Luận văn tính chất cơ bản của vật liệu xây dựng
6,312
696
76
Mica đen kém ổn định hóa học hơn mica trắng.
Mi ca có độ cứng từ 2 - 3 Morh, khối lượng riêng 2,76 - 2,72 g/cm
3
.
Khi đá chứa nhiều Mica sẽ làm cho quá trình mài nhẵn, đánh bóng sản
phẩm vật liệu đá khó hơn.
Tính chất và công dụng của một số loại đá mác ma thường dùng
Đá granit (đá hoa cương): Thường có màu tro nhạt, vàng nhạt hoặc màu
hồng, các màu này xen lẫn những chấm đen. Đây là loại đá rất đặc, khối lượng
thể tích 2500 - 2600 kg/m
3
, khối lượng riêng 2700 kg/m
3
, cường độ chịu nén cao
1200 - 2500 kG/cm
2
, độ hút nước thấp (H
P
< 1%), độ cứng 6 - 7 Morh, khả
năng chống phong hóa rất cao, khả năng trang trí tốt nhưng khả năng chịu lửa
kém.
Đá granit được sử dụng rộng rãi trong xây dựng với các loại sản phẩm như:
tấm ốp, lát, đá khối xây móng, tường, trụ cho các công trình, đá dăm để chế tạo
bê tông v.v...
Đá gabrô : Thường có màu xanh xám hoặc xanh đen, khối lượng thể tích
2000 - 3500 kg/m
3
, đây là loại đá đặc, có khả năng chịu nén cao 2000 - 2800
kG/cm
2
. Đá gabrô được sử dụng làm đá dăm, đá tấm để lát mặt đường và ốp các
công trình.
Đá bazan: Là loại đá nặng nhất trong các loại đá mác ma, khối lượng thể
tích 2900-3500 kg/m
3
cường độ nén 1000 - 5000 kG/cm
2
, rất cứng, giòn, khả
năng chống phong hóa cao, rất khó gia công. Trong xây dựng đá bazan được sử
dụng làm đá dăm, đá tấm lát mặt đường hoặc tấm ốp.
Ngoài các loại đá đặc ở trên, trong xây dựng còn sử dụng tro núi lửa, cát
núi lửa, đá bọt, túp dung nham, v.v...
Tro núi lửa thường dùng ở dạng bột màu xám, những hạt lớn hơn gọi là cát
núi lửa.Thành phần của tro và cát núi lửa chứa nhiều SiO
2
ở trạng thái vô định
hình, chúng có khả năng hoạt động hoá học cao. Tro núi lửa là nguyên liệu phụ
gia dùng để chế tạo xi măng và một số chất kết dính vô cơ khác.
Đá bọt là loại đá rất rỗng được tạo thành khi dung nham nguội lạnh nhanh
trong không khí. Các viên đá bọt có kích thước 5 - 30 mm, khối lượng thể tích
trung bình 800 kg/m
3
, đây là loại đá nhẹ, nhưng các lỗ rỗng lớn và kín nên độ
hút nước thấp, hệ số dẫn nhiệt nhỏ (0,12 - 0,2 kcal/m.
0
C.h).
Cát núi lửa và đá bọt thường được dùng làm cốt liệu cho bê tông nhẹ.
2.2.2. Đá trầm tích
Thành phần khoáng vật
Nhóm oxyt Silic bao gồm: Ôpan (SiO
2
. 2H
2
O ) không màu hoặc màu trắng
sữa. Chan xedon (SiO
2
) màu trắng xám, vàng sáng, tro, xanh.
Nhóm cacbonat bao gồm : canxit (CaCO
3
) không màu hoặc màu trắng, xám
vàng, hồng, xanh, khối lượng riêng 2,7 g/cm
3
, độ cứng 3Morh, cường độ trung
bình, dễ tan trong nước, nhất là nước chứa hàm lượng CO
2
lớn .
Đôlômít [CaMg(CO
3
)
2
] có màu hoặc màu trắng, khối lượng riêng 2,8g/cm
3
,
độ cứng 3-4 Morh, cường độ lớn hơn canxit.
26
Magiêzít (MgCO
3
) là khoáng không màu hoặc màu trắng xám, vàng hoặc
nâu, khối lượng riêng 3,0 g/cm
3
, độ cứng 3,5 - 4,5 Morh, cường độ khá cao.
