vật liệu xây dựng chương 3

tài liệu uy tín được biên soạn bởi giảng viên đại học Bách Khoa TPHCM, thuận lợi cho qua trình tự học, nghiên cứu bổ sung kiến thức bộ môn địa chất công trình, bộ môn dầu khí, bộ môn cầu đường xây dựng dân dụng, Tài liệu được kiểm duyệt bởi giảng viên, phòng đào tạo trường đại học bách khoa, lưu hành nội bộ

1

CHƯƠNG 3

VẬT LIỆU GỐM XÂY DỰNG

2

1 KHÁI NIỆM:

-Vật liệu gốm xây dựng là vật liệu đá nhân tạo, được sản xuấtø bằng cách nung đất sét đã được gia công, và tạo hình đến nhiệt độ kết khối (900 ÷ 1050) 0 C

-Trong quá trình nung, tính chất hóa lý của đất sét bị biến đổi, nên sản phẩm có những tính chất khác với nguyên liệu ban đầu

-Những ưu điểm của vật liệu gốm:

Tương đối bền

Nhẹï : o = [0.9-1.6]g/cm 3 (gạch rỗng),

o = [1.6-1.9]g/cm 3 (gạch đặc)

  = [0,6÷0,7] kcal/m.h o C: cách nhiệt, cách âm tương đối tốt

Công nghệ sản xuất đơn giản

Sử dụng nguyên liệu địa phương, phong phú, giá thành re.õ

Sản phẩm đa dạng theo yêu cầu sử dụng và thẩm my.õ

- Những nhược điểm của vật liệu gốm:

Giòn, dễvỡ, độ hút nước lớn, khả năng chịu lực không cao

3

2 PHÂN LOẠI :

2.1 Phân loại theo độ hút nước :

- Loại vật liệu gốm đặc : Hp  5%

- Loại vật liệu gốm rỗng : Hp > 5%

2.2 Phân loại theo công dụng :

- Vật liệu gốm dùng để xây

- Vật liệu gốm dùng để lát nền

- Vật liệu gốm dùng để lợp

- Vật liệu gốm đặc biệt

Vật liệu gốm dùng để xây

4

8

10

11

12

Gạch cẩn tường – Gạch trang trí

Wall decorated tile – Screen tile

13

GẠCH HOA ĐẤT SÉT NUNG

15

17

3 NGUYEĐN LIEÔU CHEÂ TÁO :

- Nguyeđn lieôu chính: ñaât seùt deê chạy

- Nguyeđn lieôu phú [phú gia]:

+ Phú gia gaăy: laøm giạm ñoô dẹo ñaât seùt nhö: caùt, boôt gách pheâ phaơm

+ Phú gia trôï dung: laøm giạm nhieôt ñoô nung ñaât seùt nhö: ñaẫt laterite, quaịng saĩt

+ Phú gia chaùy : laøm taíng nhanh quaù trình gia cođng nhieôt nhö: than caùm, muøn cöa, daím baøo

+ Phú gia beùo: laøm taíng ñoô dẹo ñaât seùt khi táo hình nhö: cao lanh

18

Đất sét

3.1 Nguồn gốc của đất sét :

- Được tạo thành từ quá trình phong hóa của tràng thạch :

K 2 O.Al 2 O 3 .6SiO 2 + 2H 2 O + CO 2  Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O + K 2 CO 3 + 4SiO 2

- Đất sét tinh khiết : chủ yếu là kaolinite, màu trắng

- Đất sét lẫn tạp chất : sắt (FeO,Fe2O3,Fe3O4) có màu vàng, đỏ, nâu đỏ

- Đất sét lẫn tạp chất hữu cơ (xác động thực vật, dầu mỡ,…) có màu xám đen

3.2 Thành phần hóa của

theo

19

Kaolinite: Al2O3.2SiO2.2H2O

( SiO2=46,5%; Al2O3=39,5%; H2O =14%)

Phân loại đất sét theo thành phần hạt sét:

