ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA .ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT BỊ NHIỆT TRONG VLXD Nguồn gốc hình thành và phát triển bê tông khí chưng áp bắt đầu từ Thụy Điển, một quốc gia yên bình với mong muốn giữ trung lập giữa biển lửa chiến tranh của các nước Châu Âu. Thế nên sau thế chiến thứ nhất kết thúc bộ quốc phòng của Thụy Điển đã đưa ra một nhiệm vụ dành cho các nhà khoa học để tìm ra một loại nguyên vật liệu xây dựng giống như bê tông nhưng lại có trọng lượng nhẹ cùng với khả năng chống lại các lực công kích đến từ các loại vũ khí như đạt, pháo, bom… Chính vì vậy bê tông khí chưng áp hay tên tiếng Anh, Autoclaved Aerated Concrete (AAC) đã được ra đời. Được sản xuất lần đầu tiên vào giữa những năm 1920, bởi kiến trúc sư và nhà phát minh người Thủy Điểm, Tiến sĩ Johan Axel Eriksson, cộng tác với Giáo sư Henrik Kreuger, tại Viện Công nghệ Hoàng gia và đã được cấp bằng sáng chế vào nắm 1924. Sau này loại vật liệu này đã được sử dụng bởi các nước láng giềng của Thụy Điển. Trong thế chiến thứ 2, khi người Đức đóng chiếm Nauy đã vô cùng kinh ngạc trước khả năng bền bỉ của các Boongke được xây dựng bởi chất liệu bê tông khí chưng áp. Từ đó họ đã ra sức tìm hiểu và nghiên cứu về loại bê tông này.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THIẾT BỊ NHIỆT TRONG VLXD GVHD: Nguyễn Văn Quang SVTH: Phan Đức Mạnh LỚP SH: 19VLXD LỚP HP: 19N64 LỜI MỞ ĐẦU Nguồn gốc hình thành phát triển bê tơng khí chưng áp Thụy Điển, quốc gia yên bình với mong muốn giữ trung lập biển lửa chiến tranh nước Châu Âu Thế nên sau chiến thứ kết thúc quốc phòng Thụy Điển đưa nhiệm vụ dành cho nhà khoa học để tìm loại nguyên vật liệu xây dựng giống bê tơng lại có trọng lượng nhẹ với khả chống lại lực cơng kích đến từ loại vũ khí đạt, pháo, bom… Chính bê tơng khí chưng áp hay tên tiếng Anh, Autoclaved Aerated Concrete (AAC) đời Được sản xuất lần vào năm 1920, kiến trúc sư nhà phát minh người Thủy Điểm, Tiến sĩ Johan Axel Eriksson, cộng tác với Giáo sư Henrik Kreuger, Viện Công nghệ Hoàng gia cấp sáng chế vào nắm 1924 Sau loại vật liệu sử dụng nước láng giềng Thụy Điển Trong chiến thứ 2, người Đức đóng chiếm Nauy vô kinh ngạc trước khả bền bỉ Boongke xây dựng chất liệu bê tơng khí chưng áp Từ họ sức tìm hiểu nghiên cứu loại bê tơng Từ Việt Nam hội nhập mở cửa buôn bán quốc tế, tiếp nhận nhiều chương trình tiến khoa học kỹ thuật, đặc biệt ngành xây dựng Công nghệ gạch AAC du nhập vào Việt Nam từ năm 2008 đến nay, với trang bị công nghệ đại ngày, yêu cầu, tiêu chuẩn đặt cao hơn, vật liệu phải thân thiện với môi trường, tính lý vật liệu sét đến với tiêu chuẩn quy mô cơng trình CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 1.1 Tổng quan gạch bê tơng khí chưng áp AAC 1.1.1 Giới thiệu gạch bê tơng khí chưng áp AAC Bê tơng khí chưng áp (tiếng Anh: Autoclaved aerated concrete hay Autoclaved cellular concrete (AAC) - Autoclaved lightweight concrete (ALC)) kĩ sư kiến trúc sư người Thụy Điển Johan Axel Eriksson phát minh vào năm 1920 để phục vụ nhu cầu xây đồn bốt quân Đây vật liệu xây dựng nhẹ, đúc sẵn sản xuất theo dây chuyền Nó dùng làm cấu kiện, có khả cách âm, cách nhiệt, chịu lửa, Các sản phẩm từ AAC bao gồm gạch bê tông, panel tường, panel sàn, panel mái chống thấm, dầm lanh tô… Tại Việt Nam nhập sử dụng năm 2008 đến Đây loại gạch làm từ cát, vôi, thạch cao, xi măng, bột nhôm sản xuất cơng nghệ khí chưng áp