Thiết kế phân xưởng gia công nguyên liệu và tạo hình gạch lát mặt ngoài nhà có màu trang trí tạo hình theo phương pháp bán khô công suất 10 – 15triệu viênnăm

1 Thiết kế phân xưởng gia công nguyên liệu và tạo hình gạch lát mặt ngoài nhà có màu trang trí tạo hình theo phương pháp bán khô công suất: 10 – 15triệu viênnăm. Yêu cầu thể hiện mặt đứng, mặt bằng , mặt căt ngang phân xưởng và quá trình công nghệ liên tục từ phân xưởng tạo hình đến phân xưởng nung tuynel. PHẦN I . GIỚI THIỆU SẢN PHẨM Gốm sử dụng cho mặt ngoài công trình hay tòa nhà có công dụng để bảo vệ các kết cấu khỏi bị tác dụng của môi trường và tạo dáng kiến trúc . Nó chia ra làm hai nhóm : Kiến trúc – xây dựng và kiến trúc – mĩ thuật . Về nhóm kiến trúc – xây dựng bao gồm loại gạch lát mặt ( gạch xây không trát ) , gạch ốp mặt (ốp vào tường xây ) và gạch hình , đá rỗng , các loại tấm ; Còn đối với loại kiến trúc – mĩ thuật là các loại tượng tròn ( tượng toàn thân , khối tròn xoay … ) , phù điêu ( chạm nổi cao ) , hình chạm nổi ( khắc , đắp ) , trang trí ( hoa văn ) phẳng và các chi tiết kiến trúc . Yêu cầu chung đối với các sản phẩm sử dụng cho mặt ngoài công trình ( xây hay ốp ) là : không thấm nước , độ hút nước không đáng kể đối với lớp tiếp xúc với bề mặt bên ngoài còn lớp chân của nó phải có độ hút nước lớn để rễ xây , đạt được độ bền yêu cầu , mầu đỏ hay hồng ( hoặc các màu khác ) , không thay đổi dưới ảnh hưởng lâu dài của điều kiện khí hậu , kích thước chính xác , có khả năng làm sạch khỏi bụi bẩn , nấm mốc . 1. CÁC LOẠI SẢN PHẨM VÀ YÊU CẦU CỦA CHÚNG . Theo kết cấu , sản phẩm gốm sử dụng cho mặt ngoài công trình và tòa nhà được chia ra loại : đặc và rỗng ; theo hình dạng bên ngoài : có loại phẳng nhẵn và loại hình nổi ; theo bề mặt gia công : có loại không tráng men ( dạng đất nung ) và loại tráng men ; theo kích thước : có loại nhỏ , loại trung bình và loại lớn . Phụ thuộc vào ý nghĩa và lĩnh vực sử dụng trong xây dựng mà sản phẩm gốm sử dụng cho mặt ngoài công trình được chia ra các loại : Để xây dựng các tấm panô lớn : các tấm khảm ( tranh ghép mảnh , chắp hình ) kích thước 48 × 48 , 22 × 22 ( mm ) , chiều dày 3 ÷ 4 mm , khối lượng cho 1 m2 khoảng 8 kg ; các tấm kiểu “ giá đỡ “ ( hay giá treo ) có kích thước 60 ÷ 65 × 120 ÷ 125 ( mm ) , chiều dày 6 ÷ 8 mm , khối lượng cho 1 m2 là 12 ÷ 15 kg ; các tấm gốm ở dạng thảm được ghép ( sắp xếp ) từ các tấm nguyên hay các tấm bẻ ra ; các khối tấm kích thước 120 ÷ 150 × 40 ÷ 50 ( mm ) , chiều dày 6 ÷ 8 mm , được sử dụng dưới dạng tấm thảm con để ốp vào các panen hay khối xây . Để xây dựng các tòa nhà từ vật liệu đơn chiếc : gạch lát mặt và khối đá gốm có kích thước 250 × 120 × 65 ; 250 × 120 × 140 ( mm ) , được chế tạo từ các loại đất sét tự nhiên không có lớp phủ mặt và có lớp phủ mặt , bằng phương pháp tạo hình hai lớp , được tráng một lớp men , lớp men , lớp men sành cũng như quét lên bề mặt ngoài của sản phẩm có hình nổi và gia công nhiệt .2 Để hoàn thiện mặt trước của tòa nhà , người ta sử dụng các vật liệu nhỏ đơn chiếc : các tấm gốm có kích thước 250 ÷ 245 × 140 ÷ 145 ( mm ) , chiều dày 10 mm , được tạo hình bằng phương pháp dẻo cũng như bằng phương pháp ép bán khô ; hoặc sử dụng loại tấm có tráng men màu trang trí , lớp men có thể bóng hay mờ để ốp các bệ , tâng nền , lối đi và các bề mặt khác , chúng có kích thước 150 × 75 và 120 × 65 ( mm ) . Người ta tính rằng trên 1 m2 diện tích ở có khoảng 1 m2 vật liệu ốp lát mặt . Việc lựa chọn đúng đắn vật liệu ốp mặt và việc mở rộng sản xuất chúng đã trở thành nhu cầu thực tế . Thể tích ốp khoảng 25% thể tích chung của tường , như thế nghĩa là nhu cầu về gốm ốp lát mặt rất lớn . Hiệu quả lớn nhất của vật liệu ốp là gạch lát mặt , gạch ốp và đá gốm cũng thực hiện một chức năng làm vật liệu tường ( chịu lực ) và vật liệu ốp lát mặt . Việc sử dụng gạch hai lớp ốp mặt so với việc trát vữa tường làm giảm giá thành 1 m2 tường đến 15% , đồng thời giảm chi phí lao động và chi phí sử dụng . Các tấm gốm ốp mặt về độ bền và tuổi thọ , về mĩ thuật hơn hẳn tất cả các loại vật liệu ốp khác . Hiện nay đang phát triển rất mạnh việc sản xuất các tấm thảm – tấm thảm co bằng phương pháp đúc rót , ép phối liệu dẻo bằng các khuôn rỗng hay ép bán khô . Việc sản xuất các tấm thảm trang trí bằng phương pháp đúc rót được thực hiện đầu tiên ở Italia ( 1939 ) , ở Nga các tấm thảm này cũng đã được sản xuất rộng rãi cũng như ở các nước khác trên thế giới , bởi vì nó có ưu điểm lớn hơn so với các phương pháp khác , quá trình sản xuất không chỉ cơ khí hóa mà còn tự động hóa , chu kì sản xuất được rút xuống còn 6 giờ , chi phí nguyên vật liệu thấp vì chiều dày nhỏ và trọng lượng tấm nhỏ , cho khả năng sử dụng các phế liệu làm nguyên liệu ( mảnh vỡ bao nung ) ; có khả năng điều chỉnh lại nhanh dây chuyền sản xuất tấm có kích thước và màu khác nhau ; diện tích sản xuất không lớn ; thời gian cần thiết để sản xuất tấm theo chu kì công nghệ nhỏ ( sấy và nung tấm nhanh ) . Gốm kiến trúc mĩ thuật được dùng trang trí mặt trước lớn hơn của toà nhà , sản phẩm mĩ thuật trang hoàng đẹp hơn về hình khối , đường nét , bố cục … Sản phẩm gồm loại này được chế tạo phần lớn với bề mặt không trang men ( loại gốm đất nung ) và loại tráng men dùng trang trí ( panô , biểu chương … ) Hướng chủ yếu phát triển sản xuất gốm ốp mặt hiện nay và sau này là thành lập dây chuyền tổ hợp tự động năng suất cao 200 ÷ 250 nghìn m2 tấm ốp trong năm , sử dụng phối liệu trên cơ sở đất sét địa phương , phế thải công nghiệp và phát triển rộng rãi các loại mặt hàng gốm ốp mặt tòa nhà . 2. GẠCH VÀ ĐÁ GỐM LÁT MẶT . Gạch lát mặt và khối đá gốm được chế tạo từ các loại đất sét không có lớp phủ mặt và có lớp phủ mặt , bằng phương pháp tạo hình hai lớp , được tráng một lớp men , lớp men , lớp men sành cũng như quét lên bề mặt ngoài của sản phẩm có hình nổi và gia công nhiệt . Gạch lát mặt , khối đá gốm vừa thực hiện chức năng làm vật liệu tường chịu lực và vừa là vật liệu lát mặt . Việc sử dụng gạch hai lớp ốp mặt so với việc trát tường làm giảm giá thành 1m2 tường đến 15% đồng thời giảm chi phí lao động và chi phí sử dụng .3 2.1 CÁC YÊU CẦU , TÍNH CHẤT , VÀ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA SẢN PHẨM . Gạch và các loại khối đá gốm lát mặt được chế tạo từ nguyên liệu đất sét có hoặc không có phụ gia , tạo hình bằng phương pháp dẻo hay là bán khô , sau đó là sấy và nung . Tùy thuộc vào hình dạng và chức năng sử dụng của gạch và khối đá gốm lát mặt mà người ta chia ra loại thường : nhẵn phẳng để xây tường phẳng , loại dị hình – dùng cho kiểu mái đua , kiểu có gờ có vạch gờ tạo thành đai ngang nhà , loại hình nêm và các loại khác . Theo quy định của ГOCT 748469 ( của Nga ) sự sại lệch cho phép lớn nhất của sản phẩm loại phẳng : theo chiều dài ± 4 , theo chiều rộng và chiều cao ± 3 ( mm ) . Sản phẩm cần có hình dạng theo yêu cầu , có góc cạnh và giới hạn bề mặt rõ ràng dứt khoát , không có vết lõm khuyết và nứt . Ở những sản phẩm loại phẳng cần phải có hai mặt kề liền nhau : mặt ngang và mặt đứng – là những mặt chính hướng ra phía ngoài ; ở những sản phẩm dị hình những mặt chính hướng ra ngoài phải la những mặt định hình ( tạo dáng ) và các mặt trên và dưới kề liền với nó phải trong khoảng 13 chiều dài . Gạch và các khối đá gốm có thể đặc hoặc rỗng đến 42% . Kích thước , hình dáng và cách bố trí các lỗ rỗng cần phải phù hợp với các mác của gạch và đá gốm “ 300 ”, “ 250 ”, “200 ”, “ 150 ”, “ 125 ”, “ 100 ”, và “ 75 ”. Giới hạn độ bền uốn tương ứng bằng 4 ; 3,6 ; 3,4 ; 2,8 ; 2,5 ; 2,2 ; và 1,8 ( Mpa ) . Về màu sắc gạch và các loại khối đá gốm lát mặt cần phải phù hợp với mẫu chuẩn quy định . Độ hút nước – không nhỏ hơn 6% ÷ 14% . Các loại gạch và khối đá gốm dị hình được thể hiện ở hình bên . h1: Loại gạch hình nêm có gờ . h2: Loại gạch đệm hình hộp chữ nhật . h3: Loại gạch giá đỡ . h4: Loại gạch gờ cạnh . h5: Loại khối đá gốm có gờ cạnh cho góc tường bên ngoài . 140 250 65 120 87 250 60 250 60 140 250 140 65 250 250 140 140 250 140 250 140 140 h1 h2 h4 h3 h5 h64 h6: Loại khối gốm có gờ cạnh cho góc tường bên trong . 2.2 TÍNH CHẤT VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA SẢN PHẨM CỤ THỂ . Gạch lát mặt ngoài nhà có mầu trang trí là sản phẩm hai lớp gồm lớp chân và lớp mặt . Để sản xuất lớp chân người ta sử dụng đất sét dẻo dễ chảy với các phụ gia hay không có phụ gia ,bằng cách tạo hình dẻo hay là ép bán khô . Để sản xuất lớp mặt người ta sử dụng đất sét trắng các phụ gia trợ dung và phụ gia gầy , chất tạo mầu (ôxyt tạo mầu ) . Với mục đích vừa làm gạch xây tường chịu lực vừa trang trí cho mặt ngoài công trình thì gạch lát mặt có các chỉ tiêu sau : Hình dáng : Sản phẩm phải có hình dạng yêu cầu , có góc cạnh rõ ràng và có giới hạn bề mặt rõ ràng , dứt khoát , không có vết lõm , vết nứt và khuyết tật . Gạch có kích thước như gạch tiêu chuẩn 220 × 105 × 60 mm chia ra làm hai loại : + Gạch có một mặt phủ lớp mầu trang trí có bề dầy 2,5 – 3 mm chọn lớp mầu có chiều dầy 3 mm. + Gạch có hai mặt liền kề nhau có lớp mầu trang trí có bề dầy 2,5 – 3 mm chọn lớp màu có chiều dầy 3 mm . Theo quy định của ГOCT 748469 ( của Nga ) sự sại lệch cho phép lớn nhất của sản phẩm loại này là : theo chiều dài ± 4 , theo chiều rộng và chiều cao ± 3 ( mm ) . Trong hai loại sản phẩm đã giới thiệu ở trên trong đồ án này em chọn sản phẩm có một mặt phủ lớp mầu trang trí để tính toán phối liệu và dây truyền công nghệ . Yêu cầu về mĩ thuật : Mầu sắc của lớp mầu phải đồng đều phù hợp với mục tiêu chuẩn định . Mầu sắc lớp mầu của gạch trong một lô phải đồng đều , bề mặt lớp mầu của gạch không được có vết bẩn hoen ố . Mặt có lớp mầu phải đảm bảo phẳng nhẵn , mịn không có vết phồng rộp, bề mặt có chứa lớp mầu không được thiếu mầu , rỗ bọt và các khuyết tật khác ,và có khả năng chống được nấm mốc tốt. Các góc của gạch phải vuông vắn . 