- Đất sét tinh khiết : tỉ lệ hạt sét > 60%

- Đất sét : tỉ lệ hạt sét = (30 – 60]%

- Đất sét pha : tỉ lệ hạt sét = (20 – 30]%

- Đất cát pha nhiều sét: tỉ lệ hạt sét = (15 – 20]%

- Đất cát pha ít sét : tỉ lệ hạt sét = (10 – 15]%

- Đất cát : tỉ lệ hạt sét = (5 – 10]%

- Cát : tỉ lệ hạt sét  5%

P : lực nén lên viên bi bằng đất sét

a : độ biến dạng của viên bi

Đường kính viên bi bằng 4 – 6 cm

Tải trọng nén ban đầu : 0.5, 0.75, 1, … daN cho đến khi xuất hiện vết nứt

Lượng nước tạo hình = [17÷30] % so với khối lượng đất sét khô

Viên bi bằng đất sét được tạo hình bằng cách vê sao cho

không dính tay, và không có vết nứt

Kd = [3 ÷3.5] daN.cm: dùng để tạo hình sản xuất vật liệu gốm

xây dựng

phẩm gốm trắng Trắng đục Vàng nhạt Vàng cam hồng cam hồng Đỏ Nâu đỏ

4.3 Độ co khi sấy, khi nung :

Độ co khi sấy (Ys), độ co khi nung (Yn), độ co toàn phần (Ytp) tính bằng % theo công thức sau:

Lo = 50mm, Lo > L1 > L2

L1 : độ dài các đường sau khi sấy

L2 : độ dài các đường sau khi nung

50 mm

0 1 s

24

Độ co khi sấy và nung TCVN: 4345 -1986

25

4.4 Sự biến đổi hóa lý của đất sét khi gia công nhiệt :

- Ở 100 o C : lượng nước tạo hình bốc hơi

- Ở [200 ÷450] o C : các tạp chất hữu cơ bị cháy

- Ở [450 ÷650] o C : lượng nước liên kết hóa học trong đất sét bốc hơi: Al2O3.2SiO2.2 H2O  Al 2 O 3 .2SiO 2 + 2H2O 

- Ở[ 650 ÷900] oC : xảy ra các phản ứng nhiệt phân bao gồm:

Al2O3.2SiO2  Al 2 O 3 + 2SiO 2

CaCO3  CaO + CO2

-Ở [900÷1200] oC : xảy ra các phản ứng kết hợp bao gồm:

[900 ÷1050] o C:Al 2 O 3 + SiO 2 Al 2 O 3 .SiO 2 (khoáng silimanite)

[1050÷1200]o C:3Al2O3 +2SiO2  3Al2O3.2SiO2( khoáng mullite )

26

5 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VẬT LIỆU GỐM XD:

5.1 Khai thác nguyên liệu :

Yêu cầu :

- Trữ lượng đất phải đủ để nhà máy hoạt động liên tục trong thời gian cho phép, phải gần nhà máy (trong

phạm vi 5km)

- Phải loại bỏ  50 cm lớp đất trên mặt

- Thiết bị khai thác : gầu xúc, gầu ngoặm, hoặc xe xúc

- Thiết bị vận chuyển về kho : băng tải cao su, hoặc wagon, hoặc xe cải tiến

27

Khai thác đất sét

Khai thác đất sét

\Limestone

Quarry Blast 1.flv

28

Khai thác & vận chuyển đất sét

29

Gầu xúc xoay

30

31

5.2 Gia công đất:

- Ủ đất để tạo độ ẩm và thành phần hóa được đồng

nhất sơ bộ, đồng thời làm tăng tính dẻo để dễ tạo hình

- Bừa cào để loại bỏ rác rưởi

- Nghiền begun (nghiền xa luân) để loại bỏ sạn sỏi

trong đất

- Nhào trộn 1 trục hoặc 2 trục để trộn các loại đất

sét với nhau cho đồng nhất, làm tăng độ dẻo đối với đất sét kém dẻo

32

Gia công đất sét

33

34

Caáp lieäu thuøng

35

37

Máy nhào trộn

38

39

40

5.3 Tạo hình :

Có 3 phương pháp :

