bài giảng vật liệu xây dựng chương 2 - đh kỹ thuật công nghệ tp hcm

Nguồn gốc đất sét Là đá trầm tích cơ học →Tạo thành do các loại đá thiên nhiênchứa nhiều khoáng feldspar →Do quá trình phong hóa khoángfeldspar taọ thành khoáng aluminosilicate ngậm nước

Please purchase a personal license.

Môn học: Vật liệu xây dựng

TP.HCM, Tháng 01 Năm 2010

GẠCH XÂY – GẠCH TRANG TRÍ ĐẤT SÉT

GỐM TRANG TRÍ

GẠCH ỐP LÁT

NGÓI ĐẤT SÉT

5

SÀNH SỨ

SỨ VỆ SINH

CHÉN NGỌC THĂNG LONG

CÚP HỒN VIỆT CÚP SEN VIỆT

I KHÁI NIỆM & PHÂN LOẠI

CHƯƠNG 3 VẬT LIỆU GỐM XÂY DỰNG

II NGUYÊN LIỆU CHẾ TẠO

12

III GẠCH ĐẤT SÉT NUNG

IV NGÓI ĐẤT SÉT NUNG

I KHÁI NIỆM & PHÂN LOẠI

 Công nghệ sx tương đối đơn giản

 Sử dụng nguyên liệu địa phương

I KHÁI NIỆM & PHÂN LOẠI

I KHÁI NIỆM & PHÂN LOẠI

2 Phân loại

Theo công dụng:

 Vật liệu xây: gạch, block,…

 Vật liệu lợp: ngói

 Vật liệu lát: tấm lát nền, đường, vỉa hè,…

 Vật liệu ốp: ốp bên trong nhà, ngoài nhà, cầu thang,…

 Vật liệu ốp: ốp bên trong nhà, ngoài nhà, cầu thang,…

 Sứ vệ sinh: chậu rửa, bồn tắm,…

 Vật liệu cách nhiệt, cách âm: gốm xốp,….

 Vật liệu chịu lửa: gạch chamotte, gạch cao nhôm,…

 Vật liệu đặc biệt: gốm chịu acide, gốm bán dẫn, sứ

cách điện,…

15

I KHÁI NIỆM & PHÂN LOẠI

2 Phân loại

Theo phương pháp sản xuất:

 Gốm tinh: gạch trang trí, sứ vệ sinh,… Có men

 Gốm thô: gạch, ngói, tấm lát,… Không có men

16

II NGUYÊN LIỆU CHẾ TẠO

II 1 Nguyên liệu chính

II.1 ĐẤT SÉT

1 Nguồn gốc đất sét

Là đá trầm tích cơ học →Tạo thành do các loại đá thiên nhiênchứa nhiều khoáng feldspar →Do quá trình phong hóa khoángfeldspar taọ thành khoáng aluminosilicate ngậm nước (khoángsét) mAl2O3.nSiO2.pH2O- có thể là kaolinit hoặc monmorilonite:

 Trong môi trường kiềm (pH = 7.3÷10)Tạo thànhMontmorilonite→Độ phân tán cao, độ dẻo cao, khả nănghấp thụ và trương phồng lớn →Làm phụ gia tăng dẻo chođất sét kém dẻo, phụ gia chống thấm nước :

K2O.Al2O3.6SiO2 + H2O + CO2 → Al2O3.4SiO2.nH2O + K2CO3

 Trong môi trường acide yếu (pH = 6 ÷ 7), tạo thànhkaolinite→Khả năng chịu lửa tốt

K2O.Al2O3.6SiO2 + H2O + CO2 → Al2O3.2SiO2.2H2O + K2CO3+

+4SiO2

18

2 Thành phần hoá học của đất sét

SiO2td : giảm co ngót khi sấy, nung

Al2O3 : quyết định tính dẻo, khả năng chịu lửa

SiO 2td SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO Muối kiềm

15 – 30 40 – 60 8 – 22 1 – 7 0.5 – 1.5 0.5 – 3 1 – 3

Al2O3 : quyết định tính dẻo, khả năng chịu lửa

Fe2O3 : hạ nhiệt độ nung, ảnh hưởng màu sắc sản phẩm

CaO: làm sản phẩm xốp

19

4 Các tính chất kỹ thuật của đất sét

a Tính dẻo

Khả năng biến dạng khi chịu tác dụng cơ học và giữ nguyên

hình dáng sau khi không còn tác dụng.

