Tổng hợp samốt hệ mullit cordierite trên cơ sở cao lanh vĩnh yên và phụ gia cháy là tan antrxit ít tro hòn gai nghiên cứu chế tạo bê tông chịu lửa không nung, sử dụng cốt liệu gầy samốt nhẹ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VŨ MẠNH HÙNG ĐỀ TÀI: TỔNG HỢP SA MỐT HỆ MULLIT CORDIERITE TRÊN CƠ SỞ CAO LANH VĨNH YÊN VÀ PHỤ GIA CHÁY LÀ THAN ANTRAXIT ÍT TRO HỊN GAI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TƠNG CHỊU LỬA KHÔNG NUNG, SỬ DỤNG CỐT LIỆU GẦY SAMỐT NHẸ VÀ CHẤT KẾT DÍNH HUYỀN PHÙ GỐM NỒNG ĐỘ CAO (HCBS) HỆ SAMỐT – CÁT QUẮC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU Hà Nội - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VŨ MẠNH HÙNG ĐỀ TÀI: TỔNG HỢP SA MỐT HỆ MULLIT CORDIERITE TRÊN CƠ SỞ CAO LANH VĨNH YÊN VÀ PHỤ GIA CHÁY LÀ THAN ANTRAXIT ÍT TRO HỊN GAI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÊ TƠNG CHỊU LỬA KHÔNG NUNG, SỬ DỤNG CỐT LIỆU GẦY SAMỐT NHẸ VÀ CHẤT KẾT DÍNH HUYỀN PHÙ GỐM NỒNG ĐỘ CAO (HCBS) HỆ SAMỐT – CÁT QUẮC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS.Vũ Hoàng Tùng Hà Nội - 2014 Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA LỜI TÁC GIẢ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Khoa học kỹ thuật vật liệu phi kim: "Tổng hợp Sa mốt hệ Mullit - Cordierite sở Cao lanh Vĩnh Yên phụ gia cháy than Antraxit tro Hịn Gai Nghiên cứu chế tạo bê tông chịu lửa không nung, sử dụng cốt liệu gầy Sa mốt nhẹ chất kết dính Huyền phù gốm nồng độ cao (HCBS) hệ Sa mốt - Cát Quắc Dưới hướng dẫn Thầy TS.Vũ Hoàng Tùng đề tài thực Phịng thí nghiệm mơn Công nghệ Vật liệu Silicat Trường Đại học Bách khoa Hà Nội; phịng thí nghiệm Viện vật liệu Xây dựng Hà Nội; phịng thí nghiệm Viện nghiên cứu phát triển Viglacera Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc thầy hướng dẫn thầy Bộ môn Công nghệ vật liệu Silicat Trường Đại học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ em hoàn thành luận văn Đồng thời em xin cam đoan số liệu luận văn tác giả nghiên cứu, khơng chép Hà Nội, ngày 30 tháng 10 năm 2014 Học viên Vũ Mạnh Hùng GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA MỞ ĐẦU Vật liệu Mullite - Cordierite quan tâm nghiên cứu tổng hợp nhằm kết hợp tính tốt hai loại tinh thể Mullite có khả chịu lửu cao, bền môi trường sử dụng khắc nghiệt đồng thời với đặc điểm cấu trúc dạng vẩy hay hình kim xếp đan xen tạo nên khung xương vững cho vật liệu Tinh thể cordierite với tính chất trội hệ số giãn nở nhiệt hệ số dẫn nhiệt thấp, khối lượng riêng nhỏ Loại vật liệu ứng dụng chủ yếu làm vật liệu chịu lửa nhiều lĩnh vực công nghệ cao hay dân dụng cần khả chịu nhiệt độ cao, cách điện, bền sốc nhiệt, chịu ăn mịn hóa học Tùy lĩnh vực sử dụng yêu cầu khác tính chất hay chất lượng, người ta sử dụng nguyên liệu đầu phương pháp tổng hợp khác Khi từ nguyên liệu đơn oxit SiO2, Al2O3, MgO để nung kết khối vật liệu thường khó điều chỉnh tỉ lệ Mullte - Cordierite khả tạo đồng thời khống phụ forsterite, corun quartz, ngồi yêu cầu nhiệt độ nung kết khối > 16000C tương đối cao Sử dụng Cao lanh làm nguyên liệu cho phép hạ nhiệt độ tổng hợp điều chỉnh tỉ lệ Mullite & Cordierite nhờ SiO2 