Nghiên cứu chế tạo gạch chịu lửa sa mốt a theo công nghệ bê tông gốm, sử dụng chất kết dính huyền phù gốm nồng độ cao

B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI TRN TH HOA NGHIấN CU CH TO GCH CHU LA SA MT A THEO CễNG NGH Bấ TễNG GM S DNG CHT KT DNH HUYN PH GM NNG CAO Chuyờn ngnh : CễNG NGH VT LIU Vễ C LUN VN THC S KHOA HC NGNH CễNG NGH HểA HC NGI HNG DN KHOA HC PGS TS O XUN PHI hà nội - 2010 LI CM N Lun c thc hin ti Phũng thớ nghim b mụn Cụng ngh vt liu Silicat trng i hc bỏch khoa H Ni, Phũng thớ nghim khoa Cụng ngh Vt liu trng Cao ng Húa cht Lõm Thao di s hng dn ca Thy giỏo PGS TS o Xuõn Phỏi Tỏc gi xin chõn thnh by t lũng bit n sõu sc ụi vi Thy hng dn, cỏc thy cụ B mụn CNVL Silicat trng HBK H Ni, cỏc thy cụ thuc khoa CNVL trng Cao ng Húa cht -Lõm Thao ó giỳp , to iu kin cho tụi hon thnh bn lun ny Cng nhõn dp ny, tụi xin chõn thnh cm n Viờn o to Sau i hc Trng i hc Bỏch khoa H Ni ó quan tõm to iu kin cho tụi sut thi gian hc v hon thin luõn Cui cựng tụi xin by t lũng cm n sõu sc ti gia ỡnh, ng nghip v bn bố ó giỳp , ng viờn v to iu kin cho tụi hon thnh tt lun ny H Ni, ngy 25 thỏng 10 nm 2010 Hc viờn Trn Th Hoa Lun thc s Chuyờn ngnh: CNVL Vụ c MC LC Mc Ni dung Trang Li cm n Mc lc Danh mc cỏc ch vit tt Danh mc cỏc bng Danh mc cỏc hỡnh v v th minh ho M U Lch s phỏt trin vt liu chu la Vi nột v s i v phỏt trin cụng ngh sn xut VLCL samt Tỡnh hỡnh nghiờn cu v ng dng cụng ngh sn xut vt liu chu la theo cụng ngh bờ tụng gm s dng cht kt dớnh huyn phự nng cao Mc ớch v nhim v nghiờn cu ca ti Phng phỏp nghiờn cu í ngha ca ti D kin ỏp dng kt qu nghiờn cu Kt cu ca lun CHNG I : C S K THUT CA Bấ TễNG GM 10 Lun thc s 1.1 1.1.1 1.1.2 1.2 Chuyờn ngnh: CNVL Vụ c Cụng ngh ch to gch chu la v ý ngha ca cht liờn kt sn xut VLCL S mụ t cụng ngh ch to gch chu la sa mt A truyn thng í ngha ca cht liờn kt sn xut VLCL C s khoa hc cụng ngh ch to bờtụng gm t cht kt dớnh huyn phự gm nng cao CHNG II: PHNG PHP V THIT B NGHIấN CU 10 10 14 16 29 2.1 Xỏc nh thnh phn hoỏ 29 2.2 Xỏc nh lng th tớch v xp biu kin 30 2.2.1 Khi lng th tớch 30 2.2.2 xp biu kin 31 Xỏc nh cng ca vt liu 31 2.3 2.4 2.5 Xỏc nh thnh phn khoỏng ca vt liu bng phõn tớch nhiu x Rnghen (XRD) Xỏc nh vi cu trỳc ca vt liu bng kớnh hin vi in t quột (SEM) trờn b mt mi phng 32 34 2.6 Xỏc nh m ca h 35 2.7 Xỏc nh lng sút sng ca h 35 2.8 Xỏc nh nht ca h 36 Lun thc s Chuyờn ngnh: CNVL