Luận văn tính chất cơ bản của vật liệu xây dựng

6,266
696
76
Mica đen kém n định hóa hc hơn mica trng.
Mi ca có độ cng t 2 - 3 Morh, khi lượng riêng 2,76 - 2,72 g/cm
3
.
Khi đá cha nhiu Mica s làm cho quá trình mài nhn, đánh bóng sn
phm vt liu đá khó hơn.
Tính cht và công dng ca mt s loi đá mác ma thường dùng
Đá granit (đá hoa cương): Thường có màu tro nht, vàng nht hoc màu
hng, các màu này xen ln nhng chm đen. Đây là loi đá rt đặc, khi lượng
th tích 2500 - 2600 kg/m
3
, khi lượng riêng 2700 kg/m
3
, cường độ chu nén cao
1200 - 2500 kG/cm
2
, độ hút nước thp (H
P
< 1%), độ cng 6 - 7 Morh, kh
năng chng phong hóa rt cao, kh năng trang trí tt nhưng kh năng chu la
kém.
Đá granit được s dng rng rãi trong xây dng vi các loi sn phm như:
tm p, lát, đá khi xây móng, tường, tr cho các công trình, đá dăm để chế to
bê tông v.v...
Đá gabrô : Thường có màu xanh xám hoc xanh đen, khi lượng th tích
2000 - 3500 kg/m
3
, đây là loi đá đặc, có kh năng chu nén cao 2000 - 2800
kG/cm
2
. Đá gabrô được s dng làm đá dăm, đá tm để lát mt đường và p các
công trình.
Đá bazan: Là loi đá nng nht trong các loi đá mác ma, khi lượng th
tích 2900-3500 kg/m
3
cường độ nén 1000 - 5000 kG/cm
2
, rt cng, giòn, kh
năng chng phong hóa cao, rt khó gia công. Trong xây dng đá bazan được s
dng làm đá dăm, đá tm lát mt đường hoc tm p.
Ngoài các loi đá đặc trên, trong xây dng còn s dng tro núi la, cát
núi la, đá bt, túp dung nham, v.v...
Tro núi la thường dùng dng bt màu xám, nhng ht ln hơn gi là cát
núi la.Thành phn ca tro và cát núi la cha nhiu SiO
2
trng thái vô định
hình, chúng có kh năng hot động hoá hc cao. Tro núi la là nguyên liu ph
gia dùng để chế to xi măng và mt s cht kết dính vô cơ khác.
Đá bt là loi đá rt rng được to thành khi dung nham ngui lnh nhanh
trong không khí. Các viên đá bt có kích thước 5 - 30 mm, khi lượng th tích
trung bình 800 kg/m
3
, đây là loi đá nh, nhưng các l rng ln và kín nên độ
hút nước thp, h s dn nhit nh (0,12 - 0,2 kcal/m.
0
C.h).
Cát núi la và đá bt thường được dùng làm ct liu cho bê tông nh.
2.2.2. Đá trm tích
Thành phn khoáng vt
Nhóm oxyt Silic bao gm: Ôpan (SiO
2
. 2H
2
O ) không màu hoc màu trng
sa. Chan xedon (SiO
2
) màu trng xám, vàng sáng, tro, xanh.
Nhóm cacbonat bao gm : canxit (CaCO
3
) không màu hoc màu trng, xám
vàng, hng, xanh, khi lượng riêng 2,7 g/cm
3
, độ cng 3Morh, cường độ trung
bình, d tan trong nước, nht là nước cha hàm lượng CO
2
ln .
Đôlômít [CaMg(CO
3
)
2
] có màu hoc màu trng, khi lượng riêng 2,8g/cm
3
,
độ cng 3-4 Morh, cường độ ln hơn canxit.
26
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 hoc màu trng xám, vàng hoc
nâu, khi lượng riêng 3,0 g/cm
3
, độ cng 3,5 - 4,5 Morh, cường độ khá cao.