tách trình phân hủy phản ứng tạo Mullite từ Cao lanh Song song với việc nghiên cứu tổng hợp Mullite - Cordierite, đề tài sử dụng than antraxit làm nguyên liệu tạo xốp để chế tạo cốt liệu nhẹ Mullite Cordierite sau nghiên cứu khảo sát khả chế tạo bê tông chịu lửa nhẹ sở chất liên kết huyền phù gốm nồng độ cao hệ Mullite - Quartz Việc nghiên cứu thành công sở cho chế tạo chủng loại vật liệu từ nguồn nguyên liệu rẻ, sẵn có, nhiệt độ kết khối thấp Vật liệu lại có nhiều tính tốt, đa dạng ứng dụng, đặc biệt khả cách nhiệt nhiệt độ cao kết hợp thêm lỗ xốp cấu trúc, áp dụng biện pháp tạo hình hay thi công giống bê tông xi măng GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA MỤC LỤC CHƯƠNG I - TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1 Tổng quan vật liệu chịu lửa 1.1 Tình hình phát triển giới 1.2 Phát triển nước ta 1.3 Phân loại vật liệu chịu lửa 1.3.1 Phân loại theo độ chịu lửa 1.3.2 Phân loại vật liệu chịu lửa theo thành phần khống, hóa 1.3.3 Phân loại vật liệu chịu lửa theo trạng thái vật lý 1.3.4 Phân loại theo công nghệ chế tạo 10 1.3.4.1 Các phương pháp sử dụng chất kết dính thơng dụng 10 1.3.4.2 Phương pháp sở chất kết dính huyền phù gốm 11 Cơ sở khoa học trình chế tạo bê tông chịu lửa nhẹ Mullite Cordierite sở chất kết dính huyền phù gốm nồng độ cao 2.1 Cơ sở khoa học trình kết khối tạo cốt liệu 11 11 2.1.1 Lý thuyết chung trình kết khối 11 2.1.2 Kết khối samốt 15 2.1.3 Kết khối tạo khoáng Mullite - Cordierite 16 2.2 Phương pháp tạo xốp cốt liệu samốt nhẹ 17 2.2.1 Tạo xốp bọt khí 17 2.2.2 Tạo xốp phụ gia cháy 17 2.3 Chất kết dính huyền phù gốm nồng độ cao 17 2.3.1 Cơ sở khoa học 17 2.3.2 Phương pháp chế tạo 18 2.4 Bê tông gốm 19 2.4.1 Đặc điểm cấu trúc 19 2.4.2 Tính chất 21 GVHD: TS Vũ Hồng Tùng Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA CHƯƠNG II - MỤC TIÊU & PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 Mục tiêu nội dung nghiên cứu 22 Các phương pháp nghiên cứu 22 2.1 Phương pháp xác định độ co sản phẩm 22 2.2 Phương pháp xác định thành phần hoá 23 2.3 Phương pháp xác định khối lượng thể tích vật liệu 24 2.4 Phương pháp xác định cường độ nén vật liệu 24 2.5 Phương pháp xác định thành phần khoáng vật liệu 24 phân tích nhiễu xạ Rơnghen (XRD) 2.6 Phương pháp phân tích phổ tán xạ lượng tia X 25 2.7 Phương pháp xác định vi cấu trúc vật liệu kính hiển vi 26 điện tử quét (SEM) 2.8 Phương pháp xác định độ ẩm huyền phù gốm nồng độ cao 27 2.9 Phương pháp xác định lượng sót sàng huyền phù gốm 27 CHƯƠNG III - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 29 I Tổng hợp cốt liệu sa mốt nhẹ hệ Mullite – Cordiertie 29 Nguyên liệu tổng hợp 29 Các phối liệu tổng hợp sa môt nhẹ Mullite - Cordierite 29 Sơ đồ công nghệ tổng hợp sa mơt nhẹ Mullite - Cordierite 31 Các tính chất cơ, lý sa môt nhẹ Mullite - Cordierite 32 4.1 Độ co mẫu nhiệt độ 1250C, 10700C, 13500C 32 4.2 Khối lượng thể tích & cường độ nén mẫu nung 1350 0C 34 Phân tích thành phần khống mẫu sa mơt nhẹ 36 nhiễu xạ Rơnghen (XRD) Xác định vi cấu trúc vật liệu kính hiển vi điện tử quét GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng 40 Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA (SEM) & Phân tích vật liệu phổ tán xạ lượng tia X (EXD) II Chế tạo huyền phù gốm nồng độ cao (HCBS) 43 Sơ đồ công nghệ 43 Chuẩn bị nguyên liệu 43 2.1 Phối liệu chế tạo huyền phù gốm (HCBS)từ Cao lanh Vĩnh Yên 2.2 Phối liệu chế tạo huyền phù gốm từ sa mốt Mullite 43 44 thạch anh điện chảy Quy trình nghiền huyền phù gốm nồng độ cao (HCBS) 44 Tính chất huyền phù gốm nồng độ cao (HCBS) sau chế tạo 45 III Chế tạo bê tông chịu lửa sử dụng cốt liệu nhẹ sa mốt Mullite – Cordierite Sơ đồ cơng nghệ chế tạo Các tính chất cơ, lý bê tông nhẹ chịu lửa 2.1 Độ co tổng sau sấy nung nhiệt độ thấp125oC, 4000C, 5000C 2.2 Độ co tổng sau nung nhiệt độ 13500C 46 46 47 47 48 2.3 Cường độ nén sau sấy nhiệt độ 1250C nung nhiệt độ 4000C, 5000C, 13500C 2.4 Khối lượng thể tích sau nung nhiệt độ 13500C 49 52 CHƯƠNG IV - KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng - Các phối liệu tổng hợp sa mốt nhẹ Mullite - Cordiertie 30 Bảng - Thành phần hóa Cao lanh Vĩnh Yên 30 Bảng - Tiêu chuẩn than antraxit tro Hịn Gai 30 Bảng - Thành phần hóa bột Talc (%kl) 31 Bảng - Thành phần hóa ơxit nhôm Al2O (%kl) 31 Bảng - Thành phần hóa MgO kết khối mịn (%kl) 31 Bảng - Độ co mẫu sấy nhiệt độ 1250C 32 Bảng - Độ co mẫu nung nhiệt độ 10700C 33 Bảng - Độ co mẫu nung nhiệt độ 13500C 34 Bảng 10- Khối lượng thể tích mẫu nung nhiệt độ 1350 0C 34 Bảng 11 - Cường độ nén mẫu nung nhiệt độ 1350 0C 35 Bảng 12 - Tổng hợp tính chất cơ, lý sa mốt nhẹ Mullite - Cordierite 42 Bảng 13 - Bảng cấp phối chế tạo bê tông nhẹ chịu lửa 47 Bảng 14 - Độ co tổng sau nung nhiệt độ 13500C 48 Bảng 15 - Cường độ nén sau sấy nhiệt độ 1250C 49 Bảng 16 - Cường độ nén sau sấy nhiệt độ 4000C 49 Bảng 17 - Cường độ nén sau sấy nhiệt độ 5000C 50 Bảng 18 - Cường độ nén sau nung nhiệt độ 13500C 51 Bảng 19 - Khối lượng thể tích sau nung nhiệt độ 13500C 52 Bảng 20 - Tổng hợp tính chất cơ, lý bê tơng nhẹ chịu lửa 53 GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1a - Sơ đồ kết khối hạt cầu rắn có pha lỏng 12 Hình 1b - Sơ đồ tiếp xúc mặt phẳng đầu dạng côn 12 Hình - Sơ đồ động học kết khối bốc ngưng tụ 14 Hình - Mơ hình kết khối theo kingery 15 Hình - Giản đồ trạng thái hệ MgO - Al2O3 - SiO2 16 Hình - Các dạng cấu trúc bê tông gốm 20 Hình - Sơ đồ phổ kế tia X phân tán chiều dài bước sóng 23 Hình - Mơ tả quy luật Bragg 25 Hình - Sơ đồ phân tích phổ tán xạ lượng tia X 26 Hình - Kính hiển vi điện tử quét (SEM) 26 Hình 10 - Đồ thị độ co mẫu sấy nhiệt độ 1250C 33 Hình 11 - Đồ thị độ co mẫu nung nhiệt độ 10700C 33 Hình 12 - Đồ thị độ co mẫu nung nhiệt độ 1350 0C 34 Hình 13 - Đồ thị khối lượng thể tích mẫu nung 1350 0C 35 Hình 14 - Đồ thị cường độ nén mẫu nung nhiệt độ 1350 0C 35 Hình 15 - Giản đồ nhiễu xạ tia X - Mẫu 1A 36 Hình 16 - Giản đồ nhiễu xạ tia X - Mẫu 2A, 3A 37 Hình 17 - Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu nung Cao lanh + MgO kết khối 37 Hình 18 – Kết tính tốn thành phần khống mẫu 3A 38 Hình 19 - Giản đồ nhiễu xạ tia X sa môt Cao lanh Vĩnh Yên 44 Hình 20 - Độ co tổng sau nung nhiệt độ 1350 C 48 Hình 21 - Cường độ nén sau sấy nhiệt độ 1250C 49 Hình 22 - Cường độ nén sau sấy nhiệt độ 4000C 50 Hình 23 - Cường độ nén sau sấy nhiệt độ 500 C 50 Hình 24 - Cường độ nén sau nung nhiệt độ 13500C 51 Hình 25 - Khối lượng thể tích sau nung nhiệt độ 13500C 52 GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA DANH MỤC VIẾT TẮT Ký hiệu Chú thích VLCL Vật liệu chịu lửa M-C Mullite - Cordierite HCBS Huyền phù gốm nồng độ cao SM Sa mốt XRD Phân tích nhiễu xạ Rơnghen SEM Kính hiển vi điện tử EDX Phổ tán xạ lượng tia X GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA Hình 19 - Giản đồ nhiễu xạ tia X sa môt Cao lanh Vĩnh Yên (12500C) Trên giản đồ phân tích nhiễu xạ tia X cho thấy: góc 16,50 xuất peak khống Mullite, góc 20,90 có peak khống Quartz ứng với d = 4,2 Tuy nhiên qua biểu ñồ XRD thấy tinh thể hình thành dạng nhỏ mịn, chưa hình thành tinh thể lớn với cấu trúc hồn thiện Điều thể chiều cao ñộ rộng peak Tác giả sử dụng nguyên liệu tổng hợp ñể chế tạo HCBS với suy nghĩ ñây hệ Mullite Quartz, Quartz sinh tồn vật liệu ~ 36% Mullite ~64% khối lượng sau nung Caolanh 2.2 Phối liệu chế tạo huyền phù gốm từ sa mốt Mullite thạch anh ñiện chảy Đề tài sử dụng kết từ nhóm nghiên cứu, tham khảo thành phần chế tạo HCBS từ tài liệu [4] - Sa mốt Mullite dạng bột mịn: 89% - Thạch anh ñiện chảy dạng bột mịn: 10% - Phụ gia phân tán Poly Carboxylate Ethers: 1% Quy trình nghiền huyền phù gốm nồng ñộ cao (HCBS) Qua tham khảo ñề tài nghiên cứu chế tạo huyền phù gốm nồng ñộ cao (HCBS) cho thấy: phương pháp tối ưu ñể sản xuất keo gốm HCBS phương pháp nghiền ướt gián đoạn giai đoạn với sa mơt ban đầu có 44 GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA cấp hạt từ - 5mm, thời gian nghiền 30 (tức nguyên liệu ñược nạp vào máy nghiền theo giai ñoạn) Để giảm thời gian nghiền ñảm bảo ñược tính chất kỹ thuật keo gốm, tác giả ứng dụng quy trình cơng nghệ nghiền huyền phù gốm nồng ñộ cao (HCBS) theo ñề tài ñã nghiên cứu trước đây, ngun liệu ban đầu nghiền có cấp hạt mịn, thời gian nghiền khoảng Để lựa chọn phối liệu nghiền huyền phù gốm ñạt chất lượng tối ưu, tác giả sử dụng 02 phối liệu nghiền thử nghiệm để sản xuất bê tơng chịu lửa nhẹ khơng nung, ngun liệu đầu vào lựa chọn cỡ hạt mịn Trong q trình nghiền có bổ sung phụ gia phân tán ñể làm giảm lượng nước cần thiết nghiền tăng khả linh ñộng huyền phù Thiết bị nghiền keo máy nghiền bi sứ corun Phịng thí nghiệm môn công nghệ vật liệu silicat Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Quá trình chế tạo huyền phù gốm nồng ñộ cao (HCBS) ñược thực sau: - Bước 1: nạp 2/3 phối liệu với lượng nước tính cho mẻ vào máy nghiền bi, độ ẩm nghiền khoảng 20% nghiền liên tục sau dừng máy nghiền để kiểm tra thơng số hồ như: độ sót sàng, độ ẩm, ñộ nhớt hồ - Bước 2: Bổ sung thêm 1/3 phối liệu lại bổ sung phụ gia trợ nghiền Poly Carboxylate Ethers (PCE) giúp cho giảm nước hồ linh động q trình nghiền, tăng hiệu nghiền Sau tiếp tục nghiền vịng kết thúc q trình nghiền Tính chất huyền phù gốm nồng ñộ cao (HCBS) sau chế tạo Thời gian nghiền Lượng sót sàng Độ ẩm hồ (giờ) N00063 (%) (%) 2,3 25,2 21,8 45 GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA Nhận xét: Quá trình nghiền