3 217 60 102 3 102 3 60 2205 Mầu sắc của gạch lát mặt có lớp mầu trang trí phụ thuộc vào ôxyt tạo mầu của lớp mặt mà người ta sử dụng : Ôxyt sắt ( Fe2O3 ) cho mầu đỏ , ôxyt Crôm ( Cr2O3 ) cho mầu xanh lá cây , ôxyt Coban cho màu xanh da trời …Trong sảm phẩm ta chọn loại có màu xanh da trời Độ hút nước được đặc trưng bằng mức độ chứa đầy nước trong các lỗ xốp hở của vật liệu khi đun sôi nước được biểu thị bằng phần trăm hoặc ngâm trong nước ≥ 48 h . Phương pháp xác định độ hút nước . Tiêu chuẩn TCVN 248: 1986 , quy định phương pháp xác định độ hút nước của các loại gạch xây dụng dùng trong các công trình xây dựng công nghiệp và dân dụng . Yêu cầu độ hút nước của loại sản phẩm này là : Hp 5μm ) Đất sét nặng Đất sét thường Á sét : nặng Trùng bình nhẹ Cát pha lớn hơn 60 60 ÷ 30 30 ÷ 20 20 ÷ 15 15 ÷ 10 10 ÷ 5 đến 40 40 ÷ 70 70 ÷ 80 80 ÷ 85 85 ÷ 90 90 ÷ 95 Tiêu chuẩn TCVN 4353: 1986 áp dụng cho các loại đất sét dùng ( kể cả đất sét nguyên thổ hay hỗn hợp của nhiều loại đất sét ) chỉ tiêu kích cỡ hạt theo quy định của bảng sau : Cỡ hạt(mm) Mức 1. Lớn hơn 10 2. Từ 2 đến 10 ( hạt sỏi sạn ) , không lớn hơn 3. Nhỏ hơn 0,005 ( hạt sét ) Không cho phép 12 Từ 22 đến 32 Độ ẩm tự nhiên của các loại đất hoàng thổ và các loại đất sét dạng hoàng thổ từ 6 đến 12% , của các loại đất sét thường, các loại á sét và cát pha dưới 18% , của các loại đất sét dạng dải liên kết kém chặt chẽ dưới 35% . Các vật liệu sét có khối lượng thể tích dao động lớn đáng kể từ 1100 đến 2000 kgm3 , độ dẫn nhiệt từ 0,2326 đến 0,8181 Wm.oC , nhiệt dung dao động từ 0,7536 đến 0,9211 KJkg.oC … Các vật liệu sét để sản xuất gạch và khối đá gốm cần có tính tạo hình tốt ( trị số dẻo không nhỏ hơn 7 ) , phải đảm bảo sấy và nung không bị biến dạng và nứt , có độ co không khí không lơn hơn 6% đối với đất sét gầy 6 ÷ 10% đối với đất sét dẻo và lớn hơn 10% đối với đất sét dẻo cao ( trị số dẻo 15 ÷ 25 ) , phải đảm bảo sau khi nung sản phẩm có độ rỗng xốp theo yêu cầu và có tính chất khác của sản phẩm ( theo các yêu cầu của tiêu chuẩn chất lượng ) . NGUYÊN LIỆU DẺO CỤ THỂ CHO LỚP CHÂN Đất sét Bố Hạ Bắc Giang có thành phần hóa ( % ) :13 Thành phần hóa ( % ) : SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 MKN 56,02 19,6 0 10,26 1,45 1,35 0 0 0 9,4 Độ ẩm của đất 15% với khối lượng thể tích γo = 1,45 gcm3 . đất không lẫn tap. chất đá do vây không cần dùng máy tach đá trong quá trình gia công nguyên liệu Nguyên liệu dẻo cụ thể cho lớp mặt là đất sét trắng lấy từ Đinh Trung –Vĩnh Yên có thành phần hóa % : SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 MKN 45,2 30,05 0,5 0,5 1,7 2,1 1,5 0,8 0,15 12,1 Độ ẩm của đất 15% với khối lượng thể tích γo = 1,45 gcm3 2 . NGUYÊN LIỆU GẦY . Nguyên liệu gầy được pha trộn vào đất sét nhằm giảm độ dẻo , giảm độ co khi phơi sấy và nung . Nguyên liệu gầy thường dùng là samốt , đất sét mất nước , cát , tro nhiệt điện , xỉ hoạt hóa . Samốt là vật liệu gốm dạng hạt ( cỡ hạt 0,14 ÷ 2 mm ) , được chế tạo bằng cách nghiền đất sét khó chảy hoặc chịu lửa , được nung trước ở nhiệt độ nung sản phẩm . Nó cũng có thể được chế tạo từ thải phẩm gạch nung non lửa . Samốt có tác dụng cải thiện tính chất sấy và nung đất sét . Vì vậy nó được dùng để sản xuất các sản phẩm có chất lượng cao gạch ốp , vật liệu bền nhiệt v.v… Đất sét nung non được chế tạo bằng cách nung đất sét ở nhiệt độ 700 ÷ 750oC để khử nước hóa học . Nó được dùng với hàm lượng 30 ÷ 50% nhằm cải thiện tính chất của phối liệu khi sấy và hình dạng bên ngoài của gạch . Cát được dùng với hàm lượng 10 ÷ 25% . Nếu hàm lượng của cát lớn hơn sẽ làm giảm cường độ và độ bền nước của sản phẩm gốm . Xỉ hoạt hóa là phụ gia gầy có hiệu quả cao . Tro nhiệt điện vừa là phụ gia gầy vừa là phụ gia cháy . Với các loại nguyên liệu gầy này em dùng cát để làm nguyên liệu gầy với thành phần hóa chủ yếu chứa SiO2 được dùng với hàm lượng 9 ÷ 25% . Độ ẩm của cát từ 1 ÷ 3% với khối lượng thể tích γo = 1,35 gcm3 . + Phụ gia gầy là cát thạch anh với thành phần hóa % : SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 MKN 91,8 1,2 0 0,7 1,5 1,7 0 0 0 0,5 3. NGUYÊN LIỆU TRỢ DUNG ( PHỤ GIA HẠ NHIỆT ĐỘ NUNG )14 Phụ gia hạ nhiệt độ nung còn được gọi là chất trợ dung có tác dụng cải thiện quá trình gia công nhiệt sản phẩm . Nó có tác dụng hạ thấp nhiệt độ kết khối , làm tăng cường độ và độ đặc sản phẩm . Phụ gia hạ nhiệt độ nung có hai nhóm : Nhóm thứ nhất bao gồm những chất , bản thân chúng có nhiệt độ nóng chảy thấp như fenspat , pecmatit , sienit , mảnh vỡ thuỷ tinh v.v… Nhóm thứ hai gồm những chất bản thân nó có nhiệt độ nóng chảy cao , nhưng trong quá trình nung có khả năng tác dụng với các thành phần phối liệu để tạo ra những chất có nhiệt độ nóng chảy thấp ( canxit , đôlômit, v.v…) Chất trợ dung sử dụng trong sản phẩm của em được dùng cho lớp chất mầu do lớp chất màu có nhiệt độ kết khối cao hơn lớp xương và để làm cho hai lớp này có hệ số dãn nở nhiệt tương đương nhau. Do vậy có thể giảm sự chênh lệch nhiệt độ kết khối và hệ số dãn nở của lớp xương và lớp mặt . Chất trợ dung dùng là trường thạch Trường thạch có thành phần hóa % : SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O MKN Tổng 70,5 18 0,41 0,16 0,2 0,01 4,5 1,3 0,4 95,48 . Độ ẩm của trường thạch từ 1 ÷ 2% với khối lượng thể tích γo = 1,350 gcm3 . 4. PHỤ GIA . Sản phẩm của em có một lớp mầu trang trí . Để tạo lớp trang trí , người ta thường dùng bất kì chất tạo mầu nhân tạo nào , ôxyt côban cho màu xanh da trời , ôxyt sắt cho mầu đỏ , ôxyt crôm cho màu xanh lá cây , quặng sắt – crôm cho mầu xám … Trong sản phẩm này chọn ôxyt crôm làm ôxyt tạo mầu hàm lượng của nó là5 % trong 100% thành phần phối liệu 5. TÍNH PHỐI LIỆU . Gạch lát mặt ngoài nhà có lớp mầu trang trí là loại sản phẩm hai lớp . Vì vậy phối liệu của hai lớp này phải có nhiệt độ kết khối , và hệ số dãn nở nhiệt phải tương đương nhau nhằm liên kết tốt giữa lớp chân và lớp mặt, có sự co khi sấy và khi nung tương đối giống nhau . Hệ số dãn nở nhiệt phụ thuộc vào thành phần phối liệu , độ mịn của các cấu tử trong phối liệu , vào nhiệt độ nung và thời gian nung , vào môi trường khói lò , sự chênh lệch giữa thành phần hóa học của hai lớp . Lớp chân phối liệu tính thuộc vùng 6 (đất sét để sản xuất gạch xây) Lớp mặt phối liệu tính thuộc vùng 3 (đất sét cho sản phẩm gạch và đồ gốm trang trí ) + Lớp chân : Tiêu chuẩn TCVN 4353: 1986 áp dụng cho các loại đất sét ( kể cả đất sét nguyên thổ hay hỗn hợp của nhiều loại đất sét ) dùng để sản xuất gạch đặc và ngói nung theo TCVN 1451: 1986 và TCVN 1452 : 1986 . Đất sét dùng để sản xuất gạch đặc và ngói nung là đất sét dễ chảy , có nhiệt độ nung thích hợp không lớn hơn 1050oC . Đất sét chứa muối tan hoặc những tạp chất có hại khác phải được xử lí thích hợp . Đất sét để sản xuất gạch đặc phải có thành phần hóa học như quy định ở bảng sau:15 Tên chỉ tiêu Mức ( % ) Hàm lượng silic dioxyt ( SiO2 ) Hàm lượng nhôm oxyt ( Al2O3 ) Hàm lượng sắt oxyt ( Fe2O3 ) Hàm lượng tổng các kiềm thổ quy ra cacbonat (MgCO3 +CaCO3 ) không lớn hơn Từ 58,0 đến 72,0 Từ 10,0 đến 20,0 Từ 4,0 đến 12,0 6,0 Đất sét Bố Hạ Bắc Giang có thành phần hóa ( % ) : Thành phần hóa ( % ) : SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 MKN 56,2 19,6 0 10,26 1,45 1,35 0 0 0 9,4 Quy về 100% . SiO2 = 57 98,26 56,2.100  % Al2O3 = 19,95 98,26 19,6.100  % Fe2O3 = 10,44 98,26 10,26.100  % CaO = 1,1,48 98,26 1,45.100  % MgO = 1,56 98,26 1,35.100  % . MKN = 9,57 98,26 9,4.100  % Bảng thành phần hoá khi đã quy về 100% SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 MKN Tổn g 57 19,95 0 10,44 1,48 1,56 0 0 0 9,57 100 Bỏ mất khi nung quy về 100% . SiO2 = 63,04 100 9,57 100 57,01.   % Al2O3 = 22,06 100 9,57 100 19,95.   % Fe2O3 = 11,55 100 9,57 100 10,44.   % CaO = 1,63 100 9,57 100 1,48.   % MgO = 1,72 100 9,57 100 1,56.   % Bảng thành phần hoá khi bỏ MKN quy về 100%16 SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 Tổng 63,04 22,06 0 11,55 1,63 1,72 0 0 0 100 + Phụ gia gầy là cát thạch anh với thành phần hóa % : SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 MKN 91,9 1,2 0 0,7 1,5 1,7 0 0 0 0,5 SiO2 = 94,15 97,5 91,9.100  % Al2O3 = 1,23 97,5 1,2.100 % Fe2O3 = 0,71 97,5 0,7.100  % CaO = 1,62 97,5 1,5.100 % MgO = 1,78 97,5 1,7.100  % MKN = 0,51 97,5 0,5.100 % Bảng thành phần hoá khi đã quy về 100% SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 MKN 94,15 1,23 0 0,71 1,62 1,87 0 0 0 0,51 Bỏ mất khi nung quy về 100% . SiO2 = 94,6 100 0,51 100 94,15.   % Al2O3 = 1,24 100 0,51 100 1,23.   % Fe2O3 = 0,72 100 0,51 100 0,71.   % CaO = 1,63 100 0,51 100 1,62.   % MgO = 1,81 100 0,51 100 1,78.   % Bảng thành phần hoá khi bỏ MKN quy về 100% Sio2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 Tổng 94,6 1,24 0 0,72 1,63 1,81 0 0 0 100 Theo tiêu chuẩn thì hàm lượng SiO2 phải nằm trong khoảng từ 58,0 ÷ 72,0 % . Vậy chọn hàm lượng SiO2  65 % Gọi x là % của đất sét có trong cấu trúc lớp chân. Gọi y là % của cát quắc có trong cấu trúc lớp chân x +y = 1 63,04.x + 94,6y = 6517 Giải hệ phương trình ra được x ≈ 0,91 , y = 0,09 . Lấy 91% đất sét kết hợp với 9% cát thạch anh . SiO2 = 63,88 100 91.63,04 9.94,6   % Al2O3 = 20,38 100 91.22,06 9.1,39   % Fe2O3 = 11,07 100 91.11,55 9.0.86   % CaO = 1,63 100 91.1,63 9.1,63   % MgO = 1,76 100 91.1,72 9.1,88   % Số mol các ôxyt : SiO2 = 1,0321 60,06 63,88  ( mol ) Al2O3 = 0,2001 101,9 20,38 ( mol ) Fe2O3 = 0,0693 159,7 11,07  (mol ) CaO = 0,0308 56,1 1,63  ( mol ) MgO = 0,0454 40,3 1,76  ( mol ) Tỉ lệ Al2O3 SiO2= 0,20011,0321 = 0,1949 ( R2O + RO + R2O3 ) = Fe2O3 + CaO + MgO = 0,0693 + 0,0308 + 0,0454 + 0,009 = 0,1256 . Vậy điểm A( 0,1256 ; 0,1949 ) . + Lớp mầu trang trí . Lớp mầu trang trí được chế tạo từ đất sét trắng , trường thạch đóng vai trò là chất trợ dung ( giảm nhiệt độ nung ) , cát làm nguyên liệu gầy và ôxyt tạo mầu . Đất sét trắng lấy từ đất sét Trúc Thôn Hải Dương có thành phần hóa % : SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 MKN 56,9 29,2 2,54 0,5 0,7 2,8 0,5 0,5 0,1 7,6 Quy đổi về 100%. SiO2 = 56,1% 101,34 56,9.100  Al2O3 = 28,83% 101,34 29,2.100  TiO2 = 2,51% 101,34 2,54.100  Fe2O3 = 0,49% 101,34 0.5.100  CaO = 0,69% 101,34 0,7.100  MgO = 2,76% 101,34 2,8.100 K2O = 0,49% 101,34 0,5.100  Na2O = 0,49% 101,34 0,5.100 SO3 = 0,10% 101,34 0,1.100  MKN = 7,50% 101,34 7,6.100 18 Bảng thành phần hoá khi đã quy về 100% SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 MKN 56,1 28,83 2,51 0,53 0,69 2,76 0,49 0,49 0,10 7,50 Bỏ mất khi nung quy về 100%. SiO2 = 60,75% 100 7,50 100 56,1.   Al2O3 = 31,08% 100 7,50 100 28,83.   TiO2 = 2,71% 100 7,50 100 2,51.   Fe2O3 = 0,53% 100 7,50 100 0,49   CaO = 0,75% 100 7,50 100 0,69.   MgO = 2,99% 100 7,50 100 2,76   K2O = 0,53% 100 7,50 100 0,49.   Na2O = 0,53% 100 7,50 100 0,49   SO3 = 0,11% 100 7,50 100 0,10   Bảng thành phần hoá của đất sét khi bỏ MKN quy về 100% SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 Tổng 60,75 31,08 2,71 0,53 0,75 2,99 0,53 0,53 0,11 100 Trường thạch có thành phần hóa % : SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O MKN Tổng 70,5 18 0,41 0,16 0,2 0,01 4,5 1,3 0,4 95,48 Quy về 100% . SiO2 = 73,84% 95,48 70,5.100  Al2O3 = 18,85% 95,48 18.100  TiO2 = 0,43% 95,48 0,41.100  Fe2O3 = 0,17% 95,48 0,16.100 CaO = 0,21% 95,48 0,2.100  MgO = 0,01% 95,48 0,01.100  K2O = 4,71% 95,48 4,5.100  Na2O = 1,36% 95,48 1,3.100 MKN = 0,42% 95,48 0,4.100 19 Bảng thành phần hoá khi đã quy về 100% SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O MKN Tổng 73,84 18,85 0,43 0,17 0,21 0,01 4,71 1,36 0,42 100 Bỏ mất khi nung quy về 100% . SiO2 = 74,15% 100 0,42 100 73,84   Al2O3 = 18,93% 100 0,42 100 18,85.   TiO2 = 0,43% 100 0,42 100 0,43   Fe2O3 = 0,17% 100 0,42 100 0,17.   CaO = 0,21% 100 0,42 100 0,21.   