Nhóm các khoáng sét bao gm:
Caolinit (Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O) là khoáng màu trng hoc màu xám, xanh,
khi lượng riêng 2,6 g/cm
3
, độ cng 1 Morh.
Montmorialonit ( 4SiO
2
.Al
2
O
3
.nH
2
O) là khoáng ch yếu ca đất sét.
Nhóm sunfat bao gm :
Thch cao (CaSO
4
.2H
2
O) là khoáng màu trng hoc không màu, nếu ln tp
cht thì có màu xanh, vàng hoc đỏ, độ cng 2 Morh, khi lượng riêng 2,3
g/cm
3
.
Anhyđrít (CaSO
4
) là khoáng màu trng hoc màu xanh, độ cng 3 - 3,5
Morh, khi lượng riêng 3,0 g/cm
3
.
Tính cht và công dng ca mt s loi đá trm tích thường dùng
Cát, si: Là loi đá trm tích cơ hc, được khai thác trong thiên nhiên s
dng để chế to va, bê tông v.v...
Đất sét: Là loi đá trm tích có độ do cao khi nhào trn vi nước, là
nguyên liu để sn xut gch, ngói, xi măng.
Thch cao: Được s dng để sn xut cht kết dính bt thch cao xây
dng.
Đá vôi: Bao gm hai loi - Đá vôi rng và đá vôi đặc.
Đá vôi rng gm có đá vôi v sò, thch nhũ, loi này có khi lượng th tích
800- 1800 kg/m
3
cường độ nén 4 - 150 kG/cm
2
. Các loi đá vôi rng thường
dùng để sn xut vôi hoc làm ct liu cho bê tông nh.
Đá vôi đặc bao gm đá vôi canxit và đá vôi đôlômit.
Đá vôi can xít có màu trng hoc xanh, vàng, khi lượng th tích 2200 -
2600 kg/m
3
, cường độ nén 100-1000 KG/cm
2
.
Đá vôi đặc thường dùng để chế to đá khi xây tường, xây móng, sn xut
đá dăm và là nguyên liu quan trng để sn xut vôi, xi măng.
Đá vôi đôlômit là loi đá đặc, màu đẹp, được dùng để sn xut tm lát, p
hoc để chế to vt liu chu la, sn xut đá dăm.
2.2.3. Đá biến cht
Thành phn khoáng vt
Các khoáng vt to đá biến cht ch yếu là nhng khoáng vt nm trong đá
mác ma và đá trm tích.
Tính cht và công dng ca mt s loi đá biến cht thường dùng
Đá gơnai (đá phiến ma) : Được to thành do đá granit tái kết tinh và biến
cht dưới tác dng ca áp lc cao. Loi đá này có cu to phân lp nên cường độ
theo các phương cũng khác nhau, d b phong hóa và tách lp, được dùng ch
yếu làm tm p lòng h, b kênh, lát va hè.
Đá hoa: Được to thành do đá vôi hoc đá đôlômít tái kết tinh và biến cht
dưới tác dng ca nhit độ cao và áp sut ln. Loi đá này có nhiu màu sc như
trng, vàng, hng, đỏ, đen xen k nhng mch nh và vân hoa, cường độ nén
27
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
, d gia công cơ hc, được dùng để sn xut đá p lát hoc
sn xut đá dăm làm ct liu cho bê tông, đá xay nh để chế to va granitô.
Dip thch sét: Được to thành do đất sét b biến cht dưới tác dng ca áp
lc cao. Đá màu xanh sm, n định đối vi không khí, không b nước phá hoi
và d tách thành lp mng. Được dùng để sn xut tm lp.
2.3 . S dng đá
2.3.1. Các hình thc s dng đá
Trong xây dng vt liu đá thiên nhiên được s dng dưới nhiu hình thc
khác nhau, có loi không cn gia công thêm, có loi phi qua quá trình gia công
t đơn gin đến phc tp.