- Phương pháp dẻo : Wth = (18 – 32) %

Wth = (26 – 32) % : thiết bị ép đùn không hút chân không

Wth = (18 – 26) % : thiết bị ép đùn có hút chân không

- Phương pháp bán khô : Wth = (14 – 18) %

Thiết bị tạo hình : máy ép dập (5 mặt) từng viên với lực ép tạo hình 150 daN/viên

- Phương pháp khô : Wth = (8 – 14) %

Thiết bị tạo hình : máy ép dập (5 mặt) từng viên với lực ép tạo hình 200 daN/viên

41

Máy đùn ép có hút chân không

43

Máy đùn ép có hút chân không

44

Miệng đùn

45

Miệng đùn

46

Máy ép ngói 5 mặt

Máy ép ngói 5 mặt

48

Máy gấp ngói

\gach vietduc 2\may

gap ngoi.MOV

49

51

Máy cắt gạch mộc

Máy cắt galette

\gach vietduc 2\May

cat galette.MOV

52

53

Caét galette

Máy xếp ngói

\gach vietduc 2\May

xep ngoi.MOV

54

55

5.4 Phơi, hoặc sấy khô:

- Phơi : làm khô sản phẩm mộc bằng gió và nhiệt độ môi trường không khí

- Sấy : làm khô vật liệu bằng năng lượng nhiệt

- Yêu cầu độ ẩm sau khi sấy đối với sản phẩm mộc là:

W = (5 – 8)%

- Phơi, hoặc sấy chỉ làm biến đổi trạng thái vật lý của sản phẩm mộc

- Thiết bị sấy :

Làm việc gián đoạn : lò sấy buồng (sấy phòng)

Làm việc liên tục : lò sấy tunnel

56

Nhà kính phơi gạch

Nhà kính phơi gạch

57

59

5.5 Nung :

- Là giai đoạn sau cùng quan trọng nhất quyết định đến chất lượng sản phẩm, bao gồm 3 giai đoạn:

+ Đốt nóng (nung trước) : để làm mất dần lượng nước

tạo hình, lượng nước liên kết hóa học, và đốt cháy các tạp chất hữu cơ, tạo các phản ứng nhiệt phân

+ Nung : xuất hiện các phản ứng kết hợp các oxid hoạt tính (Al2O3*, SiO2*) để tạo các khoáng chịu lực và bền nước (silimanite – Al2O3.SiO2)

+ Làm nguội : hạn chế hiện tượng biến dạng nhiệt, khi

ra lò sản phẩm có nhiệt độ khoảng 60oC

60

Lò nung tunnel

Đưa gạch mộc vào lò nung &

Lấy gạch nung

61

62

Lò nung tunnel

nung sứ vệ sinh

Mô phỏng nhà máy sản xuất gạch

по производству лицевого

керамического кирпича.flv

63

Nhà máy sản xuất gạch tự động

завода глиняного кирпича машины для

автоматичес.mp4

64

Sản xuất và kiểm tra chất lượng

gạch xây nhà

xây nhà.flv

65

66

6 MỘT SỐ TÍNH CHẤT CHỦ YẾU CỦA VẬT LIỆU GỐM XD:

6.1 Quy cách:

6.2 Màu sắc yêu cầu phải đẹp, đồng nhất

6.3 Vết nứt, sứt góc, mẻ cạnh, vết cùn:

- Không quá 2 vết/viên

- Chiều dài mỗi vết không quá 15 mm

6.4 Độ cong mặt đáy, mặt cạnh :  3 mm

6.5 Tiếng gõ: phải thanh, trong

6.6 Mác gạch: 35, 50, 75, 100, 125 daN/cm2

6.7 Khối lượng thể tích đất sét nung: o = (1.6 – 1.9) g/cm3

6.8 Hệ số dẫn nhiệt:  = (0.6 – 0.7) kcal/m.h.oC

6.9 Độ hút nước theo khối lượng: Hp = [8  18]%

67

Các đặc tính kỹ thuật của gạch đất sét nung

68

73