Nhóm các khoáng sét bao gồm:
Caolinit (Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O) là khoáng màu trắng hoặc màu xám, xanh,
khối lượng riêng 2,6 g/cm
3
, độ cứng 1 Morh.
Montmorialonit ( 4SiO
2
.Al
2
O
3
.nH
2
O) là khoáng chủ yếu của đất sét.
Nhóm sunfat bao gồm :
Thạch cao (CaSO
4
.2H
2
O) là khoáng màu trắng hoặc không màu, nếu lẫn tạp
chất thì có màu xanh, vàng hoặc đỏ, độ cứng 2 Morh, khối lượng riêng 2,3
g/cm
3
.
Anhyđrít (CaSO
4
) là khoáng màu trắng hoặc màu xanh, độ cứng 3 - 3,5
Morh, khối lượng riêng 3,0 g/cm
3
.
Tính chất và công dụng của một số loại đá trầm tích thường dùng
Cát, sỏi: Là loại đá trầm tích cơ học, được khai thác trong thiên nhiên sử
dụng để chế tạo vữa, bê tông v.v...
Đất sét: Là loại đá trầm tích có độ dẻo cao khi nhào trộn với nước, là
nguyên liệu để sản xuất gạch, ngói, xi măng.
Thạch cao: Được sử dụng để sản xuất chất kết dính bột thạch cao xây
dựng.
Đá vôi: Bao gồm hai loại - Đá vôi rỗng và đá vôi đặc.
Đá vôi rỗng gồm có đá vôi vỏ sò, thạch nhũ, loại này có khối lượng thể tích
800- 1800 kg/m
3
cường độ nén 4 - 150 kG/cm
2
. Các loại đá vôi rỗng thường
dùng để sản xuất vôi hoặc làm cốt liệu cho bê tông nhẹ.
Đá vôi đặc bao gồm đá vôi canxit và đá vôi đôlômit.
Đá vôi can xít có màu trắng hoặc xanh, vàng, khối lượng thể tích 2200 -
2600 kg/m
3
, cường độ nén 100-1000 KG/cm
2
.
Đá vôi đặc thường dùng để chế tạo đá khối xây tường, xây móng, sản xuất
đá dăm và là nguyên liệu quan trọng để sản xuất vôi, xi măng.
Đá vôi đôlômit là loại đá đặc, màu đẹp, được dùng để sản xuất tấm lát, ốp
hoặc để chế tạo vật liệu chịu lửa, sản xuất đá dăm.
2.2.3. Đá biến chất
Thành phần khoáng vật
Các khoáng vật tạo đá biến chất chủ yếu là những khoáng vật nằm trong đá
mác ma và đá trầm tích.
Tính chất và công dụng của một số loại đá biến chất thường dùng
Đá gơnai (đá phiến ma) : Được tạo thành do đá granit tái kết tinh và biến
chất dưới tác dụng của áp lực cao. Loại đá này có cấu tạo phân lớp nên cường độ
theo các phương cũng khác nhau, dễ bị phong hóa và tách lớp, được dùng chủ
yếu làm tấm ốp lòng hồ, bờ kênh, lát vỉa hè.
Đá hoa: Được tạo thành do đá vôi hoặc đá đôlômít tái kết tinh và biến chất
dưới tác dụng của nhiệt độ cao và áp suất lớn. Loại đá này có nhiều màu sắc như
trắng, vàng, hồng, đỏ, đen xen kẽ những mạch nhỏ và vân hoa, cường độ nén
27
1200 - 3000 kG/cm
2
, dễ gia công cơ học, được dùng để sản xuất đá ốp lát hoặc
sản xuất đá dăm làm cốt liệu cho bê tông, đá xay nhỏ để chế tạo vữa granitô.
Diệp thạch sét: Được tạo thành do đất sét bị biến chất dưới tác dụng của áp
lực cao. Đá màu xanh sẫm, ổn định đối với không khí, không bị nước phá hoại
và dễ tách thành lớp mỏng. Được dùng để sản xuất tấm lợp.
2.3 . Sử dụng đá
2.3.1. Các hình thức sử dụng đá
Trong xây dựng vật liệu đá thiên nhiên được sử dụng dưới nhiều hình thức
khác nhau, có loại không cần gia công thêm, có loại phải qua quá trình gia công
từ đơn giản đến phức tạp.
Vật liệu đá dạng khối
Đá hộc: Thu được bằng phương pháp nổ mìn, không gia công gọt đẽo,
được dùng để xây móng, tường chắn, móng cầu, trụ cầu, nền đường ôtô và tàu
hỏa hoặc làm cốt liệu cho bê tông đá hộc.