Vt liu đá dng khi
Đá hc: Thu được bng phương pháp n mìn, không gia công gt đẽo,
được dùng để xây móng, tường chn, móng cu, tr cu, nn đường ôtô và tàu
ha hoc làm ct liu cho bê tông đá hc.
Đá gia công thô: Là loi đá hc được gia công thô để cho mt ngoài tương
đối bng phng, b mt ngoài phi có cnh dài nh nht là 15 cm, mt không
được lõm và không có góc nhn hơn 60
0
, được s dng để xây móng hoc tr
cu.
Đá gia công va (đá ch) : Loi đá này được gia công phng các mt, có
hình dng đều đặn vuông vn, thường có kích thước 10 x 10 x 10cm, 15 x 20 x
25 cm, 20 x 20 x 25cm. Đá ch được dùng để xây móng, xây tường.
Đá gia công k : Là loi đá hc được gia công k mt ngoài, chiu dày và
chiu dài ca đá nh nht là 15 cm và 30 cm, chiu rng ca lp mt phô ra
ngoài ít nht phi gp rưỡi chiu dày và không nh hơn 25 cm, các mt đá phi
bng phng vuông vn. Đá gia công k được dùng để xây tường, vòm cun .
Đá “Kiu: được chn lc cn thn và phi là loi đá có cht lượng tt,
không nt n, gân, hà , phong hóa, đạt yêu cu thm m cao.
Vt liu đá dng tm
Vt liu đá dng tm thường có chiu dy bé hơn nhiu ln so vi chiu dài
và chiu rng.
Tm p lát trang trí có b mt chính hình vuông hay hình ch nht. Các
tm p trang trí được x ra t nhng khi đá đặc và có màu sc đẹp, đánh bóng
b mt ri ct thành tm theo kích thước quy định. Tm được dùng để p và lát
các công trình xây dng. Ngoài chc năng trang trí nó còn có tác dng bo v
khi xây hay bo v kết cu.
Kích thước cơ bn ca các tm đá được TCVN 4732 :1989 quy định trong
5 nhóm (bng 2.1).
Nhóm tm p công dng đặc bit: nhng tm p được sn xut t các loi
đá đặc có kh năng chu axit (như granit, siênit, điôrit, quăczit, bazan, điabaz, sa
thch, silic...) hay có nhng kh năng chu kim (như đá hoa, đá vôi, đá
magiezit...). Vic gia công loi tm p này ging như gia công đá trang trí song
kích thước các cnh không vượt quá 300mm.
28
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
Bng 2.1
Kích thước (mm)
Nhóm
Chiu rng Chiu dài Chiu dày
I
II
III
IV
V
Ln hơn 600 đến 800
Ln hơn 400 đến 600
Ln hơn 300 đến 400
Ln hơn 200 đến 300
T 100 đến 200
T 600 đến 1200
T 400 đến 1200
T 300 đến 600
T 200 đến 400
T 100 đến 200
T 20 đến 100
T 15 đến 100
T 10, 15, 20, 25, 30
5, 10, 15, 20
5, 10, 15, 20
Các tm p công dng đặc bit được s dng để lát nn và p tường cho
nhng nơi thường xuyên có tác dng ca axit, hay kim .
Tm lp mái được gia công t đá dip thch sét bng cách tách ra và ct các
phiến đá theo hình dng kích thước quy định. Thông thường tm lp có kích
thước hình ch nht 250 × 150 mm và 600 × 300 mm. Chiu dày tm tu thuc
chiu dày phiến đá có sn (4 -100mm). Đây là vt liu bn và đẹp.
Vt liu dng ht ri
Cát, si thiên nhiên là loi đá trm tích cơ hc dng ht ri rc thường nm
trong lòng sui, sông hay bãi bin. Chúng được khai thác bng th công hay cơ
gii.