hai loại phối liệu huyền phù gốm nồng ñộ cao (HCBS) kết cho thấy: - Phối liệu nghiền chế tạo keo HCBS từ sa môt Mullite thạch anh điện chảy có ưu việt so với phối liệu chế tạo keo HCBS từ Cao lanh Vĩnh Yên như: ñộ linh ñộng cao hơn, ñộ chảy nhớt thấp, thời gian sa lắng chậm, chất lượng keo tốt Tuy nhiên keo từ Cao lanh nung có ưu ñiểm ñộ mịn cao ñồng ñều thời gian nghiền ngắn độ mịn sẵn có từ nguyên liệu tổng hợp III Chế tạo bê tông chịu lửa sử dụng cốt liệu nhẹ sa mốt Mullite – Cordierite Sơ đồ cơng nghệ chế tạo Samốt nhẹ Kẹp hàm Sàng Hạt thô Hạt TB Cân Đ.lượng Hạt mịn Keo HCBS Thiết bị trộn Tạo hình Sấy Nung 46 GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA Sa mốt nhẹ ñược ñưa vào máy kẹp hàm ñể kẹp nhỏ làm cốt liệu , sau kẹp nhỏ cốt liệu sa mốt tiếp tục ñược sàng thiết bị sàng chuyên dụng ñể phân cấp hạt theo yêu cầu, cốt liệu phân thành loại có cỡ hạt khác (cỡ hạt từ - 2,5 mm; cỡ hạt - mm cỡ hạt < 0,08 mm) Tại ñây cấp hạt cốt liệu keo huyền phù gốm nồng ñộ cao (HCBS) ñược cân ñịnh lượng theo cấp phối sau đưa vào thiết bị trộn ñể trộn ñồng phối liệu cho phối liệu ñạt ñộ ẩm từ 19 – 20% Khi phối liệu đảo trộn đồng tiếp tục đưa tạo hình sản phẩm bê tơng phương pháp rung nén ép sau phơi sấy tự nhiên ñể tăng cường ñộ sản phẩm Khi sản phẩm bê tơng phơi sấy tự nhiên đạt độ ẩm 12 – 13% tiếp tục đưa vào lị sấy, sấy nhiệt độ 1250C 5000C để gia cường cường độ sản phẩm bê tơng, thời gian sấy sản phẩm khoảng Sau sấy nhiệt ñộ thấp sản phẩm tiếp tục ñược ñưa vào lò nung, nung nhiệt ñộ cao 13500C ñể kiểm tra tính chất lý sản phẩm, thời gian nung giờ, thời gian lưu 1,5 Bảng 13 - Bảng cấp phối chế tạo bê tông nhẹ chịu lửa Phối liệu ĐVT Mẫu 1B Mẫu 2B Sạn sa mốt cỡ hạt từ 1- 2,5 mm % 25 25 Sạn sa môt cỡ hạt từ - mm % 20 10 Sạn sa môt cỡ hạt mịn < 0,08 mm % 20 10 % 45 45 100 100 Keo huyền phù gốm độ nồng độ cao (HCBS) có ñộ ẩm 20% Tổng Các tính chất cơ, lý bê tông nhẹ chịu lửa 2.1 Độ co tổng sau sấy (nung nhiệt ñộ thấp) 1250C, 4000C, 5000C 47 GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA Ở nhiệt ñộ mẫu bê tông nhẹ không co ngót Nguyên nhân cốt liệu gầy sa mốt sa mốt nghiền huyền phù gốm ñã nung kết khối nhiệt độ cao 13500C, sản phẩm khơng bị co ngót sấy, nung nhiệt độ thấp 2.2 Độ co sau nung nhiệt ñộ 13500C Bảng 14- Độ co tổng sau nung nhiệt ñộ 13500C Nhiệt ñộ Ký hiệu mẫu nung (0C) Thời gian nung (giờ) Thời Độ co gian lưu trung (giờ) bình (%) Mẫu 1B 1350 0,15 Mẫu 2B 1350 0,10 Hình 20 - Độ co tổng sau nung nhiệt ñộ 13500C Nhận xét: Ở nhiệt độ 13500C mẫu bê tơng nhẹ co thấp Đặc biệt mẫu bê tông nhẹ sử dụng huyền phù gốm nồng ñộ cao (HCBS) tổng hợp từ Mullite thạch anh điện chảy có độ co lớn so với mẫu bê tông sử dụng huyền phù gốm nồng ñộ cao (HCBS) tổng hợp từ Cao lanh Vĩnh n Tuy nhiên độ co mẫu khơng nhiều chênh lệch không lớn 48 GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA 2.3 Cường ñộ nén sau sấy nhiệt ñộ 1250C; nung nhiệt ñộ 4000C, 5000C 13500C Bảng 15 - Cường ñộ nén sau sấy nhiệt ñộ 1250C Ký hiệu mẫu Nhiệt ñộ Thời gian R (kG/cm2) sấy ( C) sấy (giờ) Mẫu 1B 125 0,90 Mẫu 2B 125 1,13 Hình 21 - Cường ñộ nén sau sấy nhiệt ñộ 