Nghiên cứu khả năng khắc phục hiện tượng cong vênh của gạch granite trong dải nhiệt độ 1190oc 1200oc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN HUY THUẬN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHẮC PHỤC HIỆN TƯỢNG CONG VÊNH CỦA GẠCH GRANITE TRONG DẢI NHIỆT ĐỘ 1190OC ÷ 1200OC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU Hà Nội – Năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN HUY THUẬN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHẮC PHỤC HIỆN TƯỢNG CONG VÊNH CỦA GẠCH GRANITE TRONG DẢI NHIỆT ĐỘ 1190OC ÷ 1200OC Chuyên ngành: Khoa học kỹ thuật vật liệu LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS HUỲNH ĐỨC MINH Hà Nội – Năm 2014 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn Thạc sĩ này, trước hết, tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc đến PGS Huỳnh Đức Minh người định hướng, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình thực đề tài Thầy dạy kiến thức kỹ việc nghiên cứu khoa học Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cơ: mơn Cơng nghệ Silicate; Viện kỹ thuật Hóa học; Viện sau Đại Học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập, nghiên cứu đóng góp ý kiến quý báu trình thực luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn quý Cơ quan, Viện nghiên cứu: Công ty Cổ phần Viglacera Tiên Sơn, Công ty Cổ phần Viglacera Hà Nội, Viện nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp, Viện nghiên cứu Vật liệu xây dựng, Trường Cao đẳng nghề Viglacera tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập, nghiên cứu đóng góp ý kiến quý báu trình thực luận văn Tơi xin cảm ơn bạn học viên lớp Viglacera 2012A thầy, cô Khoa Vật liệu xây dựng xây dựng Trường Cao đẳng nghề Viglacera giúp đỡ thời gian học tập làm thực nghiệm Tôi xin gửi lời biết ơn đến gia đình, người thân bạn bè động viên, giúp đỡ nhiều để có kết ngày hơm Hà Nội, tháng 10 năm 2014 Tác giả Nguyễn Huy Thuận LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa công bố công trình khác Hà nội, tháng 10 năm 2014 Tác giả Nguyễn Huy Thuận MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU Chương I: TỔNG QUAN Giới thiệu sơ công nghệ sản xuất 2 Nguyên liệu sản xuất gạch granite 2.1 Đất sét cao lanh 5 2.2 Feldspar 2.3 Thạch anh 2.4 Chất khống hóa dolomit talc Chương II: CÁC YẾU TỐ GÂY ẢNH HƯỞNG ĐẾN CONG VÊNH SẢN PHẨM 10 Mức độ đồng sản phẩm 10 Độ co tổng hai lớp Thành phần pha 10 10 3.1 Pha thủy tinh 3.2 Pha tinh thể 11 12 3.3 Pha khí 13 Ứng suất dư 14 4.1 Mô tả phân bố ứng suất dư gạch ép hai lớp 4.2 Quan hệ ứng suất dư độ bền uốn gạch ép hai lớp 14 15 4.3 Xác định ứng suất dư 4.4 Ảnh hưởng tốc độ làm nguội đến ứng suất dư 16 18 4.5 Ảnh hưởng chênh lệch giãn nở nhiệt 19 Kết luận Chương III: MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Mục tiêu nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu 2.1 Phương pháp phân tích TG/DTA 2.2 Độ hút nước, độ xốp, khối lượng thể tích 2.3 Độ bền uốn 20 21 21 21 21 21 22 2.4 Hệ số giãn nở nhiệt 22 2.5 Thành phần pha 23 Gia công mẫu trước nung 23 Chương IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25 Phần 1: KHẢO SÁT PHỐI LIỆU XƯƠNG ĐANG SẢN XUẤT (ĐỐI CHỨNG) 25 Khảo sát