Cát thiên nhiên: có c ht t 0,14 - 5 mm, sau khi khai thác trong thiên
nhiên được dùng để chế to va, bê tông, gch silicat, kính v.v…
Si: có c ht t 5 - 70 mm, sau khi khai thác trong thiên nhiên được phân
loi theo c ht, dùng để chế to bê tông.
Đá dăm và cát nhân to: được sn xut bng cách khai thác, nghin và sàng
phân loi thành các c ht, đá dăm có c ht t 5 - 70 mm, cát có c ht 0,14-5
mm, c ht nh hơn 0,14 mm gi là bt đá. Tính cht ca vt liu đá dng này
ph thuc vào tính cht ca đá gc. Vt liu đá dng ri nhân to được dùng để
chế to bê tông, va, đá granitô. Ngoài ra còn được dùng làm cht độn cho sơn
và pôlyme.
2.3.2. Hin tượng ăn mòn đá thiên nhiên và bin pháp bo v
Hin tượng ăn mòn
Đá dùng trong xây dng ít b phá hoi do ti trng thiết kế mà thường b
phá hoi do ăn mòn. S phá hoi do mt s nguyên nhân chính như sau :
Môi trường nước cha hàm lượng khí cacbonic ln (hơn 35mg/l) s xy ra
phn ng hóa hc: CaCO
3
+ H
2
O + CO
2
= Ca(HCO
3
)
2
Ca(HCO
3
)
2
là hp cht d tan nên dn dn đá b ăn mòn.
Môi trường nước có cha các loi axit cũng xy ra phn ng hóa hc:
CaCO
3
+ 2HCl = CaCl
2
+ CO
2
+ H
2
O .
CaCl
2
là hp cht d tan nên đá b ăn mòn.
Các dng ăn mòn trên thường xy ra đối vi các loi đá cacbonat.
Đá có cha nhiu thành phn khoáng vt khác nhau thì đá cũng có th b
phá hoi nhanh hơn do s giãn n nhit không đều.
29
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 loi bi bn ngun gc vô cơ và hu cơ t các cht thi công nghip
hoc đời sng tích t trên b mt hoc trong các l rng ca đá là môi trường để
cho vi khun phát trin và phá hoi đá bng chính axit ca chúng tiết ra.
Bin pháp bo v
Để bo v vt liu đá thiên nhiên cn phi ngăn cn nước và các dung dch
thm sâu vào đá. Thông thường là florua hóa b mt đá vôi, làm tăng tính chng
thm ca đá bng các cht kết ta mi sinh ra theo phn ng:
2CaCO
3
+ MgSiF
6
= 2CaF
2
+ SiO
2
+ MgF
2
+ 2CO
2
.
Các hp cht CaF
2
, MgF
2
và SiO
2
không tan trong nước s bt kín l rng
các khe nh làm tăng độ đặc b mt đá.
Ngoài ra có th dùng guđrông hay bi tum quét lên b mt đá, gia công tht
nhn b mt vt liu đá và thoát nước tt cho công trình, các bin pháp này cũng
góp phn gim bt s ăn mòn cho vt liu đá thiên nhiên.
Gn đây người ta còn dùng các dung dch trong nước hay trong dung môi
hu cơ bay hơi ca các hp cht silic hu cơ có tính k nước như: hydrôxilôxan,
mêtinsilicol-natri v.v... để làm đặc b mt vt liu đá thiên nhiên.
30
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
VT LIU GM XÂY DNG
3.1. Khái nim và phân loi
3.1.1. Khái nim
Vt liu nung hay gm xây dng là loi vt liu được sn xut t nguyên
liu chính là đất sét bng cách to hình và nung nhit độ cao. Do quá trình
thay đổi lý, hóa trong khi nung nên vt liu gm xây dng có tính cht khác hn
so vi nguyên liu ban đầu.