Vụ c 2.9 Xỏc nh pH ca h 36 2.10 Xỏc nh t trng ca dung dch 37 2.11 Cỏch tớnh n phi liu 38 2.11.1 Cỏc tớnh n phi liu sn SM A: 38 2.11.2 Cỏch tớnh n phi liu ch to huyn phự gm: 38 CHNG III: TRIN KHAI NGHIấN CU THC NGHIM KT QU V THO LUN 3.1 Tp hp cỏc loi nguyờn liu v ph gia s dng nghiờn cu 40 40 3.1.1 Sn sa mt v cao lanh 40 3.1.2 Cao lanh 42 3.1.3 Cỏt quart 45 3.1.4 Thy tinh lng 45 3.1.5 Cỏc loi ph gia n nh h 45 Nghiờn cu ch to huyn phự gm nng cao 46 3.2.1 nh hng ca nc thy tinh n pH ca h 46 3.2.2 Chun b nguyờn liu 46 3.2.3 nh hng ca quỏ trỡnh nghin n tớnh cht ca HCBS 47 3.2.4 Nghiờn cu n nh tớnh cht huyn phự gm nng cao 50 3.2 Lun thc s Chuyờn ngnh: CNVL Vụ c 3.2.4.1 Khuy trn c hc: 50 3.2.4.2 nh hng ca hm lng ph gia n tớnh cht ca h 51 3.2.5 Kho sỏt cỏc thụng s k thut ca nghin h 54 3.2.6 nh hng thi gian khuy trn n c tớnh k thut ca HCBS 58 3.2.7 nh hng ca khuy trn c hc n tui th ca h HCBS 61 3.3 3.3.1 Nghiờn cu ch to gch chu la sa mt A theo cụng ngh bờ tụng gm s dng cht kt dớnh huyn phự gm nng cao Tớnh toỏn la chn t l phi liu v k thut gia cụng s lý mu nguyờn liu nguyờn cu 63 63 3.3.1.1 Xỏc nh thnh phn cp phi ht ti u 63 3.3.1.2 Mụ t thớ nghim ch to mu phũng thớ nghim 64 3.3.1.3 Phõn tớch kt qu thớ nghim: 67 3.3.2 3.4 nh hng ca hm lng CKD HCBS n sn phm mu bờ tụng gm 68 Bin phỏp tng bn cho mu bờ tụng sau sy 110 100C 75 KT LUN V KIN NGH 82 TI LIU THAM KHO 84 CC PH LC 87 Lun thc s Chuyờn ngnh: CNVL Vụ c DANH MC CC HèNH MINH HA V TH TT TấN HèNH MINH HA Hỡnh 1.1: S dõy chuyn sn xut gch chu la sa mt A truyn thng Hỡnh 1.2 Cỏc nhúm cu trỳc ca bờ tụng gm TRANG 10 18 Hỡnh 1.3 : Hỡnh th hin s phỏt trin nng thờ tớch Cv giai on nghin (I III) v nht ca HCBS quỏ trinh nghin 21 [30-331] Hỡnh 1.4 : nh hng ca nng th tớch CV ca thy tinh quc(a) v cỏt quc(b) quỏ trỡnh nghin t (Pcast% xp biu kin, 23 cng nộn sau sy bendN/mm , [28] Hỡnh1.5 S ph thuc h s ct (a) v nht (b)vo lc ct ca HCBS h zircon (Cv=0.64) ti cỏc di nhit khỏc (1) = 23 650C, (2) = 450C, (3) = 250C Hỡnh 1.6 Tng quan chung v s ph thuc cỏc ch tiờu k thut ca HCBS quỏ trỡnh nghin giai on [32] Hỡnh 1.7 nh hng ca Na2O thy tinh lng n nht ca HCBS , xp, cng ca mu ỳc[32] 24 24 Hỡnh 1.8 : a Thnh phn, kớch thc ht tng ng HCBS.[32] b Hỡnh th hin s ph thuc nht vo ỏp lc ct ng vi cỏc giỏ tr khỏc ca Cv h huyn phự thy tinh quc.