Báo cáo nhập môn ngành kĩ thuật hóa học đề tài xi măng portland và clinker xi măng

Đặc biệt ngành công nghệ hóa học và vật liệu là một trong số những ngành cốt lõi để tạo nên sự phát triển của toàn cầu.. Quá trình đốt cháy đã làm thay đổi tính chất hóa học của vật liệu

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA - BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ VẬT LIỆU

BÁO CÁO NHẬP MÔN NGÀNH KĨ THUẬT HÓA HỌC

  Trưởng nhóm  1 Lê Nguyễn Trung Khang

LỜI NÓI ĐẦU

  Trong cuộc sống hiện nay, sự phát triển của công nghiệp hóa – hiện đại hóa đã thúc đẩy nhân loại tạo nên bước đột phá mới của thời đại Trong đó sự  phát triển của ngành công nghiệp là tiền đề hết sức quan trọng để tạo nên bước nhảy đó Đặc biệt ngành công nghệ hóa học và vật liệu là một trong số những ngành cốt lõi để tạo nên sự phát triển của toàn cầu Nó có ứng dụng quan trọng đến các ngành khác như xây dựng, cơ khí… Và nó cũng đóng góp trực tiếp vào sự thúc đẩy phát triển kinh tế của toàn cầu

  Bởi ý nghĩa to lớn đó, nên chúng em đã chọn công nghệ hóa học và vật liệu là con đường phát triển của mình, hơn bao giờ hết thì công nghệ vật liệu là điều cần thiết để phát triển công nghiệp của toàn cầu nói chung và một quốc gia nói riêng Sau thời gian học tập tại Đại học Bách Khoa Đại học Đà Nẵng, chúng

em đã nhận thức sâu sắc hơn tầm quan trọng đó, nên chúng em quyết định chọn chủ đề “Xi măng Portland và clinker xi măng” làm đề tài cho báo cáo của mình

Và cũng bởi vì vật liệu xi măng có ảnh hưởng to lớn đến cuộc sống của chúng ta với nhiều ứng dụng tích cực nên đó cũng chính là lí do chọn đề tài của chúng em

CAM ĐOAN   Chúng tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung của đề tài do chính chúng tôi tìm kiếm tài liệu và tham khảo từ nguồn tài liệu như trình bày bên dưới là đúng

sự thật Không có sao chép từ bất cứ tài liệu nào khác, tất cả những tham khảo

và kế thừa đều được trích dẫn và tham chiếu đầy đủ Tôi xin chịu trách nhiệm với những lời cam đoan của mình

MỤC LỤC Trang

  CHƯƠNG I Lịch sử ra đời của xi măng Portland  ………… 4

  CHƯƠNG II Thành phần của xi măng Portland………5

  II.1 Thành phần khoáng vật của clinker Portland………… 5

  II.2 Thành phần của clinker được biểu thị bằng % oxit… 5

  CHƯƠNG III Tính chất của xi măng Portland……… 6

  III.1 Tính chất chung………6

  III.2 Đặc tính giá trị……….6

  CHƯƠNG IV Phân loại……… 7

  CHƯƠNG V Quá trình sản xuất xi măng Portland………… 8

  CHƯƠNG VI Ứng dụng và lưu ý của xi măng Portland…….10

  VI.1 Ứng dụng……… 10

  VI.2 Lưu ý……….11 

CHƯƠNG I : LỊCH SỬ RA ĐỜI CỦA XI MĂNG PORTLAND

  Năm 1756, kỹ sư người Anh John Smeaton đã chế tạo bê tông hiện đại đầu tiên (xi măng thủy lực) bằng cách thêm đá cuội làm cốt liệu thô và trộn gạch vào xi măng Smeaton đã phát triển công thức mới cho bê tông để xây dựng  Ngọn hải đăng Eddystone thứ ba, nhưng sự đổi mới của ông đã thúc đẩy một sự đột biến lớn trong việc sử dụng bê tông trong cấu trúc hiện đại

  Năm 1796, người Anh J Parker đã tạo ra một loại xi măng từ marl, có bề ngoài màu nâu, giống như hỗn hợp vôi và pozzolan trong thời La Mã cổ đại, được đặt tên là xi măng La Mã

 Năm 1824, nhà phát minh người Anh Joseph Aspdin đã phát minh ra Xi măng Portland, vốn vẫn là dạng xi măng chủ đạo được sử dụng trong sản xuất

 bê tông Aspdin đã tạo ra xi măng nhân tạo thực sự đầu tiên bằng cách đốt đá vôi và đất sét với nhau Quá trình đốt cháy đã làm thay đổi tính chất hóa học của vật liệu và cho phép Aspdin tạo ra một loại xi măng mạnh hơn so với đá vôi đồng bằng sẽ tạo ra

Xi măng được đặt tên là Xi măng Portland vì nó cứng màu và giống với đá được sử dụng để xây dựng tại Portland, Anh

CHƯƠNG II : THÀNH PHẦN CỦA XI MĂNG PORTLAND

1 Thành phần khoáng vật của clinker Por tland. 

Thành phần khoáng vật của clinker Portland Thông thường, trong clinke, thành  phần phần trăm theo khối lượng của các khoáng vật thay đổi như sau:

  * Alit: 3CaO.SiO2 (C3S[4]) chiếm 60-65%

  * Belit: 2CaO.SiO2 (C2S) chiếm 20-25%

  * Celit: 3Cao.Al2O3 (C3A) chiếm 4-12%

  * Alumino-Ferit: 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (C4AF) chiếm 1-5%(7-14%)   Các khoáng vật này khi gặp nước(kể cả mồ hôi) xảy ra phản ứng giải phóng ra Ca(OH)2 -một chất kiềm ăn mòn da rất mạnh,cùng với các oxide acid khác đóng vai trò là dị nguyên của căn bệnh dị ứng xi măng đối với những người có

cơ địa dị ứng hoặc có thời gian tiếp xuc thường xuyên và đủ lâu với xi măng

2 Thành phần hóa học của clinke Portland biểu thị bằng hàm lượng % các oxide

Các oxide như MgO, SO3, Na2O, K 2O, TiO, Cr 2O, P2O5 chiếm tỉ lệ rất nhỏ nhưng đều làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng của xi măng

  CHƯƠNG III :  TÍNH CHẤT CỦA XI MĂNG PORTLAND

1 Tính chất chung

* Xi măng portland có một số tính chất chung như :

 Khả năng chịu lực và độ bền tốt

 Đông cứng và khô nhanh

 Chịu được sương giá

 Khả năng chịu mài mòn cao

Và cũng tùy loại xi măng portland bằng cách thêm các phụ gia khác mà

nó còn có thêm các tính chất như chịu được ăn mòn , tỏa ít nhiệt và chịu được nhiệt độ cao

2 Đặc tính giá trị của xi măng por tland

CHƯƠNG IV : PHÂN LOẠI XI MĂNG PORTLAND

  Tất cả các loại xi măng Portland được phân biệt  bằng các dấu hiệu đánh dấu riêng, bao gồm:

  * Xi măng Portland loại M400 được sử dụng rộng rãi với giá thành rẻ

  * M500: Độ bền cao, dùng trong xây dựng lại các tòa nhà bị hư hại hoặc tai nạn nghiêm trọng Ngoài ra, thành phần của M500 còn được sử dụng để đặt vỉa hè.

  * M600: Thành phần giúp tăng cường sức mạnh, dùng để sản xuất bê tông cốt thép phức tạp và quan trọng.

  * M700: Đây là thành phần rất bền, dùng để sản xuất bê tông cường độ cao cho các công trình lớn.