Trong xây dng vt liu gm được dùng trong nhiu chi tiết kết cu ca
công trình t khi xây, lát nn, p tường đến ct liu rng (keramzit) cho loi bê
tông nh. Ngoài ra các sn phm s v sinh là nhng vt liu không th thiếu
được trong xây dng. Các sn phm gm bn axít, bn nhit được dùng nhiu
trong công nghip hóa hc, luyn kim và các ngành công nghip khác.
Ưu đim chính ca vt liu gm là có độ bn và tui th cao, t nguyên liu
địa phương có th sn xut ra các sn phm khác nhau thích hp vi các yêu cu
s dng, công ngh sn xut tương đối đơn gin, giá thành h. Song vt liu
gm vn còn nhng hn chế là giòn, d v, tương đối nng, khó cơ gii hóa
trong xây dng đặc bit là vi gch xây và ngói lp.
3.1.2. Phân loi
Sn phm gm xây dng rt đa dng v chng loi và tính cht. Để phân
loi chúng người ta da vào nhng cơ s sau :
Theo công dng vt liu gm được chia ra :
Vt liu xây : Các loi gch đặc, gch 2 l, gch 4 l.
Vt liu lp : Các loi ngói.
Vt liu lát : Tm lát nn . lát đường, lát va hè.
Vt liu p : p tường nhà, p cu thang, p trang trí.
Sn phm k thut v sinh : Chu ra, bn tm, b xí.
Sn phm cách nhit, cách âm : Các loi gm xp.
Sn phm chu la : Gch samt, gch đi nát.
Theo cu to vt liu gm được chia ra :
Gm đặc : Có độ rng r 5% như gch p, lát, ng thoát nước.
Gm rng : Có độ rng r > 5% như gch xây các loi, gch lá nem.
Theo phương pháp sn xut vt liu gm được chia ra:
Gm tinh: thường có cu trúc ht mn, sn xut phc tp như gch trang trí,
s v sinh.
Gm thô: thường có cu trúc ht ln, sn xut đơn gin như gch ngói, tm
lát, ng nước.
3.2. Nguyên liu và sơ lược quá trình chế to
3.2.1. Nguyên vt liu
31
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 liu chính để sn xut vt liêu nung là đất sét. Ngoài ra tùy thuc
vào yêu cu ca sn phm và tính cht ca đất sét mà có th dùng thêm các loi
ph gia cho phù hp.
Đất sét
Thành phn chính ca đất sét là các khoáng alumôsilicát ngm nước
(nAl
2
O
3
.mSiO
2
.pH
2
O) chúng được to thành do fenspát b phong hóa. Tùy theo
điu kin ca tng môi trường mà các khoáng to ra có thành phn 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 nhng tính cht quan trng ca đất sét như độ do, độ
co, độ phân tán, kh năng chu la v.v...
Ngoài ra trong đất sét còn cha các tp cht vô cơ và hu cơ như thch anh
(SiO
2
), cacbonat (CaCO
3
, MgCO
3
), các hp cht st Fe(OH)
3
, FeS
2
, tp cht hu
cơ dng than bùn, bi tum v.v... các tp cht đều nh hưởng đến tính cht ca
đất sét.
Màu sc ca đất sét là do tp cht vô cơ và hu cơ quyết định. Màu ca đất
sét cha ít tp cht thường là trng, cha nhiu tp cht thì đất sét có màu xám
xanh, nâu, xám đen.
Tính cht ch yếu ca đất sét bao gm tính do khi nhào trn vi nước, s
co th tích dưới tác dng ca nhit và s biến đổi lý hóa khi nung. Chính nh
s thay đổi thành phn khoáng vt trong quá trình nung mà sn phm gm có
tính cht khác hn tính cht ca nguyên liu ban đầu. Sau khi nung, thành phn
khoáng cơ bn ca vt liu gm là mulit 3Al
2
O
3
.2SiO
2
(A
3
S
2
) đây là khoáng làm
cho sn phm có cường độ cao và bn nhit.