khơng nhiễm, thân thiện với môi trường, tốt cho sức khỏe người Sản phẩm tái chế để tái sử dụng Bê tơng khí chưng áp AAC loại vật liệu có cấu trúc xốp, sản xuất từ nguyên vật liệu xi măng, vôi, cát thạch anh nghiền mịn, nước chất tạo khí tro bay, bột nhơm Hỗn hợp vật liệu trộn đều, tạo hình khn thép Lỗ xốp tạo ta phụ gia sinh khí q trình phát triển thể tích hỗn hợp sau q trình rót khn Sau q trình chưng áp phát triển cường độ tạo cấu trúc xốp rỗng đặc trưng vật liệu Bê tơng khí chưng áp AAC loại vật liệu tự nhiên, không chất đọc hại, giúp tiết kiệm lượng thân thiện với môi trường ngya từ khâu sản xuất việc vận hành cơng trình Bê tơng khí chưng áp AAC kết hợp tuyệt vời cam kết bền vững gìn giữ mơi trường cơng nghệ cao kết tinh sàng lọc giới khoa học vật liệu gần 50 năm qua toàn giới Trong cấu trúc vật liệu gạch bê tơng khí chưng áp AAC chứa lỗ khí đặc trưng có kích thước từ 0.5 – 1,5 mm Các lỗ khí phân bố tồn khối thể tích vật liệu Các lỗ khí trịn tạo nên cấu trúc phân bố lực toàn diện Bao quanh lỗ khí thành vật liệu silic hấp chưng áp làm tang cường độ bê tơng Hình 1.1 Mẫu sản phẩm bê tơng khí chưng áp AAC 1.1.2 Tính chất sản phẩm a Hình dạng Gạch AAC có dạng khối hình hộp chữ nhật (xem Hình 1.2), mặt đầu (6) phẳng lồi lõm để ghép khóa xây Hình 1.2 - Mơ tả hình dáng thơng dụng gạch AAC kết cấu khối xây b Kích thước Quy ước kích thước sản phẩm (TCVN 7959-2008) Chiều dài Chiều Rộng (mm) 200 200 200 600 300 400 Chiều Cao (mm) 75 100 125 150 175 200 250 c Tính lý hóa lý - Tỷ trọng nhẹ: từ 800 – 850kg/m3, tương đương 1/2 gạch đặc, 2/3 gạch rỗng lỗ, 1/5 tỷ trọng gạch bê tông thông thường - Tính cách âm tốt: gấp lần gạch xây thơng thường nhờ kết cấu nhiều lỗ khí phân bổ đặn với mật độ cao viên gạch bê tơng khí Độ cách âm Gạch Bê tơng khí từ 40db –> 47db, Gạch xây thơng thường từ 20db –> 28db - Tính bảo ơn (tính nhiệt) cách nhiệt cao: hệ số dẫn nhiệt gạch nung (gạch đất nung 0,814 W/m K; gạch xỉ, cát 0,8 W/m K), tương đương 1/6 hệ số dẫn nhiệt gạch bê tơng thơng thường + Với điều kiện khí hậu nhiệt đới Việt Nam, sử dụng sản phẩm bê tơng khí giảm tới 40% chi phí điện tiêu thụ cho điều hoà + Hiệu bảo ơn tường gạch bê tơng khí có chiều dày 20 cm tương đương hiệu bảo ôn tường gạch đất nung có chiều dày 49 cm - Tính chịu nhiệt cao: + Khi nhiệt độ 600 0C, cường độ kháng nén gạch bê tơng khí tương đương với nhiệt độ thường tính chống cháy gạch bê tơng khí chưng áp xây dựng đạt tiêu chuẩn cấp I theo tiêu chuẩn Quốc gia 1.1.3 Phạm vi sử dụng hiệu kinh tế gạch bê tơng khí chưng áp AAC a Phạm vi sử dụng - Gạch bê tơng khí chưng áp AAC đạt tiêu chuẩn TCVN 7959: 2011 có ứng dụng rộng rãi cơng trình xây dựng: nhà, chung cư, tường… - Đặc biệt ứng dụng cho nhà cao tầng - Trường học, khu nghỉ dưỡng bệnh viện - Khách sạn nhà nghỉ, biệt thự, hộ, cao ốc - Tường, hang rào, mái chắn hiên - Nhà đơn, nhà hát - Nâng cấp, Thêm tầng… b Hiệu kinh tế - Một ưu điểm gạch AAC trọng lượng nhẹ Theo nhà sản xuất, gạch AAC nhẹ so với gạch đất nung gạch bê tông thông thường Điều giúp giảm tải trọng cơng trình, giảm nhẹ phần kết cấu móng, dầm sàn, khung trụ thép… - Theo tính tốn chun gia, việc sử dụng gạch AAC giúp giảm 15% chi phí kết cấu móng, dầm, sàn đó, chi phí chiếm tới 20% giá trị tồn cơng trình - Ngồi ra, bê tơng khí thường sản xuất dạng gạch với kích thước lớn có chiều dài rộng theo cầu đặt hàng may đo cơng trình giúp tiết kiệm tối đa chi phí nhân cơng đẩy nhanh