Đá gia công thô: Là loại đá hộc được gia công thô để cho mặt ngoài tương
đối bằng phẳng, bề mặt ngoài phải có cạnh dài nhỏ nhất là 15 cm, mặt không
được lõm và không có góc nhọn hơn 60
0
, được sử dụng để xây móng hoặc trụ
cầu.
Đá gia công vừa (đá chẻ) : Loại đá này được gia công phẳng các mặt, có
hình dạng đều đặn vuông vắn, thường có kích thước 10 x 10 x 10cm, 15 x 20 x
25 cm, 20 x 20 x 25cm. Đá chẻ được dùng để xây móng, xây tường.
Đá gia công kỹ : Là loại đá hộc được gia công kỹ mặt ngoài, chiều dày và
chiều dài của đá nhỏ nhất là 15 cm và 30 cm, chiều rộng của lớp mặt phô ra
ngoài ít nhất phải gấp rưỡi chiều dày và không nhỏ hơn 25 cm, các mặt đá phải
bằng phẳng vuông vắn. Đá gia công kỹ được dùng để xây tường, vòm cuốn .
Đá “Kiểu: được chọn lọc cẩn thận và phải là loại đá có chất lượng tốt,
không nứt nẻ, gân, hà , phong hóa, đạt yêu cầu thẩm mỹ cao.
Vật liệu đá dạng tấm
Vật liệu đá dạng tấm thường có chiều dầy bé hơn nhiều lần so với chiều dài
và chiều rộng.
Tấm ốp lát trang trí có bề mặt chính hình vuông hay hình chữ nhật. Các
tấm ốp trang trí được xẻ ra từ những khối đá đặc và có màu sắc đẹp, đánh bóng
bề mặt rồi cắt thành tấm theo kích thước quy định. Tấm được dùng để ốp và lát
các công trình xây dựng. Ngoài chức năng trang trí nó còn có tác dụng bảo vệ
khối xây hay bảo vệ kết cấu.
Kích thước cơ bản của các tấm đá được TCVN 4732 :1989 quy định trong
5 nhóm (bảng 2.1).
Nhóm tấm ốp công dụng đặc biệt: những tấm ốp được sản xuất từ các loại
đá đặc có khả năng chịu axit (như granit, siênit, điôrit, quăczit, bazan,
điabaz, sa
thạch, silic...) hay có những khả năng chịu kiềm (như đá hoa, đá vôi, đá
magiezit...). Việc gia công loại tấm ốp này giống như gia công đá trang trí song
kích thước các cạnh không vượt quá 300mm.
28
Bảng 2.1
Kích thước (mm)
Nhóm
Chiều rộng Chiều dài Chiều dày
I
II
III
IV
V
Lớn hơn 600 đến 800
Lớn hơn 400 đến 600
Lớn hơn 300 đến 400
Lớn hơn 200 đến 300
Từ 100 đến 200
Từ 600 đến 1200
Từ 400 đến 1200
Từ 300 đến 600
Từ 200 đến 400
Từ 100 đến 200
Từ 20 đến 100
Từ 15 đến 100
Từ 10, 15, 20, 25, 30
5, 10, 15, 20
5, 10, 15, 20
Các tấm ốp công dụng đặc biệt được sử dụng để lát nền và ốp tường cho
những nơi thường xuyên có tác dụng của axit, hay kiềm .
Tấm lợp mái được gia công từ đá diệp thạch sét bằng cách tách ra và cắt các
phiến đá theo hình dạng kích thước quy định. Thông thường tấm lợp có kích
thước hình chữ nhật 250 × 150 mm và 600 × 300 mm. Chiều dày tấm tuỳ thuộc
chiều dày phiến đá có sẵn (4 -100mm). Đây là vật liệu bền và đẹp.
Vật liệu dạng hạt rời
Cát, sỏi thiên nhiên là loại đá trầm tích cơ học dạng hạt rời rạc thường nằm
trong lòng suối, sông hay bãi biển. Chúng được khai thác bằng thủ công hay cơ
giới.
Cát thiên nhiên: có cỡ hạt từ 0,14 - 5 mm, sau khi khai thác trong thiên
nhiên được dùng để chế tạo vữa, bê tông, gạch silicat, kính v.v…
Sỏi: có cỡ hạt từ 5 - 70 mm, sau khi khai thác trong thiên nhiên được phân
loại theo cỡ hạt, dùng để chế tạo bê tông.
