Cẩm nang mua hàng - Phần 7. Hướng dẫn chọn mua ngói đất nung

Ngói đất nung là vật liệu lợp nhà quen thuộc với thiết kế nhà Việt và rất được khách hàng ưa chuộng. Mặc dù sản phẩm truyền thống, nhưng thông tin đánh giá chất lượng ngói đất nung hiện rất ít ỏi, gây khó khăn cho khách hàng khi muốn so sánh, đánh giá. Tham khảo ý kiến chuyên gia từ các nhà máy sản xuất ngói hàng đầu hiện nay tại Việt Nam, thể hiện kết quả phân tán, độ tin cậy không cao.

Trong phạm vi bài viết Phần 7. Hướng dẫn chọn mua ngói đất nung, Trangtrinoithatxinh.vn tổng hợp nội dung chủ yếu từ các tài liệu chuyên ngành, với mong muốn cung cấp thông tin đầy đủ, dễ hiểu, chính xác và khoa học nhất. Mục tiêu giúp quý khách hàng hiểu rõ hơn về đặc tính sản phẩm, phương pháp đánh giá theo tiêu chuẩn chất lượng, từ đó dễ dàng hơn trong việc ra quyết định chọn mua và sử dụng sản phẩm ngói đất nung cho công trình của mình.

>> Tron bộ cẩm nang hướng dẫn mua hàng

1. Lịch sử phát triển ngói đất nung

Sản phẩm ngói đất nung có lịch sử phát triển rất lâu đời, bắt nguồn từ vùng Địa Trung Hải vào thời kỳ Hy Lạp cổ đại. Dấu vết khảo cổ cho thấy việc sử dụng các mảnh gốm đất nung kích thước nhỏ, cho mục đích lợp mái nhà xuất hiện khoảng đầu thời kỳ đồ đồng, khoảng năm 3.000 trước Công nguyên. Quy trình sản xuất ngói từ vật liệu đất nung xuất hiện lần đầu tiên ở Trung Hoa cổ đại, khoảng năm 1.000 trước Công nguyên, sau đó mở rộng khắp Châu Á.

Sản phẩm ngói đất nung được sử dụng rộng rãi khắp Châu Âu, thịnh hành trong các công trình kiến trúc Pháp, Italia, Tây Ban Nha ... vào thời kỳ Phục Hưng. Xuất hiện ở các dinh thự của người Anh, người Tây Ban Nha tại Châu Mỹ vào thời kỳ khám phá Tân Thế Giới. Cho đến nay, mặc dù công nghệ vật liệu có nhiều thay đổi, tạo ra nhiều sản phẩm thay thế như ngói Bê tông, ngói Bitum, Tôn giả ngói ... nhưng ngói đất nung vẫn là dòng sản phẩm truyền thống, được rất nhiều khách hàng chọn mua vì những điểm ưu việt riêng biệt của mình.

>> Ngói Bitume và 10 ưu nhược điểm cần cân nhắc

2. Nguyên liệu sản xuất ngói đất nung

Ngói được sản xuất hoàn toàn từ nguyên đất sét liệu tự nhiên. Đất sét là sản phẩm có nguồn gốc từ quá trình biến đổi địa chất, khi lớp đá trầm tích (granite) bị xói mòn, các thành phần tràng thạch (Feldspar) rửa trôi, kết hợp với nước thành hỗn hợp (Al₂O₃ + 2SiO₂ + 2H₂O) gọi là đất sét (Clay).

Đất sét là lớp nằm giữa đất mặt và đá trầm tích, gồm các thành phần dẻo và không dẻo, màu sắc đa dạng. Căn cứ trên quá trình biến đổi, đất sét được phân thành 3 nhóm chính như sau:

2.1. Đất sét gốc (porcelain clay)

Đất sét gốc hay còn gọi là đất sét trắng (Kaolin), đây là sản phẩm đầu tiên của quá trình biến đổi từ đá trầm tích, thành phần chủ yếu là tràng thạch ít ngậm nước nên có tính chất giòn cứng như đá. Nguyên liệu có màu trắng kem, sản phẩm sau khi nung gọi là Sứ (Porcelain), độ cứng sản phẩm tối đa đạt được ở mức nhiệt khoảng 1.500⁰C, cao nhất trong 3 loại đất sét.

Trong sản xuất ngói, đất sét trắng ít được sử dụng làm nguyên liệu do chi phí năng lượng nung chín sản phẩm cao. Ngói nung từ đất sét trằng chỉ xuất hiện ở một số sản phẩm ngói Sứ tráng men, thường sử cho mục đích trang trí và có giá bán khá cao trên thị trường. Do hạt sét có kích thước nhỏ, nên sản phẩm sau nung có tính đặc rắn, độ thấm nước thấp. 