MgO = 0,01% 100 0,42 100 0,01   K2O = 4,73% 100 0,42 100 4,71.   Na2O = 1,37% 100 0,42 100 1,36.   Bảng thành phần hoá khi bỏ MKN quy về 100% SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O Tổng 74,15 18,93 0,43 0,17 0,21 0,01 4,73 1,37 100 + Phụ gia gầy là cát thạch anh với thành phần hóa % : SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 MKN 91,81 1,2 0 0,7 1,5 1,7 0 0 0 0,5 SiO2 = 94,15 97,5 91,81.100  % Al2O3 = 1,23 97,5 1,2.100  % Fe2O3 = 0,72 97,5 0,7.100  % CaO = 1,62 97,5 1,5.100 % MgO = 1,77 97,5 1,7.100  % MKN = 0,51 97,5 0,5.100  % Bảng thành phần hoá khi đã quy về 100% SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 MKN 94,15 1,23 0 0,72 1,62 1,77 0 0 0 0,51 Bỏ mất khi nung quy về 100% .20 SiO2 = 94,6 100 0,51 100 94,15.   % Al2O3 = 1,24 100 0,51 100 1,23.   % Fe2O3 = 0,73 100 0,51 100 0,72.   % CaO = 1,63 100 0,51 100 1,62.   % MgO = 1,79 100 0,51 100 1,77.   % Bảng thành phần hoá khi bỏ MKN quy về 100% SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 Tổng 94,6 1,24 0 0,73 1,63 1,79 0 0 0 100 Sảm phẩm gạch lát mặt ngoài nhà có lớp mặt có cấu trúc dạng sành Theo tài liệu giáo trình công nghệ gốm xây dựng thì một trong những sảm phẩm có cấu trúc dạng sành là gạch lát nền thì thành phần hoá học của nguyên liệu sán xuất dao động trong giới hạn rộng như sau (%) : SiO2 :(57  76,5)% , Al2O3 :(19  39,1)%, ( Na2O + K2O)% : (0,28 4,02)% Từ đó ta chon hàm lượng : SiO2 =67,5% : Al2O3 =25% Gọi x , y , z lần lượt là % của trường thạch , cắt quắc , đất sét trắng có trong cấu trúc lớp mặt Ta có hệ : Giải hệ phương trình ta được : x = 13% , y = 15% , z = 72% . Lấy 13% trường thạch phối hợp với 72% đất sét trắng Trúc Thôn Hải Dương và 15% cát . SiO2 = 67,5 100 72.60,57 13.74,15 15.94,6    % Al2O3 = 25 100 72.31,08 13.18,93 15.1,39    % Fe2O3 = 0,52 100 72.0,53 13.0,17 15.0,72    % CaO = 0,81 100 72.0,75 13.0,21 15.1,63    % MgO = 2,42 100 72.2,99 13.0,01 15.1,79    % TiO2 = 2 100 72.2,71 13.0,43 15.0    % K2O = 1 100 72..0,53 13.4,73 15.0    % Na2O = 0,67 100 72.0,53 13.1,37 20.0    % 74,15x +.94,15y +60,75z = 67,5 18,93.x + 1,24.y + 31,08.z =25 x + y + z = 121 SO3 = 0,08 100 72.0,11 13.0 15.0    % Bảng thành phần hoá cúa phói liệu sau khi nung Sio2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 Tổng 67,5 25 2 0,52 0,81 2,42 1 0,67 0,08 100 Tổng hàm lượng ô xít ( Na2O + K2O)% = 1,67% nó thoả mãn điều kiện ( Na2O + K2O)% : (0,28 4,02)% Quy về số mol. SiO2 = 1,1239 60,06 67,5  ( mol ) Al2O3 = 0,2453 101,9 25  ( mol ) TiO2 = 0,025 80 2  ( mol ) Fe2O3 = 0,0033 159,7 0,52  (mol ) CaO = 0,0144 56,1 0,81  ( mol ) MgO = 0,06 40,3 2,42  ( mol) K2O = 0,0106 94,2 1  ( mol ) Na2O = 0,0108 62 0,67  ( mol ) SO3 = 0,001 80 0,08  ( mol ) Tỉ lệ : 0,2183 1,1239 0,2453   SiO AlO . Tổng : ( R2O + RO + R2O3 ) = Fe2O3 + CaO + MgO + K2O + Na2O = 0,0033 + 0,0144 + 0,06 +0,0106 + 0,0108 = 0,0991 Vậy điểm B( 0,0991 ; 0,2183 ) Lấy 5% ôxyt Crôm ( trên 100% Trường thạch cộng với đất sét trắng Trúc Thôn Hải Dương cộng với cát ). Thành phần chủ yếu của ôxyt Crôm là 100% Cr2O3 . Vậy thành phần 5% ôxyt crôm với 50% đất sét trắng và 39% trường thạch và 11% cát . SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 Cr2O3 Tổng 67,5 25 2 0,52 0,81 2,42 1 0,67 0,08 5 105 Quy về 100% . SiO2 = 64,29% 105 67,5.100  Al2O3 = 23,81% 105 25.100  TiO2 = 1,9% 105 2.100  Fe2O3 = 0,5% 105 0,52.100  CaO = 0,77% 105 0,81.100  MgO = 2,3% 105 2,42.100 22 K2O = 0,95% 105 1.100  Na2O = 0,64% 105 0,67.100  SO3 = 0,08% 105 0,08.100  SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 Cr2O3 Tổng 64,29 23,81 1,9 0,5 0,77 2,3 0,95 0,64 0,08 4,76 100 Các vùng phân bố đất sét phụ thuộc vào các thành phần hóa học 1 Đất sét cho gốm tinh và các sản phẩm chịu lửa (samốt); 2 Đất sét để sản xuất ống dẫn nước , tấm lát nền và các sản phẩm dạng gốm đá , sản phẩm chịu axít ;3 Đất sét cho sản phẩm gạch và đồ gốm trang trí ; 4 Đất sét để sản xuất ngói ; 5 Đất sét để sản xuất gạch clanhke ; 6 Đất sét để sản xuất gạch xây ; 7 Đất sét để sản xuất keramzít . Ghi chú : A – Thành phần hóa học của lớp chân ( Thỏa mãn thuộc vùng 6 Đất sét để sản xuất gạch xây ) Tọa độ điểm A( 0,1256 ; 0,1949 ) B – Thành phần hóa học của lớp mặt có lớp mầu trang trí ( Thỏa mãn thuộc vùng 3 Đất sét cho sản phẩm gạch và đồ gốm trang trí ). Tọa điểm B( 0,0991 ; 0,2183 ) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 SiO Al O 2 2 3 ( R O + RO + R O ) 2 2 3 1 2 3 5 6 4 7 A B23 TÍNH PHỐI LIỆU KHI KỂ ĐẾN MKN CỦA CÁC NGUYÊN LIỆU THÀNH PHẦN +Đối với lớp chân: %ĐS= 100 100,61% 100 9,57 91    %C= 100 9,05 100 0,51 9    % Quy về 100% ta được: %ĐS= 100 91,75% 100,61 9,05 100,61    %C= 100 8,25% 100,61 9,05 9,05    +Đối với lớp mặt : %ĐS= 100 74,13% 100 7,5 68,57    %C= 100 14,36% 100 0,51 14,29    %Trường thạch= 100 12,43% 100 0,42 12,38    % Ô xít Crôm = 4,76 100 100 4,76  Quy về 100% ta được %ĐS= 100 70,15% 74,13 14,36 12,43 4,76 74,13      %C= 100 13,59% 74,13 12,43 14,36 4,76 14,36      %Trường thạch= 100 11,76% 12,43 14,36 4,76 74,13 12,43      % ô xít crôm = 100 4,5% 12,43 4,76 74,13 14,36 4,76      TÍNH PHỐI LIỆU KHI KỂ ĐẾN ĐỘ ẨM (Ở THIẾT BỊ ĐỊNH LƯỢNG )VÀ MKN CỦA CÁC NGUYÊN LIỆU THÀNH PHÂN +Đối với lớp chân: %ĐS= 100 98,66% 100 7 91,75   24 %C= 100 8,51% 100 3 8,25    Quy về 100%: %ĐS= 100 92,06% 98,66 8,51 98,66    %C= 100 7,94% 98,66 8,51 8,51    +Đối với lớp mặt %ĐS= 100 140,3% 100 50 70,15    %C= 100 14% 100 3 13,59    %Trường thạch= 100 11,88% 100 1 11,76    % ô xít crôm = 100 4,5% 100 4,5   Quy về 100% ta được: %ĐS= 100 82,2% 140,3 14 11,88 4,5 140,3      %C= 100 8,2% 14 11,88 140,3 4,5 14      % Trường thạch = 100 6,96% 11,88 140,3 14 4,5 11,88      % ô xít crôm = 100 2,64% 14 4,5 11,88 140,3 4,5      6. TÍNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA SẢN PHẨM 6.1 SAU NUNG . Gạch sau khi nung có thể tích là : Vo = L × B × H = 220 × 105 × 60 = 1386000 mm3 Vì sản phẩm là sản phẩm hai lớp : Lớp xương ( chân ) có khối lượng thể tích γxương = 1,8 gcm3 Lớp mặt ( lớp mầu trang trí ) có khối lượng thể tích γmặt = 1,95 gcm3 . Thể tích của lớp xương : Vxương = 220 × 102 × 60 = 1346400 mm3 = 1346,4 cm3. Khối lượng lớp xương : mxương = 1346,4 × 1,8 = 2423,52 ( g ) = 2,42352 ( kg ) Thể tích của lớp mặt : Vmặt = 220 × 3 × 60 = 39600 mm3 = 39,6 cm3. Khối lượng thể tích lớp mặt : mmặt = 39,6 × 1,95 = 77,22 ( g ) = 0,07722( kg ) Khối lượng của viên gạch là : Go = mgạch = Vxương×γxương + Vmặt×γmặt = 1346,4×1,8 + 39,6×1,95 = 2502,72 ( g ) = 2,50272 ( kg ) .25 Khối lượng thể tích của viên gạch là : 1806 1,386. 2,503 V 10 G γ 3 o o o     ( kgm3 ) +Tính mất khi nung của lớp xương : Theo tính toán mất khi nung của lớp xương chiếm 13,87% ( MKNx = 0,91.9,57 + 0,09.5,74 =13,87% ) . Vậy khối lượng mất khi nung của lớp xương của một viên gạch là : m MKNx = mxương . MKN MKN x x 100  = 112,34 100 13,87 13,87 2423,52.   ( gam ) + Tính mất khi nung của lớp mặt : Theo tính toán mất khi nung của lớp mặt chiếm 4,55% ( MKNm = 0,39.0,42+0,11.5,74 + 0,5.7,50 = 4,55 ) . Vậy khối lượng mất khi nung của lớp mặt của một viên gạch là : mMKNm = mmặt.   MKN MKN m m 100 3,99 100 4,55 4,55 79,2.   ( gam ) Khối lượng của viên mộc khô : Gm = 2502,72 + 112,34 + 3,99 = 2619,05 ( gam ) + Tính mất khi nung của phối liệu : Phần trăm mất khi nung của phối liệu là : MKNpl = .100 4,44 2619,05 112,34 3,99 .100 G m m m MKNx MKNm     % + Phần trăm phối liệu lớp chân và lớp mặt trong sản phẩm mộc là :( không kể độ ẩm ) Phần trăm phối liệu lớp mặt = .100 3,18% 2619,05 79,2 3,99 .100 m G m m mat MKNm     Phần trăm phối liệu lớp chân = 100 – 3,18 = 96,82% . 6.2. SAU KHI TẠO HÌNH . Độ co sau khi nung : Ctp = 2,5% Độ ẩm tạo hình là : Wth = 10% . ( Độ ẩm tạo hình của hai lớp mặt và lớp chân bằng nhau ) Chiều dài khi tạo hình viên gạch : Lth = 220.  100  2,5 100 22,56 cm Chiều rông khi tạo hình viên gạch : Bth = 110. 112,82 100 2,5 100   mm = 11,282 cm Chiều cao khi tạo hình viên gạch : Hth = 60. 61,54 100 2,5 100   mm = 6,154 cm Thể tích của viên gạch khi tạo hình : Vth = 22,56.11,282.6,154 = 1566,3 ( cm3 ) = 1,56633.103 m3 Khối lượng viên gạch sau khi tạo hình : Gth = 2,91 100 10 100 . 100 4,44 2,502.100 100 100 . 100 .100 MKN W G pl 0       th ( kg )26 Khối lượng thể tích viên gạch khi tạo hình : 1921 1,56633.10 2,91 G V γ th th th    ( kgm3) PHẦN III . CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO ( SẢN XUẤT ) 1. GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHỐI LIỆU Các tính chất của nguyên liệu , loại sản phẩm , khối lượng sản xuất , các phương pháp chuẩn bị phối liệu và phối liệu sẽ quyết định những nguyên tắc chung của sơ đồ công nghệ chế tạo sản phẩm . Các phương pháp gia công nguyên liệu và chuẩn bị phối liệu như : phương pháp dẻo , phương pháp hồ và phương pháp bán khô có tính chất quyết định đầy đủ tính nhất những sự khác biệt giữa các sơ đồ công nghệ chế tạo sản phẩm vì các quá trình tiếp theo là : Tạo hình , sấy nung sản phẩm . Đối với sản phẩm gạch lát mặt ngoài nhà có phủ lớp mầu trang trí là sản phẩm thuộc chủng loại sản phẩm gốm thô , ngoài các yêu cầu về cường độ còn có các yêu cầu về hình dạng và bề mặt (độ cong , số lượng vết nứt , số lượng vết tróc … ) , các yêu cầu về tính chất sản phẩm (độ đặc , độ xốp , độ dẫn nhiệt ) . Ngoài ra do là sản phẩm gạch có phủ lớp màu trang trí nên còn có yêu cầu về độ liên kết bền vững của lớp phủ với lớp chân . Độ bền lớp mặt trang trí và lớp xương phụ thuộc vào sự lựa chọn thành phần của chúng về các chỉ số độ co không khí và độ co lửa , các chỉ số này cần phải gần giống nhau và không được khác nhau quá 1 ÷ 1,5% . Gia công nguyên liệu và chuẩn bị phối liệu thường bằng phương pháp dẻo (ít phức tạp hơn ) , mặc dù chuẩn bị bằng bằng phương pháp bán khô đảm bảo chất lượng phối liệu cao hơn .Gia công nguyên liệu và chuẩn bị phối bằng phương pháp hồ cho phối liệu có chất lượng cao nhất đảm bảo sự đồng đều tốt nhất về thành phần phối liệu. So sánh sô đồ công nghệ chuẩn bị phối liệu bằng phương pháp bán khô với phương pháp dẻo cho thấy rằng với cùng một chỉ tiêu về chi phí tiêu hao năng lượng(tương ứng là22 và 23kw công suất quy định cho một triệu viên gạch chuẩn),thì các chỉ tiêu chi phí về kim loại của các nhà máy thực hiện ép bán khô hầu như cao hơn 3 lần so vói phương pháp dẻo còn chi phí về sức lao động thì thấp hơn 26 đến 30% so vói việc chuẩn bị phối liệu và tạo hình bằng phương pháp dẻo.lượng nước cần phải tách ra thấp hơn 4 lần so với phương pháp dẻo,làm giảm đáng kể chi phí về nhiên liệu công nghệ yệu cầu (20đến 26%).Phương pháp bán khô chuẩn bị nguyên liệu đòi hỏi mặt bằng sản xuất thấp hơn đến 30%(khi công suất nhà máy như nhau và giam đến 20đến 24% số công nhân so với phương pháp dẻo.Rút ngắn thời gian sản xuất sảm phẩm,tạo điều kiện tốt hơn để tự động hoáquá trình sản xuất. Do hàm lượng ô xít