Đá dăm và cát nhân tạo: được sản xuất bằng cách khai thác, nghiền và sàng
phân loại thành các cỡ hạt, đá dăm có cỡ hạt từ 5 - 70 mm, cát có cỡ hạt 0,14-5
mm, cỡ hạt nhỏ hơn 0,14 mm gọi là bột đá. Tính chất của vật liệu đá dạng này
phụ thuộc vào tính chất của đá gốc. Vật liệu đá dạng rời nhân tạo được dùng để
chế tạo bê tông, vữa, đá granitô. Ngoài ra còn được dùng làm chất độn cho sơn
và pôlyme.
2.3.2. Hiện tượng ăn mòn đá thiên nhiên và biện pháp bảo vệ
Hiện tượng ăn mòn
Đá dùng trong xây dựng ít bị phá hoại do tải trọng thiết kế mà thường bị
phá hoại do ăn mòn. Sự phá hoại do một số nguyên nhân chính như sau :
Môi trường nước chứa hàm lượng khí cacbonic lớn (hơn 35mg/l) sẽ xảy ra
phản ứng hóa học: CaCO
3
+ H
2
O + CO
2
= Ca(HCO
3
)
2
Ca(HCO
3
)
2
là hợp chất dễ tan nên dần dần đá bị ăn mòn.
Môi trường nước có chứa các loại axit cũng xảy ra phản ứng hóa học:
CaCO
3
+ 2HCl = CaCl
2
+ CO
2
+ H
2
O .
CaCl
2
là hợp chất dễ tan nên đá bị ăn mòn.
Các dạng ăn mòn trên thường xảy ra đối với các loại đá cacbonat.
Đá có chứa nhiều thành phần khoáng vật khác nhau thì đá cũng có thể bị
phá hoại nhanh hơn do sự giãn nở nhiệt không đều.
29
Các loại bụi bẩn nguồn gốc vô cơ và hữu cơ từ các chất thải công nghiệp
hoặc đời sống tích tụ trên bề mặt hoặc trong các lỗ rỗng của đá là môi trường để
cho vi khuẩn phát triển và phá hoại đá bằng chính axit của chúng tiết ra.
Biện pháp bảo vệ
Để bảo vệ vật liệu đá thiên nhiên cần phải ngăn cản nước và các dung dịch
thấm sâu vào đá. Thông thường là florua hóa bề mặt đá vôi, làm tăng tính chống
thấm của đá bằng các chất kết tủa mới sinh ra theo phản ứng:
2CaCO
3
+ MgSiF
6
= 2CaF
2
+ SiO
2
+ MgF
2
↓ + 2CO
2
.
Các hợp chất CaF
2
, MgF
2
và SiO
2
không tan trong nước sẽ bịt kín lỗ rỗng
các khe nhỏ làm tăng độ đặc bề mặt đá.
Ngoài ra có thể dùng guđrông hay bi tum quét lên bề mặt đá, gia công thật
nhẵn bề mặt vật liệu đá và thoát nước tốt cho công trình, các biện pháp này cũng
góp phần giảm bớt sự ăn mòn cho vật liệu đá thiên nhiên.
Gần đây người ta còn dùng các dung dịch trong nước hay trong dung môi
hữu cơ bay hơi của các hợp chất silic hữu cơ có tính kị nước như: hydrôxilôxan,
mêtinsilicol-natri v.v... để làm đặc bề mặt vật liệu đá thiên nhiên.
30
CHƯƠNG III
VẬT LIỆU GỐM XÂY DỰNG
3.1. Khái niệm và phân loại
3.1.1. Khái niệm
Vật liệu nung hay gốm xây dựng là loại vật liệu được sản xuất từ nguyên
liệu chính là đất sét bằng cách tạo hình và nung ở nhiệt độ cao. Do quá trình
thay đổi lý, hóa trong khi nung nên vật liệu gốm xây dựng có tính chất khác hẳn
so với nguyên liệu ban đầu.
Trong xây dựng vật liệu gốm được dùng trong nhiều chi tiết kết cấu của
công trình từ khối xây, lát nền, ốp tường đến cốt liệu rỗng (keramzit) cho loại
bê
tông nhẹ. Ngoài ra các sản phẩm sứ vệ sinh là những vật liệu không thể thiếu
được trong xây dựng. Các sản phẩm gốm bền axít, bền nhiệt được dùng nhiều
trong công nghiệp hóa học, luyện kim và các ngành công nghiệp khác.