thời gian hồn thiện - Gạch bê tơng khí sản xuất dây chuyền hoàn toàn tự động Thành phẩm đời với hình dạng kích thước đồng nhất, bề mặt mịn đạt chuẩn mang tính thẩm mỹ cao - Bên cạnh có khả cách nhiệt tốt, giữ mát vào mùa hè ấm áp vào mùa đơng, nhờ giảm việc tiêu thụ điện điều hịa khơng khí Đây lý sản phẩm sử dụng phổ biến nơi có khí hậu lạnh châu Âu khí hậu nóng ẩm châu Á - Bê tơng khí chưng áp loại vật liệu xây dựng có khả chống cháy tốt Các thí nghiệm thực tế chứng minh 150 mm tường AAC dày chịu đựng lửa với nhiệt độ lên đến 1200 ℃ , tương đương với sức nóng đám cháy kéo dài liên tục từ – đồng hồ 1.1.4 Tình hình sản xuất nước ngồi nước 1.2.1 Tình hình nước - Theo nghị phủ đến năm 2030, cơng trình xây dựng đầu tư nguồn vốn đầu tư cơng, vốn nhà nước ngồi đầu tư cơng, sử dụng 100% vật liệu xây không nung so với tổng lượng vật liệu xây Các cơng trình xây dựng từ tầng trở lên phải sử dụng tối thiểu 90% vật liệu xây không nung so với tổng lượng vật liệu xây - Ở Việt Nam, thời gian vài năm gần xuất số công trình, chủ yếu phía Nam, sử dụng sản phẩm bê tơng khí nhập ngoại làm vật liệu xây dựng Các cơng trình thường sử dụng vốn nước sử dụng thiết kế nước Mặc dù chưa có số liệu thống kê cụ thể sản lượng gạch bê tơng khí tiêu thụ nước song thấy số lượng cơng trình sử dụng vật liệu bê tơng khí gia tăng đáng kể - Hiện tồn quốc có khoảng 22 doanh nghiệp đầu tư với tổng công suất thiết kế 3,8 triệu m3/năm Trong có dự án (tổng công suất 1,5 triệu m 3- tương đương 945 triệu viên/năm), giá trị đầu tư khoảng 1000 tỷ đồng vào sản xuất năm 2012 Ngồi cịn 13 dự án làm thủ tục đầu tư với tổng công suất 2,3 triệu m3/năm Bảng 1: Danh mục nhà máy AAC đưa vào vận hành T T Doanh nghiệp Cty Vĩnh Đức(1) Địa Dây Công suất chuyề (103m3/tr.viên) n Nhà cung cấp thiết bị Lâm Đồng 100/70 Dongyue B.M.Co.,LTD Cty E-Block Long An 150/105 Teeyer E.M.Co.,LTD Cty AAC Viglacera Bắc Ninh 200/140 Cty TNHH Hồ Nam Cty Vương Hải Đồng Nai 100/70 Dongyue B.M.Co.,LTD Cty Vinema Hà Nam 100/70 Dongyue B.M.Co.,LTD Hải Dương 200/140 Teeyer E.M.Co.,LTD Cty S.Đà Cao Cường Cty Phúc Sơn Hịa Bình 150/105 Dongyue B.M.Co.,LTD Cty An Thái Phú Thọ 300/210 Cty TNHH máy Tianjin (TH) Cty Trường Hải Hải Dương 200/140 Cty CKCX Hà Nam 10 Cty UDIC K.Bình Hà Nam 100/70 Teeyer E.M.Co.,LTD 11 Cty CP T&T Bắc Ninh 150/105 Dongyue B.M.Co.,LTD 12 Cty S.Đáy Hồng Hà Bắc Ninh 200/140 Tahua Machinery Co.,LTD 13 Cty CP Hưng Khang Bình Dương 100/70 Dongyue B.M.Co.,LTD(1) Tổng 1.950/1.365 - Những khó khăn việc sử dụng bê tơng nhẹ Việt Nam: + Do nhà sản xuất gạch nung gần trả tiền nguyên liệu đất Nguyên liệu đốt lại khai thác tuỳ tiện từ rừng với giá rẻ nên giá thành sản phẩm gạch nung, gạch nung thủ công thường thấp so với giá trị thật Từ tạo cạnh tranh không công so với bê tông nhẹ (vốn làm từ nguyên liệu quản lý chặt chẽ, dễ kiểm sốt) + Mặt khác, cơng tác quản lý tài ngun thiên nhiên mơi trường Việt Nam cịn tuỳ tiện, dễ dãi, thiếu nghiêm túc chồng chéo, nên Chính phủ khơng lần nhắc nhở kèm theo nhiều quy định pháp lý rõ ràng, song vấn đề “gạch nung” tới chưa giải cách tích cực Cũng thế, năm 2012 gạch bê tơng khí chưng áp AACkhông tạo bước ban đầu có hiệu để thay thói quen dùng gạch nung nhân dân *Thống kê nhu cầu vật liệu nước ta đến năm 2020 theo điều tra tháng 1/2009 ước tính nhu cầu gạch khơng nung sau Bảng 2: Nhu cầu vật liệu nước ta đến năm 2020 (Đơn vị: Tỷ viên) TT Khu vực tính 2010 2015 2020 Vùng