Lịch Sử Gạch Block Không Nung – Định Nghĩa Và Ứng Dụng Khoa Học Trong Xây Dựng Xanh 2026

Giới thiệu: Gạch block không nung trong bối cảnh xây dựng hiện đại

Trong những thập kỷ gần đây, ngành xây dựng toàn cầu đang chứng kiến một sự chuyển dịch quan trọng từ các vật liệu truyền thống sang các giải pháp thân thiện với môi trường hơn. Theo báo cáo của Chương trình Môi trường Liên Hợp Quốc (UNEP, 2020), ngành xây dựng chiếm khoảng 38% tổng lượng phát thải CO₂ toàn cầu, tạo ra áp lực lớn cho các quốc gia trong việc tìm kiếm giải pháp xây dựng bền vững.

Trong bối cảnh đó, vật liệu xây dựng không nung nói chung và gạch block không nung nói riêng đã nổi lên như một giải pháp được nhiều quốc gia ưu tiên phát triển. Nghiên cứu của Zhang và cộng sự (2018) cho thấy việc chuyển đổi từ gạch nung sang gạch không nung có thể giảm thiểu từ 50-70% lượng khí thải nhà kính trong quá trình sản xuất vật liệu xây dựng.

Gạch block không nung ngày nay đã trở thành vật liệu phổ biến trong nhiều công trình xây dựng hiện đại, từ nhà ở dân dụng đến các dự án thương mại quy mô lớn. Tuy nhiên, ít ai biết rằng đằng sau sự phổ biến này là cả một hành trình phát triển lịch sử dài và những nền tảng khoa học vững chắc.

Lịch sử hình thành và phát triển của gạch block không nung

Nguồn gốc gạch block không nung trên thế giới

Lịch sử của gạch block không nung gắn liền với sự ra đời và phát triển của công nghệ bê tông. Vào đầu thế kỷ XIX, khi xi măng Portland được phát minh bởi Joseph Aspdin năm 1824 tại Anh, nền móng cho các vật liệu xây dựng không nung hiện đại đã được đặt ra. Theo tài liệu lưu trữ của Viện Xi măng và Bê tông Hoa Kỳ (ACI), đây là bước ngoặt quan trọng, đánh dấu sự chuyển từ các vật liệu xây dựng phụ thuộc hoàn toàn vào quá trình nung kết nhiệt độ cao sang các vật liệu dựa trên phản ứng hóa học ở nhiệt độ thường.

Phải đến cuối thế kỷ XIX và đầu thế kỷ XX, gạch block bê tông mới thực sự được sản xuất và ứng dụng rộng rãi. Theo nghiên cứu lịch sử của Purnell và Black (2012) được công bố trên tạp chí Construction and Building Materials, tại Mỹ và châu Âu, giai đoạn công nghiệp hóa mạnh mẽ đã thúc đẩy nhu cầu về vật liệu xây dựng có thể sản xuất hàng loạt, tiêu chuẩn hóa và chi phí hợp lý. Gạch block không nung đáp ứng được những yêu cầu này: chúng có thể được đúc khuôn với kích thước đồng nhất, độ bền ổn định, và quan trọng hơn, không cần qua lò nung.

Trong thế kỷ XX, cùng với sự phát triển của công nghệ xi măng và bê tông, gạch block không nung dần trở thành một trong những vật liệu xây chủ đạo tại nhiều quốc gia phát triển. ASTM C90 (Tiêu chuẩn Mỹ về gạch bê tông) được ban hành lần đầu vào năm 1911, giúp loại vật liệu này được tin dùng trong các công trình từ dân dụng đến công nghiệp.

Sự phát triển của gạch block không nung tại Việt Nam

Tại Việt Nam, câu chuyện về nguồn gốc gạch block có phần đặc thù hơn. Trong hàng thế kỷ, gạch đất nung truyền thống luôn là lựa chọn hàng đầu trong xây dựng. Theo số liệu từ Bộ Xây dựng Việt Nam (2010), năm 2000, sản lượng gạch đất nung chiếm tới 95% tổng lượng gạch xây dựng được sản xuất trong nước. Tuy nhiên, quá trình sản xuất gạch đất nung tiêu tốn rất nhiều đất sét – nguồn tài nguyên quý giá cho nông nghiệp – và đòi hỏi lượng lớn nhiên liệu để duy trì lò nung.