(1)=0.74, (2)=0.79, (3)=0.78, 24 Lun thc s Chuyờn ngnh: CNVL Vụ c DANH MC CC CH VIT TT TT Kớ hiu Chỳ gii VLCL Vt liu chu la HCBS Huyn phự gm nng cao SMA Samot A CKD Cht kt dớnh CLG Ct liu gy TPH Thnh phn ht % ss % sút sng SD Ph gia siờu LSF Ph gia Linosunphonat 10 MLD-62 11 HA Cao nhụm 12 LCC Bờ tụng chu la ớt xi mng 13 ULCC Bờ tụng chu la siờu ớt xi mng 14 NCC Bờ tụng chu la khụng xi mng L mt loi vt liu chu la cao nhụm Lun thc s Chuyờn ngnh: CNVL Vụ c Hỡnh 1.9: nh hng ca hm lng cht kt dớnh phi liu to hỡnh n xp v bn nộn ca sn phm Bờ tụng gm gia 25 o nhit 1000 C Hỡnh 1.10: nh hng ca m phi liu n xp (1) v bn 10 nộn (2) ca sn phm Bờ tụng gm vi hm lng HCBS 30% sau 25 o nung 1000 C 11 12 13 14 15 Hỡnh 1.11 : Nhit bt u bin dng di ti trng ca mu bờ tụng gm Hỡnh 1.12: S hỡnh thnh vựng tip xỳc bờ tụng gm vi ct liu xp Hỡnh 1.11 : Nhit bt u bin dng di ti trng ca mu bờ tụng gm Hỡnh 1.12: S hỡnh thnh vựng tip xỳc bờ tụng gm vi ct liu xp Hỡnh 2.1: S ca mt ph k tia X phõn tỏn chiu di bc súng dựng phõn tớch nh lng thnh phn húa hc 26 26 27 27 30 16 Hỡnh 2.2: mụ t quy lut Bragg 33 17 Hình 2.3: Nguyên lý thiết bị SEM 34 18 Hỡnh 3.1 nh hng ca thi gian nghin n nhit ca h 56 19 Hỡnh 3.2 nh hng ca thi gian nghin n nht ca h HCBS 20 Hỡnh 3.3 nh hng ca nhit n nht ca h 56 56 Lun thc s Chuyờn ngnh: CNVL Vụ c 21 Hỡnh 3.4 nh hng ca nht vo nhit 22 23 24 25 26 Hỡnh 3.5 nh hng ca thi gian khuy trn n cng nộn nhit sy 1100C 10 ca mu ỳc HCBS Hỡnh 3.6 nh hng ca thi gian trn n xp biu kin ca mu ỳc HCBS Hỡnh 3.7 nh hng ca thi gian trn n cng un ca mu ỳc HCBS Hỡnh 3.8 nh hng ca thi gian trn n cng nộn ca mu ỳc HCBS Hỡnh 3.9 nh hng ca thi gian trn n lng th tớch ca mu ỳc HCBS 27 Hỡnh 3.10: S ch to mu phũng thớ nghim 28 29 Hỡnh 3.11 nh hng ca cp phi ht n bn nộn sau sy v lng th tớch Hỡnh 3.12 nh hng ca cp phi ht n bn nộn sau nung v xp 57 59 60 60 60 61 66 67 68 Hỡnh 3.13 Hỡnh th hin mi quan h gia hm lng HCBS n 30 cỏc tớnh cht ca bờ tụng nh cng chu nộn, xp biu kin, 71 hỳt nc nhit 12500C Hỡnh 3.14 Hỡnh th hin mi quan h gia hm lng HCBS n 31 cỏc tớnh cht ca bờ tụng nh co, lng th tớch ca mu 71 12500C 32 Hỡnh 3.15 Hỡnh th hin mi quan h gia hm lng HCBS n 72 Lun thc s Chuyờn ngnh: CNVL Vụ c Khi lng th tớch, co sau nung nhit 12500C tng ng hoc cao hn ớt so vi cỏc mu bờ tụng, mu gch sa mt A c sn xut theo phng phỏp truyn thng Vi cỏc ch tiờu trờn cho ta thy vic ỏp dng cụng ngh bờ tụng gm vo sn xut gch chu la sa mt A ú l ta cú th h thp nhit nung ca