trung du miền núi phía Bắc 0,243 0,768 1,564 Vùng đồng sông Hồng 0,731 2,133 4,066 Vùng Bắc Trung Bộ duyên hải miền Trung 0,573 1,498 3,116 Vùng Tây Nguyên 0,077 0,255 0,619 Vùng Đông Nam Bộ 0,337 1,155 2,193 Vùng đồng Sông Cửu Long 0,23 1,136 2,334 Cả nước 2,19 7,128 13,92 1.2.2 Tình hình sản xuất giới + Vật liệu xây khơng nung với tính ưu việt thay gạch đất sét nung xây dựng chứng minh 100 năm qua phổ biến rộng rãi khu vực phát triển giới Châu Âu, Úc, Mỹ, Châu Á Đông Nam Á + Tại Châu Âu nước phát triển Châu Á từ thập niên 60, 70 kỷ 20, ngành sản xuất vật liệu không nung phát triển mạnh mẽ rộng khắp, đến gần thay gạch đất sét nung Tại nước phát triển, vật liệu không nung sử dụng cho cơng trình chiếm khoảng 60% tổng vật liệu xây dựng, gạch đất sét nung chiếm khoảng 10 – 15% Ở nước Châu Á, thị phần gạch bê tơng khí chưng áp chiếm khoảng 40 – 45%, cịn lại loại vật liệu không nung khác + Để bảo tồn đất canh tác, từ năm 2003, Trung Quốc ban hành lệnh cấm sản xuất sử dụng gạch đất sét rắn 170 thành phố + Tại Ấn Độ, gạch khơng nung có xu hướng trở thành vật liệu phổ biến thứ sau gạch nung, chiếm khoảng 24% tổng vật liệu xây dựng + Ở Thái Lan, khơng cần ban hành sách khuyến khích vật liệu xây khơng nung Nhà nước quản lý chặt việc sử dụng đất đai Do đó, vật liệu nung có giá cao nhiều vật liệu xây không nung Yếu tố thị trường điều tiết khiến công nghiệp vật liệu xây không nung Thái Lan phát triển bêtơng nhẹ có cách 10 năm + Tại Mỹ chương trình xây dựng xanh có chiều hướng tăng với tốc độ đáng kể, có tới 1/3 cơng trình xây dựng thương mại cơng trình xanh Và năm tới, hoạt động xây dựng xanh khu vực thương mại dự kiến tăng gấp lần chiếm 120 – 145 tỷ USD xây dựng Các chủ đầu tư cảm thấy phấn khích cơng phát triển xây dựng xanh chủ yếu sách khuyến khích quyền địa phương liên bang ưu đãi 1.2.3 1.1.5 Thông số kỹ thuật sản phẩm Bê tông nhẹ - gạch bê tông khí chưng áp (AAC) TCVN 7958:2011 thay cho TCVN 7959:2008 TCVN 7959:2011 Viện Vật liệu Xây dựng - Bộ Xây dựng biên soạn B Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Cơng nghệ cơng bố THƠNG SỐ KỸ THUẬT STT Chỉ tiêu Khối lượng thể tích Hệ số dẫn nhiệt Cường độ nén Dung sai kích Thông số kỹ thuật Cấp cường Cấp cường độ 4~5MPA độ 6~7,5MPA 600 -> 750 Kg/m 800 -> 850 Kg/m3 0,11 đến 0,22 W/m.0k đến 5Mpa đến 5Mpa thước Độ co ngót Khối lượng thể tích +3 -3 mm chiều dài+3 -3 mm chiều rộng +3 -3 mm chiều cao < 0,02 mm/m Tỷ trọng: 500 – 850 kg/m3 Cường độ nén: – 7,5 MPa Đạt tiêu chuẩn Quốc gia: TCVN 7959: 2008 Tên gọi sản phẩm Theo quy ước thể TCVN 7959:2011, gạch bê tơng khí chưng áp có cấp cường độ nén 4, KLTT khơ 600 kg/m 3, dài 600 mm, rộng 200 mm, cao 100 mm gọi đầy đủ sau: Block AAC 4-600-600x200x100 TCVN 7959:2011 1.2 Các công nghệ chế tạo sản phẩm 1.2.1 Giới thiệu phương pháp chế tạo sản phẩm * Nguyên liệu: Bao gồm chất kết dính, chất độn số phụ gia a, Chất kết dính Là loại vật liệu (thường dạng bột) nhào trộn với nước tạo thành loại hồ dẻo, tác dụng q trình hóa lý tự rắn chuyển sang trạng thái đá Được chia thành loại chất kết dính rắn trơng khơng khí, nước octola Đóng vai trị quan trọng chất lượng sản phẩm, thường dung vôi trộn với chất phối hợp (đất sét, xỉ lò, tro… hay số chất phải gia nhiệt trước dung như: puzolan, dolomit nung…) Các chất kết dính sử dụng + Xi măng (thường sử dụng poolăng) + Vôi + Hỗn hợp xi măng vôi với tỷ lệ thành phần hợp lý Đôi chất kết dính xi măng (xỉ) nguyên