Phụ thuộc:

 Thành phần khoáng

 Thành phần hạt

Hệ số dẻo →Thí nghiệm →Đất sét + (17 ÷ 30%) H2O→ Tạo

những viên bi d = 4 – 6cm →Ép → Viên bi nứt có chiều cao b→

K = 3-3.5 kG.cm

d

b

4 Các tính chất kỹ thuật của đất sét

a Tính dẻo

Phân loại đất sét theo tính dẻo:

 Đất sét rất dẻo: lượng nước yêu cầu > 28%

 Đất sét dẻo: lượng nước yêu cầu 20 - 28%

 Đất sét kém dẻo: lượng nước yêu cầu < 20%

Biện pháp nâng cao độ dẻo:

Biện pháp nâng cao độ dẻo:

Vàng nhạt Vàng

Hồng nhạt Hồng

Nâu hồng

23

4 Các tính chất kỹ thuật của đất sét

c Sự biến đổi hoá lý

100oC→Nước tự do bay hơi→Đất sét bị co

200 – 450oC →Nước liên kết vật lý và các tạp chất hữu cơ

bị cháy →Đất sét bị co đáng kể và

tạo nhiều lỗ rỗng nhỏ

450 – 650 450 – 650 C →Nước liên kết hóa học bay hơi →khoángoC →Nước liên kết hóa học bay hơi →khoáng

Kaolinit chuyển thành Mêtakaolinit

c Sự biến đổi hoá lý

950oC →Bắt đầu có sự tái hợp giữa Al2O3 và SiO2 →Tạo nên

khoáng mới Sillimanite

Al2O3 + SiO2 → Al2O3.SiO2 (silimanite)

3(Al2O3 2SiO2) → 3Al2O3.2SiO2 (mullite) + SiO2

4 Các tính chất kỹ thuật của đất sét

c Sự biến đổi hoá lý

Nếu nhiệt độ tiếp tục tăng

Một bộ phận đất sét chảy lỏng → Quá trình kết khối bắt đầu xảy ra

Lấp đầy lỗ rỗng làm cho sảnphẩm chắc đạc hơn

Qúa trình chuyển hóa kết thúc 1380-1420 o C

*To tăng cao→Sét chảy lỏng nhiều →SP bị biến dạngNhiệt độ như thế nào là phù hợp?→Khoảng nhiệt độ kết khối ∆T=?

4 Các tính chất kỹ thuật của đất sét

c Sự biến đổi hoá lý

Khoảng nhiệt độ kết khối: ∆T = Tk - Tb

• Tb →Nhiệt độ bắt đầu kết khối → Là nhiệt độ 1 bộ phận đất

sét bắt đầu chảy lỏng

• Tk →Nhiệt độ kết thúc kết khối → Là nhiệt độ cao nhất mà

27

• Tk →Nhiệt độ kết thúc kết khối → Là nhiệt độ cao nhất mà

phần lớn đất sét chảy lỏng nhưng sản phẩm chưa bị mấthình dạng ban đầu

Nếu đất sét có khoảng nhiệt độ kết khối rộng → Việc sản xuất vật liệu gốm xây dựng càng thuận lợi và ngược lại.

4 Các tính chất kỹ thuật của đất sét

d Sự biến đổi thể tích đất sét khi sấy và nung

Khi sấy, nung, đất sét bị co, có thể cong vênh, nứt nẻ.