Hình 1. Ngói âm dương tráng men xanh sản xuất tại làng gốm Bát Tràng

Đất sét trắng chủ yếu dùng để sản xuất các sản phẩm đá ốp lát và thiết bị vệ sinh. Do đất sét trắng ít dẻo, nên để tránh hiện tượng chảy nhão trong quá trình đúc khuôn, nhà sản xuất sẽ bổ sung Nhôm Silic (Sodium Silica) có tác dụng ngăn liên kết tĩnh điện giữa các hạt sét, giảm tính nhớt của nguyên liệu. Khi nung nhiệt độ càng cao, Silic sẽ nóng chảy biến đổi thành thủy tinh, tạo bề mặt có tính trong suốt tự nhiên thường gọi là mặt men [1].

2.2. Đất sét biến tính (earthware clay)

Đất sét biến tính (earthware clay) hay còn gọi là đất sét đỏ (Red clay), đây là sản phẩm biến đổi cuối cùng từ đá trầm tích, do có thêm phân tử nước nằm giữa các hạt sét nên có tính chất quánh dẻo, dễ đúc khuôn tạo hình.

Tùy thuộc vào vùng địa chất, thành phần đất sét có thêm các oxit kim loại và gốc hữu cơ nên nguyên liệu có màu sắc thay đổi từ vàng cam đến đỏ và nâu, sản phẩm sau khi nung gọi là Gốm (Terra Cotta).

Trong sản xuất ngói đất nung, đất sét đỏ là nguyên liệu được sử dụng phổ biến nhất. Độ cứng sản phẩm tối đa đạt được ở mức nhiệt khoảng 1.100⁰C, thấp nhất trong 3 loại đất sét nên có ý nghĩa giảm thiểu chi phí sản xuất.

Do hạt sét đỏ có kích thước tương đối lớn, nên sản phẩm sau nung có tính xốp rỗng, độ thấm nước cao. Quá trình nung ít xảy ra hiện tượng thủy tinh hóa, nên bề mặt sản phẩm tự nhiên mờ đục, không bóng như sản phẩm Sứ nung từ đất sét trắng.

2.3. Đất sét trung gian (stoneware clay)

Đất sét trung gian có màu xám đến xám nâu nên còn gọi là đất sét xám (Grey clay), đây là sản phẩm biến đổi trung gian giữa đất sét trắng và đất sét đỏ nên có tính chất nằm giữa 2 loại đất sét nêu trên.

Trong sản xuất ngói đất nung, đất sét xám hầu như không được sử dụng, nhiệt độ nung đạt độ cứng tối đa ở khoảng 1.300⁰C. Sản phẩm sau nung của đất sét trung gian là Sành (stoneware), chỉ phổ biến trong sản xuất sản phẩm bình, chậu, lu ... cần độ chịu lực cao.

3. Quy trình sản xuất ngói đất nung

Quy trình sản xuất ngói đất nung từ đất sét đỏ trải qua 3 giai đoạn chính, gồm xử lý đất sét nguyên liệu, tạo hình và nung chín sản phẩm. Mỗi giai đoạn trong quy trình sản xuất đều làm biến đổi tính chất vật lý và hóa học của đất sét ở các mức độ khác nhau, quyết định chất lượng sản phẩm, vì vậy phải tiến hành theo đúng yêu cầu kĩ thuật, cụ thể như sau:

3.1. Xử lý đất sét nguyên liệu

Đất sét đỏ được khai thác chọn lọc từ vùng nguyên liệu, ở độ sâu từ 2 – 3 m tùy điều kiện thổ nhưỡng. Đất sét đạt yêu cầu phải có tỉ lệ CaO không cao hơn 10%, nếu tỉ lệ này cao bề mặt sản phẩm sẽ vón cục, làm giảm độ chắc của viên ngói thành phẩm.

Đất sử dụng làm ngói không được có sỏi (kankar), đá, chất hữu cơ, chất tạo muối (nitrat kali) và các hóa chất có hại khác, vì chúng sẽ làm giảm chất lượng ngói.

Đất sau khi mang về kho chứa sẽ trải qua nhiều công đoạn xử lý, thường gồm 4 bước:

Bước 1. Ủ đất sét

Đất sét sau khai thác từ lòng đất được sàng lọc sơ bộ, loại bỏ các hạt đá, mảnh rễ cây, sau đó dồn ủ thành khối lớn trong thời gian từ 10 ngày. Mục đích để các thành phần trong đất sét liên kết với nhau, đất không bị tơi bở và tăng tính chắc dẻo.