liệu puzolan (tro bay) thay phần chất kết dính nguyên liệu silic (cát) + Thạch cao + Chất hữu b Chất độn Được chia thành loại sau: - Các nguyên liệu tự nhiên chưa qua chế biến: san hô, tro núi lửa, đá bọt, xỉ núi lửa, bụi phun trào, bột đá, sỏi, cát tự nhiên, bột silic, vỏ hàu biển nghiền, diatomic… - Các loại nguyên liệu tự nhiên chế biến: vemiculit, chất trương nở (sét, diatomit, obxidan, peclit, đá phiến sét, đá acđoa, hỗn hợp cát đá vôi), hỗn hợp sét, đá tù, đá khối kết tụ (sét, đá vụn sa mạc, sét chịu lửa, sét đáy, đá phiến sét) hạt gốm rỗng, đất sét nung, đá tổ ong pumice - Các sản phẩm phụ chưa chế biến: xỉ lị làm nguội khí, xỉ lị nung, clanhke lò nung, clanhke bám lò, tro bay (trobay mịn sạch), mảnh gạch tro bay đáy lị, mảnh bê tơng khí - Các sản phẩm phụ chế biến: chất trương nở (xỉ lò nung, tro bay mịn sạch), xỉ bọt lò nung, xỉ hạt lò nung, chất thiêu kết (chất thải than, tro nhiên liệu tro bay, chất thải gia đình), chất kết khối (than bùn, clanhke lò nung), chất thải thủy tinh bọt - Các chất hưu cơ: hạt nhựa, vỏ trấu, mùn cưa, sợi gỗ c, Một số phụ gia Để xúc tiến trình phản ứng hóa học, đồng thời làm tăng hoạt tính hóa học cường độ bê tơng, tùy theo điều kiện sử dụng yêu cầu chất lượng sản phẩm ta thêm số phụ gia sau: - Phụ gia hoạt động bề mặt - Phụ gia tạo bọt khí 1.2.2 Quy trình sản xuất bê tơng khí chưng áp AAC Cốt liệu Chất kết dính Phụ gia Cân định lượng Trộn Đổ vào khn Cắt dây Dưỡng hộ Sản phẩm Hình 1.3 Quy trình sản xuất gạch bê tơng khí AAC 1.2.3 Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất bê tơng khí chưng áp AAC Hình 1.4 Quy trình cơng nghệ sản xuất gạch bê tơng khí AAC - Gạch AAC sản xuất từ vật liệu xi măng, vơi, thạch cao, cát nghiền mịn, nước chất tạo khí (bột nhôm) Sau xử lý, nghiền mịn, chúng đưa qua hệ thống trộn tự động với tỉ lệ xác Q trình trộn giúp hỗn hợp bọt khí trộn xếp dạng tổ ong tăng kết cấu chịu lực - Sau chúng phun vào khuôn, ủ nhiệt, thúc đẩy phản ứng làm tăng thể tích viên gạch Sau đạt tới cường độ theo TCVN, gạch AAC đưa sử 10 dụng máy cắt gạch chuyên dụng để cắt Khi cắt xong cho vào nồi hấp chưng áp môi trường áp suất cao nhiệt độ cao 12h để đảm bảo gạch có độ cứng tốt 1.2.3 Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất bê tơng khí chưng áp AAC - Cát sử dụng có kích thước nhỏ, lọt qua sàng kích thước 1,25 mm chúng có modul độ lớn từ 0.7 ÷ - Vơi, tro bay, nghiền riêng rẽ loại - Sau cân định lượng loại (xi măng, tro bay) với xi măng theo yêu cầu cấp phối định trước, đổ vào chảo để tiến hành trộn chung khoảng thời gian 1÷ phút cho đồng - Cho khoảng 2/3 tổng lượng nước cần dùng vào hỗn hợp tiến hành trộn khoảng thời gian 2÷3 phút, lượng nước giúp trình hydrat CaO tạo Ca(OH)2 hồn tồn, vơi bị hydrat hồn tồn giúp phản ứng với bột nhơm dễ dàng nhanh Tại thời điểm xi măng có phản ứng sơ cấp Chủ yếu khống xi măng phản ứng thuỷ phân hay thuỷ hoá với nước, nước tiếp xúc với hạt xi măng tham gia phản ứng hoá học với vật chất lớp bề mặt hạt Những sản phẩm hồ tan phản ứng (kiềm, vơi, khống clinker khơng bền bị phân huỷ) tức khắc chuyển vào dung dịch lớp hạt ximăng lại tiếp tục phản ứng với nước Phản ứng xảy liên tục pha lỏng trở nên bão hoà sản phẩm phản ứng) Ngoài cho trước lượng nước giúp trình phân bố nước vữa tốt hơn, nên thuận lợi cho q trình phản ứng tạo khí - Đồng thời với trình định lượng nguyên liệu ta tiến hành định lượng bột nhôm, chất hoạt động bề mặt cho