CHƯƠNG V : QUY TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG PORTLAND 

* Quy trình sản xuất xi măng portland được chia thành 6 giai đoạn chính bao gồm :

 Giai đoạn 1 : Tách chiết nguyên liệu thô Xi măng sử dụng các nguyên liệu thô gồm : canxi, silic,sắt và nhôm Những thành phần này có trong đá vôi , đất sét và cát vì thế việc đầu tiên là tách chiết nguyên liệu thô một cách cẩn thận với tỉ lệ theo đúng để mang đến thành phẩm đảm bảo chất lượng về sau

 Giai đoạn 2 : Phân chia tỉ lệ, trộn lẫn và nghiền Đây là giai đoạn cực kỳ quan trọng và quyết định đến chất lượng thành phẩm xi măng về sau vì thế các nhà máy luôn chú trọng và phân chia tỉ lệ các nguyên liệu một cách chính xác Khi nguyên liệu thô được chuyển đến nhà máy Các  phòng thí nghiệm, cơ sở sản xuất sẽ tiến hành phân tích , phân chia chính xác tỉ lệ các nguyên liệu chính gồm đá vôi và đất sét trước khi nghiền

Thông thường tỉ lệ này là 80% là đá vôi và 20% là đất sét Sau đó nhà máy sẽ tiến hành nghiền đá vôi và đất sét nhờ con lăn quay và bàn xoay

để tạo ra hỗn hợp bột nhỏ, min

 Giai đoạn 3: Trước khi nung Khi nguyên liệu thô được nghiền hoàn chỉnh

và đảm bảo yêu cầu sẽ được đưa vào buồng trước khi nung giúp tận dụng nhiệt toả ra từ lò để giữ nhiệt độ ổn định cho nguyên liệu, việc làm này sẽ giúp tiết kiệm nhiên liệu và khiến cho nhà máy thân thiện với môi trường hơn

 Giai đoạn 4: Giai đoạn trong lò Đây là giai đoạn quang trọng nhất trong việc tạo nên những sản phẩm xi măng chất lượng Nhiệt độ lò nung có thể lên đến 1450 độ C, nhiệt độ này đủ làm cho nguyên liệu nóng chảy, khi

đó sẽ xảy ra các chuỗi phản ứng giữa Ca và SiO2 tạo ra thành phần chính trong xi măng (CaSiO3) Lò nhận nhiệt từ bên ngoài nhờ khí tự nhiên hoặc than đá Khi nguyên liệu ở phần thấp nhất của lò nung thì nó sẽ hình thành nên xỉ khô

 Giai đoạn 5: Làm mát và nghiền thành phẩm Xỉ sẽ được làm mát nhờ vào khí cưỡng bức, xỉ sẽ tỏa ra lượng nhiệt hấp thụ được là từ từ giảm nhiệt, lượng nhiệt mà xỉ tỏa ra sẽ được thu quay lại vào trong lò, việc làm này

sẽ giúp tiết kiệm được năng lượng Sau khi làm mát, xỉ sẽ được nghiền nhỏ tạo thành bột mịn xi măng đóng gói chúng ta sử dụng hiện nay

 Giai đoạn 6: Đóng bao và vận chuyển Sản phẩm sẽ được đóng gói thành những bao với trọng lượng khác nhau tùy theo thương hiệu và sau đó được vận chuyển từ nhà máy đến các đại lý cung cấp và đến tay người sử dụng

  *  Mô hình sản xuất xi măng por tland và clinker xi măng

  Hình 5.1

CHƯƠNG VI : ỨNG DỤNG VÀ LƯU Ý CỦA XI MĂNG PORTLAND

1 Ứng dụng của xi măng Por tland

 Xi măng Portland là một loại vữa xi măng được cải tiến Vì vậy nó cứng và khô nhanh, được sử dụng trong đổ bê tông, xây dựng các công trình lớn khác nhau Ngoài ra, các chế  phẩm được kể đến trong trường hợp này cần bảo dưỡng nhanh nhất, thường là khi đổ nền móng

 Xi măng Portland M400 được sử dụng phổ biến nhất trong

đổ bê tông nguyên khối, bê tông cốt thép đòi hỏi về khả năng chịu lực mạnh Tuy hơi chậm so với M500 nhưng giá thành rẻ hơn