Độ co khi sấy, nung:

x100%

l

l

l (%)

∆l

0

s 0

 l 0 – chiều dài đường chéo

trước khi sấy (cm)

 l s – chiều dài đường chéo sau khi sấy (cm)

 l n – chiều dài đường chéo sau khi nung (cm)

∆l

0

n 0

n

−

=

II NGUYÊN LIỆU CHẾ TẠO

II 2 Nguyên liệu phụ ( phụ gia):

 Phụ gia gầy: cát mịn, đất sét nung non, các loại tro xỉ nhiên

liệu, bột gạch→Để trộn vào sét có độ dẻo cao→Giảm co khisấy, nung

 Phụ gia hạ nhiệt độ nung (chất trợ dung) : fenspat, đôlômit,

syênit…→Là những khoáng có nhiệt độ nóng chảy thấp→Đểcải thiện quá trình gia công nhiệt sản phẩm →Hạ nhiệt độ kếtkhối→Giảm chi phí nhiên liệu

 Phụ gia cháy: than bùn, mùn cưa,… →Là những chất có

nguồn gốc hữu cơ →Bị cháy khi nung → Tăng độ rỗng

 Phụ gia tăng dẻo: nước thải, bã giấy, đất sét béo… →Để trộn

vào sét kém dẻo → Tạo hình được thuận lợi, chất lượng sảnphẩm nâng cao

29

II NGUYÊN LIỆU CHẾ TẠO

II.3 Men

 Một số loại vật liệu gốm xây dựng cao cấp như tấm ốp lát,thiết bị sứ vệ sinh đòi hỏi phải có lớp men phủ lên bề mặt củasản phẩm

Lớp men có tác dụng bảo vệ sản phẩm chống laoij sự phá hoạicủa môi trường, tăng cường tính chống thấm, tạo vẻ đẹp chosản phẩm cũng như giúp cho việc vệ sinh sản phẩm tốt hơn

30

III GẠCH ĐẤT SÉT NUNG

1 Khai thác nguyên liệu

Bằng thủ công hoặc bằng máy

Loại bỏ 30 ÷ 50cm lớp đất bên trên trước khi khai thác để loại bỏ rác, rễ cây, sỏi đá.

Ủ , đánh đống để độ ẩm đồng đềuĐất có độ dẻo đồng đều

dễ tạo hình, dễ tạo hình, chất lượng sản phẩm cao.

31

2 Gia công đất (nhào trộn đất)

Tác dụng  Nghiền, nhào trộn đất sét  Tăng tính dẻo,

giảm độ co ngót Màu sặc và tính chất cơ lý của sản phẩm được đồng đều, chất lượng sản phẩm được nâng cao.

Trong giai đoạn này có thể cho thêm phụ gia khi cần thiết.

III GẠCH ĐẤT SÉT NUNG

32

2 Gia công đất (nhào trộn đất)

III GẠCH ĐẤT SÉT NUNG

33

2 Gia công đất (nhào trộn đất)

III GẠCH ĐẤT SÉT NUNG

34

- Là PP được sử dụng rộng rãi để sản xuất các VL phổ thông

như: gạch xây, ngói lợp

- Phối liệu dẻo có W=25% - máy ép đùn Lento – sản phẩm mộc –thay đổi miệng đùn khác nhau cho sản phẩm khác nhau

35

3.3 Tạo hình

3 GẠCH ĐẤT SÉT NUNG

38

4 Phơi sấy

Tác dụng:

 Tránh hiện tượng nứt nẻ do mất nước đột ngột

 Tao cường độ ban đầu cho sản phẩm để khi xếp nung không bị biến dạng

 Tăng năng suất lò nung, giảm hao phí năng lượng, giảm

III GẠCH ĐẤT SÉT NUNG

 Tăng năng suất lò nung, giảm hao phí năng lượng, giảm phế phẩm trong lò nung

Thời gian sấy: tùy thuộc vào tự nhiên hay nhân tạo:

 10 – 15 ngày (nếu chỉ sấy tự nhiên)

 40 – 72 giờ (sấy phòng), 15 – 40 giờ (sấy tunnel)

 5 – 10 ngày sấy tự nhiên và 16 – 20 giờ sấy tunnel (*)

Độ ẩm sau khi sấy: 5 – 8%

(*) Nhà máy gạch ngói Sài Gòn - 2009

39