Ưu điểm chính của vật liệu gốm là có độ bền và tuổi thọ cao, từ nguyên liệu
địa phương có thể sản xuất ra các sản phẩm khác nhau thích hợp với các yêu cầu
sử dụng, công nghệ sản xuất tương đối đơn giản, giá thành hạ. Song vật liệu
gốm vẫn còn những hạn chế là giòn, dễ vỡ, tương đối nặng, khó cơ giới hóa
trong xây dựng đặc biệt là với gạch xây và ngói lợp.
3.1.2. Phân loại
Sản phẩm gốm xây dựng rất đa dạng về chủng loại và tính chất. Để phân
loại chúng người ta dựa vào những cơ sở sau :
Theo công dụng vật liệu gốm được chia ra :
Vật liệu xây : Các loại gạch đặc, gạch 2 lỗ, gạch 4 lỗ.
Vật liệu lợp : Các loại ngói.
Vật liệu lát : Tấm lát nền . lát đường, lát vỉa hè.
Vật liệu ốp : Ốp tường nhà, ốp cầu thang, ốp trang trí.
Sản phẩm kỹ thuật vệ sinh : Chậu rửa, bồn tắm, bệ xí.
Sản phẩm cách nhiệt, cách âm : Các loại gốm xốp.
Sản phẩm chịu lửa : Gạch samốt, gạch đi nát.
Theo cấu tạo vật liệu gốm được chia ra :
Gốm đặc : Có độ rỗng r ≤ 5% như gạch ốp, lát, ống thoát nước.
Gốm rỗng : Có độ rỗng r > 5% như gạch xây các loại, gạch lá nem.
Theo phương pháp sản xuất vật liệu gốm được chia ra:
Gốm tinh: thường có cấu trúc hạt mịn, sản xuất phức tạp như gạch trang trí,
sứ vệ sinh.
Gốm thô: thường có cấu trúc hạt lớn, sản xuất đơn giản như gạch ngói, tấm
lát, ống nước.
3.2. Nguyên liệu và sơ lược quá trình chế tạo
3.2.1. Nguyên vật liệu
31
Nguyên liệu chính để sản xuất vật liêu nung là đất sét. Ngoài ra tùy thuộc
vào yêu cầu của sản phẩm và tính chất của đất sét mà có thể dùng thêm các loại
phụ gia cho phù hợp.
Đất sét
Thành phần chính của đất sét là các khoáng alumôsilicát ngậm nước
(nAl
2
O
3
.mSiO
2
.pH
2
O) chúng được tạo thành do fenspát bị phong hóa. Tùy theo
điều kiện của từng môi trường mà các khoáng tạo ra có thành phần khác nhau,
khoáng caolinit 2SiO
2
.Al
2
O
3
.2H
2
O và khoáng montmôrilonit 4SiO
2
.Al
2
O
3
.nH
2
O
là hai khoáng quyết định những tính chất quan trọng của đất sét như độ dẻo, độ
co, độ phân tán, khả năng chịu lửa v.v...
Ngoài ra trong đất sét còn chứa các tạp chất vô cơ và hữu cơ như thạch anh
(SiO
2
), cacbonat (CaCO
3
, MgCO
3
), các hợp chất sắt Fe(OH)
3
, FeS
2
, tạp chất hữu
cơ ở dạng than bùn, bi tum v.v... các tạp chất đều ảnh hưởng đến tính chất của
đất sét.
Màu sắc của đất sét là do tạp chất vô cơ và hữu cơ quyết định. Màu của đất
sét chứa ít tạp chất thường là trắng, chứa nhiều tạp chất thì đất sét có màu xám
xanh, nâu, xám đen.
Tính chất chủ yếu của đất sét bao gồm tính dẻo khi nhào trộn với nước, sự
co thể tích dưới tác dụng của nhiệt và sự biến đổi lý hóa khi nung. Chính nhờ có
sự thay đổi thành phần khoáng vật trong quá trình nung mà sản phẩm gốm có
tính chất khác hẳn tính chất của nguyên liệu ban đầu. Sau khi nung, thành phần
khoáng cơ bản của vật liệu gốm là mulit 3Al
2
O
3
.2SiO
2
(A
3
S
2
) đây là khoáng làm
cho sản phẩm có cường độ cao và bền nhiệt.