Các vt liu ph
Để ci thin tính cht ca đất sét cũng như tính cht ca sn phm, trong
quá trình sn xut ta có th s dng mt s loi vt liu ph sau:
Vt liu gy pha vào đất sét nhm gim độ do, gim độ co khi sy và nung,
thường dùng là bt samt, đất sét nung non, cát, tro nhit đin, x ht hóa.
Ph gia cháy như mùn cưa, tro nhit din, bã giy. Các thành phn này có
tác dng làm tăng độ rng ca sn phm gch và giúp cho quá trình gia nhit
đồng đều hơn.
Ph gia tăng do như các loi đất sét có độ do cao như cao lanh đóng vai
trò là cht tăng do cho đất sét.
Ph gia h nhit độ nung có tác dng h thp nhit độ kết khi làm tăng
nhit độđộ đặc ca sn phm, ph gia h nhit độ nung thường dùng là
fenspát, pecmatit, canxit đôlomit.
Men là lp thy tinh lng ph lên b mt ca sn phm, bo v sn phm,
chng li tác dng ca môi trường. Men dùng để sn xut vt liu gm rt đa
dng, có màu và không màu, trng và đục, bóng và không bóng, có loi dùng
cho đồ s (men s) có loi dùng sn phm sành (men sành) và có loi men trang
trí v.v...Vì vy vic chế to men là rt phc tp.
3.2.2. Sơ lược quá trình sn xut mt s loi sn phm thông dng
Sn xut gch
32
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
Gch xây là loi vt liu gm ph biến thông dng nht, có công ngh sn
xut đơn gin. Công ngh sn xut gch bao gm 5 giai đon: Khai thác nguyên
liu, nhào trn, to hình, phơi sy, nung và làm ngui ra lò.
Khai thác nguyên liu
Trước khi khai thác cn phi loi b 0,3 - 0,4 m lp đất trng trt bên
trên. Vic khai thác có th bng th công hoc dùng máy i, máy đào, máy cp.
Đất sét sau khi khai thác được ngâm trong kho nhm tăng tính do và độ đồng
đều ca đất sét.
Nhào trn đất sét
Quá trình nhào trn s làm tăng tính do và độ đồng đều cho đất sét giúp
cho vic to hình được d dàng. Thường dùng các loi máy cán thô, cán mn,
máy nhào trn, máy mt trc, 2 trc để nghin đất.
To hình
Để to hình gch người ta thường dùng máy đùn rut gà. Trong quá trình
to hình còn dùng thiết b có hút chân không để tăng độ đặc và cường độ ca sn
phm.
Phơi sy
Khi mi được to hình gch mc có độ m rt ln, nếu đem nung ngay
gch s b nt tách do mt nước đột ngt. Vì vy phi phơi sy để gim độ m,
giúp cho sn phm mc có độ cng cn thiết, tránh biến dng khi xếp vào lò
nung.
Nếu phơi gch t nhiên trong nhà giàn hay ngoài sân thì thi gian phơi t 8
đến 15 ngày.
Nếu sy gch bng lò sy tuy nen thì thi gian sy t 18 đến 24 gi. Vic
sy gch bng lò sy giúp cho quá trình sn xut được ch động không ph
thuc vào thi tiết, năng sut cao, cht lượng sn phm tt, điu kin làm vic
ca công nhân được ci thin, nhưng đòi hi phi có vn đầu tư ln, tn nhiên
liu.
Nung
Đây là công đon quan trng nht quyết định cht lượng ca gch.
Quá trình nung gm có ba giai đon.
1.Đốt nóng : Nhit độ đến 450
0
C, gch b mt nước, tp cht hu cơ cháy.
2.Nung : Nhit độ đến 1000 - 1050
0
C, đây là quá trình biến đổi ca các
thành phn khoáng to ra sn phm có cường độ cao, màu sc đỏ hng.
3.Làm ngui : Quá trình làm ngui phi t t tránh đột ngt để tránh nt
tách sn phm, khi ra lò nhit độ ca gch khong 50 - 55
0
C.