gch 1502000C m ta thu c gch cú cht lng tng ng thm cũn cao hn so vi phng phỏp truyn thng Bng 3.28 Bng th hin s phỏt trin cng ca mu bờ tụng ng vi cỏc giỏ tr khỏc ca HCBS cỏc nhit khỏc Cng (MPa) cỏc nhit khỏc Hm lng HCBS 110 -1150C 9000C 12500C 30 1.92 10.94 40.42 33 2.63 14.58 33.75 36 2.94 21.46 24.79 Cng (MPa) Ta cú hỡnh v sau õy: 45 40 35 30 25 20 15 10 Nhit 110 Nhit 900 Nhit 1280 29 30 31 32 33 34 35 36 37 Hm lng HCBS (%) Hỡnh 3.15 Hỡnh th hin mi quan h gia hm lng HCBS n vic phỏt trin cng 73 Lun thc s Chuyờn ngnh: CNVL Vụ c Nhn xột kt qu: Vic thay i hm lng HCBS nh hng n vic phỏt trin cng ca mu bờ tụng nhit thp, nhit sy 110 -1150C hm lng HCBS tng thỡ cng tng nhit 9000C hm lng HCBS tng thỡ cng mu bờ tụng cng tng mnh nhit 12500C thỡ ngc li hm lng HCBS tng thỡ cng mu bờ tụng li gim tng i mnh Chớnh vỡ vy phi hn ch s dng HCBS phi liu vỡ nhit lm vic ca BTCL SM A hay gch CL SMA cao >13000C ng thi cũn phi chu ti trng nhit, ú khụng nờn cho nh hn 30% vỡ s khú thi cụng to hỡnh sn phm Khụng nờn cho ln hn 36% vỡ s lm suy gim cng nhit lm vic Bng 3.29 Bng th hin co ca ca mu bờ tụng ng vi cỏc giỏ tr khỏc ca HCBS co (%) cỏc nhit khỏc Hm lng HCBS 110 -1150C 9000C 12800C 30 0.33 0.75 1.5 33 0.42 1.67 36 0.5 1.67 Ta cú hỡnh v sau õy: 74 Lun thc s Chuyờn ngnh: CNVL Vụ c 1.8 1.6 co say, nung 1.4 1.2 nhiet 110 nhiet 900 nhiet 1280 0.8 0.6 0.4 0.2 28 30 32 34 36 38 ham luong HCBS Hỡnh 3.16 Hỡnh th hin mi quan h gia hm lng HCBS n co ngút ca sn phm Nhn xột kt qu: Vic thay i hm lng HCBS nh hng n co ca mu bờ tụng nhit thp, nhit sy 110 -1150C hm lng HCBS tng thỡ co tng nhiu tng nhit 9000C hm lng HCBS tng thỡ co tng ớt co 30% bng co 36% nhit 12500C thỡ ngc li hm lng HCBS tng thỡ tng co 30% bng co 36% Chớnh vỡ nhn xột trờn cho ta kt qu, nhit lm vic ca bờ tụng cao >13000C ng thi cũn cú th chu ti trng nhit, ú phi hn ch s dng HCBS phi liu, khụng nờn cho nh hn 30% vỡ s khú thi cụng to hỡnh sn phm Khụng nờn cho ln hn 36% vỡ s lm bờ tụng co nhiu nhit lm vic Gõy nờn s mt chớnh xỏc v kớch thc sn phm, c bit vi nhng sn phm ln cng nguy him õy l ch tiờu quan trng thi cụng xõy dng cỏc thit b nhit lm vic nhit cao, nú liờn quan n s chớnh xỏc kớch thc ca cỏc thit b nhit, k thut xõy lút 75 Lun thc s Chuyờn ngnh: CNVL Vụ c 3.4 Bin phỏp tng bn cho mu bờ tụng sau sy 110 100C tng cng cng ca mu bờ tụng ta cng thao tỏc tng t nh trờn nhng cỏc mu ny sau sy ta a vo ngõm