hệ số giãn nở nhiệt Khảo sát thành phần hóa thành phần khống 2.1 Thành phần hóa 2.2 Thành phần khống 2.2.1 Khảo sát thành phần khoáng nguyên liệu phân tích XRD 2.2.2 Khảo sát hàm lượng quartz tự Khảo sát tính chất lý 25 26 29 30 31 32 34 3.1 Khảo sát tính chất vật lý nguyên liệu nghiên cứu 3.2 Khảo sát độ bền uốn 34 36 Phần 2: XÂY DỰNG VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT PHỐI LIỆU XƯƠNG ĐÁY Xây dựng đơn phối liệu 1.1 Lên đơn phối liệu 39 1.2 Thành phần hóa 1.3 Tính tốn T-Q-F Khảo sát tính chất phối liệu xương đáy 2.1 Khảo sát tính chất lý 2.1.1 Khảo sát độ hút nước 2.1.2 Khảo sát độ bền uốn 39 39 40 40 41 41 41 41 2.2 Phân tích XRD mẫu bột chưa nung 2.3 Khảo sát giãn nở nhiệt tương đối hai lớp đáy 42 43 2.4 Khảo sát giãn nở nhiệt tương đối hai lớp mặt đáy 44 Phần 3: XÂY DỰNG VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT PHỐI LIỆU XƯƠNG MẶT 46 Xây dựng đơn phối liệu 1.1 Đơn phối liệu 46 46 1.2 Thành phần hóa 1.3 Tính tốn T-Q-F 47 48 Khảo sát tính chất phối liệu xương mặt 2.1 Khảo sát tính chất lý 2.2 Phân tích XRD mẫu bột chưa nung 2.3 Khảo sát hệ số giãn nở nhiệt 2.4 Khảo sát độ bền uốn 48 48 49 50 53 KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: : Chênh lệch giãn nở nhiệt tương đối lớp mặt đáy hai trường hợp cong vênh nhỏ cong vênh lớn Bảng 2: Thành phần hóa nguyên liệu nghiên cứu Bảng 3: Bài phối liệu xương đối chứng Bảng 4: Thành phần hóa phối liệu xương đối chứng 25 Bảng 5: Thành phần khoáng phối liệu xương đối chứng Bảng 6: Thành phần khoáng nguyên liệu phân tích XRD Bảng 7: Các tiêu chuẩn nung, độ co, độ hút nước, độ chảy, 30 31 34 màu sắc mẫu nung nguyên liệu xương Bảng 8: Các tính chất lý phối liệu xương đối chứng 36 27 28 29 Bảng 9: Khối lượng thể tích phối liệu xương đối chứng Bảng 10: Độ bền uốn gạch ép lớp hai trường hợp cong vênh nhỏ cong vênh lớn Bảng 11: Độ bền uốn mẫu đối chứng ép riêng Bảng 12: Độ bền uốn mẫu đối chứng bẻ chiều Bảng 13: Bài phối liệu xương đáy điều chỉnh 36 37 Bảng 14: Thành phần hóa phối liệu xương đáy điều chỉnh Bảng 15: Tính tốn T-Q-F phối liệu xương đáy điều chỉnh Bảng 16: Các tính chất lý phối liệu xương điều chỉnh chế độ nung 1195/1195oC, 62 phút: Bảng 17: Độ bền uốn mẫu mặt đối chứng đáy điều chỉnh ép riêng 40 40 41 Bảng 18: Độ bền uốn mẫu mặt đối chứng đáy điều chỉnh bẻ 41 37 38 39 41 chiều Bảng 19: Chênh lệch giãn nở nhiệt tương đối ( ) mẫu 43 (Đ) (ĐĐC1) Bảng 20: Chênh lệch giãn nở nhiệt tương đối ( ) mẫu (Đ) 44 (MĐC1): Bảng 21: Bài phối liệu xương mặt điều chỉnh 46 Bảng 22: Thành phần hóa phối liệu xương mặt điều chỉnh Bảng 23: Tính tốn T-Q-F phối liệu xương mặt điều chỉnh Bảng 24: Các tính chất lý phối liệu xương mặt điều chỉnh nung nhiệt độ nung 1195/1195oC, chu kỳ nung 62 phút 47 48 49 Bảng 25: Khối lượng thể tích phối liệu xương mặt điều chỉnh đối chứng 49 Bảng 26: Chênh lệch giãn nở nhiệt tương đối ( ) phối liệu 50 xương mặt điều chỉnh so với phối liệu xương đáy đối chứng Bảng 27: Chênh lệch giãn nở nhiệt tương đối ( ) phối liệu xương mặt điều chỉnh (C) so với phối liệu xương đáy đối chứng Bảng 28: Độ bền uốn phối liệu xương mặt điều chỉnh đáy đối chứng ép riêng Bảng 29: Độ bền uốn mẫu phối liệu xương mặt điều chỉnh