1250C Bảng 16 - Cường ñộ nén sau sấy nhiệt ñộ 4000C Thời gian sấy (giờ) R (kG/cm2) Mẫu 1B Nhiệt ñộ sấy (0C) 400 Mẫu 2B 400 2,5 Ký hiệu mẫu 7,6 49 GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA Hình 22 - Cường độ nén sau sấy nhiệt ñộ 4000C Bảng 17 - Cường ñộ nén sau sấy nhiệt ñộ 5000C Ký hiệu mẫu Nhiệt ñộ Thời gian R (kG/cm2) sấy ( C) sấy (giờ) Mẫu 1B 500 8,3 Mẫu 2B 500 2,8 Hình 23- Cường độ nén sau sấy nhiệt ñộ 5000C Nhận xét: Cường ñộ nén mẫu bê tông xốp nhẹ sau gia nhiệt nhiệt ñộ 1250C, 4000C 5000C thấp, nhiên cường ñộ mẫu ñều tăng dần tăng nhiệt ñộ sấy thời gian, môi trường ñiều kiện thử nghiệm 50 GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA Như chứng tỏ rằng: bê tông gốm nhẹ chịu lửa sở chất kết dính huyền phù gốm nồng độ cao (HCBS) tổng hợp từ sa mơt Mullite, thạch điện chảy sa mơt Cao lanh Vĩnh n có liên kết gốm, liên kết silanol sang mạch liên kết siloxane Bảng 18 - Cường ñộ nén sau nung nhiệt ñộ 13500C Ký hiệu mẫu Nhiệt ñộ Thời gian R(kG/cm2) nung ( C) nung (giờ) Mẫu 1B 1350 162,4 Mẫu 2B 1350 148,4 Hình 24- Cường ñộ nén sau nung nhiệt ñộ 13500C Nhận xét: Cường độ bê tơng gốm nhẹ chịu lửa nung nhiệt ñộ cao từ 5000C ñến 13500C cường độ bê tơng gốm tăng lên mạnh Tại mẫu 1B cường ñộ nén cao mẫu 2B phối liệu mẫu 1B có sử dụng Thạch anh ñiện chảy keo gốm HCBS 51 GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA 2.4 Khối lượng thể tích sau nung nhiệt ñộ 13500C Bảng 19 - Khối lượng thể tích sau nung nhiệt độ 13500C Ký hiệu mẫu Nhiệt ñộ Thời gian δ (g/cm3) nung ( C) lưu (giờ) Mẫu 1B 1350 1,22 Mẫu 2B 1350 1,22 Hình 25- Khối lượng thể tích sau nung nhiệt ñộ 13500C Nhận xét: Từ kết cho thấy: mẫu bê tông nhẹ chịu lửa sử dụng huyền phù gốm nồng ñộ cao (HCBS) tổng hợp từ sa mơt Mullite, thạch điện chảy sa mơt Cao lanh Vĩnh n có khối lượng thể tích tương đương cốt liệu gầy có tỷ lệ thành phần cấp phối, quy trình cơng nghệ sản xuất, đồng thời cốt liệu gầy keo huyền phù gốm nồng ñộ cao (HCBS) ñã ñược nung kết khối nhiệt ñộ cao 52 GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA Bảng 20 - Tổng hợp tính chất cơ, lý bê tông nhẹ chịu lửa Đơn vị Tính chất cơ, lý Độ co nung (13500C) Cường độ nén bê tông nhẹ chịu lửa sấy nhiệt độ 125 C Cường độ nén bê tơng nhẹ chịu lửa sấy nhiệt ñộ 400 C Cường độ nén bê tơng nhẹ chịu lửa sấy nhiệt ñộ 500 C Cường ñộ nén bê tơng nhẹ chịu lửa nung nhiệt độ 1350 C Giá trị trung bình tính Mẫu 1B Mẫu 2B % 0,15 0,1 kG/cm2 0,94 1,13 kG/cm2 7,6 2,5 kG/cm2 8,3 2,8 kG/cm2 162,4 148,4 g/cm3 1,22 1,22 Khối lượng thể tích mẫu bê tơng nhẹ chịu lửa nung nhiệt ñộ từ 13500C Kết thảo luận: Từ kết nghiên cứu tính chất cơ, lý, hóa bê tơng nhẹ chịu lửa cho thấy: bê tông gốm chịu lửa sở chất kết dính huyền phù gốm nồng độ cao HCBS (HCBS chế tạo từ sa môt Mullite sa môt Cao lanh Vĩnh n) có cường độ nén tăng dần theo nhiệt ñộ gia nhiệt từ 125 - 5000C Do thành phần chế tạo vật liệu khơng có mặt hỗ trợ chất kết dính khác nên điều chứng tỏ vai trò liên kết siloxane HCBS, việc tăng dần cường ñộ học kết trình gia tăng hình thành liên kết siloxane theo nhiệt ñộ Thực nghiệm kiểm tra việc gia tăng cường độ đến 5000C mà khơng