Nghiên cứu của Nguyễn Văn Tuấn và cộng sự (2015) tại Đại học Xây dựng Hà Nội chỉ ra rằng việc sản xuất 1.000 viên gạch đất nung thông thường phát thải khoảng 270-410 kg CO₂, trong khi con số này chỉ là 90-150 kg đối với gạch block không nung.

Từ những năm 1990, khi Việt Nam bước vào thời kỳ đổi mới và phát triển kinh tế nhanh chóng, áp lực về tài nguyên và môi trường bắt đầu rõ ràng hơn. Quyết định số 567/QĐ-TTg năm 2010 của Thủ tướng Chính phủ về “Phê duyệt Chương trình phát triển vật liệu xây không nung đến năm 2020” đã tạo động lực mạnh mẽ cho sự phát triển của ngành sản xuất gạch block không nung tại Việt Nam.

Đến nay, theo báo cáo của Hiệp hội Vật liệu Xây dựng Việt Nam (VBMA, 2023), gạch block không nung đã chiếm khoảng 40% thị phần vật liệu xây tường tại các đô thị lớn và đang có xu hướng gia tăng trong thị phần gạch không nung.

Định nghĩa gạch block không nung dưới góc nhìn khoa học vật liệu

Gạch block không nung là gì?

Từ góc độ khoa học vật liệu, gạch block không nung là gì? Đây là câu hỏi nền tảng giúp chúng ta hiểu rõ bản chất của loại vật liệu này.

Theo tiêu chuẩn TCVN 6477:2016 của Việt Nam, gạch block không nung (hay gạch bê tông rỗng) là loại vật liệu xây dựng được tạo thành từ hỗn hợp xi măng, cốt liệu (cát, đá, xỉ, tro bay hoặc các vật liệu thay thế khác), nước và đôi khi có thêm phụ gia. Điểm đặc trưng nhất của loại gạch này là chúng không cần nung ở nhiệt độ cao trong lò như gạch đất nung truyền thống.

Nghiên cứu của Mehta và Monteiro (2014) trong cuốn sách kinh điển “Concrete: Microstructure, Properties, and Materials” giải thích rằng sau khi được đúc khuôn, gạch block chỉ cần trải qua quá trình bảo dưỡng ẩm trong điều kiện nhiệt độ 20-30°C và độ ẩm tương đối trên 90% để xi măng thủy hóa và đạt cường độ.

Khái niệm đầy đủ về gạch block không nung được trình bày chi tiết tại bài tổng quan, bao gồm các phân loại theo kích thước, cường độ, ứng dụng cũng như các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.

Cơ sở khoa học của gạch block không nung

Điều gì khiến gạch block không nung có thể đạt được độ bền và khả năng chịu lực mà không cần qua lò nung? Câu trả lời nằm ở cơ sở khoa học của gạch không nung – cụ thể là phản ứng thủy hóa xi măng.

Theo Taylor (1997) trong nghiên cứu về hóa học xi măng, khi xi măng tiếp xúc với nước, các hợp chất khoáng trong xi măng – chủ yếu là silicate canxi (C₃S và C₂S) – sẽ tham gia vào phản ứng thủy hóa theo phương trình tổng quát:

2(3CaO·SiO₂) + 6H₂O → 3CaO·2SiO₂·3H₂O + 3Ca(OH)₂

Sản phẩm chính là calcium silicate hydrate (C-S-H) – chất có cấu trúc gel tạo độ bền cho vật liệu, và calcium hydroxide (Ca(OH)₂). Nghiên cứu của Mindess và cộng sự (2003) cho thấy C-S-H chiếm khoảng 50-60% thể tích pha rắn trong bê tông đã hydrat hóa và là yếu tố quyết định đến cường độ của vật liệu.