đáy đối chứng bẻ chiều 52 53 53 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất gạch granite ép hai lớp Hình 2: Hệ số giãn nở nhiệt pha tinh thể quartz 13 Hình 3: Phân bố ứng suất phối liệu xương mặt đáy gạch granite ép 15 hai phối liệu xương làm nguội Hình 4: Ảnh minh họa ảnh hưởng ứng suất dư qua “độ bền uốn” 16 gạch granite ép hai phối liệu xương Hình 5: Mơ tả điểm tính ứng suất dư vị trí lớp đáy (σCBi) vị trí lớp mặt (σCTe) Hình 6: Tốc độ làm nguội sản phẩm 03 cấp độ Hình 7: Đường cong giãn nở nhiệt tương đối gạch ép hai lớp cong vênh nhỏ (lõm tâm từ 0,5÷1,0mm) Hình 8: Đường cong giãn nở nhiệt tương đối gạch ép hai lớp cong vênh lớn (lõm tâm từ 2,0÷2,8mm) Hình 9: Kết phân tích XRD mẫu bột ép mẫu (MĐC1) (ĐĐC1) Hình 10: Kết phân tích XRD mẫu nung hai lớp mặt (MĐC1) đáy (ĐĐC1) Hình 11: Kết phân tích XRD phối liệu xương đáy thí nghiệm (Đ) Hình 12: Kết phân tích giãn nở nhiệt tương đối mẫu (Đ) (ĐĐC1) Hình 13: Kết phân tích giãn nở nhiệt tương đối mẫu (Đ) (MĐC1) Hình 14: Kết phân tích XRD mẫu bột ép (C) Hình 15: Giãn nở nhiệt tương đối ( ) phối liệu xương mặt thí nghiệm 17 19 26 26 32 33 42 44 45 50 51 (A) đáy đối chứng (ĐĐC1) (1195/1195 oC, 62 phút) Hình 16: Giãn nở nhiệt tương đối ( ) phối liệu xương mặt thí nghiệm 51 (B) đáy đối chứng (ĐĐC1) (1195/1195 oC, 62 phút Hình 17: Giãn nở nhiệt tương đối ( ) phối liệu xương mặt thí nghiệm (C) đáy đối chứng (ĐĐC1) (1195/1185 oC, 70 phút) 52 Nhận xét: Như vậy, giống trường hợp gạch granite ép hai lớp cong vênh nhỏ cong vênh lớn sản xuất công nghiệp mẫu ép hai lớp máy ép thí nghiệm (MĐC1/Đ) cho độ bền uốn lớp mặt hướng lên nhỏ so với lớp mặt hướng xuống Chưa giảm chênh lệch độ bền uốn lớp mặt hướng lên lớp mặt hướng xuống mẫu cong vênh 2.2 Phân tích XRD mẫu bột chưa nung Mẫu phối liệu xương đáy thí nghiệm (Đ) cân theo đơn phối liệu nghiền máy nghiền hành tinh thí nghiệm, hồ sấy khơ, ép mẫu máy ép thí nghiệm phân tích nhiễu xạ tia rơn-ghen máy D8 – Advance, sai số phương pháp đo ±3% Mau (Đ) Mẫu d=3.332 1500 1400 1300 1200 1100 1000 Lin (Cps) 900 800 700 600 d=1.81789 d=1.80100 d=1.78325 d=1.76735 d=1.74693 d=1.73428 d=1.88623 d=1.85224 d=1.97767 d=2.12457 d=2.18208 d=2.28085 d=2.23504 d=2.55442 d=2.48442 d=2.45180 d=2.63691 d=2.85415 d=3.10847 d=3.19496 d=3.22694 d=2.95344 d=2.93614 d=2.91370 100 d=3.76834 d=3.69169 d=3.66772 d=3.57814 d=3.49896 200 d=7.14875 d=9.83663 d=9.18524 300 d=6.38176 400 d=4.03024 d=4.26353 500 10 20 30 40 50 2-Theta - Scale File: Mau 3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 55.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 5.000 ° - Theta: 2.500 ° - Display plane: - Anode: C Operations: Smooth 0.048 | Import 01-085-0930 (C) - Quartz - SiO2 - WL: 1.54056 - Hexagonal - Primitive 01-084-1302 (C) - Muscovite - KAl3Si3O10(OH)2 - WL: 1.54056 - Monoclinic - Base-centered 01-075-0938 (C) - Kaolinite - Al2Si2O5(OH)4 - WL: 1.54056 - Monoclinic - Base-centered 01-084-0752 (C) - Albite low - Na(AlSi3O8) - WL: 1.54056 - Triclinic - Base-centered 01-083-1604 (C) - Microcline - KAlSi3O8 - WL: 1.54056 - Triclinic - Base-centered 01-071-1051 (C) - Pyrophyllite - Al1.333Si2.667O6.667(OH)1.333 - WL: 1.54056 - Monoclinic - Base-centered Hình 11: Kết phân tích XRD phối liệu xương đáy thí nghiệm (Đ): Nhận xét: Mẫu phối liệu bột đáy thí nghiệm (Đ) cho cường độ quartz (1400 Cps) lớn so với mẫu phối liệu bột đáy đối chứng (ĐĐC1) cho cường độ quartz (1200 Cps) Phù hợp với tính tốn T-Q-F phối liệu, cường độ - 42 - quartz phối liệu xương thí nghiệm (Đ) lớn so với phối liệu xương đáy đối chứng (ĐĐC1) 2.3 Khảo sát giãn nở nhiệt tương đối hai lớp đáy Mẫu Phối liệu xương đáy thí nghiệm (Đ) cân theo đơn phối liệu nghiền máy nghiền hành tinh phịng thí nghiệm Mẫu Phối liệu xương đáy đối chứng (ĐĐC1) lấy từ bột sấy phun sản xuất Các mẫu ép máy ép thủy lực thí nghiệm, nung lị nung lăn, nung nhiệt độ trên/dưới = 1185/1190 oC, chu kỳ nung 58 phút, phân tích hệ số giãn nở nhiệt Bảng 19: Chênh lệch giãn nở nhiệt tương đối ( ) mẫu (Đ) (ĐĐC1) STT Nhiệt độ, (oC) (%) MẪU (%) MẪU PHỐI PHỐI LIỆU LIỆU XƯƠNG XƯƠNG ĐÁY ĐÁY ĐỐI CHỨNG THÍ NGHIỆM (Đ) (ĐĐC1) Chênh lệch giãn nở nhiệt tương đối (Đ/ĐĐC1) (%) 100 0,08 0,01 0,07 200 0,14 0,08 0,06 300 0,23 0,17 0,06 400 0,32 0,25 0,07 500 0,44 0,34 0,10 600 0,58 0,47 0,11 700 0,61 0,52 0,09 800 0,67 0,59 0,08 900 0,70 0,67 0,03 10 1000 0,67 0,72 -0,05 - 43 - Hình 12: Kết phân tích giãn nở nhiệt tương đối mẫu (Đ) (ĐĐC1): Nhận xét: - Đã tăng giãn nở nhiệt tương đối ( ) phối liệu xương đáy thí nghiệm lớn phối liệu xương đáy đối chứng Độ chênh lệch giãn nở nhiệt tương đối ( ) hai mẫu phối liệu xương đáy (Đ ĐĐC1) 0,08÷0,11% (ở nhiệt độ 550÷800oC) 2.4 Khảo sát giãn nở nhiệt tương đối hai lớp mặt đáy Mẫu Phối liệu xương đáy thí nghiệm (Đ) cân theo đơn phối liệu nghiền máy nghiền hành tinh phịng thí nghiệm Mẫu Phối liệu xương mặt đối chứng (MĐC1) lấy từ bột sấy phun sản xuất Các mẫu ép máy ép thủy lực thí nghiệm, nung lị nung lăn, nung nhiệt độ trên/dưới = 1190/1195 oC, chu kỳ nung 66 phút phân tích hệ số giãn nở nhiệt Để xem hệ số giãn nở nhiệt số liệu cho Bảng 12 Hình vẽ 13 Bảng 20: Chênh lệch giãn nở nhiệt tương đối ( ) mẫu (Đ) (MĐC1): STT Nhiệt độ, (%) MẪU PHỐI (%) MẪU PHỐI Chênh lệch giãn nở nhiệt tương (oC) LIỆU XƯƠNG ĐÁY THÍ NGHIỆM (Đ) LIỆU XƯƠNG MẶT ĐỐI CHỨNG (MĐC1) đối (MĐC1/Đ) (%) 100 0,08 0,05 0,03 200 0,15 0,12 0,03 - 44 - 300 0,23 0,20 0,03 400 0,32 0,30 0,02 500 0,44 0,40 0,04 600 0,57 0,52 0,05 700 0,61 0,56 0,05 800 0,66 0,62 0,04 900 0,70 0,68 0,02 10 1000 0,71 0,62 0,09 Hình 13: Kết phân tích giãn nở nhiệt tương đối mẫu (Đ) (MĐC1): Nhận xét: - Đã tăng giãn nở nhiệt tương đối ( ) phối liệu xương đáy thí nghiệm (Đ) lớn phối liệu xương mặt đối chứng (ĐĐC1) Độ chênh lệch giãn nở nhiệt tương đối ( ) hai mẫu phối liệu xương (Đ MĐC1) 0,04÷0,05% (ở nhiệt độ 550÷800oC ) - 45 - Phần 3: XÂY DỰNG VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT PHỐI LIỆU XƯƠNG MẶT Xây dựng đơn phối liệu Từ kết khảo sát phối liệu xương mặt đáy đối chứng, tiến hành điều chỉnh theo hướng giảm chênh lệch giãn nở nhiệt tương đối hai lớp mặt đáy cách giảm giãn nở nhiệt tương đối phối liệu xương mặt thí nghiệm cách giảm tỷ lệ SiO2 thành phần hóa phối liệu, thành khoáng T-Q-F phối liệu 1.1 Đơn phối liệu Bảng 21: Bài phối liệu xương mặt điều chỉnh Phối liệu xương mặt thí nghiệm STT NGUYÊN LIỆU A B C Đất sét Trúc Thôn, (%) 13 13 