Thiết kế phân xưởng gia công nguyên liệu và tạo hình gạch lát mặt ngoài nhà có màu trang trí tạo hình theo phương pháp bán khô công suất: 10 – 15triệu viên/năm

Yêu cầu thể hiện mặt đứng, mặt bằng , mặt căt ngang phân xưởng và quá trình công nghệ liên tục từ phân xưởng tạo hình đến phân xưởng nung tuynel

PHẦN I GIỚI THIỆU SẢN PHẨM

Gốm sử dụng cho mặt ngoài công trình hay tòa nhà có công dụng để bảo vệ các kết cấu khỏi bị tác dụng của môi trường và tạo dáng kiến trúc Nó chia ra làm hai nhóm : Kiến trúc – xây dựng và kiến trúc – mĩ thuật

Về nhóm kiến trúc – xây dựng bao gồm loại gạch lát mặt ( gạch xây không trát ) , gạch ốp mặt (ốp vào tường xây ) và gạch hình , đá rỗng , các loại tấm ;

Còn đối với loại kiến trúc – mĩ thuật là các loại tượng tròn ( tượng toàn thân , khối tròn xoay … ) , phù điêu ( chạm nổi cao ) , hình chạm nổi ( khắc , đắp ) , trang trí ( hoa văn ) phẳng và các chi tiết kiến trúc

Yêu cầu chung đối với các sản phẩm sử dụng cho mặt ngoài công trình ( xây hay ốp ) là : không thấm nước , độ hút nước không đáng kể đối với lớp tiếp xúc với bề mặt bên ngoài còn lớp chân của nó phải có độ hút nước lớn để rễ xây , đạt được độ bền yêu cầu , mầu đỏ hay hồng ( hoặc các màu khác ) , không thay đổi dưới ảnh hưởng lâu dài của điều kiện khí hậu , kích thước chính xác , có khả năng làm sạch khỏi bụi bẩn , nấm mốc

1 CÁC LOẠI SẢN PHẨM VÀ YÊU CẦU CỦA CHÚNG

Theo kết cấu , sản phẩm gốm sử dụng cho mặt ngoài công trình và tòa nhà được chia

ra loại : đặc và rỗng ; theo hình dạng bên ngoài : có loại phẳng nhẵn và loại hình nổi ; theo bề mặt gia công : có loại không tráng men ( dạng đất nung ) và loại tráng men ; theo kích thước : có loại nhỏ , loại trung bình và loại lớn

Phụ thuộc vào ý nghĩa và lĩnh vực sử dụng trong xây dựng mà sản phẩm gốm sử dụng cho mặt ngoài công trình được chia ra các loại :

- Để xây dựng các tấm panô lớn : các tấm khảm ( tranh ghép mảnh , chắp hình ) kích thước 48 × 48 , 22 × 22 ( mm ) , chiều dày 3 ÷ 4 mm , khối lượng cho 1 m2

khoảng 8 kg

; các tấm kiểu “ giá đỡ “ ( hay giá treo ) có kích thước 60 ÷ 65 × 120 ÷ 125 ( mm ) , chiều dày 6 ÷ 8 mm , khối lượng cho 1 m2

là 12 ÷ 15 kg ; các tấm gốm ở dạng thảm được ghép ( sắp xếp ) từ các tấm nguyên hay các tấm bẻ ra ; các khối tấm kích thước

120 ÷ 150 × 40 ÷ 50 ( mm ) , chiều dày 6 ÷ 8 mm , được sử dụng dưới dạng tấm thảm con để ốp vào các panen hay khối xây

- Để xây dựng các tòa nhà từ vật liệu đơn chiếc : gạch lát mặt và khối đá gốm có kích thước 250 × 120 × 65 ; 250 × 120 × 140 ( mm ) , được chế tạo từ các loại đất sét tự nhiên không có lớp phủ mặt và có lớp phủ mặt , bằng phương pháp tạo hình hai lớp , được tráng một lớp men , lớp men , lớp men sành cũng như quét lên bề mặt ngoài của sản phẩm có hình nổi và gia công nhiệt

- Để hoàn thiện mặt trước của tòa nhà , người ta sử dụng các vật liệu nhỏ đơn chiếc : các tấm gốm có kích thước 250 ÷ 245 × 140 ÷ 145 ( mm ) , chiều dày 10 mm , được tạo hình bằng phương pháp dẻo cũng như bằng phương pháp ép bán khô ; hoặc sử dụng loại tấm có tráng men màu trang trí , lớp men có thể bóng hay mờ để ốp các bệ , tâng nền , lối đi và các bề mặt khác , chúng có kích thước 150 × 75 và 120 × 65 ( mm )

Các tấm gốm ốp mặt về độ bền và tuổi thọ , về mĩ thuật hơn hẳn tất cả các loại vật liệu

ốp khác Hiện nay đang phát triển rất mạnh việc sản xuất các tấm thảm – tấm thảm co bằng phương pháp đúc rót , ép phối liệu dẻo bằng các khuôn rỗng hay ép bán khô Việc sản xuất các tấm thảm trang trí bằng phương pháp đúc rót được thực hiện đầu tiên ở Italia ( 1939 ) , ở Nga các tấm thảm này cũng đã được sản xuất rộng rãi cũng như ở các nước khác trên thế giới , bởi vì nó có ưu điểm lớn hơn so với các phương pháp khác , quá trình sản xuất không chỉ cơ khí hóa mà còn tự động hóa , chu kì sản xuất được rút xuống còn 6 giờ , chi phí nguyên vật liệu thấp vì chiều dày nhỏ và trọng lượng tấm nhỏ , cho khả năng sử dụng các phế liệu làm nguyên liệu ( mảnh vỡ bao nung ) ; có khả năng điều chỉnh lại nhanh dây chuyền sản xuất tấm có kích thước và màu khác nhau ; diện tích sản xuất không lớn ; thời gian cần thiết để sản xuất tấm theo chu kì công nghệ nhỏ ( sấy và nung tấm nhanh )

Gốm kiến trúc - mĩ thuật được dùng trang trí mặt trước lớn hơn của toà nhà , sản phẩm mĩ thuật trang hoàng đẹp hơn về hình khối , đường nét , bố cục … Sản phẩm gồm loại này được chế tạo phần lớn với bề mặt không trang men ( loại gốm đất nung ) và loại tráng men dùng trang trí ( panô , biểu chương … ) Hướng chủ yếu phát triển sản xuất gốm ốp mặt hiện nay và sau này là thành lập dây chuyền tổ hợp tự động năng suất cao

200 ÷ 250 nghìn m2 tấm ốp trong năm , sử dụng phối liệu trên cơ sở đất sét địa phương , phế thải công nghiệp và phát triển rộng rãi các loại mặt hàng gốm ốp mặt tòa nhà

2 GẠCH VÀ ĐÁ GỐM LÁT MẶT

Gạch lát mặt và khối đá gốm được chế tạo từ các loại đất sét không có lớp phủ mặt

và có lớp phủ mặt , bằng phương pháp tạo hình hai lớp , được tráng một lớp men , lớp men , lớp men sành cũng như quét lên bề mặt ngoài của sản phẩm có hình nổi và gia công nhiệt Gạch lát mặt , khối đá gốm vừa thực hiện chức năng làm vật liệu tường chịu lực và vừa là vật liệu lát mặt Việc sử dụng gạch hai lớp ốp mặt so với việc trát tường làm giảm giá thành 1m2

tường đến 15% đồng thời giảm chi phí lao động và chi phí sử dụng

2.1 CÁC YÊU CẦU , TÍNH CHẤT , VÀ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA SẢN PHẨM Gạch và các loại khối đá gốm lát mặt được chế tạo từ nguyên liệu đất sét có hoặc không có phụ gia , tạo hình bằng phương pháp dẻo hay là bán khô , sau đó là sấy và nung

Tùy thuộc vào hình dạng và chức năng sử dụng của gạch và khối đá gốm lát mặt mà người ta chia ra loại thường : nhẵn phẳng - để xây tường phẳng , loại dị hình – dùng cho kiểu mái đua , kiểu có gờ có vạch gờ tạo thành đai ngang nhà , loại hình nêm và các loại khác

Theo quy định của ГOCT 7484-69 ( của Nga ) sự sại lệch cho phép lớn nhất của sản phẩm loại phẳng : theo chiều dài ± 4 , theo chiều rộng và chiều cao ± 3 ( mm ) Sản phẩm cần có hình dạng theo yêu cầu , có góc cạnh và giới hạn bề mặt rõ ràng dứt khoát , không có vết lõm khuyết và nứt Ở những sản phẩm loại phẳng cần phải có hai mặt kề liền nhau : mặt ngang và mặt đứng – là những mặt chính hướng ra phía ngoài ; ở những sản phẩm dị hình những mặt chính hướng ra ngoài phải la những mặt định hình ( tạo dáng ) và các mặt trên và dưới kề liền với nó phải trong khoảng 1/3 chiều dài

Gạch và các khối đá gốm có thể đặc hoặc rỗng đến 42% Kích thước , hình dáng và cách bố trí các lỗ rỗng cần phải phù hợp với các mác của gạch và đá gốm “ 300 ”, “ 250

”, “200 ”, “ 150 ”, “ 125 ”, “ 100 ”, và “ 75 ” Giới hạn độ bền uốn tương ứng bằng 4 ; 3,6 ; 3,4 ; 2,8 ; 2,5 ; 2,2 ; và 1,8 ( Mpa ) Về màu sắc gạch và các loại khối đá gốm lát mặt cần phải phù hợp với mẫu chuẩn quy định Độ hút nước – không nhỏ hơn 6% ÷ 14%

h-6: Loại khối gốm có gờ cạnh cho góc tường bên trong

2.2 TÍNH CHẤT VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA SẢN PHẨM CỤ THỂ

Gạch lát mặt ngoài nhà có mầu trang trí là sản phẩm hai lớp gồm lớp chân và lớp mặt Để sản xuất lớp chân người ta sử dụng đất sét dẻo dễ chảy với các phụ gia hay không có phụ gia ,bằng cách tạo hình dẻo hay là ép bán khô Để sản xuất lớp mặt người

ta sử dụng đất sét trắng các phụ gia trợ dung và phụ gia gầy , chất tạo mầu (ôxyt tạo mầu ) Với mục đích vừa làm gạch xây tường chịu lực vừa trang trí cho mặt ngoài công trình thì gạch lát mặt có các chỉ tiêu sau :

- Hình dáng : Sản phẩm phải có hình dạng yêu

cầu , có góc cạnh rõ ràng và có giới hạn bề mặt rõ

ràng , dứt khoát , không có vết lõm , vết nứt và khuyết

tật

Gạch có kích thước như gạch tiêu chuẩn 220 ×

105 × 60 mm chia ra làm hai loại :

+ Gạch có một mặt phủ lớp mầu trang trí có bề

dầy 2,5 – 3 mm chọn lớp mầu có chiều dầy 3 mm

+ Gạch có hai mặt liền kề nhau có lớp mầu

trang trí có bề dầy 2,5 – 3 mm chọn lớp màu có chiều

dầy 3 mm

Theo quy định của ГOCT 7484-69 ( của Nga )

sự sại lệch cho phép lớn nhất của sản phẩm loại này là

: theo chiều dài ± 4 , theo chiều rộng và chiều cao ± 3

có vết phồng rộp, bề mặt có chứa lớp mầu không được thiếu mầu , rỗ bọt và các khuyết tật khác ,và có khả năng chống được nấm mốc tốt Các góc của gạch phải vuông vắn

Mầu sắc của gạch lát mặt có lớp mầu trang trí phụ thuộc vào ôxyt tạo mầu của lớp mặt mà người ta sử dụng : Ôxyt sắt ( Fe2O3 ) cho mầu đỏ , ôxyt Crôm ( Cr2O3 ) cho mầu xanh lá cây , ôxyt Coban cho màu xanh da trời …Trong sảm phẩm ta chọn loại có màu xanh da trời

- Độ hút nước - được đặc trưng bằng mức độ chứa đầy nước trong các lỗ xốp hở của vật liệu khi đun sôi nước được biểu thị bằng phần trăm hoặc ngâm trong nước ≥ 48 h

Giới hạn bền uốn của sản phẩm là : 1,8 ÷ 4,0 Mpa

-Giới hạn độ bền khi nén – Là ứng suất nén lớn nhất mà mẫu chịu được cho đến khi bị phá huỷ dưới tác động của nội lực

1 NGUYÊN LIỆU DẺO (ĐẤT SÉT - VẬT LIỆU SÉT )

Trong sản xuất gạch hai lớp,người ta thường sử dụng các loại đất sét rễ chảy không chứa các tạp chất có hại khi cần diều chỉnh tính dẻo của phối liệu tạo hình từ

nguyên liệu chủ yếu là đất sét,người ta cho thêm vào chất phụ gia làm gầy (sa mốt, cát, đất sét mất nước) hay là phụ gia tăng tính dẻo(đất sét dẻo)

Các loại đất sét đạt chất lượng để sản xuất lớp chân loại sảm phẩm này có chỉ số dẻo từ 7 đến 15

Trong sản xuất gạch lát mặt lớp chân của nó người ta sử dụng chủ yếu là nguyên liệu đất sét dễ chảy : khoáng đất sét , đá phiến sét , á sét ( sét pha ) và đất hoàng thổ v.v

Để sản xuất lớp mặt người ta sử dụng nguyên liệu dẻo là đất sét khó chảy

Đất sét là loại vật liệu đa khoáng hợp lại , có độ phân tán rất cao , nó được tạo nên

do sự phong hóa của các mảnh vỡ quặng trầm tích và thuộc về loại hyđrô alumôsilicát ,

có khả năng khi nhào trộn với nước hình thành khối vữa dẻo , khối vữa này duy trì được hình dáng của mình khi ngừng tác dụng lực , có được độ bền nhất định sau khi sấy và có các tính chất như đá sau khi nung