Theo nguyên tc hot động, lò nung gch có hai loi: Lò gián đon và lò
liên tc.
Trong lò nung gián đon gch được nung thành m, loi này có công sut
nh, cht lượng sn phm thp.
Trong lò liên tc gch được xếp vào, nung và ra lò liên tc trong cùng mt
thi gian, do đó năng sut cao mt khác chế độ nhit n định nên cht lượng sn
phm cao. Hai loi lò liên tc được dùng nhiu là lò vòng (lò hopman) và lò tuy
nen.
33
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
Sn xut ngói
K thut sn xut ngói cũng gn ging như sn xut gch. Nhưng do ngói
có hình dng phc tp, mng, yêu cu cht lượng cao, không st m, nt v, ít
thm...), nên k thut sn xut ngói có mt s yêu cu khác gch.
Nguyên liu dùng loi đất sét có độ do cao, d chy. Đất không cha tp
cht cacbonat. Trong sn xut ngói có th dùng 15 - 25% ph gia cát, 10 - 20%
ph gia samt.
Gia công nguyên liu và chun b phi liu được thc hin ch yếu theo
phương pháp do và cũng có th theo phương pháp bán khô và c phương pháp
ướt (khi trong nguyên liu có ln tp cht). Gia công và chun b phi liu k
hơn nhm làm cho độ m đồng đều hơn và phá v ti đa cu trúc ca nguyên
liu đất sét bng cách ngâm dài ngày hơn.
Trước khi to hình phi to ra nhng viên galet trên máy ép lentô, ri để
độ m đồng đều sau đó mi to hình ngói t nhng viên gch galét.
Ngói được sy trong các nhà sy t nhiên (các nhà kho sy có giá phơi) hay
sy nhân to (trong các thiết b sy phòng, sy tunen, sy băng chuyn giá treo).
Để tránh nt n cho sn phm, ngói được sy theo chế độ sy du. Khi nung
ngói, nhit được nâng lên t t, nung lâu hơn, làm ngui chm hơn.
Sn xut gch gm p lát
Nguyên liu ch yếu trong sn xut gch gm p lát là loi đất sét cht
lượng cao, có nhit độ kết khi thp, kh năng liên kết cao và có khong kết
khi rng (không nh hơn 80-100
o
C, có th đến 200
o
C). V thành phn khoáng,
đất sét tt nht là caolinit-thu mica (hàm lượng mi ca ln, thch anh thp), các
loi đất sét caolinit-montmôrilonit (hàm lượng montmôrilonit ti 20%, hàm
lượng thch anh thp không đáng k) cũng là nguyên liu để sn xut sn phm
s v sinh cao cp và gch gm p lát (quy định trong tiêu chun Vit Nam
TCVN 6300 : 1997).
Ngoài đất sét, trường thch cũng là nguyên liu thiết yếu đóng vai trò là
cht chy. Khi nóng chy trường thch to ra pha thu tinh hoà tan mt phn
thch anh, bao bc và gn các tinh th to nên độ bn cn thiết cho vt liu. Khi
làm ngui t pha lng này, mulit th sinh hình kim s kết dính to nên ct cho
vt liu. Theo TCVN 6598 : 2000 trường thch làm xương cn phi đảm bo
mt s ch tiêu v hàm lượng silic đioxit, nhôm oxyt, kim oxyt và st oxyt.
Thch anh là ph gia gy, có tác dng làm gim độ co sy, co nung, làm
tăng các mao mch thúc đẩy quá trình sy bán thành phm. Nó là thành phn to
nên kết cu ca xương.