Feldspar Văn Bàn, (%) 14 14 Feldspar đá gốc - Công ty YFA, (%) 19 20 26 Feldspar Trung Quốc, (%) 19 20 20 Đất sét Trung Quốc, (%) 24 20 20 Cao lanh Tấn mài (Pyrophyllite), (%) 16 10 10 Talc nung (Trung Quốc), (%) 3 100 100 100 Tổng cộng, (%) Nhận xét: - Các phối liệu xương thí nghiệm A, B, C bổ sung thêm ngun liệu đất sét Trúc Thơn, phối liệu xương mặt đối chứng (MĐC1) không sử dụng loại đất sét - 46 - 1.2 Thành phần hóa Bảng 22: Thành phần hóa phối liệu xương mặt điều chỉnh Oxyt Phối liệu xương (A) Tỷ lệ (%) Tăng, giảm so Phối liệu xương (B) Tỷ lệ (%) Tăng, giảm so Phối liệu xương (C) Tỷ lệ (%) Tăng, giảm so với (MĐC1) với (MĐC1) với (MĐC1) (%) (%) (%) SiO2 68,64 -0,38 69,04 0,02 68,52 -0,5 Al2O3 19,2 0,3 18,46 -0,44 18,63 -0,27 Fe2O3 0,49 0,04 0,48 0,03 0,48 0,03 TiO2 0,12 0,08 0,11 0,07 0,08 0,04 CaO 0,56 -0,02 0,63 0,05 0,63 0,05 MgO 0,79 -0,09 0,83 -0,05 0,86 -0,02 K2O 1,53 -0,05 1,55 -0,03 1,73 0,15 Na2O 3,2 -0,42 3,96 0,34 4,25 0,63 Mất nung 4,69 0,62 4,18 0,11 4,08 0,01 Tổng 99,21 0,06 99,24 0,09 99,26 0,11 Na+K 4,73 5,51 5,98 Na/K 2,09 2,55 2,46 Ghi chú: Dấu (+) tăng, dấu (-) giảm Nhận xét: - Nhìn chung phối liệu thí nghiệm có thành phần hóa tương đương nhau, riêng phối liệu xương (C) giảm 0,5% SiO2 thành phần hóa phối liệu thấp so với phối liệu xương mặt đối chứng (MĐC1) - 47 - 1.3 Tính tốn T-Q-F Bảng 23: Tính tốn T-Q-F phối liệu xương mặt điều chỉnh Phối liệu xương (A) Thành phần khoáng Tỷ lệ (%) Phối liệu xương (B) Tăng, Tăng, Tỷ lệ (%) giảm so giảm so Phối liệu xương (C) Tỷ lệ (%) Tăng, giảm so với (MĐC1) với (MĐC1) với (MĐC1) (%) (%) (%) Kaolinit, (%) 32,04 2,78 26,86 -2,4 25,56 -3,7 Quartz, (%) 30,71 1,11 29,01 -0,59 26,65 -2,95 Feldspar kali, (%) 9,34 -0,29 9,49 -0,14 10,6 0,97 Feldspar natri, (%) 27,91 -3,6 34,63 3,12 37,19 5,68 Ghi chú: Dấu (+) tăng, dấu (-) giảm Nhận xét: - Các phối liệu xương (B, C) điều chỉnh giảm hàm lượng SiO2 thành phần hóa phối liệu (nhỏ phối liệu xương mặt đối chứng, đáy đối chứng), để đảm bảo độ hút nước < 0,5% phối liệu xương thí nghiệm (B, C) phải tăng feldspar natri lớn xương mặt đối chứng (MĐC1) - Giảm hàm lượng khoáng quartz T-Q-F xuống 2,95% Khảo sát tính chất phối liệu xương mặt 2.1 Khảo sát tính chất lý Mẫu trước đem phân tích XRD giãn nở nhiệt mẫu đem kiểm tra độ hút nước phải đảm bảo đạt tiêu chuẩn TCVN6415:2007 - 48 - Bảng 24: Các tính chất lý phối liệu xương mặt điều chỉnh nung nhiệt độ nung 1195/1195oC, chu kỳ nung 62 phút STT Phối liệu xương Độ hút nước (%) Độ co tổng (%) PHỐI LIỆU XƯƠNG MẶT ĐỐI CHỨNG (MĐC1) 0,338 8,8 PHỐI LIỆU XƯƠNG MẶT THÍ NGHIỆM (A) 0,663 8,7 PHỐI LIỆU XƯƠNG MẶT THÍ NGHIỆM (B) 0,402 8,7 PHỐI LIỆU XƯƠNG MẶT THÍ NGHIỆM (C) 0,367 8,8 - Lựa chọn phối liệu xương mặt thí nghiệm (C) có độ hút nước gần tương đương với phối liệu xương mặt đối chứng (MĐC1) Bảng 25: Khối lượng thể tích phối liệu xương mặt điều chỉnh đối chứng Các mẫu nung nhiệt độ trên/dưới = 1195/1185 oC, 70 phút Số Ký hiệu mẫu TT Độ xốp Khối lượng thể tích (% thể tích) (g/cm3) 0,384 2,366 0,249 2,399 Phối liệu xương mặt đối chứng (MĐC1) Phối liệu xương mặt thí nghiệm (C) Nhận xét: Từ kết kiểm tra cho thấy khối lượng thể tích phối liệu xương (MĐC1, C) tương đương 2.2 Phân