g kính từ 4 ÷ 6 cm rồi đem vào ép 7,5kN, 10kN ... cho đến viên bi đầu tiên xuất hiện vết n
- Hệ số dẻo K tính như sau :
K = Pa ; kN.cm
trong đĩ : K - hệ số dẻo của đất sét, kN.cm
P - tải trọng tương ứng với lúc cĩ vết nứt, kN a - độ biến dạng dư của viên bi, cm
Thường đất sét cĩ hệ số dẻo K = 30 ÷ 35kN.cm
- Căn cứ vào độ co khơ trong khơng khí: đem đất sét khơ nghiê
nước yêu cầu rồi tạo thàn
o tương đối. Đất sét ca
g lớn. Dựa theo phương pháp này, đất sét được chia thành 3 loại: (dẻo cao): nước yêu cầu > 28%, độ co 10 ÷ 15% - Đất sét dẻo trung bình: nước yêu cầ
- Đất sét kém dẻo: nước yêu cầu < 20 % , độ co 5 ÷ 7%
- Xác định chỉ số dẻo D :
D = Wch - Wlv ; %
trong đĩ : Wch - độ ẩm giới hạn giữa trạng thái dẻo và trạng thái chảy nhão, % Wlv - độ ẩm giới hạn giữa trạng thái dịn và trạng t
e. Các biện pháp thay đổi tính dẻo:
- Muốn tăng đ
onilomit), tăng cường gia cơng cơ học (đập, nghiền, trộn, ngâm, ủ) hoặc cĩ thể dùng phụ gia tăng dẻo (n
- Ngược lại, muốn giảm độ dẻo cĩ thể cho thêm các phụ gia trơ như bột đá, cát, samốt; phụ gia cháy như bột than, mùn cưa hoặc tăng tốc độ gia nhiệt.
o nở thể tích của đất s
a. Hiện tượng:
- Độ co là độ giảm kích thước và thể tích của đất sét khi sấy khơ (co khơng khí) và
khi nung (co lửa). Độ co được tính bằng % so với kích thước ban đầu.
loại đất sét, độ co khi sấy dao động trong khoảng từ 2 ÷ 3% đến 10 ÷ 1
ung, thường dao động
mái lợp hoặc đậy bằng rơm, rạ, sấy bằng đường hầm.
3. Các
ất sét bay hơi, đất sét bị co.
- Khi to = 20 y, đất sét tiếp tục co
và cĩ thể gây ảnh hưởng đến châ ình FeO tạo ra mơi
trường
- Khi to = 450 hĩa học tách ra và đất sét mất
tính dẻo do caolinit c init:
Al2O3.2SiO2 + 2 H2 O
các phản ứng phân giải bắt đầu xảy ra:
Al2O3.SiO2 Ư 3Al2O3.2SiO2 (mulit)
úi lượng thể tích của sản phẩm tăng do xuất hi
c ở nhiệt độ 1370 ÷ 1420oC. Khống mulic là khống chính rất quan
trọng v
1000oC: một phần bắt đầu chảy lấp đầy các chỗ trống làm cho sản
phẩm đặc, chắc .
b. Các giai đoạn co:
- Độ co khi sấy là sự giảm kích thước do quá trình mất nước trong các ống mao
quản, làm giảm áp lực mao dẫn khiến các phần tử đất xích lại gần nhau. Kết quả đất sét bị co. Tuỳ thuộc vào từng
2 %.
- Độ co khi nung chủ yếu là do các thành phần dễ chảy của đất sét chảy ra, các hạt
đất sét tại chỗ đĩ cĩ xu hướng xích lại gần nhau. Độ co từ 2 ÷ 3% tuỳ thuộc vào loại đất.
- Độ co tổng cộng của đất sét là tổng độ co khi sấy và khi n
trong khoảng 5 ÷ 18%.
c. Khắc phục:
- Để giảm co khi sấy thơng thường người ta trộn thêm phụ gia gầy như bột đất sét nung non, bột cát hoặc phụ gia cháy. Ngồi ra cho nước bay hơi từ từ bằng cách phơi trong nhà cĩ
phản ứng hĩa lý xảy ra trong quá trình nung:
- Khi to = 100 ÷130oC: nước tự do trong đ
0 ÷ 450oC: nước hấp thụ bay hơi, chất hữu cơ chá
út lượng sản phẩm; Fe2O3 chuyển tha khử.