dung dch nc thy tinh pha loóng cũn t trng d = 1,09 g/cm3 vũng 30 40 phỳt (pha t l nc: nc thy tinh cú t trng 1,42 g/cm3 l 3:1), sau ú vt khụ ri li tip tc cho vo t sy 1100C, nung 9000C, nung 12500C Sau ú tỏc gi cng th cỏc tớnh cht c lý ca mu thớ nghim S liu th hin bng sau õy Bng 3.30 : Kt qu s liu ca nhng mu sau sy 110 -1150C ó qua mụi trng tm thc nc thy tinh (d=1,09g/cm3) n (MPa) L0 (cm) L2 (cm) L2 (%) Ký hiu mu Fu (N) Fn (KN) TBI1' 673.33 8700.00 5.44 4.00 3.99 0.33 TBII1' 750.00 11833.33 7.40 4.00 3.98 0.50 TBIII1' 883.33 14233.33 8.90 4.00 3.98 0.42 Bng 3.31 : Kt qu s liu ca nhng mu sau nung 9000C ó qua mụi trng tm thc nc thy tinh (d=1,09g/cm3) Ký hiu mu Fu (N) Fn (KN) n (MPa) TBI2' 1883.33 15.33 9.59 0.58 TBII2' 2033.33 17.33 11.06 0.75 TBIII2' 2800.00 31.00 19.38 1.50 76 L2 (%) Lun thc s Chuyờn ngnh: CNVL Vụ c Bng 3.32 Bng kt qu s liu ca nhng mu sau nung 12500C ó qua mụi trng tm thc nc thy tinh (d=1,09g/cm3) n L3 (%) H (%) Xbk (%) v (g/cm3) TBI3' 49.0 1.58 8.64 18.51 2.14 TBII3' 67.7 1.75 7.52 15.51 2.06 TBIII3' 51.04 1.67 7.94 15.37 1.93 Khoi luong the tich g/cm3, co % Ký hiu mu 2.5 1.5 lng th tớch co 0.5 28 30 32 34 36 38 Ham luong HCBS % Hỡnh 3.17 Hỡnh th hin mi quan h gia hm lng HCBS n cỏc tớnh cht ca bờ tụng nh cng chu nộn, xp biu kin, hỳt nc nhit 12500C ó qua mụi trng tm thc nc thy tinh (d=1,09g/cm3) 77 Cng (MPa), xp bin kiờn (%), hỳt nc (%) Lun thc s Chuyờn ngnh: CNVL Vụ c 80 70 60 50 Cuong Mpa 40 Do xop bieu kien % 30 Do hut nuoc % 20 10 28 30 32 34 36 38 Hm lng HCBS (%) Hỡnh 3.18 Hỡnh th hin mi quan h gia hm lng HCBS n cỏc tớnh cht ca bờ tụng nh co, lng th tớch ca mu 12500C ó qua mụi trng tm thc nc thy tinh (d=1,09g/cm3) Nhn xột kt qu: 12500C cỏc ch tiờu ca mu sn phm bờ tụng ó qua mụi trng tm thc nc thy tinh (d=1,09g/cm3) nh: Cng chu nộn cao hn cng chu nộn ca mu gch sa mt A sn xut theo phng phỏp truyn thng, c bit hm lng HCBS 33% l cao nht hỳt nc, xp biu kin, co, lng th tớch tng ng hoc hi ớt hn so vi cỏc mu bờ tụng, mu gch sa mt A c sn xut theo phng phỏp truyn thng.nh hm lng 36% thỡ lng riờng nh hn so vi phng phỏp truyn thng Vi cỏc ch tiờu trờn cho ta thy ý ngha ln ca vic ỏp dng cụng ngh bờ tụng gm vo sn xut gch chu la sa mt A ú l ta cú th h thp nhit nung, thm khụng cn nung ca gch m ta thu c gch cú cht lng tng ng Bng 3.33 Bng th hin s phỏt trin cng ca mu bờ tụng ó qua tm thc ng vi cỏc giỏ tr khỏc