tích XRD mẫu bột chưa nung Mẫu phối liệu xương mặt thí nghiệm (C) cân theo đơn phối liệu nghiền máy nghiền hành tinh thí nghiệm, hồ sấy khơ, ép mẫu máy ép thí nghiệm phân tích nhiễu xạ tia rơn-ghen máy D8 – Advance, sai số phương pháp đo ±3% - 49 - Mau 14 Mẫu d=3.33593 1100 1000 (C) d=3.18906 900 800 600 d=1.68587 d=1.67183 d=1.71990 d=1.75291 d=1.81715 d=1.80099 d=1.78324 d=1.88657 d=1.99560 d=1.97866 d=2.18745 d=2.15890 d=2.12467 d=2.27723 d=2.23355 d=2.38377 d=2.33886 d=2.55708 d=2.49665 d=2.45575 d=2.63643 d=3.05967 d=2.98586 d=2.96212 d=2.92693 d=2.85633 d=3.84959 d=3.78220 d=3.66668 d=3.57530 d=3.48281 d=4.59016 100 d=4.97935 200 d=7.13421 300 d=6.36841 d=9.90659 d=9.14739 400 d=3.23728 d=4.24627 500 d=4.03101 Lin (Cps) 700 10 20 30 40 50 2-Theta - Scale File: Mau 14.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 55.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 5.000 ° - Theta: 2.500 ° - Display plane: - Anode: Operations: Smooth 0.048 | Import 01-085-0930 (C) - Quartz - SiO2 - WL: 1.54056 - Hexagonal - Primitive 01-084-1302 (C) - Muscovite - KAl3Si3O10(OH)2 - WL: 1.54056 - Monoclinic - Base-centered 01-075-0938 (C) - Kaolinite - Al2Si2O5(OH)4 - WL: 1.54056 - Monoclinic - Base-centered 01-084-0752 (C) - Albite low - Na(AlSi3O8) - WL: 1.54056 - Triclinic - Base-centered 01-083-1604 (C) - Microcline - KAlSi3O8 - WL: 1.54056 - Triclinic - Base-centered 01-071-1051 (C) - Pyrophyllite - Al1.333Si2.667O6.667(OH)1.333 - WL: 1.54056 - Monoclinic - Base-centered Hình 14: Kết phân tích XRD mẫu bột ép (C): Nhận xét: Mẫu phối liệu bột phối liệu xương mặt thí nghiệm (C) cho cường độ quartz (960 Cps), mẫu phối liệu bột mặt đối chứng (MĐC1) cho cường độ quartz (1275 Cps) Phù hợp với tính toán T-Q-F phối liệu, hàm lượng quartz phối liệu xương mặt thí nghiệm (C) nhỏ so với phối liệu xương mặt đối chứng (MĐC1) 2.3 Khảo sát hệ số giãn nở nhiệt Để xem hệ số giãn nở nhiệt số liệu cho Bảng 26 Hình vẽ 15 Hình vẽ 16 Bảng 26: Chênh lệch giãn nở nhiệt tương đối ( ) phối liệu xương mặt điều chỉnh so với phối liệu xương đáy đối chứng Số TT Nhiệt độ, o ( C) Mẫu A so sánh với mẫu ĐĐC1 (%) (%) Chênh Mẫu (A) Mẫu (ĐĐC1) lệch A/ĐĐC1 (%) Mẫu B so sánh với mẫu ĐĐC1 Chênh (%) (%) Mẫu (B) Mẫu (ĐĐC1) lệch B/ĐĐC1 (%) 50 0,04 0,04 0,04 0,05 -0,01 100 0,07 0,06 0,01 0,07 0,07 - 50 - 200 0,13 0,12 0,01 0,15 0,14 0,01 300 0,20 0,18 0,02 0,24 0,22 0,02 400 0,28 0,26 0,02 0,34 0,31 0,03 500 0,38 0,35 0,03 0,46 0,41 0,05 600 0,48 0,45 0,03 0,60 0,54 0,06 700 0,52 0,48 0,04 0,63 0,57 0,06 800 0,56 0,52 0,04 0,68 0,64 0,04 10 900 0,60 0,54 0,06 0,72 0,68 0,04 11 1000 0,60 0,54 0,06 0,65 0,71 -0,06 Hình 15: Giãn nở nhiệt tương đối ( ) Hình 16: Giãn nở nhiệt tương đối ( ) phối liệu xương mặt thí nghiệm (A) phối liệu xương mặt thí nghiệm (B) đáy đối chứng (ĐĐC1) (1195/1195 đáy đối chứng (ĐĐC1) (1195/1195 o o C, 62 phút) C, 62 phút) Nhận xét: Độ chênh lệch giãn nở nhiệt tương đối ( ) hai phối liệu xương mặt đáy (A/ĐĐC1) 0,03%, hai phối liệu xương mặt đáy (B/ĐĐC1) 0,04÷0,06% (ở nhiệt độ 550÷800oC ) * Mẫu C: Để xem hệ số giãn nở nhiệt số liệu cho Bảng 27 Hình vẽ 17 - 51 - Bảng 27: Chênh lệch giãn nở nhiệt tương đối ( ) phối liệu xương