thử nhiệt ñộ cao nhằm tránh ảnh hưởng trình biến mềm quartz (thủy tinh) tham gia 53 GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA thành phần HCBS hình thành liên kết biến dạng dẻo làm nhiễu loạn vai trò liên kết siloxane - Khi gia nhiệt nhiệt ñộ thấp (sấy) từ 1250C ñến 5000C phát triển mạch liên kết silanol sang mạch liên kết siloxane tạo cường độ bê tơng gốm Ở nhiệt độ cường độ bêtơng gốm cịn thấp - Khi gia nhiệt nhiệt ñộ cao từ 500oC ñến 1350oC cường độ bê tơng gốm xốp nhẹ tăng lên mạnh phản ứng tạo liên kết gốm thông thường Sản phẩm bê tông nhẹ chịu lửa (mẫu 1B) sử dụng huyền phù gốm nồng ñộ cao (HCBS) chế tạo từ sa môt Mullite thạch anh điện chảy có tính chất cơ, lý cao so với sản phẩm bê tông nhẹ chịu lửa (mẫu 2B) sử dụng huyền phù gốm nồng ñộ cao (HCBS) chế tạo từ sa môt Cao lanh Vĩnh Yên 54 GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA CHƯƠNG IV KẾT LUẬN Qua kết nghiên cứu, khảo sát phân tích cho thấy: ñề tài Tổng hợp Sa mốt hệ Mullit - Cordierite sở Cao lanh Vĩnh Yên phụ gia cháy Than Antraxit tro Hịn Gai Nghiên cứu chế tạo bê tông chịu lửa không nung, sử dụng cốt liệu gầy Sa mốt nhẹ chất kết dính Huyền phù gốm nồng độ cao (HCBS) hệ Samốt - Cát Quắc ñã ñạt ñược kết ñề Bài phối liệu tổng hợp vật liệu samôt nhẹ Mullite – Cordierite - Thành phần phối liệu 60 - 80% Cao lanh + 11 - 22% Talc + -18 % ôxit nhôm (Al2O3 ) Than antraxit 45% /100% phối liệu khơ - Thành phần khống theo tính tốn lý thuyết + Mullite khoảng: 36 - 49% + Cordierite khoảng: 29 - 56% - Tính chất lý + Khối lượng thể tích: 0,81 – 0,91 (g/cm3) + Cường ñộ nén: 96,3 – 98,5 (kG/cm2) ∆ + Độ co nung nhiệt ñộ 1350 0C: 7,9 – 8,0 (%) Bài phối liệu chế tạo huyền phù gốm nồng ñộ cao - Sa mốt Cao lanh Vĩnh Yên dạng bột mịn nung 12500C: 89%kl - Phụ gia phân tán Poly Carboxylate Ethers: 1%kl - Độ ẩm huyền phù gốm nồng ñộ cao: 20%kl Bài phối liệu chế tạo bê tông nhẹ chịu lửa - Cấp phối + Sạn sa mốt cỡ hạt từ 1,0 - 2,5 mm: 25%kl + Sạn sa mốt cỡ hạt từ - 1,0 mm: 20%kl + Sạn sa mốt cỡ hạt mịn < 0,08 mm: 10%kl 55 GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA + Keo huyền phù gốm nồng ñộ cao: 45%kl - Các tính chất lý + Cường ñộ nén nhiệt sấy 125 - 5000C: 0,94 – 8,3 (kG/cm2) + Mẫu nung 13500C thời gian lưu 2h: - Cường ñộ nén: 162,4 (kG/cm2) - Khối lượng thể tích: 1,22 (g/cm3) - Độ co tổng: 0,15 (%) Kết nghiên cứu đề tài triển khai ứng dụng sản xuất làm vật liệu mặt goòng công ty Cổ phần Viglacera Hạ Long 56 GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Nguyễn Đăng Hùng, Công nghệ sản xuất vật liệu chịu lửa Nhà xuất Bách khoa Hà Nội số 58-2013/CXB/122-01BKHN, PGS.TS Đào Xuân Phái- Trường ĐHBK Hà Nội (2004), Nghiên cứu chế tạo vật liệu gốm chịu lửa hệ Mulite - Cacbuasilic theo công nghệ bê tông gốm PGS.TS Đào Xn Phái, ThS Nguyễn Thành Đồn, “Bê tơng gốm sử dụng chất kết dính huyền phù gốm nồng độ cao (HCBS): Nguyên tắc chế tạo, cấu trúc tính chất, Tạp chí Gốm sứ xây dựng, số 71 (tháng 1/2012) PGS.TS Đào Xuân Phái, ThS Nguyễn Thành Đoàn, “Chất kết dính huyền phù gốm nồng độ cao (HCBS): Ngun lý cơng nghệ, tính chất phân loại”, Tạp chí Gốm sứ xây dựng, số 70 (tháng 11/2011) Bộ Xây dựng (1999), Giáo trình Kỹ thuật sản xuất vật liệu chịu lửa Пивинский Ю.