vào phần nước lại, tiến hành khuấy lắc cho xà phòng tan vào nước Sau đổ bột nhơm vào khuấy cho bột nhôm phân tán vào dung dịch - Sau đổ hỗn hợp bột nhơm vào hỗn hợp vữa tiếp tục trộn đồng 2-3 phút, sau đem đổ vữa vào khn thép bơi dầu chống dính để tạo mẫu Mẫu dưỡng tĩnh khoảng thời gian 10÷12 giờ, thời gian kết thúc đóng rắn xi măng Nhưng để mẫu có cường độ ban đầu vận chuyển phải tiếp tục dưỡng hộ khoảng thời gian 1÷2 ngày - Mẫu sau tháo khn đem hấp nồi (autoclaved) nhiệt độ từ 175÷205 ℃ với áp suất khoảng ÷ 12 bar thời gian ÷ 12 Ở nhiệt độ áp suất Ca(OH)2 phản ứng với SiO2 tạo khoáng CSH làm tăng cường độ cho bê tông theo phản ứng sau: Ca(OH)2 + SiO2ht = CaO.SiO2.H2O (tạogel) CSH 11 CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 1.1 Giới thiệu thiết bị 1.1.1 Mục đích việc dưỡng hộ bê tơng Dưỡng hộ bê tơng q trình giữ ẩm cho bê tông, đến giai đoạn cường độ định Bằng việc cung cấp nước đầy đủ cho trình thuỷ hố xi măng-q trình đơng kết hố cứng bê tông, tạo nên điều kiện thuận lợi để bê tơng đóng rắn, bảo đảm độ ẩm u cầu mơi trường Có nhiều phương pháp dưỡng hộ bê tông dưỡng hộ nhiệt ẩm, dưỡng hộ autoclave… - Các lợi ích từ việc dưỡng hộ mang lại: + Chịu nén tốt + Chịu lạnh tan băng tốt hơn, ổn định thể tích + Làm chậm q trình co ngót khơ bê tông đủ cứng để chống lại nứt co ngót + Bảo dưỡng bê tơng cách giúp cải thiện cường độ, độ bền, độ kín, nước khả chống mài mịn + Ngồi ra, dưỡng hộ cịn giúp kéo dài tuổi thọ cơng trình 1.1.2 Thiết bị dưỡng hộ Autoclave a Phạm vi sử dụng - Gia công nhiệt chưng áp (autoclave) áp dụng cho loại bê tơng dùng chất kết dính hỗn hợp: Xi măng + Vơi + Cát nghiền; Chất kết dính silicat: Vôi + Cát nghiền b Đặc điểm, cấu tạo thiết bị - Đặc điểm: + Môi trường dưỡng hộ: áp suất cao P= 8÷ 10→ 15 ( at ) Nhiệt độ cao từ 175 ÷ 205 ℃ + Thành nắp autoclave phải chịu áp lực cao + Theo kích thước, thường sản xuất loại có D tr = m; 2.6 m; 3.6 m; L= 19 m; 21 m; 27 m; 32 m + Theo chiều vận chuyển vagoong có loại cửa loại cửa - Cấu tạo thiết bị: Thiết bị dưỡng hộ autoclave có cấu tạo bao gồm: Thân autoclave + Được làm từ thép có bề dày lớn 16 mm + Khi làm việc nhiệt độ t=190.7 ℃ δthành →26 mm; δnắp →30 mm, bên ngồi bọc lớp vỏ cách nhiệt dạy 100 ÷ 120 mm + Đối với vỏ thép cần lưu ý chi tiết mối hàn để đảm bảo độ kín khít Nắp Cơ cấu mở nắp 12 Van an tồn: Cần bố trí phía thiết bị để nóng phía đảm bảo an toàn cho người thiết bị xung quanh Đường ống cấp Vagoong xếp cấu kiện Gối đỡ cố định: dùng để neo thiết bị Gối đỡ di động: có tác dụng chống lại biến dạng nhiệt thép chịu tác động nhiệt độ cao bị dãn 9.Ống phân phối autoclave: Có bố trí thiết bị điều chỉnh áp suất Nồi van định áp (1) đường ống phân phối van định áp (2) đường ống autoclave 10 Ống xả nước đọng: Được bố trí phía bên dưới, nước tiếp xúc với cấu kiện lạnh tạo thành nước giọt, lượng nước thải qua ống xả 11 Ống thu hồi hơi: giúp thu hồi trình giảm áp autoclave c Ngun lý hoạt động Q trình gia cơng nhiệt autoclave chia thành giai đoạn: Giai đoạn 1: bắt đầu cấp nước, T°→100℃ Có chênh lệch nhiệt độ môi trường autoclave bề mặt sản phẩm (30-50 ℃), chênh lệch nhiệt độ lớp bê tơng phía ngồi phía sản phẩm ⇒xuất nôi ứng suất gây tổn hại cấu trúc bê tơng đốt nóng bể Giai đoạn 2: Tăng áp suất, T° > 100 ℃ Thúc đẩy dự trao đổi nhiệt bê tông, sản phẩm đốt nóng nhanh theo tồn tiết diện Giai đoạn 3: Hằng nhiệt T = const Sau t=30-60’ sản phẩm có nhiệt độ đồng điểm Các