Bước 2. Đào xới đất sét

Đào xới thực hiện trong quá trình ủ, mục đích trộn lẫn đất sét khai thác từ nhiều vị trí khác nhau, ví dụ đất sét bùn, đất sét cát ... thành một khối đồng nhất, giống nhau về màu sắc, thành phần và tính chất.

Bước 3. Nghiền đất sét

Đất sét được nghiền bằng máy nghiền con lăn, máy nghiền búa, máy nghiền hàm ... ở điều kiện đất hơi ẩm. Nếu đất quá khô thì phải bổ sung nước dạng phun sương. Trong sản xuất quy mô nhỏ, có thể nghiền thủ công bằng chày gỗ hoặc búa nặng, tuy nhiên phương pháp này hiệu quả không cao, gây bụi và chất lượng không đồng đều.

Quá trình nghiền phải kết hợp với rây sàng đất sét, các hạt lớn hơn 5 mm bị giữ lại trên lỗ sàng và quay lại máy nghiền để nghiền tiếp. Mục đích của công đoạn này là làm mịn đất sét, đất càng mịn thì khối sét càng dẻo, sản phẩm càng rắn chắc, bề mặt mịn đẹp.

Bước 4. Ngâm đất sét

Đất sét dạng bột mịn được trộn với các phụ gia nếu có, trải thành lớp và phun nước theo tỉ lệ cần thiết. Các lớp đất sét và nước xen kẽ nhau đến độ cao khoảng 40 đến 50 cm. Ngâm giữ từ 2 đến 3 ngày, hoặc ít nhất là 24 tiếng để các hạt đất sét đủ thời gian ngậm nước, trở nên dẻo hơn và không bị co ngót. Khi hạt sét đủ nước, sẽ hút nhau giống như nam châm, hạn chế nứt gãy ở bước tạo hình tiếp theo.

Hạt sét càng nhỏ, mật độ xen kẽ phân tử nước càng lớn thì tính bền dẻo của vật liệu càng cao. Kích thước hạt tốt nhất là 0.002 mm, đây là trạng thái của hỗn hợp keo vì tính chất kết dính giữa các phân tử rất cao. 

Các phụ gia bổ sung có thể là Nhôm Silic, thêm vào với mục đích gắn với 1 trong các nhóm phi kim trên bề mặt hạt sét như Na, K, hoặc Ca, có tác dụng ổn định hình dạng sản phẩm trong quá trình nung. Ngoài ra, còn có các phụ gia khác như Tràng thạch có vai trò giảm nhiệt độ nóng chảy của đất sét trong quá trình biến tính, hoặc bột đá kích thước hạt 0.02 – 0.04 mm từ đá sa thạch, đá Thạch anh hoặc đá cuội để cải thiện độ cứng của sản phẩm cuối cùng. 

3.2. Tạo hình sản phẩm viên ngói

Sản phẩm được tạo hình bằng phương pháp ép đùn và đúc khuôn. Dùng thuổng xúc từng dải đất sét theo chiều dọc, xếp chồng lên nhau thành khối để di chuyển vào máy trộn. Khối đất tiếp tục được nhào trộn để trở nên đồng nhất và dẻo quánh hơn.

Đất sét sau đó được đưa vào máy ép đùn dưới tác động của máy nén, tạo thành các phiến mỏng có độ nén chặt cao. Sau đó, phiến đất được cắt và đúc bằng khuôn để tạo hình viên ngói theo kích thước và hình dạng mong muốn.

Mục đích của công đoạn này là tạo được sản phẩm rắn chắc, tăng tối đa mật độ hạt sét trên cùng diện tích bề mặt, dẫn đến độ cứng sản phẩm cao. Sản phẩm đúc khuôn đẹp thì có đường nét sắc sảo, các gờ viên ngói bám khít vào nhau trong quá trình lắp đặt, chống gió giật và hạn chế nước mưa trong tạt xiên vào.

Viên ngói sau khi tạo hình được chuyển vào khu vực thoáng gió, che bề mặt tránh ánh sáng trực tiếp của mặt trời gây nứt vỡ. Hong khô tự nhiên trong khoảng 2 ngày nếu trời nắng lớn, có thể mất 1 tuần trong điều kiện trời mưa. Bước này có vai trò giảm bớt lượng nước trong đất sét ở nhiệt độ thấp, tránh trường hợp mất nước đột ngột ở nhiệt độ cao sẽ làm nứt ngói do co ngót không đều.