Các vật liệu phụ
Để cải thiện tính chất của đất sét cũng như tính chất của sản phẩm, trong
quá trình sản xuất ta có thể sử dụng một số loại vật liệu phụ sau:
Vật liệu gầy pha vào đất sét nhằm giảm độ dẻo, giảm độ co khi sấy và nung,
thường dùng là bột samốt, đất sét nung non, cát, tro nhiệt điện, xỉ hạt hóa.
Phụ gia cháy như mùn cưa, tro nhiệt diện, bã giấy. Các thành phần này có
tác dụng làm tăng độ rỗng của sản phẩm gạch và giúp cho quá trình gia nhiệt
đồng đều hơn.
Phụ gia tăng dẻo như các loại đất sét có độ dẻo cao như cao lanh đóng vai
trò là chất tăng dẻo cho đất sét.
Phụ gia hạ nhiệt độ nung có tác dụng hạ thấp nhiệt độ kết khối làm tăng
nhiệt độ và độ đặc của sản phẩm, phụ gia hạ nhiệt độ nung thường dùng là
fenspát, pecmatit, canxit đôlomit.
Men là lớp thủy tinh lỏng phủ lên bề mặt của sản phẩm, bảo vệ sản phẩm,
chống lại tác dụng của môi trường. Men dùng để sản xuất vật liệu gốm rất đa
dạng, có màu và không màu, trắng và đục, bóng và không bóng, có loại dùng
cho đồ sứ (men sứ) có loại dùng sản phẩm sành (men sành) và có loại men trang
trí v.v...Vì vậy việc chế tạo men là rất phức tạp.
3.2.2. Sơ lược quá trình sản xuất một số loại sản phẩm thông dụng
Sản xuất gạch
32
Gạch xây là loại vật liệu gốm phổ biến thông dụng nhất, có công nghệ sản
xuất đơn giản. Công nghệ sản xuất gạch bao gồm 5 giai đoạn: Khai thác nguyên
liệu, nhào trộn, tạo hình, phơi sấy, nung và làm nguội ra lò.
Khai thác nguyên liệu
Trước khi khai thác cần phải loại bỏ 0,3 - 0,4 m lớp đất trồng trọt ở bên
trên. Việc khai thác có thể bằng thủ công hoặc dùng máy ủi, máy đào, máy cạp.
Đất sét sau khi khai thác được ngâm ủ trong kho nhằm tăng tính dẻo và độ đồng
đều của đất sét.
Nhào trộn đất sét
Quá trình nhào trộn sẽ làm tăng tính dẻo và độ đồng đều cho đất sét giúp
cho việc tạo hình được dễ dàng. Thường dùng các loại máy cán thô, cán mịn,
máy nhào trộn, máy một trục, 2 trục để nghiền đất.
Tạo hình
Để tạo hình gạch người ta thường dùng máy đùn ruột gà. Trong quá trình
tạo hình còn dùng thiết bị có hút chân không để tăng độ đặc và cường độ của sản
phẩm.
Phơi sấy
Khi mới được tạo hình gạch mộc có độ ẩm rất lớn, nếu đem nung ngay
gạch sẽ bị nứt tách do mất nước đột ngột. Vì vậy phải phơi sấy để giảm độ ẩm,
giúp cho sản phẩm mộc có độ cứng cần thiết, tránh biến dạng khi xếp vào lò
nung.
Nếu phơi gạch tự nhiên trong nhà giàn hay ngoài sân thì thời gian phơi từ 8
đến 15 ngày.
Nếu sấy gạch bằng lò sấy tuy nen thì thời gian sấy từ 18 đến 24 giờ. Việc
sấy gạch bằng lò sấy giúp cho quá trình sản xuất được chủ động không phụ
thuộc vào thời tiết, năng suất cao, chất lượng sản phẩm tốt, điều kiện làm việc
của công nhân được cải thiện, nhưng đòi hỏi phải có vốn đầu tư lớn, tốn nhiên
liệu.
Nung
Đây là công đoạn quan trọng nhất quyết định chất lượng của gạch.
Quá trình nung gồm có ba giai đoạn.
1.Đốt nóng : Nhiệt độ đến 450
0
C, gạch bị mất nước, tạp chất hữu cơ cháy.
2.Nung : Nhiệt độ đến 1000 - 1050
0
C, đây là quá trình biến đổi của các
thành phần khoáng tạo ra sản phẩm có cường độ cao, màu sắc đỏ hồng.