phản ứng hóa học xảy nhanh mạnh mẽ tạo nhiều sản phẩm thủy hóa ⇒bê tơng phát triển cường độ nhanh Giai đoạn 4: hạ áp suất, T° > T°mơi trường Xảy tượng hóa nước lỗ rỗng bê tông Áp suất, nhiệt độ, nước chuyển dịch từ lớp BT phía phía ngồi sản phẩm bay nước từ bề mặt môi trường Giai đoạn 5: Làm nguội T = 100 → (40÷50) ℃ Khi nâng hạ nhiệt độ, áp suất với tốc độ nhanh xuất ứng suất nhiệt vượt giới hạn chịu kéo dẫn đến BT bị nứt, tơi xốp boong tróc bề mặt hở sản phẩm CHƯỜNG III: TÍNH NHIỆT DƯỠNG HỘ 13 I Chọn tính tốn sơ kích thước thiết bị Thiết kế thiết bị dưỡng hộ cao áp kích thước thiết bị đường kính 2,6m, chiều dài 19,1m dùng cho sản phẩm gạch bê tơng khí AAC - Kế hoạch sản xuất nhà máy: Số ngày làm việc thực tế năm: N = 365 – (x+y) Trong đó: 365 số ngày năm x số ngày nghỉ lễ: 11 ngày y số ngày nghỉ bảo dưỡng, sửa chữa: 10 ngày - Từ ta có số ngày làm việc thực tế năm: Số ngày làm việc thực tế năm: N = 365 – (11+10) = 344 ngày Số ca sản xuất ngày: (ca/ngày) Số ca sản xuất năm: 3×344 = 1032 (ca/năm) Số sản xuất ca: (giờ) Số sản xuất năm: 8×1032 = 8256 (giờ/năm) - Chọn sơ bộ: + Bề rộng vagoong: 0,9 m + Độ cao nâng từ thành autoclauve lên khỏi vagoong đến khuôn sản phẩm: 0,4 m Chiều cao khuôn: m Bề rộng khuôn: 1,9 m Chọn chiều rộng sản phẩm: 1,8 m Chiều cao sản phẩm: 1,8 m Chiều dài cho sản phẩm: 6,3 m Hình 3.1: Mặt cắt thiết bị dưỡng hộ Autoclave - Thể tích thiết bị dưỡng hộ Autoclave là: 14 Vi = π R2 L= π 1,32.19,1=101,407 m3 - Đường kính thiết bị: D=2,6 m - Chiều dài dùng cho sản phẩm gạch bê tơng khí chưng áp AAC: L=19,1 m - Thể tích sản phẩm: Vsp(1B) = 6,3.1,8.1,8 = 20,412 m3 - Thể tích sản phẩm có bể (3 sản phẩm): V sp= 20,412 = 61,236 m3 - Hệ số chất đầy: g = V sp 61,236 = 101,407 = 0,604 Vi - Thiết kế thiết bị dưỡng hộ: N = N= ∑V Vi - Ta có cơng thức: +1 => ∑ V = 405,628 m3 G T ∑ V = T n gck G 15 = 8256.0,604 =405,628 m3 G - Năng suất nhà máy Tck - Thời gian đầy đủ chu kì dưỡng hộ: Tck =15 (giờ) Tn - Thời gian làm việc thiết bị năm: Tn=344 24=8256 (giờ) G - Hệ số chất đầy: g = 0,604 Vậy suất nhà máy với thiết bị dưỡng hộ: G = 134847 (m3/ck) Hình 3.2: Mặt cắt thể kích thước thiết bị dưỡng hộ Autoclave 15 - Kích thước sơ thiết bị dưỡng hộ Autoclave: - Chiều dài: L = 19,1 m - Đường kính: D1 = 2,6 m; D2 = 2,64 m; D3 = 2,86 m - Lớp tôn cách nhiệt: 1mm - Lớp khoang cách nhiệt: 110 mm - Lớp thép: 20 mm II Các giai đoạn chu kì sản xuất: Chế độ gia cơng thiết bị Autoclave Giai đoạn Giai đoạn Đuổi khí lạnh nâng nhiệt lên t = 100oC Tiếp tục cấp Nâng nhiệt tăng áp suất p → 2,961 (at), từ 100-145 ̊C Nâng nhiệt tương ứng áp suất 2,961 → 9,869 (at), 145-195 ̊ C Hằng nhiệt P = 9,869 (at) Giảm áp 9,869 (at) → 2,961 (at) Tiếp tục giảm áp 2,961 (at) → áp suất thường Hút chân không đến 0,661 – 0,868 (at) Dỡ sản phẩm Tổng cộng Thời gian (h) 0,5 1,5 1 0.5 0,5 15 16 Hình 3.3: Biểu đồ gia cơng nhiệt Autoclave III Tính truyền nhiệt kết cấu vỏ lò: - Nhiệt độ ban đầu vỏ lị khơng khí là: 25oC Vật liệu Thép (t) Bơng khống δ (m) ρ (kg/m3) 0,02 0,11 7850 400 λ (Kcal/m.℃ h) 50 0,07 1 δ δ 0,02 0,11 = 0,596 (kcal/m2 - Hệ số truyền nhiệt là: K = + + = + + 50 0,07 9,41 λ1 λ2 α ℃ h) Trong đó: δ δ – chiều dày thành autoclave làm thép dày 20mm λ λ – hệ số dẫn nhiệt thép bơng khống α = 0,941 kcal/(m2 h.