3.3. Nung chín ngói

Nung chín ngói được thực hiện trong lò nung dưới điều kiện nhiệt độ cao. Trong quá trình nung, đất sét sẽ bị biến đổi tính chất vật lý, hóa học và khoáng vật học. Thành phần đất sét ban đầu chủ yếu là Nhôm silica ngậm nước, còn lại là Mg, Fe, Ca và Na. Ở nhiệt độ thấp, nước tồn tại dạng chất lỏng giữa các hạt sét, tạo tính chất dẻo. Khi nhiệt độ tăng lên ở mức trung bình, nước sẽ hóa tinh thể hoặc chuyển thành dạng ion OH^- và giải phóng ra ngoài, đất sét trở nên rắn hơn.

Trong quá trình nung, đất sét sẽ co rút dần theo thời gian. Tỉ lệ co rút khác nhau từ 8 – 12% tùy loại vật liệu, hạt sét càng mịn thì tỉ lệ co rút càng cao, dẫn đến độ đặc rắn của sản phẩm cuối cùng càng cao. Co rút diễn ra theo 2 pha, pha thứ nhất bề mặt sẽ bốc hơi khoảng 50% hơi nước, pha thứ hai phân tử nước từ vùng lõi sẽ theo mạch dẫn thoát ra ngoài.

Quá trình co rút phải diễn ra theo chiều từ ngoài vào trong, khi tốc độ thoát nước giữa 2 pha không cân bằng, vùng lõi thoát nước quá nhanh so với vùng mặt, sẽ xuất hiện các vết nứt có thể ẩn bên trong thân ngói không quan sát được, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.

Như vậy, quá trình nung ngói phải trải qua nhiều giai đoạn, nhiệt độ phải được kiểm soát tốt, điều chỉnh gia tăng với tốc độ và tỉ lệ cân bằng. Gồm 4 giai đoạn như sau:

Giai đoạn 1. Thoát hơi nước

Nhiệt độ chỉ khoảng 120°C, mục đích làm khô đất sét từ từ bằng cách bay hơi nước ở nhiệt độ thấp. Nếu nhiệt độ quá cao, phần bề mặt khô nhanh hơn phần đất sét phía trong, sẽ gây hiện tượng nứt vỡ.

Giai đoạn 2. Ôxy hóa

Nhiệt độ từ 650°C - 800°C, mục đích đốt cháy thành phần hữu cơ (carbon) có trong đất sét.

Giai đoạn 3. Đốt cháy hoàn toàn

Nhiệt độ từ 900°C - 1050°C tùy thuộc vào loại đất sét sử dụng, mục đích đốt cháy đất sét cho đến khi bay hơi nước hoàn toàn, khối đất sét mềm dẻo ban đầu trở thành một viên ngói rắn cứng.

Giai đoạn 4. Nung chín

Nhiệt độ từ 900°C - 1050°C trở lên tùy thuộc vào loại đất sét sử dụng, mục đích thúc đẩy quá trình thủy tinh hóa. Ở mức nhiệt độ này, thành phần Silic trong đất sét mới nóng chảy, chuyển sang trạng thái thủy tinh hóa, trở thành chất keo gắn kết các thành phần trong đất sét, tạo sản phẩm cứng và bền với các điều kiện thời tiết thông thường.

Mức nhiệt cao nhất được giữ ổn định từ 1 đến 2 giờ, giúp viên ngói chín đều, không còn các vết đen trên thân ngói, độ co rút đạt tối đa.

4. Các tiêu chí đánh giá và chọn mua ngói đất nung

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm ngói đất nung, từ chất lượng đất sét ban đầu, các công đoạn chuẩn bị nguyên liệu, nhiệt độ và thời gian nung. Chọn mua ngói đất nung thường dựa trên các tiêu chí kiểu dáng, bề mặt, kích thước, độ bền, giá cả, khả năng chống thấm, chống rêu mốc và màu sắc. Mỗi tiêu chí được đánh giá như sau:

4.1. Kích thước và kiểu dáng

Ngói đất nung được chia thành 2 nhóm cơ bản là ngói viên lớn và ngói viên nhỏ. Ngói viên lớn có kích thước lớn, được gọi tên theo số lượng viên trên 1 đơn vị m2. Các loại phổ biến trên thị trường gồm có ngói 10, ngói 16, ngói 20 và ngói 22. Số lượng viên ngói trên 1 m2 tính chính xác theo bề mặt sử dụng, nhà sản xuất đã trừ ngàm cố định, khớp nối giữa các viên ngói với nhau.

Về kiểu dáng, có 2 kiểu phổ biến là ngói sóng phù hợp với các công trình thiết kế hiện đại, ngói mũi tên phù hợp với các công trình thiết kế cổ truyền.