mặt điều chỉnh (C) so với phối liệu xương đáy đối chứng STT 10 Nhiệt độ, (oC) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 MẪU (C) (%) MẪU (ĐĐC1) (%) Chênh lệch giãn nở nhiệt tương đối (C/ĐĐC1) (%) 0,05 0,13 0,20 0,28 0,38 0,5 0,54 0,62 0,65 0,67 0,05 0,13 0,21 0,31 0,42 0,54 0,58 0,64 0,66 0,60 0 0,01 0,03 0,04 0,04 0,04 0,02 0,01 -0,07 Hình 17: Giãn nở nhiệt tương đối ( ) phối liệu xương mặt thí nghiệm (C) đáy đối chứng (ĐĐC1) (1195/1185 oC, 70 phút) Nhận xét: - Đã giảm giãn nở nhiệt tương đối phối liệu xương mặt thí nghiệm (C) xuống nhỏ so với phối liệu xương đáy đối chứng (ĐĐC1) giãn nở nhiệt tương đối ( ) lớp mặt thí nghiệm (C) thấp phối liệu xương đáy đối chứng (ĐĐC1) 0,02÷0,04% (ở nhiệt độ 550÷800oC ) - 52 - 2.4 Khảo sát độ bền uốn Bảng 28: Độ bền uốn phối liệu xương mặt điều chỉnh đáy đối chứng ép riêng ÉP 100% PHỐI LIỆU ÉP 100% PHỐI LIỆU XƯƠNG MẶT THÍ NGHIỆM (C) XƯƠNG ĐÁY ĐỐI CHỨNG (ĐĐC1) 43,16 (N/mm2) 35,29 (N/mm2) Chênh lệch 7,87 (N/mm2) (Kích thước mẫu kiểm tra: 13,6x2,0x1,1cm) (Máy kiểm tra độ bền uốn Welko Milano Sassuolo – Italy) Bảng 29: Độ bền uốn mẫu phối liệu xương mặt điều chỉnh đáy đối chứng bẻ chiều LỚP MẶT HƯỚNG LÊN TRÊN ↑ (C/ĐĐC1) LỚP MẶT HƯỚNG XUỐNG DƯỚI ↓ (C/ĐĐC1) Chênh lệch 27,69 (N/mm2) 27,58 (N/mm2) 0,11 (N/mm2) (Kích thước mẫu 8x1,7x0,9cm, mẫu không bị cong vênh, mẫu lồi tâm không bị vểnh góc) (Máy uốn nén đa tấn) Nhận xét: - Độ bền uốn mẫu phối liệu xương mặt thí nghiệm (C) lớn phối liệu xương đáy đối chứng (ĐĐC1) chênh lệch độ bền uốn mẫu gạch ép hai phối liệu xương trường hợp lớp mặt hướng lên phối liệu xương mặt hướng xuống không đáng kể, tương đồng với kết mẫu gạch ép hai lớp phẳng mẫu đối chứng Kết luận: Qua khảo sát tính chất kỹ thuật phối liệu xương mặt thí nghiệm A, B, C rút kết luận: - Giảm 0,5% SiO2 thành phần hóa giảm 2,95% hàm lượng quartz theo tính tốn phối liệu xương mặt thí nghiệm (C) so với phối liệu xương mặt đối chứng (MĐC1) - 53 - - Giảm chênh lệch giãn nở nhiệt tương đối ( ) mẫu mặt/đáy (C/ĐĐC1) xuống cịn 0,02÷0,04% so với 0,04÷0,06% (ở 550÷800oC) mẫu (MĐC1/ĐĐC1) - Giảm độ cong vênh mẫu ép hai lớp phối liệu xương (C/ĐĐC1) đồng thời giảm chênh lệch độ bền uốn mẫu ép hai lớp phối liệu xương (mặt hướng lên lớn đáy hướng lên 0,11 N/mm2) so với mẫu ép hai lớp phối liệu xương (MĐC1/ĐĐC1) (mặt hướng lên nhỏ đáy hướng lên 0,88 N/mm2) - Phối liệu xương mặt thí nghiệm (C) có giãn nở nhiệt tương đối ( ) nhỏ so với phối liệu xương đáy đối chứng (ĐĐC1) Về độ bền uốn: Các kết kiểm tra cho thấy độ bền uốn mẫu nung điều kiện sản xuất ép lớp riêng biệt 50÷60 N/mm2, ép hai phối liệu xương 56-66 N/mm2 (Máy kiểm tra độ bền uốn Welko Milano Sassuolo - Italy), độ bền uốn mẫu nung điều kiện thí nghiệm như: nghiền phối liệu máy nghiền thí nghiệm, ép lớp máy ép thí nghiệm, nung lị nung lăn sản xuất cho độ bền uốn 25÷34 N/mm2 (Máy uốn nén đa tấn) Lấy bột sấy phun nghiền phối liệu máy nghiền thí nghiệm, ép lớp riêng biệt máy ép thí nghiệm, nung lò nung lăn sản xuất cho độ bền uốn 32÷45 N/mm2 (Máy kiểm tra độ bền uốn Welko Milano Sassuolo - Italy) Về độ hút nước Các kết kiểm tra cho thấy độ hút nước mẫu nung điều kiện sản xuất 0,03÷0,05%, mẫu nung điều kiện thí nghiệm như: nghiền máy nghiền thí nghiệm lấy bột sấy phun sản xuất, ép máy ép thí nghiệm, nung lị nung lăn sản xuất cho độ hút nước 0,2÷0,6% - 54 - KẾT LUẬN Bằng việc thay đổi thành phần hóa phối liệu giảm Al2O3, tăng SiO2 phối liệu xương đáy giảm Al2O3 SiO2 phối liệu xương mặt, nhằm thay đổi hệ số giãn nở nhiệt xương đáy theo hướng tăng lên xương mặt giảm xuống khoảng nhiệt độ 550÷800oC thơng qua việc điều chỉnh tỷ lệ ngun liệu sét chứa lượng quartz khác Phối liệu xây dựng có tỷ lệ: Đất sét Trúc Đất sét Trung Cao lanh Tấn mài Feldspar Văn Bàn, Feldspar đá gốc - Feldspar Trung Talc nung Thôn, (%) Quốc, (%) (Pyrophyllite), (%) (%) Công ty YFA, (%) Quốc, (%) (Trung Quốc), (%) 20 10 14 26 20 Kết phối liệu điều chỉnh giảm chênh lệch hệ số giãn nở nhiệt hai lớp xương mặt đáy ( ) = 0,02÷0,04% (ở 550÷800oC) so với phối liệu xương sản xuất có ( ) = 0,06÷0,07% Tính chất lý sản phẩm từ phối liệu điều chỉnh cải thiện: - Độ hút nước = 0,367% so với mẫu đối chứng = 0,338% - Độ bền uốn = 43,16 N/mm2 so với mẫu đối chứng = 45,06 N/mm2 - Giảm chênh lệch độ bền uốn mẫu ép hai lớp mặt hướng lên so với đáy hướng lên 0,11 N/mm2, mẫu đối chứng 0,88 N/mm2 - Khối lượng thể tích = 2,399 g/cm3 so với mẫu đối chứng = 2,366 g/cm3 Chất lượng độ phẳng sản phẩm: Sản phẩm tạo có độ cong vênh giảm Mẫu sản xuất lõm tâm, mẫu thí nghiệm lồi tâm, độ cong lồi tâm nhỏ thể qua mẫu thí nghiệm qua độ bền uốn mẫu ép hai lớp mặt hướng lên lớn so với đáy hướng lên - 55 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]- TS Nguyễn Văn Dũng, 2005, Giáo trình cơng nghệ sản xuất gốm sứ, Khoa Hóa kỹ thuật Trường đại học Bách khoa [2]- Joseph C Kyonka Ralph L Cook, 2007, The Properties of Feldspar and Their Use in Whitewares, Illinois University of illinois at urbana-champaign [3]- Philippe Boch and Jean - Claude Nièpce, Page No 103 - Ceramic materials: Processes, properties and Applications adited [4]- Mr Kachin Saiintawong, EFFECTS OF FORMING PROCESS AND FIRING TEMPERATURE ON THERMAL EXPANTION COEFFICIENT OF CERAMIC BODY [5]- Joseph L Rosenholtz and Dudley T Smith, Rensselaer Polytechnic Institute Troy, New York (Sosman, R B., The Properties of Silica (1927, New york), p 370.), LINEAR THERMAL EXPANSION AND INVERSIONS OF QUARTZ, var ROCK CRYSTAL [6]- University of sheffield, 13th acme conference: 21-22/03/2005, Material parameters - Numerical Thermal Stress Analysis of ceramic Tile Grout Removal process [7]- V Cantavella, E Sanchez, J Garcia-Ten, C Feliu, RESIDUAL STRESSES IN PORCELAIN TILES FORMED BY TWO-CHARGE PRESSING - 56 - ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN HUY THUẬN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHẮC PHỤC HIỆN TƯỢNG CONG VÊNH CỦA GẠCH GRANITE TRONG DẢI NHIỆT ĐỘ 1190OC ÷ 1200OC Chuyên ngành: Khoa học kỹ thuật vật liệu... trường hợp cong vênh nhỏ cong vênh lớn: a) Trường hợp cong vênh nhỏ: Ứng với gạch có độ cong lõm tâm b) Trường hợp cong vênh lớn: Ứng với gạch có độ cong lõm tâm từ từ 0,5÷1,0mm, gạch 60x60cm Nhiệt. .. lơ gạch sản xuất lõm tâm lên đến 2,0÷2,8mm) gạch chưa mài, gạch xuất tiêu chuẩn độ cong lõm tâm phải nhỏ 0,5mm độ cong lồi tâm phải nhỏ 0,6mm gạch mài bóng Nếu khắc phục tượng cong vênh gạch granite