3.Làm nguội : Quá trình làm nguội phải từ từ tránh đột ngột để tránh nứt
tách sản phẩm, khi ra lò nhiệt độ của gạch khoảng 50 - 55
0
C.
Theo nguyên tắc hoạt động, lò nung gạch có hai loại: Lò gián đoạn và lò
liên tục.
Trong lò nung gián đoạn gạch được nung thành mẻ, loại này có công suất
nhỏ, chất lượng sản phẩm thấp.
Trong lò liên tục gạch được xếp vào, nung và ra lò liên tục trong cùng một
thời gian, do đó năng suất cao mặt khác chế độ nhiệt ổn định nên chất lượng sản
phẩm cao. Hai loại lò liên tục được dùng nhiều là lò vòng (lò hopman) và lò tuy
nen.
33
Sản xuất ngói
Kỹ thuật sản xuất ngói cũng gần giống như sản xuất gạch. Nhưng do ngói
có hình dạng phức tạp, mỏng, yêu cầu chất lượng cao, không sứt mẻ, nứt vỡ, ít
thấm...), nên kỹ thuật sản xuất ngói có một số yêu cầu khác gạch.
Nguyên liệu dùng loại đất sét có độ dẻo cao, dễ chảy. Đất không chứa tạp
chất cacbonat. Trong sản xuất ngói có thể dùng 15 - 25% phụ gia cát, 10 - 20%
phụ gia samốt.
Gia công nguyên liệu và chuẩn bị phối liệu được thực hiện chủ yếu theo
phương pháp dẻo và cũng có thể theo phương pháp bán khô và cả phương pháp
ướt (khi trong nguyên liệu có lẫn tạp chất). Gia công và chuẩn bị phối liệu kỹ
hơn nhằm làm cho độ ẩm đồng đều hơn và phá vỡ tối đa cấu trúc của nguyên
liệu đất sét bằng cách ngâm ủ dài ngày hơn.
Trước khi tạo hình phải tạo ra những viên galet trên máy ép lentô, rồi ủ để
độ ẩm đồng đều sau đó mới tạo hình ngói từ những viên gạch galét.
Ngói được sấy trong các nhà sấy tự nhiên (các nhà kho sấy có giá phơi) hay
sấy nhân tạo (trong các thiết bị sấy phòng, sấy tunen, sấy băng chuyền giá
treo).
Để tránh nứt nẻ cho sản phẩm, ngói được sấy theo chế độ sấy dịu. Khi nung
ngói, nhiệt được nâng lên từ từ, nung lâu hơn, làm nguội chậm hơn.
Sản xuất gạch gốm ốp lát
Nguyên liệu chủ yếu trong sản xuất gạch gốm ốp lát là loại đất sét chất
lượng cao, có nhiệt độ kết khối thấp, khả năng liên kết cao và có khoảng kết
khối rộng (không nhỏ hơn 80-100
o
C, có thể đến 200
o
C). Về thành phần khoáng,
đất sét tốt nhất là caolinit-thuỷ mica (hàm lượng mi ca lớn, thạch anh thấp),
các
loại đất sét caolinit-montmôrilonit (hàm lượng montmôrilonit tới 20%, hàm
lượng thạch anh thấp không đáng kể) cũng là nguyên liệu để sản xuất sản phẩm
sứ vệ sinh cao cấp và gạch gốm ốp lát (quy định trong tiêu chuẩn Việt Nam
TCVN 6300 : 1997).
Ngoài đất sét, trường thạch cũng là nguyên liệu thiết yếu đóng vai trò là
chất chảy. Khi nóng chảy trường thạch tạo ra pha thuỷ tinh hoà tan một phần
thạch anh, bao bọc và gắn các tinh thể tạo nên độ bền cần thiết cho vật liệu.
Khi
làm nguội từ pha lỏng này, mulit thứ sinh hình kim sẽ kết dính tạo nên cốt cho
vật liệu. Theo TCVN 6598 : 2000 trường thạch làm xương cần phải đảm bảo
một số chỉ tiêu về hàm lượng silic đioxit, nhôm oxyt, kiềm oxyt và sắt oxyt.
Thạch anh là phụ gia gầy, có tác dụng làm giảm độ co sấy, co nung, làm
tăng các mao mạch thúc đẩy quá trình sấy bán thành phẩm. Nó là thành phần tạo
nên kết cấu của xương.
Tal là phụ gia trong xương gốm (hàm lượng nhỏ) có tác dụng hoá học với
phối liệu chính trong quá trình nung và thúc đẩy quá trình tạo thành mulit, tăng
độ bền uốn và độ bền va đập.