Hình 2. Ngói 10 đất nung Đồng Nai kiểu dáng ngói sóng

Hình 3. Ngói 22 đất nung Hạ Long kiểu dáng ngói cổ truyền

Loại ngói thứ hai là ngói viên nhỏ, được gọi tên theo kiểu dáng, ví dụ ngói âm dương, ngói mũi hài, ngói vảy cá ... Các ngói này kích thước rất nhỏ, số lượng viên trên 1 đơn vị m2 nhiều, có thể từ 40, đến 65 hoặc 120 viên. Cùng một loại ngói, số lượng theo m2 khó tính chính xác vì giữa chúng không có ngàm, độ chồng mí giữa các viên ngói dao động mạnh tùy thuộc vào kỹ thuật lợp.

Chọn mua ngói viên lớn hay ngói viên nhỏ tùy thuộc vào thiết kế của công trình. Ngói viên lớn dùng để lợp mái nhà thông thường, trong đó ngói 10 phù hợp với thiết kế hiện đại, ngói 22 phù hợp với thiết kế truyền thống. Chọn ngói càng lớn, khách hàng càng tiết kiệm được chi phí khung kèo, rui, mè, vì bước lợp lớn. Ngoài ra, ngói càng lớn thì số mạch nối giữa các viên ngói càng ít, dẫn đến khả năng thấm dột càng thấp. Ngói viên nhỏ thường dùng để lợp mái trang trí, ví dụ mái cổng, trang trí tường bao, mái nhà lục giác ... vì diện tích nhỏ, dễ thi công.

Ngoài ra, ngói viên nhỏ đặc biệt phù hợp với thiết kế đình, chùa, nhà thờ dòng tộc. Khi chọn ngói viên nhỏ cho các công trình này, khách hàng cần đặc biệt lưu ý kỹ thuật lợp mái. Do viên ngói nhỏ, thiết kế phẳng (ngoại trừ ngói âm dương có dạng sóng), giữa các mặt ngói không có ngàm, nên khả năng bị tạt nước, thấm dột khá cao. Theo khuyến cáo của nhà sản xuất, mái ngói có chiều dài từ 5 m, độ dốc dưới 25% thì không nên dùng loại ngói viên nhỏ, thiết kế phẳng, vì tốc độ thoát nước chậm, dễ bị thấm dột nếu mưa lớn kéo dài.

Khi chọn mua kiểu dáng ngói, khách hàng có thể đánh giá chất lượng sản phẩm qua hình dạng bên ngoài. Ngói đúc khuôn và nung tốt sẽ có kích thước đồng đều, không cong vênh, méo mó, dung sai không vượt quá 3 mm chiều dài, 1.5 mm chiều rộng, 0.2 mm chiều cao.

Khi lật mặt sau viên ngói, cần quan sát viên ngói có được thiết kế ngàm giữ đầy đủ hay không. Ngàm âm dạng rãnh lõm sâu, ngàm dương dạng gờ nổi có cạnh sắc thẳng, bố trí đều 4 phía viên ngói càng tốt. Hệ ngàm thiết kế thông minh và rãnh bám đủ lớn, sẽ có ý nghĩa bảo vệ rất tốt, giúp viên ngói tự khóa vào nhau, tăng khả năng chống gió giật và mưa tạt ngang.

4.2. Chọn mua ngói đất nung theo màu sắc 

Màu sắc ngói đất nung ảnh hưởng bởi thành phần hóa học của đất sét, nhiệt độ khi nung, điều kiện không khí trong lò nung và phụ gia tạo màu thêm vào. Đất có tỉ lệ sắt càng nhiều, khi nung chín sẽ bị ô xi hóa thành màu vàng cam. Đất chứa nhiều nhôm, carbon, mangan và canxi sẽ tạo thành màu trắng kem, xanh lục, nâu và đen. Phối hợp các thành phần trên với tỉ lệ khác nhau, sẽ cho ra kết quả màu sắc cuối cùng khác nhau. 

Màu ngói đất nung phổ biến ở thị trường Việt Nam thay đổi từ vỏ quýt (đỏ cam) sang bã trầu (đỏ đậm), đất có tỉ lệ sắt càng cao, sản phẩm càng ngả sang màu cam vàng. Nhiều khách hàng cho rằng có sự tương quan giữa màu ngói và chất lượng sản phẩm, màu càng đỏ đậm chứng tỏ ngói càng tốt. Trong thực tế, tiêu chí đánh giá này không hoàn toàn chính xác. Nhà sản xuất có thể điều chỉnh màu ngói bằng cách thêm phụ gia tạo màu, giảm lượng ô xi trong lò nung, trong khi giảm thời gian và nhiệt độ nung để hạ chi phí sản xuất, dẫn đến sản phẩm có màu đỏ đậm, nhưng chất lượng sản phẩm không tương xứng [2].

