-Thêm quá nhiều hoặc quá ít nước

- Đầm nén không đủ

- Đóng rắn không đúng cách

So sánh các đơn vị khối xây làm bằng vật liệu khác nhau. Có nhiều phương pháp để làm gạch và khối, một số trong đó phù hợp với sản xuất trong nước bởi vì họ sử dụng nhiều lao động nhưng không yêu cầu đặc biệt là lao động lành nghề.

Quyết định liên quan đến phương pháp nào của khối hoặc gạch để sử dụng phụ thuộc vào một số các yếu tố, chẳng hạn như:

- Nguyên vật liệu sẵn có

- Đặc tính của đất

- Nguyên vật liệu và chi phí sản xuất

- Các tiêu chuẩn cần thiết về ổn định, nén độ bền, khả năng chống nước… (3 N/mm² thường được coi là cường độ nén tối thiểu để sử dụng trong các tòa nhà một tầng)

- Cơ sở vật chất hiện có để bảo trì máy móc công cụ sản xuất

- Năng suất yêu cầu

Gạch đất sét nung

Gạch đất sét nung có khả năng chống ẩm tốt, côn trùng và xói mòn và tạo ra một môi trường phòng tốt. Chúng có chi phí vừa phải và có giá trị trung bình đến cao cường độ nén

Gạch có thể được thực hiện bằng cách sử dụng nhà máy tinh vi phương pháp, phương pháp sử dụng nhiều lao động đơn giản, hoặc một loại công nghệ cơ giới hóa trung gian. Sử dụng nhiều lao động phương thức sản xuất phù hợp với nông thôn mà nhu cầu về gạch bị hạn chế. Thủ công gạch sẽ có chất lượng tương đối thấp hơn, đặc biệt là về cường độ nén và sẽ có xu hướng kích thước không đều. Tuy nhiên, chúng là kinh tế và đòi hỏi ít vốn đầu tư hoặc chi phí vận chuyển.

Gạch làm theo cách này đã được sử dụng trong các tòa nhà mà đã kéo dài hàng thế kỷ. Tuổi thọ của chúng phụ thuộc về chất lượng nguyên liệu, tay nghề của nghệ nhân và khí hậu nơi chúng được sử dụng.

Làm gạch

Năm thành phần chính được yêu cầu để sản xuất gạch: đất sét và cát phù hợp, nước, nhiên liệu và nhân lực. Các đất sét phải dễ kiếm, dẻo khi trộn với một lượng nhỏ nước, phát triển sức mạnh khi sấy khô và phát triển sức mạnh cứng và bền khi bị đốt cháy.

Các loại đất thích hợp chứa 25-50% đất sét và phù sa và 50-75% vật liệu thô hơn, được xác định bởi xét nghiệm lắng đọng đơn giản. Đất phải được phân loại tốt.

Một thử nghiệm khác bao gồm đất ẩm được lăn bằng tay thành một hình trụ dài có đường kính 10mm trên một mặt phẳng, và sau đó nhặt nó lên bằng một đầu và để nó treo không được hỗ trợ.

Một loại đất thích hợp để làm gạch nếu mảnh đất xi lanh bị gãy nằm trong khoảng từ 50mm đến 150mm dài. Trong thí nghiệm co ngót thanh sử dụng khuôn 300mm dài và rộng 50m và sâu, một loại đất thích hợp nên không có vết nứt hoặc chỉ một chút trên bề mặt, và nên co lại dưới 7%, tức là dưới 20mm.

Đất sét thu được bằng cách tách nó ra khỏi đất sét bờ và khi cần thiết, trộn nó với cát để tạo thành một hỗn hợp sẽ không bị nứt trong quá trình sấy khô. Nước là dần dần thêm vào để làm cho đất sét dẻo.

Khi làm gạch phải làm sạch khuôn định kỳ bằng nước. Trước khi mỗi viên gạch được hình thành, khuôn được rắc cát. Một cục hoặc ‘cục máu đông’ đất sét chỉ lớn hơn một chút so với yêu cầu cho một gạch được cán thành hình nêm rồi nhúng vào cát, trước khi ném, chỉ xuống, vào khuôn.

Khi ném chính xác, khuôn sẽ hoàn toàn lấp đầy, và đất sét dư thừa sau đó được cạo ra khỏi đầu bằng một người cắt cung. Cát trong khuôn và trên cục máu đông giúp giải phóng gạch mới hình thành.

Nên để gạch khô khoảng 3 ngày ở nơi chúng được tạo ra. Sau đó, họ sẽ được đủ chắc để có thể xếp chồng lên nhau,trong ít nhất 1 tuần sau khi sấy khô. Đất sét có xu hướng trở thành màu vàng nhạt hơn khi khô và khi đủ khô, gạch sẽ không có sự thay đổi màu sắc trong suốt diện tích mặt cắt khi nó bị gãy làm đôi. Trong quá trình sấy, những viên gạch nên được bảo vệ khỏi mưa.

ThS.KTS. Lê Đức Lộc - Bộ môn Quy hoạch đô thị - Khoa Quy hoạch đô thị và nông thôn - Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.

Nguồn: Tạp chí Vật liệu Xây dựng, Số 7+8/2023