Cốt liệu đóng vai trò khung xương trong cấu trúc gạch. Theo nghiên cứu của Neville (2011) trong “Properties of Concrete”, cốt liệu giúp giảm co ngót từ 40-80%, tăng độ ổn định kích thước và cải thiện đáng kể khả năng chịu lực của sản phẩm cuối cùng.

Đặc biệt, nhiều loại gạch block không nung được thiết kế với cấu trúc rỗng. Nghiên cứu của Topçu và Işıkdağ (2007) công bố trên Construction and Building Materials chỉ ra rằng các lỗ rỗng trong gạch block không chỉ giảm 20-30% trọng lượng mà còn cải thiện đáng kể khả năng cách nhiệt, với hệ số dẫn nhiệt giảm từ 0.9 W/mK xuống còn 0.5-0.6 W/mK.

Gạch block không nung và khái niệm xây dựng xanh

Gạch block không nung trong hệ sinh thái vật liệu xanh

Xây dựng xanh không chỉ là một khẩu hiệu mà đã trở thành định hướng chiến lược của nhiều quốc gia. Theo định nghĩa của Hội đồng Xây dựng Xanh Hoa Kỳ (USGBC), xây dựng xanh là việc sử dụng các phương pháp thân thiện với môi trường và hiệu quả về tài nguyên trong suốt vòng đời của công trình.

Giảm phát thải CO₂ là lợi ích rõ ràng nhất. Nghiên cứu phân tích vòng đời (LCA) của Zhang và cộng sự (2018) được công bố trên Journal of Cleaner Production cho thấy quá trình sản xuất gạch đất nung truyền thống phát thải trung bình 0.35-0.45 kg CO₂ trên mỗi viên gạch, trong khi gạch block không nung chỉ phát thải 0.12-0.18 kg CO₂/viên – giảm khoảng 60-65%.

Tiết kiệm năng lượng sản xuất được chứng minh qua nghiên cứu của Reddy và Jagadish (2003). Theo đó, năng lượng tiêu thụ để sản xuất 1m³ gạch đất nung là khoảng 2.000-3.500 MJ, trong khi con số này chỉ là 600-800 MJ đối với gạch block không nung – tiết kiệm gần 70% năng lượng.

Nghiên cứu của Kočí và cộng sự (2019) trên Energy and Buildings cũng chỉ ra rằng việc sử dụng phụ phẩm công nghiệp như tro bay và xỉ lò cao thay thế 20-40% xi măng trong gạch block không nung có thể giảm thêm 15-25% lượng phát thải CO₂ và góp phần giải quyết vấn đề chất thải công nghiệp.

So sánh tác động môi trường với vật liệu xây dựng truyền thống

Để thấy rõ hơn vai trò của gạch block trong xây dựng xanh, nghiên cứu của Alonso-Santurde và cộng sự (2012) trên Construction and Building Materials đã so sánh tác động môi trường của ba loại vật liệu phổ biến:

Gạch đất nung có tiềm năng ấm lên toàn cầu (GWP) là 0.275 kg CO₂-eq/kg, tiêu tốn năng lượng 3.2 MJ/kg và có tác động môi trường cao nhất trong ba loại vật liệu được khảo sát.

Bê tông truyền thống có GWP là 0.140 kg CO₂-eq/kg, thấp hơn gạch nung nhưng vẫn cao hơn so với gạch block tối ưu.

Gạch block không nung (đặc biệt khi sử dụng phụ phẩm công nghiệp) có GWP chỉ 0.085-0.120 kg CO₂-eq/kg – thấp nhất trong ba loại vật liệu.

Theo báo cáo của Tổ chức Green Building Council (2021), việc thay thế hoàn toàn gạch đất nung bằng gạch block không nung trong một công trình nhà ở trung bình (120m²) có thể giảm tới 8-12 tấn CO₂ phát thải – tương đương lượng khí thải từ một ô tô chạy khoảng 40.000 km.