Е., Керамические вяжущие и керамобетоны, Металлургия, Москва, (1990) Trubitsyn M.A, Nemets I.I, Karpenko A.I.(1986), “Ceramic cements and ceramic concretes of quartz - chamotte composition”, Scientific research, pp.249-253 Trubitsyn M.A, Nemets I.I, Karpenko A.I.(1989), “Unfires refractory shapes based on chamotte - quartz binder compositions”, Scientific research, pp.249-253 Trubitsyn M.A, Nemets I.I (1994), “Thermostable alumina silicate concretes based on chamotte-quartz binder suspensions” 10 Trubitsyn M.A, Kuzin V.I.(2008), “Effective lining of tunnel kinl cars made of aluminosilicate ceramoconcrete” 11 Trubitsyn M A (2010), “Effective service of aluminosilicate ceramic 57 GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng Luận Văn Thạc Sĩ HV: Vũ Mạnh Hùng 12AVLPK-VIGLA concretes in a furnace lining for firing objects in the ceramic industry” 12 Pivinskii Yu.E (1978), “Fundamentals of the technology of ceramoconcrete”, research, p.p 102 - 111 13 Pivinskii Yu.E (1983), “Some rules for strengthening unfired ceramic materials by chemical activation of the contact bonds”, Refractories and Industrial Ceramics, 24(9-10), pp 446-452 14 Pivinskii Yu.E (1987), “Highly concentrated ceramic binder suspensions (HCBS): Raw materials, properties and classification (Review)”, Refractories and Industrial Ceramics, 28(3-4), pp 179-191 15 Pivinskii Yu.E.(1987), “Highly concentrated ceramic binder suspensions (HCBS): Technological principles (Review)”, Refractories and Industrial Ceramics, 28(3-4), pp 179-191 16 Pivinskii Yu.E (1989),“Highly concentrated ceramic binder suspensions (HCBS): Wet milling processes and technological problems”, Refractories and Industrial Ceramics, 30(5-6), pp 328-335 17 Pivinskii Yu.E (1998), “New refractory concretes and binder systems Basic trends of development, production, and use of refractories in the XXI st century Part 1: Trends of devolopement, binding systems”, Refractories and Industrial Ceramics, 39(1-2), pp 39-47 18 Pivinskii Yu.E (2003), “Highly concentrated ceramic binding suspensions (HCBS) and ceramic castables: Stages in research and development”, Refractories and Industrial Ceramics, 44(3), pp.152-160 19 Pivinskii Yu.E, Bevz V.A (1981), “ Production of unfired ceramic materials by strengthening with chemical activation of the contact bonds” Refractories and Industrial Ceramics, 23(3), pp 234-238 58 GVHD: TS Vũ Hoàng Tùng ... phi kim: "Tổng hợp Sa mốt hệ Mullit - Cordierite sở Cao lanh Vĩnh Yên phụ gia cháy than Antraxit tro Hịn Gai Nghiên cứu chế tạo bê tơng chịu lửa không nung, sử dụng cốt liệu gầy Sa mốt nhẹ chất... dung nghiên cứu * Mục tiêu: - Nghiên cứu tổng hợp sa mốt Mullite - Cordierite nhẹ sở Cao lanh Vĩnh Yên than Antraxit tro Hịn Gai - Nghiên cứu chế tạo bê tơng chịu lửa không nung, sử dụng cốt liệu. .. nghiên cứu tổng hợp Mullite - Cordierite, đề tài sử dụng than antraxit làm nguyên liệu tạo xốp để chế tạo cốt liệu nhẹ Mullite Cordierite sau nghiên cứu khảo sát khả chế tạo bê tông chịu lửa nhẹ sở