Ở nước ta, cho đến năm 2002, cả nước đã có trên 40 cơ sở sản xuất
ceramic với tổng công suất hơn 80 tr.m
2
/năm đều sử dụng đất sét trong nước
như Hải Dương, Quảng Ninh, Hà Bắc, Phú Thọ, Lào Cai, Hà Tây, Thanh Hoá,
Đồng Nai, Sông Bé... để sản suất gạch ốp lát nền bằng công nghệ tiên tiến (nung
nhanh 1 lần) của Tây Ban Nha, Italia, CHLB Đức... Đặc điểm của công nghệ
34
này là tất cả các công đoạn đều được điều khiển tự động bằng điện tử hoặc
Computer cho phép kiểm tra chính xác, linh hoạt các thông số công nghệ cài đặt.
Các công đoạn chính của quá trình công nghệ bao gồm: nghiền ướt, sấy
phun, ép tạo hình, sấy, tráng men - in hoa, nung nhanh.
Phối liệu được chuẩn bị bằng phương pháp nghiền ướt trong máy nghiền bi.
Công đoạn này đảm bảo tạo độ mịn cần thiết và sự đồng nhất phối liệu. Độ mịn
sau khi nghiền cần đạt lượng lọt sàng 10.000 lỗ/cm
2
là /94%. Hồ xương có độ
ẩm 33-34%.
Trong sấy phun, hồ được loại bỏ nước, độ ẩm của xương còn 5-6% và tạo
bột ép với cỡ hạt thích hợp.
Gạch ốp lát được tạo hình theo phương pháp ép bán khô bằng máy ép thuỷ
lực với cường độ ép 250-300 kG/cm
2
. Viên gạch sau tạo hình có cường độ mộc
12-15 kG/cm
2
.
Công đoạn sấy được thực hiện ngay sau khi tạo hình nhằm giảm độ ẩm của
gạch mộc và tạo cho viên gạch có độ ẩm cần thiết để thực hiện các công đoạn
tiếp theo. Quá trình này thường do máy sấy đứng, sấy băng chuyền, sấy bằng
tuynen đảm nhiệm.
Trong công nghệ nung nhanh một lần, việc tráng men và in hoa trang trí
được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau. Để thực hiện công đoạn này
viên gạch mộc cần có đủ độ bền để chịu được các quá trình lặp đi lặp lại nhiều
lần, men được tưới phun, in hay biến thành dạng bụi khô phủ lên bề mặt tấm lát
đã sấy.
Nung nhanh là công đoạn chính trong sản xuất gạch ốp lát nền. Xương và
men được nung nhanh đồng thời trong một khoảng thời gian ngắn (45-55 ph).
Tại công đoạn này xảy ra các biến đổi hoá lý phức tạp, hình thành nên cấu trúc
của sản phẩm. Các biến đổi hoá lý đó là: biến đổi thể tích kèm theo sự mất nước
lý học, biến đổi thành phần khoáng, tạo các pha mới, kết khối.
3.3. Các loại sản phẩm gốm xây dựng
3.3.1. Các loại gạch xây
Gạch chỉ (gạch đặc tiêu chuẩn) Có kích thước 220 x 105 x 60 mm .
Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1451-1998 gạch đặc phải đạt những yêu
cầu sau:
Hình dáng vuông vắn, sai lệch về kích thước không lớn quá qui định, về
chiều dài ±7mm về chiều rộng ± 5 mm, về chiều dày ±3 mm, gạch không sứt
mẻ, cong vênh. Độ cong ở mặt đáy không quá 4 mm, ở mặt bên không quá 5
mm, trên mặt gạch không quá 5 đường nứt, mỗi đường dài không quá 15 mm và
sâu không quá 1mm. Tiếng gõ phải trong thanh, màu nâu tươi đồng đều, bề
mặt mịn không bám phấn. Khối lượng thể tích 1700 - 1900 kg/m
3
, khối lượng
riêng 2500-2700 kg/m
3
, hệ số dẫn nhiệt λ = 0,5 - 0,8 KCal /m.
0
C.h, độ hút
nước theo khối lượng 8-18%,
Giới hạn bền khi nén và uốn của 5 mác gạch đặc trên nêu trong bảng 3 - 1.
Ngoài ra còn có gạch đặc kích thước 190 x 90 x 45 mm và một số loại gạch
không qui cách khác.
35