Khách hàng có thể chọn màu đỏ cam hay đỏ đậm tùy theo sở thích của mình, tuy nhiên ngói chất lượng tốt phải có màu đỏ đồng nhất trên toàn bộ sản phẩm, không có các mảng sáng hoặc vệt cháy sẫm màu. Liên quan đến phản ứng ô xi hóa các thành phần trong đất sét, quá nhiều ô xi sẽ làm mặt ngói sẫm màu, quá ít ô xi tạo ra màu ngói rất nhạt. Như vậy, ngói đều màu thể hiện được nung đủ nhiệt, trong điều kiện ô xi được kiểm soát tốt, chất lượng tốt do quy trình sản xuất ổn định.

Ngoài ra, thời gian và nhiệt độ nung còn là điều kiện cho phản ứng oxi hóa sắt, độ đậm tăng dần theo thời gian và nhiệt độ nung. Quan sát sản phẩm, nếu thấy màu từ da bò đến đỏ đồng đều là biết thời gian nung đủ, nếu màu không đồng đều, hoặc phần lõi có lớp đen hoặc xám, là biết sản phẩm nung không đủ, hoặc nung thủ công trong điều kiện lò nung thiếu oxi, các thành phần sét không được oxi hóa hoàn toàn.

4.3. Chọn mua ngói đất nung theo bề mặt chống rêu mốc

Đặc tính chống rêu mốc của ngói đất nung là vấn đề rất được khách hàng quan tâm. Khi bề mặt ngói bị rêu mốc, ngoài vấn đề thẩm mỹ, các vi sinh vật từ bên ngoài tiếp tục lan sâu vào bên trong, tiết các acid hữu cơ, các cation kim loại có tác dụng phá hủy viên ngói nhanh và nghiêm trọng hơn hẳn các tác nhân vô cơ khác.

Khả năng chống rêu mốc phụ thuộc rất lớn vào kết cấu bề mặt của viên ngói. Có 3 yếu tố để các loài địa y, vi khuẩn lam, nấm mốc, rêu sinh trưởng và phát triển. Thứ nhất, các loài này phải bám được vào bề mặt ngói. Thứ hai, ngói phải có độ ẩm tương đối cao. Thứ ba, kết cấu ngói tương đối rỗng, để các loài vi sinh vật này có thể hút thành phần khoáng chất có trong ngói làm chất dinh dưỡng.

Như vậy, để đảm bảo rêu mốc không phát triển, sản phẩm phải được chuẩn bị tốt ngay từ giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu. Đất sét được sàng lọc, làm mịn để giảm bề mặt bám cho rêu mốc phát triển, giảm khả năng thấm ướt và hút nước, giảm thiểu khe rỗng giữa các hạt sét về mức tối đa. Các tiêu chí về khả năng chống rêu mốc của ngói đất nung được đánh giá như sau:

Độ nhám bề mặt

Độ nhám trực tiếp ảnh hưởng đến khả năng bám dính, phát triển rêu mốc trên bề mặt ngói. Độ nhám được đo bằng trung bình hiệu số giữa các điểm cao nhất và thấp nhất trên diện tích bề mặt kiểm tra, mức chênh lệch càng nhỏ thì mật độ rêu mốc hiện diện càng thấp.

Độ nhám bề mặt phụ thuộc chất lượng đất sét, quy trình chuẩn bị nguyên liệu, ép khuôn và nhiệt độ nung. Thực nghiệm cho thấy khi nhiệt độ nung tăng từ 1.000 đến 1.100^oC, sẽ làm giảm độ nhám từ 3.49 mm xuống còn 2.12 mm. Do các thành phần khoáng bề mặt bị đốt cháy, nên mật độ điểm có đỉnh cao và hình dạng bất thường giảm từ 182 xuống còn 115 điểm/cm2 [3].

Khi quan sát hoặc sờ tay trên bề mặt ngói, khách hàng có thể đánh giá độ nhám thông qua độ trơn mịn của bề mặt. Thực nghiệm so sánh một số sản phẩm ngói đất nung trên thị trường, trangtrinoithatxinh.vn nhận thấy sản phẩm ngói Đồng Nai (thương hiệu Tuildonai) hiện có bề mặt trơn mịn nhất, hầu như không có vết nứt, mảng bám hoặc vón cục vôi. Bề mặt càng trơn mịn, vi sinh vật càng khó bám vào để phát triển gây rêu mốc. 