 Xi măng Portland sử dụng với thành phần có chứa chất làm dẻo, làm tăng sức mạnh của nó Tiết kiệm được 5-8% chất kết dính so với loại xi măng thông thường Hợp chất xi măng Portland chịu sulfat dùng cho các dạng cấu trúc xây dựng dưới nước hoặc các khu vực bị hư hại do tác động của sulfat: cầu cống, đập thủy lợi, thủy điện…

 Tấm Cemboard: là một vật liệu nhẹ dạng tấm làm từ xi măng Portland chiếm khoảng 70% hàm lượng thành phần

Sản phẩm có khả năng chống cháy và chịu nhiệt rất tốt

Được sử dụng trong xây dựng các công trình có quy mô lớn nhỏ khác nhau: vách ngăn, tấm tường, sàn giả đúc, trần chịu ẩm… Đáp ứng các yêu cầu về thi công nhanh, chi phí thấp,

độ bền cao

Hình 6.1

2 Một số lưu ý khi sử dụng xi măng Por tland

 Xi măng Portland thường không được sử dụng trong xây dựng công trình nhỏ vì chi phí cao Tuy nhiên, đối với các đối tượng lớn và quan trọng, nó được ưu tiên sử dụng nhiều hơn.

Hình 6.2

 Xi măng Portland tuy có khả năng chịu được sulfat nhưng nó chỉ được thiết kế để hoạt động trong vùng nước tĩnh và ôn đới Không được sử dụng trong các dòng sông chảy, nước mặn.

 Và quá trình sản xuất xi măng Portland cần đảm bảo

về yếu tố bảo về môi trường một cách tốt nhất.

  KẾT LUẬN

  Trong thời gian học tại trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng, được sự đồng ý của nhà trường và sự giúp đỡ tận tình từ các cán bộ của khoa hóa – bộ môn công nghệ hóa học và vật liệu Chúng em đã nắm được các vấn đề

  1 Biết được lịch sử ra đời, thành phần, tính chất của xi măng Portland

  2 Nắm bắt được quy trình sản xuất của xi măng Portland và clinker xi măng đồng thời hiểu biết rõ hơn về từng công đoạn sản xuất chi tiết

  3 Biết được ứng dụng quan trọng của xi măng Portland trong đời sống và những lưu ý khi sử dụng xi măng Portland

  Cùng với những kiến thức đã học, chúng em đã hoàn thành tốt cho bài  báo cáo về chủ đề “Xi măng Portland và clinker xi măng” Qua bài báo cáo chúng em đã tiếp thu thêm nhiều kiến thức, kinh nghiệm bổ ích về ngành công nghệ vật liệu, để sau này khi ra trường chúng em sẽ vận dụng đưa vào thực tế và hoàn thành tốt trách nhiệm của một người kĩ sư

  Chúng em xin cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy cô thuộc khoa hóa trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng đã giúp chúng em hoàn thành xuất sắc bài báo cáo này Một lần nữa chúng em xin trân trọng cảm ơn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

 1 https://vatlieuxaydungcmc.vn/xi-mang-portland/

 2 https://ximang.vn/dien-dan-xay-dung/tim-hieu-ve-xi-mang- portland-13637.htm

 3 https://vatlieunhaxanh.com/xi-mang-portland-la-gi/

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang

Bảng 1.1 : Hàm lượng % các oxit của xi măng Portland……1

Bảng 2.1 : Đặc tính giá trị của xi măng Portland………1

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Trang Hình 1.1 : Kỹ sư người Anh John Smeaton……….4

Hình 1.2 : Nhà phát minh người Anh Joseph Aspdin……… 4

Hình 4.1 : Xi măng Portland loại M400……… 7

Hình 4.2 : Xi măng Portland loại M500……… 7

Hình 4.3 : Xi măng Portland loại M600……… 7

Hình 4.4 : Xi măng Portland loại M700……… 7

Hình 5.1 : Mô hình sản xuất xi măng portland và clinker xi măng 9

Hình 6.1 : Ứng dụng của xi măng Portland……….10

Hình 6.2 : Ảnh minh họa về lưu ý của xi măng Portland…………11

Hình 6.3 : Ảnh minh họa về lưu ý của xi măng Portland…………11