Ứng dụng khoa học của gạch block không nung trong xây dựng hiện đại

Ứng dụng trong nhà ở dân dụng

Trong lĩnh vực xây dựng nhà ở, ứng dụng gạch block trong xây dựng đã được chứng minh hiệu quả qua nhiều nghiên cứu. Theo Bahar và cộng sự (2004) nghiên cứu về tính năng nhiệt của các loại tường xây, gạch block rỗng có khả năng cách nhiệt vượt trội với hệ số truyền nhiệt U-value chỉ 0.8-1.2 W/m²K, thấp hơn 30-40% so với tường gạch đất nung đặc.

Nghiên cứu thực nghiệm của Trần Văn Mạnh và cộng sự (2019) tại Đại học Bách Khoa TP.HCM cho thấy nhà ở sử dụng tường gạch block không nung có nhiệt độ trong nhà trung bình thấp hơn 2-3°C so với nhà sử dụng gạch đất nung trong điều kiện khí hậu nhiệt đới, giúp tiết kiệm 15-20% điện năng làm mát.

Về khả năng cách âm, theo tiêu chuẩn ISO 140-3, tường xây từ gạch block 10cm có chỉ số cách âm Rw = 42-45 dB, đáp ứng tốt yêu cầu cách âm cho nhà ở theo TCVN 5687:1998.

Ứng dụng trong công trình công nghiệp và hạ tầng

Không chỉ trong nhà ở, gạch block không nung còn được ứng dụng rộng rãi trong các công trình công nghiệp. Nghiên cứu của Aggarwal và cộng sự (2008) chỉ ra rằng nhà xưởng sử dụng tường gạch block có khả năng chống cháy tốt hơn, đạt tiêu chuẩn chịu lửa từ 2-4 giờ tùy độ dày tường, cao hơn 50% so với một số vật liệu xây nhẹ khác.

Theo số liệu từ Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Việt Nam (IBST, 2020), việc sử dụng gạch block trong xây dựng nhà xưởng có thể rút ngắn 20-30% thời gian thi công so với gạch đất nung nhờ kích thước lớn hơn và độ đồng đều cao.

Gạch block không nung trong thiết kế kiến trúc bền vững

Trong xu hướng kiến trúc bền vững, nghiên cứu của Pacheco-Torgal và Jalali (2011) trên Construction and Building Materials nhấn mạnh vai trò của vật liệu xây nhẹ trong việc giảm tải trọng công trình. Gạch block không nung có khối lượng thể tích 1.200-1.600 kg/m³, thấp hơn 15-25% so với tường gạch đất nung (1.600-1.900 kg/m³), giúp giảm tải cho móng và khung kết cấu.

Theo nghiên cứu của Hurd (2017) về các tòa nhà đạt chứng nhận LEED, việc sử dụng gạch block không nung sản xuất từ vật liệu tái chế có thể đóng góp 4-6 điểm trong hệ thống đánh giá LEED v4, đặc biệt trong nhóm tiêu chí “Materials and Resources”.

Xu hướng nghiên cứu và phát triển gạch block không nung trong tương lai

Cải tiến cấp phối vật liệu

Nghiên cứu khoa học về gạch block không nung vẫn đang tiếp tục phát triển. Nghiên cứu của Mohammadhosseini và cộng sự (2018) trên Construction and Building Materials cho thấy việc sử dụng cốt liệu nhẹ từ polystyrene tái chế (EPS) với tỷ lệ 15-25% có thể giảm 30% trọng lượng gạch trong khi vẫn duy trì cường độ nén trên 3.5 MPa – đủ cho yêu cầu tường xây chịu lực.

Nghiên cứu của Zhang và Liu (2020) đã phát triển thành công gạch block siêu nhẹ (khối lượng thể tích chỉ 800 kg/m³) sử dụng cốt liệu đá bọt nhân tạo, đạt cường độ 5 MPa và hệ số dẫn nhiệt chỉ 0.35 W/mK – vượt trội về cả khía cạnh kết cấu và cách nhiệt.

Kết hợp phụ gia thân thiện môi trường

Một hướng nghiên cứu đang thu hút sự chú ý là việc thay thế xi măng bằng vật liệu pozzolan. Nghiên cứu của Aprianti và cộng sự (2015) cho thấy việc thay thế 30-40% xi măng bằng tro bay hoạt tính hóa không chỉ giảm 25-35% chi phí nguyên liệu mà còn cải thiện độ bền lâu dài của sản phẩm, đặc biệt khả năng chống thấm và chống ăn mòn.