Nguồn gốc đất sét : Nguyên liệu sét là sản phẩm phong hóa của các khoáng đá trầm tích , bao gồm chủ yếu từ các khoáng sét như : caolinnít , môntmôrilonhít , mônôtermit , thuỷ mica , galuadít v.v

Đất sét được tạo nên từ quá trình phân hủy vỏ trái đất , là sản phẩm phân hủy và tác động tương hộ với nước của nhóm khoáng fenspat ( granít , đá nai , focfia ) và của một số khoáng khác ( tro núi lửa ) Sự phân hủy đó xảy ra do tác động nhiều năm của tác nhân khí quyển ( không khí, mưa , gió , mặt trời , băng tuyết v.v ), lí hóa , sinh hóa xảy ra trên bề mặt quả đất và có thể biểu diễn dưới công thức đơn giản :

R2O.Al2O3.6SiO2 + CO2 + H2O = Al2O3.2SiO2.2H2O + R2CO3 + 4SiO2

Fenspát Caolinnít

Phân loại đất sét :

Sản phẩm phong hóa của các khoáng trầm tích là đất sét và cao lanh , chúng được hình thành tại chỗ hay là được đưa tới một vài vị trí khác Trường hợp đầu các lớp khoáng được gọi là nguyên sinh hay là êluvi , còn trường hợp thứ hai gọi là thứ sinh hay là trầm tích Đất sét thứ sinh có ba loại chủ yếu :

Đất sét Đêluvi - được biểu thị đặc trưng cho các lớp khoáng có tính phân vỉa , thành phần không đồng nhất và bị lẫn bẩn bởi các tạp chất hạt nhỏ

Đất sét băng hà – chúng có độ tạp chất lớn , bao gồm đá có các kích thước khác nhau ,

Các khoáng chủ yếu trong đất sét dùng cho lớp chân là : caolinnít, ilit ( thủy mica ), môntmôrilônhít Các loại tạp chất khác là quắc , fenspat, mica, cácbônát, ôxýt sắt ,

pyrít , thạch cao và một số loại khác Đối với đất sét để sản xuất lớp mặt thì khoáng caolinnít chiếm đa số

Tất cả các khoáng tạo thành đất sét là loại alumôsilicát ngậm nước , khi nhào trộn với nước hình thành vữa dẻo cho khả năng tạo hình cấu trúc Mạng lưới tinh thể của các khoáng đất sét này có tính chất lớp ( cụm các khối ) , bao gồm từ các lớp hay là tấm lắp lại của cụm các khối bốn mặt [ SiO4 ] với tâm là cation Si+4 và các khối tám mặt [ AlO6 ] với tâm là cation Al+3

( theo nguyên tắc phân loại của Poling về cấu trúc của silicát )

Sự kết hợp của các lớp từ cụm các khối bốn mặt [ SiO4 ] và khối tám mặt [ AlO6 ] có nhiều kiểu khác nhau Sự tổng hợp các lớp hay các tấm từ cụm khối này hình thành cụm phân tố Tổng hợp n cụm phân tố hình thành dạng tấm sét Sự phối hợp các kiểu khác nhau của các lớp hay tấm từ cụm các khối là dấu hiệu đầu tiên , là quy ước chủ yếu phân loại các khoáng đất sét Ở các lớp cụm khối bốn mặt [ SiO4 ] và cụm khối tám mặt [ AlO6 ] có sự thay đổi vị trí của các ion đồng hình , điều này giải thích được một số hiện tượng và tính chất của khoáng sét

- Khoáng caolinnít có công thức Al2O3.2SiO2.2H2O Cụm mạng lưới tinh thể của nó bao gồm từ một lớp khối bốn mặt và một lớp khối tám mặt Nhờ có sử phân bố của các ion tích điện như vậy , tạo nên cấu trúc mạng lưới tinh thể caolinnít cân bằng điện tích Sự

có mặt của các ion hyđrôxyn ở bề mặt các cụm của caolinhít là điều kiện để hình thành

sự thấm ướt tốt bề mặt của nó Tuy nhiên các phân tử nước ở giữa các cụm ít , vì vậy caolinnít không có khả năng liên kết với nước Khi sấy nó dễ tách lượng nước liên kết này hơn Chiều dày của các cụm phân tố trung bình đạt 7,2 Ao

Kích thước riêng biệt của các tấm caolinnít thường từ 0,1 đến 0,3 μm

- Khoáng môntmôri – lônhít có công thức Al2O3.4SiO2.H2O.nH2O Đây là công thức đơn giản nhất ( theo quan điểm của Ross ) , tuy nhiên không biểu thị chính xác hoàn toàn thành phần của môntmôrilônhít , bởi vì trong cấu trúc mạng lưới tinh thể của nhóm khoáng này có sự tham gia của các ion khác như Mg2+

, Fe3+ , Na+ Cụm mạng lưới tinh thể của nó được hình thành bởi hai lớp khối bốn mặt [ SiO4 ] bên ngoài và một lớp khối tám mặt

[ AlO6 ] ở bên trong

Đầu mút các lớp bên ngoài là các anion O-2

, nên bề mặt ngoài có cùng điện tích âm , giữa các cụm có liên kết yếu Chiều dày của các cụm phân tố môntmôrilônhít theo chiều dọc từ 9 đến 21,4 Ao

và chiều dày này có thể tăng do các cụm của các lớp riêng biệt có thể tách ra dưới tác động nêm tách của các phân tử nước Hay nói cách khác mạng lưới tinh thể của môntôrilônhít có tính linh động ( phồng trương )

Do vậy môntmôrilônhít có khả năng hút một lượng nước và giữ nó , khó tách ra khi sấy cũng như nó phồng trương rất mạnh khi làm ẩm , tăng thể tích đến 16 lần Nước xâm nhập vào cấu trúc mạng lưới tinh thể môntmôrilônhít có độ bền liên kết không đồng đều Một phần tử của nó ở dạng ion nằm trong nút của mạng lưới , có liên kết bền vững nhất , còn số lượng nước còn lại có giá trị thay đổi là n và có độ bên liên kết yếu hơn Kích thước đa số các phần môntmôrilônhít thường nhỏ hơn 1 μm Nhóm khoáng này có độ

phân tán , trương nở , độ dẻo , độ nhạy khi sấy khá cao ,dễ gây cong vênh , nứt tách thường phải dùng phụ gia gầy khi sử dụng

- Khoáng thuỷ mica ( ilít ) có công thức K2O.MgO.4Al2O3.7SiO2.2H2O , là sản phẩm thủy hóa rất nhiều năm của mica Mạng lưới tinh thể của thủy mica có cấu trúc tương tự mạng lưới tinh thể môntmôrilônhít Đặc điểm đặc trưng của nhóm khoáng đất sét này là

sự tham gia trong thành phần của chúng các ôxýt kim loại kiềm và kiềm thổ và khả năng thay thế đồng hình của các cation riêng biệt Kích thước các phần của khoáng mica đến

1 μm Theo cường độ liên kết với nước , khoáng thủy mica chiếm vị trí trung gian giữa caolinnít và môntmôrilônhít

Phụ thuộc vào hàm lượng của từng loại khoáng này hay khoáng khác của đất sét mà người ta phân ra đất sét caolinnít , đất sét môntmôrilônhít , đất sét thủy mica v.v

1.1.2 CÁC TẠP CHẤT

Là tất cả các cấu tử của khoáng đá sét không có trong thành phần của các khoáng hình thành đá sét Trong các tạp chất , người ta phân chúng ra : phần phân tán mịn và tạp chất Đối với đất sét sử dụng trong công nghệ gốm xây dựng ( loại gốm thô ) , các tạp chất thường là các hạt có kích thước lơn hơn 2 mm

Tạp chất quắc : Tạp chất quắc có hại khi chúng tồn tại với hàm lượng lớn , thường gặp trong đất sét ở dạng cát quắc và bụi cát quắc phân tán mịn Chúng làm gầy đất sét , làm sấu tính chất tạo hình của nó Cát quắc hạt nhỏ làm xấu tính chất sấy của đất sét Các tạp chất cát quắc làm xấu tính chất nung của đất sét ,làm giảm tính bền nứt của sản phẩm mới nung khi làm nguội chúng Tạp chất quắc còn làm tăng độ xốp của xương và làm giảm độ bền sản phẩm

Tạp chất cácbonát :CaCO3 , MgCO3 vì khi nung tạo nên CaO , MgO , CO2 làm cho sản phẩm xốp , cường độ giảm Đặc biệt hàm lượng CaCO3 , MgCO3 lớn và có cỡ hạt to thì sau khi nung cấu trúc sản phẩm bị phá hoại (để lại lỗ rống ) Vì vậy cần khống chế lượng CaCO3, MgCO3 có cỡ hạt lớn hơn 0,1 ÷ 1 mm nhỏ hơn 0,25% phần khối lượng đất sét

Các tạp chất cácbonát phân tán bị phân tích khi nung theo phương trình : CaCO3 

CaO + CO2

Tạp chất sắt : Loại tạp chất sắt có hại nằm ở dạng pyrít FeS2 , FeCO3 , và Fe2O3

có kích thước lớn Loại tạp chất FeS2 , FeCO3 sau khi nung tạo vết lấm tấm đen –“ vết đầu ruồi ” Loại Fe2O3 , FeCO3 có kích thước lớn hơn 3 mm dễ làm hỏng máy nhào trộn Các tạp chất sắt cần được loại bỏ khỏi đất sét để sản xuất lớp mặt

Tạp chất muối kiềm : Tồn tại ở dạng muối hòa tan Sau khi sấy sản phẩm , lượng muối dịch chuyển theo các mao quản đến bề mặt của sản phẩm , sau khi nung xương đến kết khối ở bề mặt của sản phẩm hình thành lớp mỏng trắng che phủ màu của xương

Ví dụ : Muối sunfát natri ( Na2SO4 ) là loại tạp chất có hại Nó kết tinh với 10 phân tử nước trong các lỗ rỗng của sản phẩm đã nung có thể gây ra phá hủy sản phẩm ( khi hàm lượng đến 1,5% )

Các tạp chất hữu cơ : Chúng nhuộm màu đất sét thành mầu đen Trong khi nung chúng bị cháy đồng thời tách khí và là nguyên nhân hình thành môi trường khử bên trong xương Chất hữu cơ thường gặp trong đất sét dễ chảy (đến 15% ) Các tạp chất kích thước lớn ( xác động thực vật v.v ) được tách ra khi gia công đất sét , phần còn lại

sẽ bị cháy khi nung Đối với lớp chân thì tạp chất hữu cơ vẫn được dùng với một lượng vừa phải còn đối với lớp mặt chúng phải được loại bỏ hoàn toàn vì chúng làm đen bề mặt sảm phẩm và làm rỗng cấu trúc xương bề mặt sảm phẩm

1.1.3 THÀNH PHẦN HÓA

Thành phần hóa là tỉ lệ % các cấu tử trong nguyên liệu đất sét Thành một đặc trưng quan trọng của đất sét , trong một mức độ lớn nó xác định phạm vi sử dụng thích hợp của các loại đất sét để sản xuất các loại sản phẩm xác định Phạm vi sử dụng thích hợp của đất sét sản xuất loại sản phẩm này hay khác được đánh giá và biểu thị ở mỗi phần trong biểu đồ A.I.Avgustinhik

Ôxýt silic ( SiO2 ) có mặt trong đất sét dưới dạng liên kết ( trong thành phần của các khoáng hình thành đất sét ) và ở dạng tự do ( cát quắc ) Hàm lượng lớn ôxýt silic tự

do cho thấy trong nguyên liệu sét có chứa một lượng lớn cát , làm tăng độ xốp của xương và làm giảm độ bền cơ học của sản phẩm Loại đất như vậy ít có hiệu quả hoặc hoàn toàn không dùng được để sản xuất các sản phẩm phức tạp Hàm lượng chung của ôxýt silic trong đất sét khoảng 55 ÷ 65 % , trong đất sét pha cát đạt đến 80 ÷ 85% Hàm lượng ôxyt silic của phối liệu trong sản xuất lớp xương của sản phẩm lát mặt ngoài nhà

là 58 ÷ 72% còn lớp mặt là

Ôxýt nhôm ( Al2O3 ) ở trong đất sét dưới dạng liên kết ( tham gia trong thành phần của các khoáng hình thành đất sét và tạp chất mica ) Nó là ôxýt khó nóng chảy nhất Những loại đất sét có hàm lượng ôxýt nhôm cao đòi hỏi cần phải có nhiệt độ nung cao hơn , khi này khoảng nhiệt độ bắt đầu kết khối và nhiệt độ nóng chảy có giá trị lớn đáng kể , làm quá trình nung sản phẩm dễ dàng , bởi vì nó làm giảm khả năng biến dạng của sản phẩm Khi hàm lượng ôxýt nhôm thấp , cường độ sản phẩm giảm Để sản xuất lớp xương của sản phẩm lát mặt ngoài nhà hàm lượng ôxyt nhôm trong phối liệu từ 10

÷ 20%

Ôxýt canxi ( CaO ) các sunfát ( CaSO4 ) tham gia vào trong thành phần của vật liệu sét dưới dạng đá vôi ( CaCO3 ) đá đôlômít ( Ca,Mg(CO3)2 ) ,và các khoáng khác Khi ở trạng thái phân tán mịn và phân bố đồng đều trong đất sét , ôxýt canxi làm giảm khả năng liên kết và hạ thấp nhiệt độ nóng chảy của đất sét Khi nung ở nhiệt độ cao ôxýt canxi phản ứng cùng với ôxýt nhôm và ôxýt silic , hình thành chất nóng chảy ơtecti

ở dạng thủy tinh alumô silicát canxi , làm giảm đột ngột nhiệt độ nóng chảy của đất sét Ôxýt canxi làm khoảng nóng chảy của đất sét bị thu hẹp ( khoảng nung bé ) và gây khó khăn cho quá trình nung sản phẩm do khả năng có thể bị biến dạng Khi hàm lượng CaCO3 trong đất sét khoảng 10% , đất sét như vậy có thể mở rộng hơn bằng cách thêm phụ gia cát thạch anh vào

Khi nhiệt độ nung sản phẩm dưới 1000oC , tác dụng của đá vôi được thể hiện chủ yếu ở

sự thay đổi độ xốp và độ bền của sản phẩm và ít khi thể hiện như là một chất trợ dung

Do sự phân ly hình thành khí cácbôníc mà độ xốp của xương sản phẩm tăng lên , đông thời độ bền giảm xuống Hàm lượng đáng kể của ôxýt canxi làm cho sản phẩm tươi màu hơn ( màu vàng , màu kem ) ngay cả khi có mặt ôxýt sắt

Ôxýt manhê ( MgO ) cũng được coi như là một chất trợ dung có tác dụng tương tự như CaO , chỉ có ảnh hưởng ít hơn đến khoảng kết khối của đất sét