÷ 550oC: chất hữu cơ cháy hết, nước
huyển thành mêtacaol Al2O3.2SiO2.2H2O Ư γ meta caolimit dạng thù hình γ - Khi to = 550 ÷ 880 ÷ 980οC thì γ Al2O3.2SiO2 Ư γ Al2O3 + 2 SiO2 γ Al2O3 Ư α Al2O3 CaCO3 Ư CaO + CO2
- Khi to = 1000 ÷ 1200 ÷ 1420oC thì các phản ứng kết hợp bắt đầu hình thành tạo
ra các khống vật chính cho sản phẩm.
α Al2O3 + SiO2 Ư Al2O3.SiO2 (silimanit) - Q trình kết khối xảy ra, thể tích bị co, khơ
ện pha lỏng. Nhiệt độ càng cao sự chuyển hố silimanit thành mulit càng mạnh và phản ứng kết thú
ì nĩ hình thành nên bộ khung chịu lực của sản phẩm và làm cho sản phẩm cĩ tính bền nhiệt.
Trong giai đoạn đầu của vùng dung kết này : + Nhiệt độ >
Giáo án Vật liệu xây dựng Trang 33
+ Khi to = 1050 ÷ 1450oC: đất sét đạt trạng thái chảy tới hạn, nghĩa là tất cả các bộ
phận dễ chảy đã chảy hết ra lấp đầy tất cả các lỗ rỗng, lúc đĩ sản phẩm sẽ đặc chắc nhất
nhưng ún d này gọi là hiện tượng dung kết và nhiệt độ đĩ gọi là
nhiệt đ
+ Nhiệt độ lơ bộ khối đất sét sẽ chảy lỏng ra. Hiện
üng chảy và nhiệt độ đĩ gọi là nhiệt độ chảy. ï : ∆t = t0 chảy - t0 dk = 70 ÷ 100 0 C út khác: ng là : vật liệu hạt (cỡ hạt 0,14 ÷ 2mm), được chế tạo bằng cách nghiền
ín xuất các sản phẩm cĩ chất lượng cao ü 700 ÷ 750o
C để
hử nước hố học. Nĩ được dùng với hàm lượng 30 ÷ 50% nhằm cải thiện tính chất của 25%. Nếu hàm lượng của ü bền nước của sản phẩm gốm.
ì phụ gia cháy.
ư mùn cưa, phoi bào, thải phẩm của các xí nghiệp làm giàu than á, tro nhiệt điện, bã giấy,... khơng những cĩ tác dụng làm tăng độ rỗng của gạch mà cịn
iệt đồng đều hơn.
chưa bị biê ạng. Hiện tượng
ộ dung kết.
ïn hơn nhiệt độü dung kết: tồn tượng đĩ gọi là hiện tươ
Như vậy : to
nung = to dk ÷ to
ch
Đất sét thuận lợi cho q trình nung co
4. Các tính châ
- Tính chịu lửa: do hàm lượng Al2O3 qui định - Màu: do hàm lượng Fe2O3 qui định.
IV. PHỤ GIA:
-Ngồi ngun liệu chính là đất sét, người ta cịn pha thêm vào đất sét các vật liệu phụ nhằm cải thiện một số tính chất của đất sét. Các vật liệu phụ thường dù
gầy, phụ gia cháy và phụ gia tăng dẻo, phụ gia hạ nhiệt độ nung và men.
1. Vật liệu gầy:
- Pha trộn vào đất sét nhằm giảm độ dẻo, giảm độ co khi phơi sấy và nung. Vật liệu gầy thường dùng là samơt, đất sét mất nước, cát, tro nhiệt điện, xỉ hoạt hĩa.
- Samơt là vật liệu gốm dạng
đất sét khĩ chảy, chịu lửa, được nung trước ở nhiệt độ nung sản phẩm. Nĩ cũng cĩ thể được chế tạo từ thải phẩm gạch nung non lửa. Samơt cĩ tác dụng cải thiện tính chất khi sấy và nung đất sét. Vì vậy, nĩ được dùng để sa
như gạch ốp, vật liệu bền nhiệt, v.v...
-Đất sét nung non được chế tạo bằng cách nung đất sét ở nhiệt đơ k
phối liệu khi sấy và hình dạng bên ngồi của gạch.
-Cát với cỡ hạt 0,5 ÷ 2mm được dùng với hàm lượng 10 ÷ cát lớn hơn sẽ làm giảm cường độ và đơ
- Xỉ hoạt hố (với cỡ hạt đến 2mm) là phụ gia gầy cĩ hiệu quả cao.
- Tro nhiệt điện vừa là phụ gia gầy, vừa la
2. Phụ gia cháy và phụ gia tăng dẻo:
-Phụ gia cháy nh đ
làm cho q trình gia cơng nh
- Phụ gia tăng dẻo là đất sét cĩ độ dẻo cao, đất bentonit, cũng như các loại phụ gia
3. Phụ gia hạ nhiệt độ nung:
- Cịn được gọi là chất trợ dung cĩ tác dụng cải thiện q trình gia cơng nhiệt của
hiệt độ nĩng chảy thấp t, pecmatic, sienit, v.v...