ca HCBS 78 Lun thc s Chuyờn ngnh: CNVL Vụ c Cng MPa cỏc nhit khỏc Hm lng HCBS 110 -1150C 9000C 12800C 30 5.44 9.59 49 33 7.4 11.06 67 36 8.9 19.38 51 80 Cng (MPa) 70 60 50 Nhit 110 40 Nhit 900 30 Nhit 1280 20 10 29 30 31 32 33 34 35 36 37 Hm lng HCBS (%) Hỡnh 3.19 Hỡnh th hin mi quan h gia hm lng HCBS n vic phỏt trin cng ca mu ó qua dung dch tm thc Nhn xột kt qu: Vic thay i hm lng HCBS nh hng n vic phỏt trin cng ca mu bờ tụng ó qua tm thc dung dch nc thy tinh lng t trng d = 1,09 g/cm3 nhit thp, nhit sy 110 -1150C hm lng HCBS tng thỡ cng tng nhit 9000C hm lng HCBS tng thỡ cng mu bờ tụng cng tng mnh 79 Lun thc s Chuyờn ngnh: CNVL Vụ c nhit 12500C thỡ hm lng HCBS ng vi 33% cho cng mu bờ tụng cao nht Chớnh vỡ nhn xột trờn cho ta kt qu, nhit lm vic ca bờ tụng cao >1300 C ng thi cũn cú th chu ti trng nhit, ú vic s dng HCBS phi liu rt quan trng, Hm lng 33% cho mỏc bờ tụng cao nht Bng 3.34 Bng th hin co ca ca mu bờ tụng ng vi cỏc giỏ tr khỏc ca HCBS co (%) cỏc nhit khỏc Hm lng HCBS 110 -1150C 9000C 12500C 30 0.33 0.58 1.58 33 0.42 0.7 1.75 36 0.5 1.5 1.67 ụ co (%) 1.5 Nhit 110 -115 Nhit 900 Nhit 1250 0.5 29 30 31 32 33 34 35 36 37 Hm lng HCBS (%) Hỡnh 3.20 Hỡnh th hin mi quan h gia hm lng HCBS n co ngút ca sn phm ó qua dung dch tm thc 80 Lun thc s Chuyờn ngnh: CNVL Vụ c Nhn xột kt qu: Vic thay i hm lng HCBS nh hng n co ca mu bờ tụng nhit thp, nhit sy 110 -1150C hm lng HCBS tng thỡ co tng nhiu tng nhit 9000C hm lng HCBS tng thỡ co tng mónh lit nht co 36% l cao nht nhit 12500C thỡ ngc li hm lng HCBS tng thỡ tng co 30% bng co 36% Chớnh vỡ nhn xột trờn cho ta kt qu, nhit lm vic ca bờ tụng cao >13000C ng thi cũn cú th chu ti trng nhit, ú phi hn ch s dng HCBS phi liu, khụng nờn cho nh hn 30% vỡ s khú thi cụng to hỡnh sn phm Khụng nờn cho ln hn 36% vỡ s lm bờ tụng co nhiu nhit lm vic Gõy nờn s mt chớnh xỏc v kớch thc sn phm, c bit vi nhng sn phm ln cng nguy him õy l ch tiờu cc k quan trng thi cụng xõy dng cỏc thit b nhit lm vic nhit cao Da vo th hỡnh 3.19 v th hỡnh 3.20 ta thy hm lng HCBS 33% cho cỏc giỏ tr ti u sn xut nhng sn phm khụng nung T th hỡnh 3.16 v hỡnh 3.20 ta thy co ca mu bờ tụng khụng thay i nhiu gia mu qua tm thc v mu khụng qua tm thc PH LC 81 Lun thc s Chuyờn ngnh: CNVL Vụ c KT LUN V KIN NGH Kt lun Qua cỏc kt qu nghiờn cu, kho sỏt v phõn tớch trờn ta cú th i n kt lun nh sau: - La chn nguyờn liu sn sa mt A ph c ht