Các ôxýt kim loại kiềm ( Na2O , K2O ) đều là những chất trợ dung mạnh , chúng có khả năng làm tăng độ co ngót , làm giảm nhiệt độ tạo pha lỏng nóng chảy , làm đặc chắc xương sản phẩm và tăng độ bền của nó Các ôxýt kiềm này tham gia trong thành phần của một số khoáng tạo thành đất sét , nhưng đa số các trường hợp chúng có mặt trong tạp chất ở dạng các muối hòa tan và cát fenspat Sự có mặt trong nguyên liệu sét muối hòa tan (đến 1,5% ) sunfát và các muối clorua natri , manhê , canxi , sắt sẽ gây ra sự bạc ,màu ( các vết trắng ) trên sản phẩm , điều đó không những làm hỏng hình dạng bên ngoài mà còn góp phần phá hủy lớp bề mặt của sản phẩm

Các ôxýt sắt thường gặp trong đất sét ở dạng các hợp chất ôxýt ( hêmatít , hyđrôxýt , v.v ) các hợp chất ôxýt thấp ( xiđêrít , ankirit , pyrit v.v ) các hợp chất ôxýt hỗn tạp ( manhêtit , glaucônit v.v ) Những hợp chất này là những chất trợ dung mạnh , chúng

có khả năng làm giảm khoảng nhiệt độ kết khối của đất sét , làm giảm khoảng nóng chảy của đất sét ( trừ các ferôsilicat ) Bằng cách thay đổi môi trường lò từ ôxy hóa đến môi trường khử (ở giai đoạn cuối của quá trình nung ) người ta có thể nhận thấy tác dụng lớn của các hợp chất sắt như là những chất trợ dung Các hợp chất này làm cho sản phẩm sau khi nung có màu từ kem nhạt đến đỏ thẫm , tùy theo hàm lượng của chúng trong đất sét

Các sunfua thường gặp trong đất sét dễ chảy là pyrít ( FeS ) và mackarit ( FeS2 ) Hàm lượng ôxýt sắt trong đất sét ( tính quy đổi ra Fe2O3 ) dao động từ một phần trăm trong đất sét trắng tính khiết nhất đến 8 ÷ 10% trong đất sét làm gạch

Ngoài ra còn một số ôxyt khác có hàm lượng nhỏ không đáng kể

Thành phần hạt của nguyên liệu đất sét rất đa dạng , bao gồm :

Kích thước hạt

Nhỏ hơn 5 μm : 8 ÷ 60%

Từ 5 đến 50 μm : 6 ÷ 55%

Từ 50 đến 250 μm : 1 ÷ 22%

Lớn hơn 1000 μm : 10%

Trong sản xuất các sản phẩm gốm tường và các sản phẩm khác của gốm thô xây dựng , người ta sử dụng ba thành phần để phân loại đất sét : hạt sét là các hạt có kích thước nhỏ hơn 5 μm , hạt bụi có kích thước từ 5 đến 50 μm , còn hạt cát có kích thước từ 50 μm đến 2 mm Tạp chất là các hạt có kích thước lớn hơn 2 mm Khi nghiên cứu riêng thành phần hạt nhỏ hơn 1 μm , người ta còn chia ra thêm một số hạt có kích thước nhỏ hơn

Do đó trong một số trường hợp thành phần này là nguyên nhân của một số đặc tính khi đất sét tác dụng tương hỗ với nước

Sự phân loại theo thành phần hạt này có thể biểu diễn trên biểu đồ tam giác thành phần hạt , mỗi đỉnh là một thành phần hạt Biểu đồ tam giác thành phần hạt của đất sét , đồng thời cho khả năng tính toán thành phần hỗn hợp của các loại đất sét khác nhau Biểu đồ tam giác thành phần hạt còn để biểu diễn vùng thành phần hạt thích hợp để chế tạo mỗi loại sản phẩm gốm thô xác định

Với những loại đá gốm kích thước lớn và thành phần mỏng thì hàm lượng của thành phần các nhóm hạt nhỏ hơn 2 μm không nhỏ hơn 24% , tuy nhiên để làm tốt hơn tính chất sấy thì cỡ hạt này không lớn hơn 50% Hàm lượng các nhóm hạt có kích thước từ 2 đến 20 μm cần từ 30 ÷ 47% Sự tăng kích thước của các nhóm hạt đến 10 ÷ 20 μm cho khả năng lèn chặt phối liệu được tốt hơn và sẽ làm tăng độ bền của sản phẩm Hàm lượng của các nhóm hạt trên 20 μm chỉ cho phép trong giới hạn 6 ÷ 34% Các nhóm hạt

có kích thước lớn , trong đó có phụ gia khoáng hóa , phải có đường kính hạt không quá 2

μm

Thành phần hạt của các loại đất sét dễ chảy có quan hệ mật thiết với thành phần khoáng Những hạt kích thước lớn hơn 10 μm chủ yếu các sản phẩm trầm tích của các khoáng nguyên sinh ( quắc , trường thạch , mica v.v ) Cỡ hạt 10 – 5 μm cũng là sản phẩm trầm tích của các khoáng nguyên sinh đồng thời cũng là sản phẩm trầm tích của các khoáng thứ sinh với số lượng ít hơn ; các cỡ hạt hạt nhỏ hơn 5 μm phần lớn ở dạng khoáng sét ( caolinnít , môntmôriloonhít ) và các loại khoáng thứ sinh khác Trong đất sét phần vật chất sét thường là khoáng thuộc nhóm môntmôrilônhít , chúng có độ phân tán mịn cao hơn so với caolinhít

Nếu hàm lượng của Al2O3 và Fe2O3 tăng thì hàm lượng SiO2 giảm Nếu tiếp tục phân chia cac hạt đất sét thì các phần hạt nhỏ hơn 1 μm thường chứa lượng Al2O3 và Fe2O3với số lượng hầu như bằng nhau Trong những nhóm hạt có kích thước nhỏ hơn nữa , hàm lượng Fe2O3 , K2O và các chất mùn tăng lên do hàm lượng CaO và Na2O giảm Các hạt kích thước nhỏ hơn 5 μm là phần vật chất sét , chúng quyết định các tính chất cơ bản của nguyên liệu sét Tăng hàm lượng của những hạt có kích thước dưới 1 μm làm cho đất sét khó tan rữa trong nước , độ dẻo và độ nhạy khi sấy tăng , độ co không khí và

co toàn phần tăng Với các loại đất sét này người ta thường đưa vào những vật liệu gầy – cát , samốt v.v Hàm lượng vật chất sét trong nguyên liệu để sản xuất các loại khối đá gốm không được nhỏ hơn 30% Tăng hàm lượng của những nhóm hạt bụi trong đất sét

làm tăng độ nhạy của đất sét đối với quá trình sấy và nung , làm giảm độ bền của sản phẩm

Đặc trưng của nguyên liệu sét phụ thuộc vào hàm lượng của các nhóm hạt sét , hạt bụi , hạt cát được giới thiệu trong bảng sau :

Đặc trưng của các loại đất sét

Hát sét ( < 5 μm ) Hạt bụi và cát ( > 5μm ) Đất sét nặng

Các vật liệu sét có khối lượng thể tích dao động lớn đáng kể từ 1100 đến 2000 kg/m3

có độ rỗng xốp theo yêu cầu và có tính chất khác của sản phẩm ( theo các yêu cầu của tiêu chuẩn chất lượng )

NGUYÊN LIỆU DẺO CỤ THỂ CHO LỚP CHÂN

Đất sét Bố Hạ - Bắc Giang có thành phần hóa ( % ) :

- Thành phần hóa ( % ) :

Độ ẩm của đất 15% với khối lượng thể tích γo = 1,45 g/cm3 đất không lẫn tap chất đá

do vây không cần dùng máy tach đá trong quá trình gia công nguyên liệu

Nguyên liệu dẻo cụ thể cho lớp mặt là đất sét trắng lấy từ Đinh Trung –Vĩnh

Yên có thành phần hóa % :

Độ ẩm của đất 15% với khối lượng thể tích γo = 1,45 g/cm3

2 NGUYÊN LIỆU GẦY

Nguyên liệu gầy được pha trộn vào đất sét nhằm giảm độ dẻo , giảm độ co khi phơi sấy

và nung Nguyên liệu gầy thường dùng là samốt , đất sét mất nước , cát , tro nhiệt điện ,

xỉ hoạt hóa

Samốt là vật liệu gốm dạng hạt ( cỡ hạt 0,14 ÷ 2 mm ) , được chế tạo bằng cách nghiền

đất sét khó chảy hoặc chịu lửa , được nung trước ở nhiệt độ nung sản phẩm Nó cũng có

thể được chế tạo từ thải phẩm gạch nung non lửa Samốt có tác dụng cải thiện tính chất

sấy và nung đất sét Vì vậy nó được dùng để sản xuất các sản phẩm có chất lượng cao -

gạch ốp , vật liệu bền nhiệt v.v…

Đất sét nung non được chế tạo bằng cách nung đất sét ở nhiệt độ 700 ÷ 750oC để khử

nước hóa học Nó được dùng với hàm lượng 30 ÷ 50% nhằm cải thiện tính chất của

phối liệu khi sấy và hình dạng bên ngoài của gạch

Cát được dùng với hàm lượng 10 ÷ 25% Nếu hàm lượng của cát lớn hơn sẽ làm giảm

cường độ và độ bền nước của sản phẩm gốm

Xỉ hoạt hóa là phụ gia gầy có hiệu quả cao

Tro nhiệt điện vừa là phụ gia gầy vừa là phụ gia cháy

Với các loại nguyên liệu gầy này em dùng cát để làm nguyên liệu gầy với thành phần

hóa chủ yếu chứa SiO2 được dùng với hàm lượng 9 ÷ 25% Độ ẩm của cát từ 1 ÷ 3%

với khối lượng thể tích γo = 1,35 g/cm3

+ Phụ gia gầy là cát thạch anh với thành phần hóa % :

3 NGUYÊN LIỆU TRỢ DUNG ( PHỤ GIA HẠ NHIỆT ĐỘ NUNG )

Phụ gia hạ nhiệt độ nung còn được gọi là chất trợ dung có tác dụng cải thiện quá trình gia công nhiệt sản phẩm Nó có tác dụng hạ thấp nhiệt độ kết khối , làm tăng cường độ và độ đặc sản phẩm Phụ gia hạ nhiệt độ nung có hai nhóm :

Nhóm thứ nhất bao gồm những chất , bản thân chúng có nhiệt độ nóng chảy thấp như fenspat , pecmatit , sienit , mảnh vỡ thuỷ tinh v.v…

Nhóm thứ hai gồm những chất bản thân nó có nhiệt độ nóng chảy cao , nhưng trong quá trình nung có khả năng tác dụng với các thành phần phối liệu để tạo ra những chất có nhiệt độ nóng chảy thấp ( canxit , đôlômit, v.v…)

Chất trợ dung sử dụng trong sản phẩm của em được dùng cho lớp chất mầu do lớp chất màu có nhiệt độ kết khối cao hơn lớp xương và để làm cho hai lớp này có hệ số dãn nở nhiệt tương đương nhau Do vậy có thể giảm sự chênh lệch nhiệt độ kết khối và hệ số dãn nở của lớp xương và lớp mặt Chất trợ dung dùng là trường thạch

Trong sản phẩm này chọn ôxyt crôm làm ôxyt tạo mầu hàm lượng của nó là5 % trong 100% thành phần phối liệu

5 TÍNH PHỐI LIỆU

Gạch lát mặt ngoài nhà có lớp mầu trang trí là loại sản phẩm hai lớp Vì vậy phối liệu của hai lớp này phải có nhiệt độ kết khối , và hệ số dãn nở nhiệt phải tương đương nhau nhằm liên kết tốt giữa lớp chân và lớp mặt, có sự co khi sấy và khi nung tương đối giống nhau Hệ số dãn nở nhiệt phụ thuộc vào thành phần phối liệu , độ mịn của các cấu tử trong phối liệu , vào nhiệt độ nung và thời gian nung , vào môi trường khói lò , sự chênh lệch giữa thành phần hóa học của hai lớp

Lớp chân phối liệu tính thuộc vùng 6 (đất sét để sản xuất gạch xây)

Lớp mặt phối liệu tính thuộc vùng 3 (đất sét cho sản phẩm gạch và đồ gốm trang trí ) + Lớp chân :

Tiêu chuẩn TCVN 4353: 1986 áp dụng cho các loại đất sét ( kể cả đất sét nguyên thổ hay hỗn hợp của nhiều loại đất sét ) dùng để sản xuất gạch đặc và ngói nung theo TCVN 1451: 1986 và TCVN 1452 : 1986

Đất sét dùng để sản xuất gạch đặc và ngói nung là đất sét dễ chảy , có nhiệt độ nung thích hợp không lớn hơn 1050o

C Đất sét chứa muối tan hoặc những tạp chất có hại khác phải được xử lí thích hợp

Đất sét để sản xuất gạch đặc phải có thành phần hóa học như quy định ở bảng sau:

Tên chỉ tiêu Mức ( % )

Hàm lượng silic dioxyt ( SiO2 )

Hàm lượng nhôm oxyt ( Al2O3 )

Hàm lượng sắt oxyt ( Fe2O3 )

Hàm lượng tổng các kiềm thổ quy ra

cacbonat (MgCO3 +CaCO3 ) không lớn

100 2

,

56

 % Al2O3 = 19 , 95

26 , 98

100 6 , 19

 %

Fe2O3 = 10 , 44

26 , 98

100 26 ,

10  % CaO = 1 , 1 , 48

26 , 98

100 45 , 1

26 , 98

100 35

100 4 ,

9

 % Bảng thành phần hoá khi đã quy về 100%

SiO 2 Al 2 O 3 TiO 2 Fe 2 O 3 CaO MgO K 2 O Na 2 O SO 3 MKN

100

100

95 ,

57 , 9 100

100

44 ,

 % CaO = 100 9 , 57 1,63

100

48 ,

57 , 9 100

100

SiO 2 Al 2 O 3 TiO 2 Fe 2 O 3 CaO MgO K 2 O Na 2 O SO 3 Tổng

63,04 22,06 0 11,55 1,63 1,72 0 0 0 100

+ Phụ gia gầy là cát thạch anh với thành phần hóa % :

SiO2 = 94 , 15

5 , 97

100 9

,

91  % Al2O3 = 1 , 23

5 , 97

100 2 ,

Fe2O3 = 0 , 71

5 , 97

100 7 ,

0

 % CaO = 1 , 62

5 , 97

100 5 , 1

5 , 97

100 7

,

1  % MKN = 0 , 51

5 , 97

100 5 ,

Bảng thành phần hoá khi đã quy về 100%

Bỏ mất khi nung quy về 100%

51 , 0 100

100

23 ,

51 , 0 100

100

51 , 0 100

100

78

,

Bảng thành phần hoá khi bỏ MKN quy về 100%

Sio 2 Al 2 O 3 TiO 2 Fe 2 O 3 CaO MgO K 2 O Na 2 O SO 3 Tổng

94,6 1,24 0 0,72 1,63 1,81 0 0 0 100

Theo tiêu chuẩn thì hàm lượng SiO2 phải nằm trong khoảng từ 58,0 ÷ 72,0 %

Vậy chọn hàm lượng SiO2  65%

Gọi x là % của đất sét có trong cấu trúc lớp chân

Gọi y là % của cát quắc có trong cấu trúc lớp chân

x +y = 1

63,04.x + 94,6y = 65

Giải hệ phương trình ra được x ≈ 0,91 , y = 0,09

Lấy 91% đất sét kết hợp với 9% cát thạch anh

100

6 , 94 9 04 , 63

91   % CaO = 1 , 63

100

63 , 1 9 63 , 1

100

88 , 1 9 72 , 1

38 ,

Fe2O3 = 0 , 0693

7 , 159

07 , 11

 (mol ) CaO = 0 , 0308

1 , 56

63 , 1

MgO = 0 , 0454

3 ,

Lớp mầu trang trí được chế tạo từ đất sét trắng , trường thạch đóng vai trò là chất trợ

dung ( giảm nhiệt độ nung ) , cát làm nguyên liệu gầy và ôxyt tạo mầu

Đất sét trắng lấy từ đất sét Trúc Thôn - Hải Dương có thành phần hóa % :