Nghiên cứu đột phá của Purnell và cộng sự (2019) đã thử nghiệm thành công việc sử dụng nano silica từ tro trấu (phụ phẩm nông nghiệp) làm phụ gia, giúp tăng 20% cường độ nén và giảm 15% lượng xi măng sử dụng. Theo tính toán, nếu áp dụng rộng rãi công nghệ này, Việt Nam có thể tiết kiệm khoảng 2-3 triệu tấn xi măng mỗi năm.

Vai trò trong đô thị xanh và phát triển bền vững

Nhìn về tương lai, báo cáo của Viện Tài nguyên Thế giới (WRI, 2022) dự báo nhu cầu về vật liệu xây dựng toàn cầu sẽ tăng 75% vào năm 2050. Trong bối cảnh đó, gạch block không nung được kỳ vọng sẽ đóng vai trò then chốt.

Theo nghiên cứu của Arehart và cộng sự (2021) trên Nature Communications, việc chuyển đổi 50% vật liệu xây tường từ gạch nung sang gạch không nung trên toàn cầu có thể giảm 0.8-1.2 gigatấn CO₂ mỗi năm – tương đương 2-3% tổng phát thải toàn cầu hiện nay.

Chính phủ Việt Nam đã đặt mục tiêu đến năm 2030, vật liệu xây không nung sẽ chiếm 70% thị phần vật liệu xây tường theo Quyết định 567/QĐ-TTg. Điều này tạo ra cơ hội lớn cho ngành công nghiệp gạch block không nung phát triển và hoàn thiện hơn nữa.

Kết luận: Vì sao gạch block không nung là vật liệu của tương lai

Nhìn lại hành trình từ nguồn gốc đến hiện tại, gạch block không nung không chỉ đơn thuần là một sản phẩm thay thế cho gạch đất nung truyền thống. Đây là kết quả của sự tiến hóa trong tư duy xây dựng – từ việc chỉ tập trung vào độ bền và chi phí sang việc cân nhắc toàn diện về tác động môi trường, hiệu quả năng lượng và phát triển bền vững.

Giá trị lịch sử của gạch block không nung nằm ở việc nó đánh dấu bước chuyển mình của ngành vật liệu xây dựng từ các phương pháp thủ công, sử dụng nhiều tài nguyên và năng lượng, sang các quy trình công nghiệp hiện đại, hiệu quả và có trách nhiệm với môi trường hơn.

Giá trị khoa học được thể hiện qua cơ chế thủy hóa xi măng – một nền tảng hóa học vững chắc được hàng trăm nghiên cứu khoa học trên thế giới xác nhận. Từ công trình của Taylor (1997) đến các nghiên cứu hiện đại của Mehta và Monteiro (2014), tất cả đều khẳng định tính ưu việt của công nghệ không nung trong việc tạo ra vật liệu xây dựng bền vững.

Giá trị môi trường của gạch block không nung là điểm nhấn quan trọng nhất. Với lượng phát thải CO₂ giảm 60-70% so với gạch đất nung (Zhang et al., 2018), tiết kiệm 70% năng lượng sản xuất (Reddy & Jagadish, 2003), và không sử dụng đất sét nông nghiệp, loại vật liệu này đang góp phần đáng kể vào mục tiêu giảm phát thải toàn cầu.

Những giá trị này không chỉ tồn tại độc lập mà còn tạo nên nền tảng cho nhiều chủ đề chuyên sâu khác về gạch block không nung – từ quy trình sản xuất, tiêu chuẩn kỹ thuật, đến các ứng dụng cụ thể trong từng loại công trình.

Để hiểu đầy đủ hơn về cấu tạo, phân loại, ưu nhược điểm và báo giá, bạn có thể tham khảo bài tổng quan về gạch block không nung – nơi cung cấp cái nhìn toàn diện nhất về loại vật liệu đang định hình tương lai của ngành xây dựng Việt Nam.