Tal là ph gia trong xương gm (hàm lượng nh) có tác dng hoá hc vi
phi liu chính trong quá trình nung và thúc đẩy quá trình to thành mulit, tăng
độ bn un và độ bn va đập.
nước ta, cho đến năm 2002, c nước đã có trên 40 cơ s sn xut
ceramic vi tng công sut hơn 80 tr.m
2
/năm đều s dng đất sét trong nước
như Hi Dương, Qung Ninh, Hà Bc, Phú Th, Lào Cai, Hà Tây, Thanh Hoá,
Đồng Nai, Sông Bé... để sn sut gch p lát nn bng công ngh tiên tiến (nung
nhanh 1 ln) ca Tây Ban Nha, Italia, CHLB Đức... Đặc đim ca công ngh
34
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 tt c các công đon đều được điu khin t động bng đin t hoc
Computer cho phép kim tra chính xác, linh hot các thông s công ngh cài đặt.
Các công đon chính ca quá trình công ngh bao gm: nghin ướt, sy
phun, ép to hình, sy, tráng men - in hoa, nung nhanh.
Phi liu được chun b bng phương pháp nghin ướt trong máy nghin bi.
Công đon này đảm bo to độ mn cn thiết và s đồng nht phi liu. Độ mn
sau khi nghin cn đạt lượng lt sàng 10.000 l/cm
2
/94%. H xương có độ
m 33-34%.
Trong sy phun, h được loi b nước, độ m ca xương còn 5-6% và to
bt ép vi c ht thích hp.
Gch p lát được to hình theo phương pháp ép bán khô bng máy ép thu
lc vi cường độ ép 250-300 kG/cm
2
. Viên gch sau to hình có cường độ mc
12-15 kG/cm
2
.
Công đon sy được thc hin ngay sau khi to hình nhm gim độ m ca
gch mc và to cho viên gch có độ m cn thiết để thc hin các công đon
tiếp theo. Quá trình này thường do máy sy đứng, sy băng chuyn, sy bng
tuynen đảm nhim.
Trong công ngh nung nhanh mt ln, vic tráng men và in hoa trang trí
được thc hin bng nhiu phương pháp khác nhau. Để thc hin công đon này
viên gch mc cn có đủ độ bn để chu được các quá trình lp đi lp li nhiu
ln, men được tưới phun, in hay biến thành dng bi khô ph lên b mt tm lát
đã sy.
Nung nhanh là công đon chính trong sn xut gch p lát nn. Xương và
men được nung nhanh đồng thi trong mt khong thi gian ngn (45-55 ph).
Ti công đon này xy ra các biến đổi hoá lý phc tp, hình thành nên cu trúc
ca sn phm. Các biến đổi hoá lý đó là: biến đổi th tích kèm theo s mt nước
lý hc, biến đổi thành phn khoáng, to các pha mi, kết khi.
3.3. Các loi sn phm gm xây dng
3.3.1. Các loi gch xây
Gch ch (gch đặc tiêu chun) Có kích thước 220 x 105 x 60 mm .
Theo tiêu chun Vit Nam TCVN 1451-1998 gch đặc phi đạt nhng yêu
cu sau:
Hình dáng vuông vn, sai lch v kích thước không ln quá qui định, v
chiu dài ±7mm v chiu rng ± 5 mm, v chiu dày ±3 mm, gch không st
m, cong vênh. Độ cong mt đáy không quá 4 mm, mt bên không quá 5
mm, trên mt gch không quá 5 đường nt, mi đường dài không quá 15 mm và
sâu không quá 1mm. Tiếng gõ phi trong thanh, màu nâu tươi đồng đều, b
mt mn không bám phn. Khi lượng th tích 1700 - 1900 kg/m
3
, khi lượng
riêng 2500-2700 kg/m
3
, h s dn nhit λ = 0,5 - 0,8 KCal /m.
0
C.h, độ hút
nước theo khi lượng 8-18%,
Gii hn bn khi nén và un ca 5 mác gch đặc trên nêu trong bng 3 - 1.
Ngoài ra còn có gch đặc kích thước 190 x 90 x 45 mm và mt s loi gch
không qui cách khác.
35
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