56,9 29,2 2,54 0,5 0,7 2,8 0,5 0,5 0,1 7,6 101,34 Quy đổi về 100%

SiO2 = 56 , 1 %

34 , 101

100 9

,

56  Al2O3 = 28 , 83 %

34 , 101

100 2 ,

TiO2 = 2 , 51 %

34 , 101

100 54

,

2

 Fe2O3 = 0 , 49 %

34 , 101

100 5 0



34 , 101

100 7

,

0

 MgO = 2 , 76 %

34 , 101

100 8 , 2



K2O = 0 , 49 %

34 , 101

100

100 5 , 0



SO3 = 0 , 10 %

34 , 101

100 6 , 7



Bảng thành phần hoá khi đã quy về 100%

Bỏ mất khi nung quy về 100%

50 , 7 100

100

100

83 ,



50 , 7 100

100

100 49

100

100 76

,

 K2O = 0 , 53 %

50 , 7 100

100

49 ,



50 , 7 100

100 49

,

 SO3 = 0 , 11 %

50 , 7 100

100 10

,



Bảng thành phần hoá của đất sét khi bỏ MKN quy về 100%

SiO 2 Al 2 O 3 TiO 2 Fe 2 O 3 CaO MgO K 2 O Na 2 O SO 3 Tổng

100 5 ,

70

 Al2O3 = 18 , 85 %

48 , 95

100 18



TiO2 = 0 , 43 %

48 , 95

100 41

,

0

 Fe2O3 = 0 , 17 %

48 , 95

100 16 , 0



48 , 95

100 2

,

0

 MgO = 0 , 01 %

48 , 95

100 01 , 0



K2O = 4 , 71 %

48 , 95

100 5

,

4

 Na2O = 1 , 36 %

48 , 95

100 3 , 1



48 , 95

100 4 ,

0



100 84

,

 Al2O3 = 18 , 93 %

42 , 0 100

100

85 ,



42 , 0 100

100 43

,

 Fe2O3 = 0 , 17 %

42 , 0 100

100

17 ,



42 , 0 100

100

100

100

36 ,



Bảng thành phần hoá khi bỏ MKN quy về 100%

+ Phụ gia gầy là cát thạch anh với thành phần hóa % :

SiO2 = 94 , 15

5 , 97

100 81

,

91

 % Al2O3 = 1 , 23

5 , 97

100 2 , 1

Fe2O3 = 0 , 72

5 , 97

100 7 ,

0  % CaO = 1 , 62

5 , 97

100 5 ,

5 , 97

100 7

,

1

 % MKN = 0 , 51

5 , 97

100 5 , 0

Bảng thành phần hoá khi đã quy về 100%

Bỏ mất khi nung quy về 100%

SiO2 = 94 , 6

51 , 0 100

100

23 ,

51 , 0 100

100

51 , 0 100

100

77

,

Bảng thành phần hoá khi bỏ MKN quy về 100%

SiO 2 Al 2 O 3 TiO 2 Fe 2 O 3 CaO MgO K 2 O Na 2 O SO 3 Tổng 94,6 1,24 0 0,73 1,63 1,79 0 0 0 100

Sảm phẩm gạch lát mặt ngoài nhà có lớp mặt có cấu trúc dạng sành

Theo tài liệu giáo trình công nghệ gốm xây dựng thì một trong những sảm phẩm có cấu trúc dạng sành là gạch lát nền thì thành phần hoá học của nguyên liệu sán xuất dao động trong giới hạn rộng như sau (%) :

Giải hệ phương trình ta được : x = 13% , y = 15% , z = 72%

Lấy 13% trường thạch phối hợp với 72% đất sét trắng Trúc Thôn - Hải Dương và 15% cát

100

15.94,6 13.74,15

100

72 , 0 15 17 , 0 13 53 , 0 72

100

0 15 43 , 0 13 71 , 2

100

0 15 73 , 4 13 53 , 0

SO3 = 0 , 08

100

0 15 0 13 11 , 0

.

Bảng thành phần hoá cúa phói liệu sau khi nung

Sio2 Al 2 O 3 TiO 2 Fe 2 O 3 CaO MgO K 2 O Na 2 O SO 3 Tổng

67

 ( mol ) Al2O3 = 0 , 2453

9 , 101

52 ,

0  (mol )

CaO = 0 , 0144

1 ,

42 , 2



SiO

AlO

Tổng : ( R2O + RO + R2O3 ) = Fe2O3 + CaO + MgO + K2O + Na2O = 0,0033 + 0,0144 + 0,06 +0,0106 + 0,0108 = 0,0991

Vậy điểm B( 0,0991 ; 0,2183 )

Lấy 5% ôxyt Crôm ( trên 100% Trường thạch cộng với đất sét trắng Trúc Thôn - Hải Dương cộng với cát )

Thành phần chủ yếu của ôxyt Crôm là 100% Cr2O3

Vậy thành phần 5% ôxyt crôm với 50% đất sét trắng và 39% trường thạch và 11% cát

0 

105

100 81



0 

SO3 = 0 , 08 %

105

100 08

Các vùng phân bố đất sét phụ thuộc vào các thành phần hóa học

1- Đất sét cho gốm tinh và các sản phẩm chịu lửa (samốt); 2- Đất sét để sản xuất ống

dẫn nước , tấm lát nền và các sản phẩm dạng gốm đá , sản phẩm chịu axít ;3 - Đất sét

cho sản phẩm gạch và đồ gốm trang trí ; 4- Đất sét để sản xuất ngói ; 5 - Đất sét để sản

xuất gạch clanhke ; 6 - Đất sét để sản xuất gạch xây ; 7- Đất sét để sản xuất keramzít

Ghi chú : A – Thành phần hóa học của lớp chân ( Thỏa mãn thuộc vùng 6- Đất sét để

sản xuất gạch xây ) Tọa độ điểm A( 0,1256 ; 0,1949 )

B – Thành phần hóa học của lớp mặt có lớp mầu trang trí ( Thỏa mãn thuộc vùng 3 - Đất

sét cho sản phẩm gạch và đồ gốm trang trí ) Tọa điểm B( 0,0991 ; 0,2183 )

B

TÍNH PHỐI LIỆU KHI KỂ ĐẾN MKN CỦA CÁC NGUYÊN LIỆU THÀNH PHẦN

+Đối với lớp chân:

%ĐS= 100 100 , 61 %

57 , 9 100

91  



%C= 100 9 , 05

51 , 0 100

61 ,



%C= 100 8 , 25 %

05 , 9 61 , 100

05 , 9

57 ,



%C= 100 14 , 36 %

51 , 0 100

29 , 14

38 ,

Quy về 100% ta được

76 , 4 43 , 12 36 , 14 13 , 74

13 ,

36 , 14

43 ,

76 , 4

75 ,



%C= 100 8 , 51 %

3 100

25 ,

66 ,



%C= 100 7 , 94 %

51 , 8 66 , 98

51 , 8

15 ,



%C= 100 14 %

3 100

59 , 13

76 ,

3 , 140

88 , 11

5 , 4

Lớp xương ( chân ) có khối lượng thể tích γxương = 1,8 g/cm3

Lớp mặt ( lớp mầu trang trí ) có khối lượng thể tích γmặt = 1,95 g/cm3

Thể tích của lớp xương : Vxương = 220 × 102 × 60 = 1346400 mm3 = 1346,4 cm3

Khối lượng lớp xương : mxương = 1346,4 × 1,8 = 2423,52 ( g ) = 2,42352 ( kg )

Thể tích của lớp mặt : Vmặt = 220 × 3 × 60 = 39600 mm3 = 39,6 cm3

Khối lượng thể tích lớp mặt : mmặt = 39,6 × 1,95 = 77,22 ( g ) = 0,07722( kg )

Khối lượng của viên gạch là : Go = mgạch = Vxương×γxương + Vmặt×γmặt = 1346,4×1,8 + 39,6×1,95 = 2502,72 ( g ) = 2,50272 ( kg )

Khối lượng thể tích của viên gạch là : 1806

1,386.

2,503

10 V

+Tính mất khi nung của lớp xương :

Theo tính toán mất khi nung của lớp xương chiếm 13,87% ( MKNx = 0,91.9,57 + 0,09.5,74 =13,87% ) Vậy khối lượng mất khi nung của lớp xương của một viên gạch là :

+ Tính mất khi nung của lớp mặt :

Theo tính toán mất khi nung của lớp mặt chiếm 4,55% ( MKNm = 0,39.0,42+0,11.5,74 + 0,5.7,50 = 4,55 ) Vậy khối lượng mất khi nung của lớp mặt của một viên gạch là :

Khối lượng của viên mộc khô : Gm = 2502,72 + 112,34 + 3,99 = 2619,05 ( gam )

+ Tính mất khi nung của phối liệu :

Phần trăm mất khi nung của phối liệu là :

2619,05

3,99 112,34 100

G

m m

m

MKNm MKNx    % + Phần trăm phối liệu lớp chân và lớp mặt trong sản phẩm mộc là :( không kể độ ẩm )

2619,05

3,99 79,2

.100 G

m m

m

MKNm mat   

Phần trăm phối liệu lớp chân = 100 – 3,18 = 96,82%

6.2 SAU KHI TẠO HÌNH

Độ co sau khi nung : Ctp = 2,5%

Độ ẩm tạo hình là : Wth = 10%

( Độ ẩm tạo hình của hai lớp mặt và lớp chân bằng nhau )

Chiều dài khi tạo hình viên gạch : Lth = 220 

 2 , 5 100

100

22,56 cm

Chiều rông khi tạo hình viên gạch : Bth = 110 112 , 82

5 , 2 100

100 

Chiều cao khi tạo hình viên gạch : Hth = 60 61 , 54

5 , 2 100

100 4,44 100

2,502.100 100

100

100

.100

W MKN

Khối lượng thể tích viên gạch khi tạo hình :

1921 1,56633.10

2,91V

PHẦN III CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO ( SẢN XUẤT )

1 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHỐI LIỆU

Các tính chất của nguyên liệu , loại sản phẩm , khối lượng sản xuất , các phương pháp chuẩn bị phối liệu và phối liệu sẽ quyết định những nguyên tắc chung của sơ đồ công nghệ chế tạo sản phẩm Các phương pháp gia công nguyên liệu và chuẩn bị phối liệu như : phương pháp dẻo , phương pháp hồ và phương pháp bán khô có tính chất quyết định đầy đủ tính nhất những sự khác biệt giữa các sơ đồ công nghệ chế tạo sản phẩm vì các quá trình tiếp theo là : Tạo hình , sấy nung sản phẩm

Đối với sản phẩm gạch lát mặt ngoài nhà có phủ lớp mầu trang trí là sản phẩm thuộc chủng loại sản phẩm gốm thô , ngoài các yêu cầu về cường độ còn có các yêu cầu

về hình dạng và bề mặt (độ cong , số lượng vết nứt , số lượng vết tróc … ) , các yêu cầu

về tính chất sản phẩm (độ đặc , độ xốp , độ dẫn nhiệt ) Ngoài ra do là sản phẩm gạch có phủ lớp màu trang trí nên còn có yêu cầu về độ liên kết bền vững của lớp phủ với lớp chân Độ bền lớp mặt trang trí và lớp xương phụ thuộc vào sự lựa chọn thành phần của chúng về các chỉ số độ co không khí và độ co lửa , các chỉ số này cần phải gần giống nhau và không được khác nhau quá 1 ÷ 1,5%

Gia công nguyên liệu và chuẩn bị phối liệu thường bằng phương pháp dẻo (ít phức tạp hơn ) , mặc dù chuẩn bị bằng bằng phương pháp bán khô đảm bảo chất lượng phối liệu cao hơn Gia công nguyên liệu và chuẩn bị phối bằng phương pháp hồ cho phối liệu có chất lượng cao nhất đảm bảo sự đồng đều tốt nhất về thành phần phối liệu

So sánh sô đồ công nghệ chuẩn bị phối liệu bằng phương pháp bán khô với phương pháp dẻo cho thấy rằng với cùng một chỉ tiêu về chi phí tiêu hao năng lượng(tương ứng là22 và 23kw công suất quy định cho một triệu viên gạch chuẩn),thì các chỉ tiêu chi phí

về kim loại của các nhà máy thực hiện ép bán khô hầu như cao hơn 3 lần so vói phương pháp dẻo còn chi phí về sức lao động thì thấp hơn 26 đến 30% so vói việc chuẩn bị phối liệu và tạo hình bằng phương pháp dẻo.lượng nước cần phải tách ra thấp hơn 4 lần so với phương pháp dẻo,làm giảm đáng kể chi phí về nhiên liệu công nghệ yệu cầu (20đến 26%).Phương pháp bán khô chuẩn bị nguyên liệu đòi hỏi mặt bằng sản xuất thấp hơn đến 30%(khi công suất nhà máy như nhau và giam đến 20đến 24% số công nhân so với phương pháp dẻo.Rút ngắn thời gian sản xuất sảm phẩm,tạo điều kiện tốt hơn để tự động hoáquá trình sản xuất

Do hàm lượng ô xít tạo màu trong lớp mặt chiếm khoảng 5% trên tổng 100%các nguyên liệu của phối liệu khi chưa kể ô xit tạo màu đưa vào, để làm đồng đều ô xít tạo màu trong thành phần phối liệu lớp mặt thì khi chuẩn bị phối liệu cho lớp mặt ta sử dụng

phương pháp hồ sau đó dùng tháp sấy phun để khử nước là tối ưu hơn cả nó cho phép phối liệu có chất lượng tốt nhất đạt được sự đồng đều cao nhất

2 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH

Ý nghĩa của việc tạo hình là tạo cho sản phẩm một hình dạng , kích thước , một

độ đặc và độ bền cần thiết sau khi tạo hình Để tạo hình sảm phẩm hai lớp này người ta

có thể tạo hình bằng phương pháp dẻo và ép bán khô trên các máy ép chuyên dụng

- Tạo hình dẻo : Điều kiện cần thiết không thể thiếu được khi tạo hình theo phương pháp dẻo bán sản phẩm là phối liệu phải đạt đủ độ dẻo , trong đó tổng các lực liên kết bên trong ( dính kết ) lớn hơn lực liên kết dính bám với bề mặt làm việc của khuôn tạo hình , còn hệ số ma sát bên trong lớn hơn hệ số ma sát bên ngoài