ản phẩm
cao lanh, fenspat, boric, borat (Na2B2O.10H2O), v.v...
- Men dùng để sản hể là men màu hoặc men
ûc men đục, men bĩng hoặc men khơng bĩng, men sứ hoặc men sành v
§3. GẠCH ĐẤT SÉT NUNG
I. Q
í lẫn lộn, đất thịt pha sỏi ìm gạch được.
hối đồng nhất. Khi nhào trộn phải điều sản phẩm. Nĩ cĩ tác dụng hạ nhiệt độ kết khối, làm tăng cường độ và độ đặc của sản phẩm. Phụ gia hạ nhiệt độ nung cĩ hai nhĩm :
- Nhĩm thứ nhất bao gồm những chất bản thân chúng cĩ n
như fenspa
- Nhĩm thứ hai gồm những chất bản thân nĩ cĩ nhiệt độ nĩng chảy cao, nhưng
trong q trình nung cĩ khả năng kết hợp với cácthành phần phối liệu khác để tạo ra những sản phẩm cĩ nhiệt độ nĩng chảy thấp (canxit, đơlơmit, ...).
4. Men:
- Là lớp thuỷ tinh lỏng mỏng (chiều dày 0,1 ÷ 0,3mm) phủ lên bề mặt sản phẩm gốm, khi nung cĩ khả năng bám dính tốt với sản phẩm. Lớp men cĩ tác dụng bảo vệ s
chống lại tác động của mơi trường, tăng tính chống thấm và nhiều tính chất khác, đồng thời tăng vẻ mĩ quan cho vật liệu gốm.
-Những thành phần nguyên liệu chính của men là cát thạch anh, muối của kim loại kiềm và kiềm thổ, oxit chì, oxit
xuất vật liệu gốm rất đa dạng: cĩ t khơng màu, men trong hoă
à cĩ loại men trang trí... Vì vậy việc chế tạo men là rất phức tạp.
TRÌNH SẢN XUẤT:
Q trình sản xuất gạch đất sét nung bao gồm các bước sau: khai thác nguyên liệu
Ư nhào trộn Ư tạo hình Ư phơi sấy Ư nung Ư kiểm tra.
1. Khai thác nguyên liệu:
- Người ta khai thác đất bằng máy đào hay thủ cơng. Cần chú ý loại bỏ 30 ÷ 40cm đất trồng trọt ở phía trên để loại bỏ cỏ rác, rễ cây, sỏi đá, v.v... Thường sản xuất 1 triệu viên gạch cần khai thác 2000m3 đất. Đất cĩ màu gan gà, vàng đo
con kiến đều la
- Sau khi khai thác, đất sét được ủ trong bể cĩ mái lợp hoặc đánh thành đống ngồi trời. Mục đích ủ là để cho độ ẩm của đất được đồng đều, do đĩ độ dẻo và co ngĩt đồng đều, q trình tạo hình dễ dàng và chất lượng sản phẩm cao.
2. Nhào trộn:
Mục đích làì tạo được một hồ đất sét đồng đều về màu sắc, độ ẩm, tính chất cơ lý, thành phần khống hĩa, cỡ hạt để dễ tạo hình. Nếu nhào trộn tốt thì khâu gia cơng dễ dàng, chất lượng gạch đều. Tùy phương pháp sản xuất gạch là khơ hay dẻo mà cĩ thiết bị nhào luyện khác nhau.
* Phương pháp dẻo: đất được nhai trong máy nhai và sau đĩ trộn trong máy trộn với độ ẩm từ 18 ÷ 25% cho đến khi thành một k
Giáo án Vật liệu xây dựng Trang 35
chỉnh
ío hay quá dẻo.
i nhào trộn cĩ độ ẩm W = 18 ÷ 25%, dùng m
ơng pháp tạo hình khơ: đất sét sau khi nhào trộn cĩ độ ẩm W = 8 ÷ 12 %,
dùng m
4. Phơ
ng. Cĩ thể phơi gạch mộc ngồi trời và mất 8 ÷ 15 ngày. Phơi như vậy ên liệu, thiết bị nhưng tốn thời gian và phụ thuộc vào thời tiết.
ìy. Sấy gạch theo phương
ưn cĩ độ ẩm thấp và các viên cĩ độ ẩm bằng
nhau. Q ạn : nung trước Ư nung Ư làm nguội.