℃ ) – hệ số trao đổi nhiệt mặt ngồi autoclave có cách nhiệt với mơi trường xung quanh IV Xác định cấp phối cho mẻ m3 sau: Xi măng (kg) 71,4 Vôi (kg) 65 Thạch cao (kg) 12,86 Tro bay (kg) 409,2 Bột nhôm (kg) 0,42 Nước (kg) 327 Cát (kg) 420 V Phần nhiệt cung cấp 5.1 Nhiệt phối liệu khô hỗn hợp bê tông mang vào k k k k Q = G pl C pl t pl Trong đó: C kpl - Nhiệt dung riêng phối liệu k k t pl - Nhiệt độ phối liệu mang vào (t pl = 45℃ = 273,15+45 = 318,15K) Gkpl - Trọng lượng phối liệu Qk1 = (Gxm.Cxm+Gv.Cv+Gtc.Ctc+Gtb.Ctb+Gbn.Cbn+Gc.Cc) t kpl = (71,4.1,55+65.0,909+12,86.1,09+409,2…+0,42…+420) 318,15 = 58467,189 (kJ) 17 5.2 Nhiệt lượng nước nhào trộn đưa vào n n n n Q = G C t Trong đó: C n1 - Nhiệt dung riêng nước (C n1 = 4,19 kJ/kg.K) t n1 - Nhiệt độ nước (t n1 = 45℃ = 318,15K) n G1 - Trọng lượng nước nhào trộn Qn1 = 327 4,19 318,15 = 43906,8595 (kJ) 5.3 Nhiệt thiết bị vận chuyển mang vào vc vc vc vc vc Q vc = G C t = (Gx + Gđ) C t Trong đó: vc C - Nhiệt dung riêng thép làm xe phà đế (460 J/kg.K) vc vc t - Nhiệt độ mà xe phà đế mang vào (t = 25℃ ) Gx - Khối lượng xe phà (1000 kg) Gđ - Khối lượng đế mang vào (Gđ = V γ ) Thể tích đế: V = 1,9 5,8 0,05 = 0,551 m3 Khối lượng riêng thép: γ = 7850 kg/m3 - Mỗi nồi chứa xe phà đế: Q vc1 = (3 1000 + 0,551 7850) 460 25 =183724575 = 183725 (kJ) 5.4 Nhiệt thủy hóa chất kết dính - xi măng th th Q = G CKD g1 Trong đó: G CKD - Khối lượng chất kết dính mẻ dưỡng hộ + GCKD = 0,604 71,4 = 43,126 (kg) gth1 - Nhiệt lượng tỏa xi măng thủy hóa tính cho đơn vị khối lượng + gth1 = √ θ M a N 162+ 0,96.θ X Ở đây: M - mác xi măng P 300 N/X - tỷ lệ nước xi măng: N/X = 327 = 4,58 71,4 18 Hệ số θ = τ nhiệt) t bđ +t kt 45+195 = 15 = 1800℃ h (τ - thời gian gia công 2 a = 0,84 0,0002.θ = 1,2 + gth1 = 1800.300 1,2 4,58 = 4,954 kcal/kg 162+ 0,96.1800 √ Qth1 = GCKD gth1 = 43,126 4,954 = 213,639 kcal = 894,463 (kJ) 5.5 Nhiệt thủy hóa vơi Nhiệt thủy hóa hồn tồn Vơi là: ∆ H = 63,71 (kJ/mol) = 1137,5 (kJ/kg) Nhiệt thủy hóa dưỡng hộ tĩnh định, cắt chờ hấp 80%, lại 20% thủy hóa nồi hấp, lượng nhiệt thủy hóa Vơi nồi hấp là: Q = ∆ H mvôi 20 (cấp phối vôi cho mẻ m3 65 kg) 100 Q v1 = 1137,5 65 20 = 14787,5 (kJ) 100 5.6 Nhiệt nước mang vào hn Q1 = Gh ih Trong đó: Gh - Lượng nước cần cung cấp cho thiết bị (kg/m3) i h - Hàm nhiệt nước, tra bảng giá trị enthalpy nước (hơi nước) nhiệt độ 195℃ ⇒ i h = 2789,948 kJ h h h Qhn = G i = G 2789,948 Thành phần nhiệt Nhiệt phối liệu khô hỗn hợp bê tông mang vào k Q1 Nhiệt lượng tỏa (kJ) 58467,189 Nhiệt lượng nước nhào trộn đưa vào Qn1 Nhiệt thiết bị vận chuyển mang vào Qvc1 Nhiệt thủy hóa chất kết dính - xi măng Qth1 Nhiệt thủy hóa vôi Qv1 hn Nhiệt nước mang vào Q1 Tổng nhiệt thu Phần nhiệt cung cấp: ∑ Q cc = 301781,012 + Gh.2789,948 43906,8595 183725 894,463 14787,5 h G 2789,948 301781,012 + h G 2789,948 VI Phần nhiệt tiêu thụ 6.1 Nhiệt đốt nóng phần khơ cấu kiện đến nhiệt độ tmax k k Q2 =Gk Ck t 19 ... khí AAC 1.2.3 Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ sản xuất bê tơng khí chưng áp AAC Hình 1.4 Quy trình cơng nghệ sản xuất gạch bê tơng khí AAC - Gạch AAC sản xuất từ vật liệu xi măng, vôi, thạch cao, cát... hở sản phẩm CHƯỜNG III: TÍNH NHIỆT DƯỠNG HỘ 13 I Chọn tính tốn sơ kích thước thiết bị Thiết kế thiết bị dưỡng hộ cao áp kích thước thiết bị đường kính 2,6m, chiều dài 19,1m dùng cho sản phẩm gạch. .. VỀ SẢN PHẨM VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 1.1 Tổng quan gạch bê tơng khí chưng áp AAC 1.1.1 Giới thiệu gạch bê tơng khí chưng áp AAC Bê tơng khí chưng áp (tiếng Anh: Autoclaved aerated concrete hay Autoclaved