Yêu cầu của phối liệu sản xuất tạo hình phối liệu dẻo là độ ẩm W = (18 ÷ 22)% Trong thành phần phối liệu phải đồng nhất về thành phần hạt , thành phần các nguyên vật liệu đầu vào , đồng nhất về độ ẩm

Việc tạo hình dẻo đối với gạch được thực hiện bằng máy ép Phương pháp này có

ưu điểm là có thể sản xuất được nhiều loại sản phẩm có hình dạng , kích thước khác nhau và cả những hình dạng phức tạp Chuẩn bị phối liệu đơn giản , nguyên liệu được đồng đều , thiết bị ít , không cồng kềnh Đối với phương pháp này trong quá trình gia công nguyên liệu và tạo hình thì sản phẩm có độ ẩm lớn , lượng không khí lẫn vào trong phối liệu nhiều Do đó sản phẩm dễ co ngót và xuất hiện ứng suất trong sản phẩm Tuy nhiên ta có thể khắc phục hiện tượng này bằng cách tạo hình gạch bằng máy ép lentô chân không

Nguyên tắc tạo hình hai lớp dựa trên sự cung cấp phối liệu hai đầu chuyển tiếp có khung tạo hình đảm bảo cho phối liệu lớp mặt trang trí được phân bố đều theo hai mặt - mặt dọc và mặt ngang - chiều dày Một máy ép lentô chân không tạo lớp chân , còn một máy ép lentô tạo lớp mặt , trong khung tạo hình có rãnh dạng chữ L ngược , rãnh đảm bảo đưa phối liệu lớp mặt trang trí đến hai phía bề mặt của khối ép lớp chân , lỗ ra của phối liệu lớp chân nhỏ hơn lỗ ra của phối liệu lớp mặt để lớp mặt có thể phủ lên nó , tạo nên lớp trang trí

Đầu tạo hình được tưới nước Khi đi qua lỗ của đầu tạo hình , khối phối liệu lớp chân được nén lại và nhận hình dạng sản phẩm , đồng thời nó đi vào tiếp xúc với phối liệu lớp mặt được đùn ra từ rãnh dạng chữ L ngược của khung tạo hình và liên kết với nó Để làm tốt hơn sự liên kết của lớp mặt với lớp chân , trên bề mặt của lớp chân người ta đật trục con có các khía răng tạo nên các rãnh khía với các bước của rãnh khía từ 8 đến

không đủ , có khả năng lớp mặt trượt tương đối só với lớp chân và làm giảm sự liên kết của chúng

Để tạo cho sản phẩm có hình dáng chính xác , có góc và cạnh rõ ràng , đôi khi ở khoảng cách 1,3m tính từ miệng đầu tạo hình người ta đặt một khung làm cữ có kích thước nhỏ hơn miệng đầu ra của miệng tạo hình 0,5 ÷ 1 mm Khung cữ này làm tốt hơn

sự liên kết của lớp trang trí và lớp chân , đồng thời làm giảm khả năng hình thành bọt ở lớp mặt trang trí

- Tạo hình bán khô: Thực hiện bằng máy ép chuyên dụng Ép bán khô cho sảm có nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp dẻo:loại trừ được quá trình sấy gạch mộc lâu dài phức tạp thời gian của chu trình sản xuất giảm gần 2lần,sảm phẩm có hình dạng và kích thước chính xác hơn,chúng có độ co toàn phần nhỏ hơn phương pháp dẻo

Độ ẩm của bột thường vào khoảng 8 đến 12% Sảm phẩm tạo hình xong được đem đi nung ngay

SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ :

1 Sơ đồ dây chuyền lớp chân :

4.2.Sơ đồ dây chuyền lớp mặt

Nghiền lô xô 1

Gầu nâng 6

Bun ke 3 Vít tải 1

Bun ke nạp liệu

Định lượng

Kho đất sét trắng Kho cát Trường thạch Kho mầu (ôxyt crôm )

Máy cấp liệu thùng 2 Băng tải 6 Băng tải 7 Băng tải 9

BIỆN LUẬN SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

Đây là loại sảm phẩm 2 lớp bao gồm lớp chân và lớp mặt do đó nguyên liệu cần phải gia công kĩ để đảm bảo sự liên kết tốt giữa lớp chân và lớp mặt

Chuẩn bị phối liệu lớp chân như sau: Đất sét được gia công sơ bộ qua máy đập trục sau đó được đưa vào thiết bị sấy thùng quay để giảm độ ẩm từ 15% xuống còn 7% Ở thiết bị sấy thùng quay đất sét vừa đựợc nghiền và sấy.Sau khi sấy xong đất sét được đưa vào bun ke bốc ẩm tiếp đó đưa vào máy nghiền bi nghiền đến độ mịn yêu cầu là

<1mm.Cát cũng được nghiền qua máy nghiền bi đến độ mịn yêu cầu <1mm.Khi cát và đất sét được nghiền đến độ mịn yêu cầu chúng được đưa vào máy trộn hai trục khô với

Xe bàn xếp gạch Bãi sảm phẩm mộc xếp va gông Sấy nung tuy nel Phân loại sảm phẩm Bãi sảm phẩm

Vít tải 2

Bun ke nạp liệu

một tỷ lệ phối hợp nhất định ở đây phối liệu được làm đồng đều sau đó đưa qua máy trộn hai trục ẩm phối liệu được làm ẩm đến độ ẩm yêu cầu là 10%.Khi làm ẩm xong bột phối liệu được đưa vào xi lô ủ ủ trong thời gian 48giờ mục đích của việc ủ là làm đồng nhất về độ ẩm.trước khi đưa đi tạo hình thì bột phối liệu cần phải đánh tơi bằng máy nghiền lô xô

Chuẩn bị phối liệu lớp mặt : Đất sét được gia công sơ bộ qua máy cắt thái sau đó được khuâý tan qua máy khuấy ở đây đất sét được tạo thành hồ và đươc bơm vào bể ổn định hồ nhờ thiết bị bơm màng ở thiết bị bơm màng tạp chất bị loại ra.Cát , trường thạch

và ô xít tạo màu đươc nghiền qua máy nghiền bi đến kích thước yêu cầu là <1mm thì được cho vào bể khuấy trộn chung cùng với hồ đất sét ,hồ phối liệu có độ ẩm 45% được khử nước qua thiết bị tháp sấy phun để đạt độ ẩm yêu cầu của bột phối liệu là 10%.Trước khi đưa vào thiết bị tạo hình thì bột phối liệu được ủ với thời gian 48giờ và được làm tơi nhờ máy nghiền lô xô

Phối liệu lớp chân và lớp mặt khi chuẩn bị xong được đưa vào máy ép thuỷ lực để tạo hình hai lớp sảm phẩm Sau khi tạo hình xong viên mộc đươc đem đi nung ỏ thiết bị nung tunen với nhiệt độ nung là 1050oc Đối với sảm phẩm hai lớp thì viên mộc cần được xếp sao cho tránh sự tác động trực tiếp của ngọn lửa vào bề mặt lớp mặt và tránh

sự đọng ẩm trên bề mặt lớp mặt

PHẦN V : TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

a LẬP CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NHÀ MÁY

Cần phải xác định chế độ làm việc của nhà máy và các phân xưởng , trên cơ sở đó mới tính được sự tiêu hao nguyên vật liệu và số lượng sản phẩm sản xuất ra trong một giờ

Và từ đó mới tính , chọn , bố trí máy móc thiết bị , nhân lực theo tuyến sản xuất được hợp lí

Chế độ làm việc được xác định bằng số ngày làm việc trong năm , số ca trong ngày , số giờ làm việc trong một ca

Số ngày làm việc trong năm của từng phân xưởng được tính theo công thức :

Nlv = 365 – ( n1 + n2 + n3 )

Trong đó :

n1 : số ngày nghỉ chủ nhật trong năm

n2 : số ngày nghỉ lễ tết trong năm

n3 : số ngày nghỉ để sửa chữa , bảo dưỡng máy móc thiết bị trong năm

1 Đối với phân xưởng gia công nguyên liệu và tạo hình :

Số ngày nghỉ thứ bẩy chủ nhật trong năm : n1 = 2.52=104 ngày

Số ngày nghỉ lễ tết trong năm : n2 = 8 ngày

Số ngày nghỉ sửa chữa , bảo dưỡng máy móc thiết bị trong năm : n3 = 15 ngày

Vậy số ngày làm việc trong năm là :

Nlv = 365 – ( 104 + 8 + 15 ) = 238 ( ngày )

Mỗi ngày làm việc 2 ca

Số ngày làm việc trong năm : 238.2 = 476 ( ca )

Mỗi ca làm việc 8 giờ

Số ngày làm việc trong năm : 476.8 = 3808 ( giờ )

2 Đối với phân xưởng nung sản phẩm :

Để đảm bảo cho buồng đốt làm việc liên tục nên chỉ nghỉ 15 ngày sửa chữa , bảo dưỡng nên số ngày làm việc trong năm là :

Nlv = 365 – 15 = 350 ( ngày )

Mỗi ngày làm việc 3 ca

Số ca làm việc trong một năm : 350.3 = 1050 ( ca )

Mỗi ca làm việc 8 tiếng

Số giờ làm việc trong năm là : 1050.8 = 8400 ( giờ )

3 Đối với phân xưởng bốc dỡ sản phẩm và xếp goòng :

Các phân xưởng này cũng làm việc quanh năm chỉ nghỉ những ngày sửa chữa và bảo dưỡng là 15 ngày

 Số ngày làm việc trong năm :

Nlv = 365 – 15 = 350 ( ngày )

Mỗi ngày làm việc 3 ca

 Số ca làm việc trong năm : 350.3 = 1050 ( ca )

Mỗi ca làm việc 8 giờ

 Số giờ làm việc trong năm : 1050.8 = 8400 ( giờ )

BẢNG CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NHÀ MÁY

Thời gian

3 Năng suất cho quá trình ra lò phân loại

Hao hụt tại kho thành phẩm : 0,5% ( Tính theo đơn vị viên)

N2= N1

5 , 0 100

4 Năng suất vào lò nung

Hao hụt trong quá trình sấy nung liên hợp : 3%

N3= N2

3 100

6 Năng suất kho chứa sản phẩm mộc

Hao hụt khâu chứa sản phẩm mộc : 0,5%

N5= N4

5 , 0 100

7 Năng suất cho quá trình xếp lên xe đẩy

Hao hụt khâu xe đẩy là 0,01%

N6= N5

01 , 0 100

8 Năng suất tại máy tạo hình

Hao hụt tại máy tạo hình là 0,5%

N8= N7

5 , 0 100

Tính cân bằng vật chất cho tuyến gia công lớp chân

Năng suất tại thiết bị định l-ợng cung cấp cho máy ép

Hệ số hao hụt tại thiết bị định l-ợng là : 0.5%

Gc0 = Gc

5 , 0 100

=37156,79(m3/năm)

1 Năng suất tại bunke cung cấp cho máy ép

Hệ số hao hụt tại bunke : 0.0%

Gc1 = Gc = 44588142,3 ( kg/năm) V= 37156 , 79

1200

3 ,

2 Năng suất tại gầu nâng

Hao hụt tại gầu nâng là 0,2%

Gc28= Gc1

2 , 0 100 100

 = 44607357(kg/năm)

V = 37172 , 78

1200

3 Năng suất tại máy nghiền lôxô

Hao hụt tại máy nghiền lôxô : 0,5%

 (m3/năm)

4 Năng suất tại xi lô ủ phối liệu

Hao hụt tại xilô ủ phối liệu : 0,0 %

Gc4= Gc3 =44831514,6 ( kg/năm)

V= 37395 , 6

1200

6 ,

5 Năng suất tại gầu nâng số 5

Hao hụt tại gầu nâng là 0,2%

Gc58= Gc4

2 , 0 100

6 Năng suất tại máy trộn con lăn -ớt

Hao hụt tại máy trộn con lăn là 0,5%

Gc6 = Gc5 

5 , 0 100

)=1516942,32( kg n-ớc/năm )

Khối l-ợng phối liệu ở trạng thái khi trộn các nguyên liệu ở độ ẩm ch-a cho thêm n-ớc là :

Gc6* = Gc6 - GN-ớc = 45147092,8- 1516942,32 = 43603150,5(kg/năm)

7 Năng suất tại máy trộn con lăn khô

Hao hụt tại máy trộn con lăn là 0,5%

Gc7 = Gc6* 

5 , 0 100

Tính cân bằng vật chất cho tuyến gia công đất sét lớp chân

1 Năng suất tại thiết bị định l-ợng bột đất sét ( Chiếm 92,06%)

Hao hụt tại thiết bị định l-ợng là 0,5%

1

ds

2 Năng suất tại bun ke chứa bột đất sét

Hao hụt tại bunke chứa là 0,0 %

2

ds

G =G ds1 = 40078651,51(kg/năm)

' 1 1

ds

ds ds

G V

1

ds

3 Năng suất tại thiết bị sàng rung

Hao hụt tại thiết bị sàng là 0,5%

ds

ds ds

G V

 36618,23(m

3

/năm )

4 Năng suất tại thiết bị Gầu nâng

Hao hụt tại gầu nâng là 0,2%

ds

ds ds

G V

 36802,24(m

3/năm )

5 Năng suất tại máy nghiền bi

Hao hụt tại máy nghiền bi là 0,5%

G V

3

/năm )

6 Năng suất tại gầu nâng 1

Hao hụt tại gầu nâng là 0,2%

7 Năng suất tại bunke bốc ẩm

Hao hụt tại bun ke bốc ẩm là 0,0%

G V

3

/năm )

8 Năng suất tại thiết bị sấy thùng quay

Hao hụt tại thiết bị sấy thùng quay là 0,0%.Độ ẩm đẩt sét tr-ớc khi vào sấy là 15%

và sau khi sấy là 7%

7 100

G V



7

7 30423,39(m3/năm )

9 Năng suất tại băng tải

Hao hụt tại băng tải số 2là 0,2%

G V



9

8 30823,28(m3/năm )

Trong đó ds  1450 (kg/m3) là khối l-ợng thể tích của đất sét tr-ớc khi sấy

10 Năng suất tại thiết bị máy cắt thái

Hao hụt tại thiết bị máy cắt thái là 0,5%

 

ds

ds ds

G V



10

9 30978,17(m3/năm )

11 Năng suất tại băng tải số 1

Hao hụt tại băng tải là 0,2%

G V



11

10 31040,25 (m3/năm )

12 Năng suất tại thiết bị cấp liệu hình hộp

Hao hụt tại thiết bị cấp liệu hình hộp là 0,5%

G V



12

11 31196,23(m3/năm )

13 Năng suất tại kho đất sét

Hao hụt tại kho dất sét là 0,5%

G V

1 Năng suất tại thiết bị định l-ợng cát

Hao hụt tại thiết bị định l-ợng là 0,5 %

G V



1

1 2936,2(m3/năm ) Trong đó = 1350 (kg/m3) là khối l-ợng thể tích của của cát nghiền mịn

2 Năng suất tại bunke chứa cát mịn

Hao hụt tại bun Ke chứa là 0,0 %

G cat2 G cat1  3963822,68(kg/năm)