Tính thấm ướt bề mặt

Tính thấm ướt được đo bằng độ loang nước, phụ thuộc vào cấu trúc hình học và sức căng, ảnh hưởng đến độ lớn góc tiếp xúc giữa phân tử nước và bề mặt. Góc tiếp xúc nhỏ hơn 90^o sẽ không đủ lực nâng đỡ hạt nước, liên kết Hydro giữa các phân tử nước bị đứt gãy, nước loang rộng do lực hút của trọng lực. Ngược lại, khi góc nằm trong khoảng từ 90^o - 180^o, phân tử nước sẽ liên kết thành hạt tròn, không bị loang rộng do hiệu ứng lá sen.

Bề mặt có góc tiếp xúc nhỏ hơn 10^o có tính siêu ưa nước, bề mặt có góc từ 150^o - 180^o gọi là bề mặt siêu kị nước. Khi bề mặt bị thấm ướt, tại vị trí đường biên hạt nước sẽ hình thành cấu trúc lồi cầu, tăng áp suất âm nội tại, tăng lực liên kết với các phân tử lạ, chất bẩn, từ đó là suy giảm chất lượng bề mặt nhanh chóng hơn so với bề mặt không thấm nước. Ví dụ, gốc acid trong nước mưa, hạt vô cơ trong không khí ô nhiễm, sản phẩm cháy trong khói bụi ... bị nước giữ lại và gây suy thoái hóa học trong viên ngói.

Ngoài ra, bề mặt thấm nước sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật, rêu mốc phát triển do độ ẩm cao. Để tăng tính chống thấm, trong quá trình sản xuất, các hóa chất kị nước được thêm vào, làm giảm khả năng hấp phụ gốc OH, từ đó giảm tính thấm bề mặt của sản phẩm ngói.

Khi chọn mua ngói đất nung, ví dụ ngói Mỹ Xuân, khách hàng sẽ thấy thông tin sản phẩm ngói chống thấm hoặc không chống thấm, chênh lệch giá là 600 vnđ/viên (đối với ngói 22). Cách chống thấm của ngói Mỹ Xuân là phun thêm một lớp hóa chất kị nước, khi quan sát sẽ thấy mặt trên viên chống thấm có một lớp phủ hơi khác màu so với bề mặt dưới, chất chống thấm chảy loang, không đều ở cạnh hông viên ngói.

Các loại ngói khác, ví dụ ngói Đồng Nai, ngói Đất Việt, ngói Hạ Long ... không phân biệt 2 loại sản phẩm giống như Mỹ Xuân, bởi vì sản phẩm đã được chống thấm toàn bộ.

Ngoài phương pháp bổ sung hóa chất kị nước, phương pháp mới hơn hiện nay là tăng góc tiếp xúc để vo tròn hạt nước bằng cách tạo bề mặt Nano, tuy nhiên phương pháp này hiện chỉ phổ biến trên một số sản phẩm ngói xi măng, chưa được áp dụng trên ngói đất nung tại Việt Nam.

4.4. Chọn mua ngói đất nung theo độ hút nước

Kết cấu ngói đất sét nung có độ xốp rỗng cao, nên độ hút nước tự nhiên có thể lên tới 22% trọng lượng, dẫn đến tự suy giảm đặc tính hóa, lý bên trong. Trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt, sự thay đổi trạng thái nước trong khe hổng giữa các hạt sét, ví dụ nước đóng băng và bốc hơi, sẽ gây nứt vỡ cơ học bên trong viên ngói.

Nước mang theo các loại hóa chất từ không khí ô nhiễm đi vào trong thân ngói. Khi nước bốc hơi, các chất này sẽ kết tinh, phản ứng với các thành phần khoáng chất tạo hợp chất mới, ăn mòn vật liệu từ bên trong. Trong một số trường hợp, nước bị các gốc hóa chất ngậm giữ không thoát ra được, viên ngói luôn ở trạng thái no nước, trở nên dễ bể vỡ, mục nát.

Như vậy, độ hút nước của ngói đất nung loại tốt không được vượt quá 20% trọng lượng khô, thử nghiệm bằng cách cân trọng lượng viên ngói trước và sau khi ngâm trong nước 24 giờ, đồng thời viên ngói không sủi bọt trong quá trình ngâm.

Ngoài ra, sau khi ngâm nước sạch 24 giờ, khách hàng nên vớt ngói để khô trong bóng râm và quan sát bề mặt. Viên ngói chất lượng tốt không được đóng cặn muối trắng, không có các biến đổi màu sắc thể hiện thành phần hóa học trong ngói bị hòa tan, bị ăn mòn trong nước.

