Bài giảng Vật liệu xây dựng: Chương 3 - TS. Vũ Quốc Hoàng

Bài giảng Vật liệu xây dựng: Chương 3 Vật liệu gốm xây dựng, cung cấp cho người học những kiến thức như: Nguyên liệu để chế tạo; các tính chất cơ học chủ yếu của đất sét; gạch đất sét nung. Mời các bạn cùng tham khảo!

CHƯƠNG III VẬT LIỆU GỐM XÂY DỰNG Khái niệm chung Ở chương II, nghiên cứu vật liệu đá thiên nhiên loại vật liệu qua trình gia cơng đơn học mà có, vậy, tính chất loại vật liệu hồn toàn giống loại đá gốc ban đầu Vật liệu đá thiên nhiên có nhược điểm: o >  hệ số truyền nhiệt   nặng nề  chi phí đầu tư móng  kinh phí vận chuyển lớn GV VŨ QUỐC HOÀNG 1 Nguyên liệu để chế tạo  Nguyên liệu chủ yếu để chế tạo gốm xây dựng gồm:      GV VŨ QUỐC HOÀNG Nguyên liệu để chế tạo 1.1 Đất sét Sự thành tạo dạng:  Trầm tích học:  Trầm tích hóa học: GV VŨ QUỐC HOÀNG Nguyên liệu để chế tạo 1.1 Đất sét  Đất sét cao lanh:  Đất sét: GV VŨ QUỐC HOÀNG Nguyên liệu để chế tạo 1.2 Thành phần hóa học đất sét dùng chế tạo sản phẩm gốm  Được đặc trưng hàm lượng Oxit (%) có đất sét Bảng III-1:  Ở Việt Nam thành phần hóa học đất sét dao động phạm vi rộng vùng khác nhau, chí khu vực khác GV VŨ QUỐC HOÀNG Nguyên liệu để chế tạo 1.2 Thành phần hóa học đất sét dùng chế tạo sản phẩm gốm + Tác dụng Oxít đến chất lượng sản phẩm:  Al2O3 :  SiO2 : GV VŨ QUỐC HOÀNG Nguyên liệu để chế tạo 1.2 Thành phần hóa học đất sét dùng chế tạo sản phẩm gốm + Tác dụng Oxít đến chất lượng sản phẩm:  Fe2O3 :  CaO, MgO : GV VŨ QUỐC HOÀNG Nguyên liệu để chế tạo 1.2 Thành phần hóa học đất sét dùng chế tạo sản phẩm gốm + Tác dụng Oxít đến chất lượng sản phẩm:  K2O Na2O :  SiO2 td : GV VŨ QUỐC HOÀNG Nguyên liệu để chế tạo 1.3 Thành phần cỡ hạt đất sét  Trong đất sét có nhiều loại cở hạt khác người ta chia làm nhóm chủ yếu sau đây:  Nhóm hạt sét: d < 0,005 mm  Nhóm hạt bụi : d = 0,005  0,15 mm  Nhóm hạt cát: 0,15  mm GV VŨ QUỐC HOÀNG Nguyên liệu để chế tạo 1.3 Thành phần cỡ hạt đất sét Người ta dựa vào tỉ lệ % hàm lượng nhóm hạt sét mà chi đất sét làm loại với tên gọi sau: Bảng III-2 Tên đất - Đất sét tinh khiết Đất sét Đất sét pha Đất cát pha nhiều sét Đất cát pha sét Đất cát Cát Tỷ lệ % hàm lượng hạt sét > 60 30-60 20-30 15-30 % 10-15 5-10 28 % lượng nước độ co ngót sản phẩm 10% + Người ta đem nhào trộn đất sét khơ với 20  28 % lượng nước độ co ngót sản phẩm 610% + Người ta đem nhào trộn đất sét khô với < 20 % lượng nước độ co ngót sản phẩm < % Căn vào cơng nghệ tạo hình trang thiết bị nhà máy mà người ta lựa chọn cách GV VŨ QUỐC HOÀNG Các tính chất học chủ yếu đất sét 2.2    b/ Nén bi đất sét: (D = 4-6 cm) Người ta nhào trộn đất sét khơ với 17  30 % nước, sau dùng máy nén chuyên dùng, lực 500 gf, 700 gf, 1000 gf  xuất vết nứt Công thức: Kd = P  a  P: lực nén gf, Kgf  a: độ biến dạng bi (cm)  Kd =  3,5 Kgf.cm GV VŨ QUỐC HOÀNG Các tính chất học chủ yếu đất sét 2.2 Hình III.1: Máy nén chuyên dùng Mâm nén Viên bi sắt Mâm nén Trục di động thẳng đứng Phần trục khắc độ Mâm đặt tải trọng Gương phát vết nứt GV VŨ QUỐC HỒNG 10 Các tính chất học chủ yếu đất sét 2.3  Tuỳ thuộc chủ yếu vào tỷ lệ % Fe2O3 có nguyên liệu Bảng III-3 Hàm lượng Fe2O3 (%) Màu sản phẩm sau nung   0,8 1,3 2,7 4,2 5,5 8,5 10 Trắng Trắng đục Vàng nhạt Vàng Hồng nhạt Hồng Nâu hồng Bảng III-3 điều kiện cần (%Fe2O3 ) Điều kiện đủ nhiệt độ nung phải phù hợp với tính chất ngun liệu GV VŨ QUỐC HỒNG Các tính chất học chủ yếu đất sét 2.4  Khi gặp nhiệt độ lò nung tăng dần:      GV VŨ QUỐC HỒNG 11 Các tính chất học chủ yếu đất sét 2.4 Quá trình biến đổi lý hóa đất sét  Khi gặp nhiệt độ lò nung tăng dần:    GV VŨ QUỐC HỒNG Các tính chất học chủ yếu đất sét 2.4 Q trình biến đổi lý hóa đất sét   GV VŨ QUỐC HOÀNG 12 Các tính chất học chủ yếu đất sét 2.4 Q trình biến đổi lý hóa đất sét + Đo gián tiếp:  Chế tạo dụng cụ nón cụt tiêu chuẩn (cơne tiêu chuẩn)  Ngun liệu: • Đất sét cao lanh • Oxit nhôm • Cát thạch anh • Một số chất trợ dung khác  nghiền  sàng qua sàng 900 lỗ/m2  phối hợp tỷ lệ khác  nón cụt có nhiệt độ chảy khác Ban đầu, to = 600oC, 620 oC,640 oC,….2000 oC GV VŨ QUỐC HOÀNG Gạch đất sét nung  Quy trình cơng nghệ sản xuất gồm bước sau:      GV VŨ QUỐC HOÀNG 13 Gạch đất sét nung 3.1 Căn vào công suất nhà máy  chọn phương tiện: hoàn toàn giới, bán giới  Dùng máy xúc bóc vỏ lớp đất canh tác: 20-30 cm  Chọn phương tiện: băng chuyền cao su, xe tự đổ  Nhà máy gần nguồn nguyên liệu, khoảng cách vận chuyển ngắn  giảm chi phí  GV VŨ QUỐC HỒNG Gạch đất sét nung 3.2 Mục đích: Để đồng độ ẩm thành phần hóa học -> tạo hình dễ dàng, màu sắc đồng  GV VŨ QUỐC HOÀNG 14 Gạch đất sét nung 3.3  Thiết bị: máy đùn có vít xoắn (máy ép Lento) Hình III.2: Sơ đồ máy ép Lento: Cửa ra; Đầu ép; Xi lanh ép; Cánh vít xoắn; Phễu nạp liệu GV VŨ QUỐC HOÀNG Gạch đất sét nung 3.4      Phơi nhiều nhược điểm Ảnh hưởng thời tiết Sử dụng lực lượng công nhân đông Thời gian phơi lâu: 8-15 ngày  W=5-8% Chất lượng sản phẩm khơng GV VŨ QUỐC HỒNG 15 Gạch đất sét nung 3.4 Sấy: dùng phương pháp nhân tạo  Sấy lị sấy tunnel Ưu: + Có công suất lớn + Chất lượng sản phẩm đều, chất lượng cao + Thời gian sấy nhanh, 3-4 ngày + Giảm lực lượng lao động  hoàn toàn giới hố (Sơ đồ mặt cắt dọc lị sấy tunnel) * Nguyên lý làm việc:  Sản phẩm di chuyển, nguồn nhiệt cố định  Sản phẩm di chuyển ngược chiều với di chuyển nguồn nhiệt GV VŨ QUỐC HỒNG Gạch đất sét nung 3.5 Lị nung gián đoạn  Lò nung liên tục  Lò vòng Hốp-man (Hoffmann):  Có thể hoạt động động tác lúc: sấy khô- nung trước-nung- làm nguội  Ưu: + có cơng suất lớn + Hiệu sử dụng nhiệt cao  Nhược: + Khơng giới hóa khâu vào lò lò + Điều khiển nhiệt phức tạp + Không cải thiện điều kiện làm việc cơng nhân  GV VŨ QUỐC HỒNG 16 Gạch đất sét nung 3.5 Lò vòng Hốp-man (Hoffmann):  Nguyên lý làm việc: Sản phẩm cố định, nguồn nhiệt di động Vùng xếp gạch mộc vào lò Vùng sấy khơ Vùng nung trước Hình III.3: Sơ đồ mặt cắt Vùng nung ngang lò nung Hoffmann Vùng làm nguội Ra lò (ra sản phẩm) Chuẩn bị vào lị GV VŨ QUỐC HỒNG Gạch đất sét nung 3.5 Lò nung tunnel: Ưu: + Có cơng suất lớn + Chất lượng sản phẩm tốt, + Hồn tồn giới hố + Hiệu kinh tế cao Nguyên lý làm việc: Sản phẩm di chuyển, nguồn nhiệt cố định, nhiệt độ đầu vào 90oC GV VŨ QUỐC HOÀNG 17 Gạch đất sét nung 3.5 Nung Hình III.4: Sơ đồ lị sấy tunen: Truyền chất tải nhiệt; Toa goòng chở gạch mộc; Thu chất tải nhiệt; Kênh trung tâm để chuyển chất tải nhiệt vào lò sấy  Sự chuyển động toa goòng;  chuyển động khí GV VŨ QUỐC HỒNG Gạch đất sét nung NGÓI ĐẤT SÉT NUNG   GV VŨ QUỐC HỒNG 18 Gạch đất sét nung NGĨI ĐẤT SÉT NUNG + + + + GV VŨ QUỐC HOÀNG 19 ... hạt sét > 60 30 -6 0 20 -3 0 15 -3 0 % 1 0-1 5 5-1 0