Í giai đoạn làm nguội, gạch được nguội từ từ để tránh biến dạng nhiệt; khi ra khỏi lo
khĩi thơng ra ống khĩi chung ở giữa lị. Loại lị này co
độ dẻo cho thích hợp bằng cách thêm đất sét béo hoặc bột gạch, hoặc cát tuỳ theo đất kém de
* Phương pháp khơ: Đất được nghiền mịn sau đĩ trộn trong máy trộn với độ ẩm từ 8 ÷ 12% cho đến khi thành một khối đồng nhất.
3. Tạo hình:
Việc tạo hình thành gạch mộc thường được cơ giới hố với các phương pháp sau:
* Phương pháp tạo hình dẻo: đất sét sau kh
áy ép Lento cĩ lực ép 30 daN/cm2. Phương pháp này cĩ ưu điểm là dễ tạo hình, năng xuất cao nhưng tốn nhiên liệu để phơi, sấy, nung.
* Phư
áy ép thủy lực cĩ lực ép từ 200 ÷ 300 daN/cm2
. Kích thước sản phẩm chính xác, độ đặc chắc cao, ít tốn nhiên liệu nhưng khĩ tạo hình.
* Phương pháp bùn nhão: đất được trộn với độ ẩm rất lớn thành bùn nhão. Phương pháp này để sản xuất những loại sản phẩm hình dáng phức tạp.
i sấy:
- Gạch đúc xong cĩ độ ẩm cao quá, nếu đem nung ngay sẽ bị cong vênh, nứt tách. Do đĩ cần sấy hoặc phơi để nước bay hơi từ từ, đến khi độ ẩm của gạch cịn 5 ÷ 8% mới được đưa vào lị nu
đỡ tốn nhi
- Đối với xí nghiệp lớn, người ta sấy bằng đường hầm, buồng sấy hoặc phịng sấy.
Thường nhiệt độ sấy từ 40 ÷ 90oC và thời gian sấy khoảng 2 ÷ 3 nga
pháp này tốn nhiên liệu và thiết bị máy mĩc nhưng ít tốưn thời gian và khơng phụ thuộc và thời tiết.
5. Nung:
- Gạch mộc trước khi vào lị nung câ trình nung cĩ 3 giai đo
- Ở giai đoạn nung trước, gạch mộc mất nước dần dần, các chất hữu cơ bị cháy hết. Ở giai đoạn nung, các hạt sét cứng lại, các oxit kim loại bắt đầu đổi màu và gạch co rút kích thước. Ơ
ì, nhiệt độ gạch từ 50 ÷ 60oC.
- Cĩ 2 loại lị nung gạch:
* Lị nung gián đoạn: nung từng mẻ một, xong mẻ này lại dỡ ra và xếp mẻ mới.
Loại này cơng suất nhỏ, thường dùng cho các lị thủ cơng địa phương.Chất lượng gạch khơng đều .
* Lị nung liên tục: gồm cĩ lị Hopman và tuynel.
Lị vịng Hopman: cĩ hình bầu dục, nhiều buồng ngăn, mỗi buồng cĩ cửa riêng để
ra vào lị, cĩ cửa thơng nhau và cĩ cửa dẫn
ï ưu điểm là hiệu suất sử dụng nhiệt cao: khơng khí lạnh vào làm nguội khu vừa nung xong, đồng thời khơng khí được đốt nĩng trước khi vào khu nung; qua khỏi khu
nung, khơng khí nĩng lại nung trước gạch và tiếp tục sấy gạch mới vào. Nhược điểm của loại lị này là lửa khĩ đều, khĩ cơ khí hố khâu ra vào lị. Ở Việt Nam thường dùng lị ì dài từ 60 ÷ 150m, diện tích sử dụng
ước 220x105x60mm, gạch ống cĩ kích thước hép sai số ∆ldài = ± 5mm, ∆lrộng = ± 3mm, ∆lcao= ± 2mm.
ằng phẳng, khơng được cong, vênh, sứt mẻ, màu pha ûp và
đều, ti ng quá 5 vết nứt, mỗi
g quá 3 vết n dài
2. Cươ
ưu rộng viên ûch gắn đơ
áng bê
( chiều dày > 2/3 chiều rộng ) thì mẫu thử là müơt
g độ nén của gạch tính theo cơng thức : Hopma , chiều dài vịng lị thường 200m.
g cơ khí hố rất cao, lo n
Lị tuynel: khả năn
thường là 3,5 ÷ 5,5m2. Lị gồm 3 khu: nung trước, nung, làm nguội. Thời gian nung nhanh hơn lị Hopman, điều kiện làm việc được cải thiện, lị dễ dàng tự động hố và cĩ thể dùng nhiên liệu rắn hoặc lỏng.