Độ hút nước còn liên quan đến tổng độ rỗng và bán kính khe hổng giữa các hạt sét, trong trường hợp viên ngói được sản xuất theo quy trình ép đùn với máy nén áp lực càng cao, thì tổng độ rỗng sẽ thấp hơn so với áp lực thấp hoặc không được ép đùn [4].

4.5. Chọn mua ngói đất nung theo độ cứng

Độ cứng thể hiện tính chất chịu lực cơ học của ngói, kiểm tra độ cứng bằng cách tác động một vật với tải trọng nhất định vào bề mặt để tạo vết lõm, thương số giữa tải trọng và diện tích mặt lõm vào được dùng làm đơn vị đo độ cứng. Kiểm tra nhanh bằng phương pháp đơn giản hơn, khách hàng có thể thấy ngói đủ cứng khi bề mặt không bị xây xước nếu dùng móng tay cào.

Độ cứng của ngói đất nung phụ thuộc vào thành phần đất sét ban đầu, có thể chia làm 2 loại là đất mềm và đất cứng. Đất mềm thành phần chủ yếu là thạch anh (SiO) và tràng thạch, độ hút nước lên đến 22,13% trọng lượng, chịu được tải trọng thử lõm ở mức 0.5 kg. Đất cứng thành phần có thêm khoáng Nhôm-Sillica và thạch anh biến tính hình thành trong điều kiện nhiệt độ cao, độ hút nước 10.30% trọng lượng, chịu được tải trọng thử lõm ở mức 1 kg.

Ngói có độ cứng thấp ảnh hưởng đến tuổi thọ của chính viên ngói, do thời gian bán rã thấp hơn so với ngói có độ cứng cao. Một cách kiểm tra độ cứng phổ biến khác là gõ thanh kim loại, ví dụ gõ búa 2 viên ngói vào nhau và lắng nghe âm thanh phát ra. Ngói cứng phát ra âm thanh cao nhẹ, ngói mềm phát ra âm thanh trầm đục.

Chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm trên 2 loại ngói đất nung chất lượng cao và chất lượng thấp, kết quả thể hiện như trong clip sau:

5. Kết luận

Từ các thông tin nêu trên có thể thấy, có rất nhiều yếu tố liên quan đến chất lượng ngói đất nung. Ngay cả với những sản phẩm ngói đất nung chất lượng tốt, có giá bán khá cao trên thị trường, nhà sản xuất cũng không thể cam kết 100% khả năng chống rêu mốc. Khi lợp ngói ở điều kiện vùng sông nước độ ẩm cao, khu vực cây cối rậm rạp thiếu ánh năng mặt trời, rêu mốc vẫn có thể xuất hiện trên bề mặt ngói sau một thời gian sử dụng.

Tuy nhiên với các thương hiệu uy tín, trong thời hạn bảo hành theo chính sách của nhà máy, khách hàng nếu mua sản phẩm ngói đất nung từ Trangtrinoithatxinh.vn có thể gửi phản hồi. Chúng tôi sẽ có trách nhiệm liên hệ với nhà máy, đội ngũ kĩ thuật sẽ hỗ trợ xử lý toàn bộ bề mặt ngói, phun thêm lớp bảo vệ bề mặt gần như mới.

Nội dung bài viết đã cung cấp các thông tin khá chi tiết, kính chúc Quý khách hàng chọn được loại ngói đất nung phù hợp nhất với thiết kế công trình, điều kiện khí hậu thổ nhưỡng và kinh phí dự toán, từ đó hoàn thiện được căn nhà đẹp và bền nhất.

Tài liệu tham khảo

1. Bechthold M., Kane A., King N., 2015. Ceramic Material Systems: in Architecture and Interior Design.

2. Karaman S., Gunal H., Ersahin S., 2006. Assesment of clay bricks compressive strength usingquantitative values of colour components. Construction and Building Materials, 20(5):348-354

3. Ranogajec, J., Markov, S., Kiurski, J. and Radeka, M. (2008) Microbial deteriorationof clay roofing tiles as a function of the firing temperature. J. Am. Ceram. Soc.,91,3726–3731

4. Ranogajec J., Radeka M., 2013.  Self-Cleaning Surface of ClayRoofing Tiles. In book: Self-Cleaning Materials and Surfaces: A Nanotechnology Approach, First Edition (pp.89-128). Edited by Walid A. Daoud. Published 2013 by John Wiley & Sons, Ltd.