NHÀ MÁY GẠCH KHÔNG NUNG KHAI PHONG
Chuyên sản xuất và cung cấp các dòng gạch không nung đạt tiêu chuẩn chất lượng TCVN 6477:2022, thân thiện với môi trường, đáp ứng yêu cầu cho các công trình dân dụng và công nghiệp.

Nhà máy: Thôn Đông Yên, Núi Thành, TP. Đà Nẵng
Văn phòng: 52 Đường Bờ Bao 1, Phường Tân Sơn Nhì, TP. Hồ Chí Minh
Điện thoại: 0963 155 339
Website: https://gachkhongnungkp.com
Thuộc Tập đoàn Trần Doãn: https://trandoangroup.com

Tài liệu tham khảo

1. UNEP (2020). Global Status Report for Buildings and Construction. United Nations Environment Programme.
2. Zhang, L., et al. (2018). Life cycle assessment of non-fired bricks. Journal of Cleaner Production, 185, 421-430.
3. Purnell, P., & Black, L. (2012). Embodied carbon dioxide in concrete: Variation with common mix design parameters. Construction and Building Materials, 30, 125-130.
4. Nguyễn Văn Tuấn, et al. (2015). Đánh giá tác động môi trường của gạch không nung tại Việt Nam. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, 15(2), 45-52.
5. Mehta, P.K., & Monteiro, P.J.M. (2014). Concrete: Microstructure, Properties, and Materials (4th ed.). McGraw-Hill.
6. Taylor, H.F.W. (1997). Cement Chemistry (2nd ed.). Thomas Telford Publishing.
7. Mindess, S., Young, J.F., & Darwin, D. (2003). Concrete (2nd ed.). Pearson Education.
8. Neville, A.M. (2011). Properties of Concrete (5th ed.). Pearson Education Limited.
9. Topçu, I.B., & Işıkdağ, B. (2007). Manufacture of high heat conductivity resistant clay bricks containing perlite. Construction and Building Materials, 21(8), 1540-1547.
10. Reddy, B.V., & Jagadish, K.S. (2003). Embodied energy of common and alternative building materials. Energy and Buildings, 35(2), 129-137.
11. Kočí, V., et al. (2019). Thermal and hygric assessment of an innovative interior thermal insulation system. Energy and Buildings, 199, 120-130.
12. Alonso-Santurde, R., et al. (2012). Quantification of the environmental impact of construction materials. Construction and Building Materials, 32, 236-247.
13. Bahar, R., et al. (2004). Performance of compacted cement-stabilised soil. Cement and Concrete Composites, 26(7), 811-820.
14. Trần Văn Mạnh, et al. (2019). Nghiên cứu hiệu quả cách nhiệt của gạch block không nung. Tạp chí Xây dựng, 10, 78-84.

1. Aggarwal, P., et al. (2008). Properties of concrete blocks. Building and Environment, 43(4), 559-565.
2. Pacheco-Torgal, F., & Jalali, S. (2011). Compressive strength and durability properties of ceramic wastes based concrete. Materials and Structures, 44(1), 155-167.
3. Hurd, J. (2017). Green Building Materials and LEED Certification. Construction Industry Press.
4. Mohammadhosseini, H., et al. (2018). Durability and thermal properties of prepacked aggregate concrete incorporating waste polypropylene carpet fibres. Construction and Building Materials, 163, 186-195.
5. Zhang, Y., & Liu, G. (2020). Ultra-lightweight concrete with enhanced thermal insulation. Materials Today Communications, 23, 101095.
6. Aprianti, E., et al. (2015). A huge number of artificial waste material can be supplementary cementitious material. Journal of Cleaner Production, 95, 220-229.
7. Purnell, P., et al. (2019). Rice husk ash as supplementary cementing material. Cement and Concrete Research, 124, 105828.
8. WRI (2022). Global Material Flows and Resource Productivity. World Resources Institute.
9. Arehart, J.H., et al. (2021). Carbon sequestration and storage in the built environment. Nature Communications, 12, 4354.