Bài giảng Vật liệu xây dựng: Chương III - TS. Nguyễn Quang Phú

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:71

0
169
lượt xem
63
download

Bài giảng Vật liệu xây dựng: Chương III - TS. Nguyễn Quang Phú

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Vật liệu xây dựng: Chương III - Xi măng có nội dung trình bày lịch sử ra đời, phát hiện lí thú, bí mật về cột trụ xi măng thời tiền sử; cấu tạo, công thức hóa học của XM Portland, nguyên liệu sản xuất xi măng, công đoạn sản xuất xi măng, đặc tính của xi măng, sử dụng xi măng trong xây dựng như thế nào.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật liệu xây dựng: Chương III - TS. Nguyễn Quang Phú

  1. Nguồn gốc của xi măng
  2. 1. Lịch sử hình thành + Từ xa xưa, con người đã biết dùng những vật liệu đơn sơ như đất sét, đất bùn nhào rác, dăm gỗ, cỏ khô băm …để làm gạch, đắp tường, dựng vách cho chỗ trú ngụ của mình. Có thể tóm lược các bước hình thành xi măng như sau: - Người Ai Cập đã dùng vôi tôi làm vật liệu chính. - Người Hy Lạp trộn thêm vào vôi đất núi lửa ở đảo Santorin, hỗn hợp này đã được các nhà xây dựng thời đó ưu ái nhiều năm.
  3. 1. Lịch sử hình thành - Người La Mã thêm vào loại tro – đất núi lửa Vésuve miền Puzzolles. Về sau này, phún – xuất – thạch núi lửa được dùng làm một loại phụ gia hoạt tính chịu cách nhiệt và cách âm, và trở thành danh từ chung “Pozzolana” (Anh), “Pouzzolane” (Pháp) - Vào năm 1750, kỹ sư Smeaton người Anh, nhận nhiệm vụ xây dựng ngọn hải đăng Eddystone vùng Cornuailles. Ông đã thử nghiệm dùng lần lượt các loại vật liệu như thạch cao, đá vôi, đá phún xuất… Và ông khám phá ra rằng loại tốt nhất đó là hỗn hợp nung giữa đá vôi và đất sét. - Hơn 60 năm sau, 1812, một người Pháp tên Louis Vicat hoàn chỉnh điều khám phá của Smeaton, bằng cách xác định vai trò và tỷ lệ đất sét trong hỗn hợp vôi nung nói trên. Và thành quả của ông là bước quyết định ra công thức chế tạo xi măng sau này. - Ít năm sau, 1824, một người Anh tên Joseph Aspdin lấy bằng sáng chế xi măng (bởi từ latinh Caementum : chất kết dính), trên cơ sở nung một hỗn hợp 3 phần đá vôi + 1 đất sét.
  4. 1. Lịch sử hình thành - Chưa hết, 20 năm sau, Isaac Charles Johnson đẩy thêm một bước nữa bằng cách nâng cao nhiệt độ nung tới mức làm nóng chảy một phần nguyên liệu trước khi kết khối thành “clinker”. - Vào năm 1967 Mông đuyê, một người làm vườn ở Pháp đã lấy dây thép nhỏ quấn quanh chậu hoa cho khỏi vỡ. Sau đó một thời gian ông này lại lấy dây thép kết thành hình chậu hoa và đổ xi măng vào, kết quả tuyệt vời hơn. Từ đó ông giành được quyền sáng chế. Đây chính là cội nguồn của các loại bê tông tấm, xà, ống trong xây dựng và gọi là bê tông ống thép. Từ đây, như chúng ta biết, đã bùng nổ hằng loạt các nhà máy lớn nhỏ với nhiều kiểu lò nung tính năng khác nhau: xi măng đã làm một cuộc cách mạng trong lĩnh vực xây dựng.
  5. 2. Phát hiện lí thú • Trước công nguyên thì người Ai cập cổ dùng mật mía hay nước mía đặc trộn với 1 số chất phụ gia chống lại sự thèm muốn của các loài côn trùng để xây nhà và các kim tự tháp. • Người Trung Hoa thì dùng mạch nha với thành phần chủ yếu là tinh bột nóng để xây. Một đều thú vị là tuổi thọ của chúng cao hơn ximăng hiện nay rất nhiều.
  6. 3. Bí mật về cột trụ xi măng thời tiền sử • Ở nơi cách Tân Calêdonia 40 hải lý về phía Nam có một đảo nhỏ gọi là Baien, từ xưa đến nay chưa từng có ai cư ngụ ở đó. Nhưng trên hoang đảo nhỏ này lại có khoảng 400 gò đất kỳ quái. Chúng được xây nên từ cát và đá cao khoảng 2,5-3m, mặt nghiêng khoảng 90m. Trên gò đất không có bất kỳ một loại thực vật nào sinh trưởng, cảnh vật vô cùng hoang vắng. Những người đã từng đến đây cho rằng, đó là các di chỉ từ thời cổ đại. Năm 1960, nhà khảo cổ học Cheliwa đến hòn đảo nhỏ này tiến hành khai quật các di chỉ. Ông đã khám phá một điều ngoài sức tưởng tượng, đó là trên 3 di chỉ cổ ở giữa đều có 1 cột trụ xi măng nằm song song với nhau. Những cột trụ này cao từ 1m đến 2,5m, trong xi măng của cột trụ còn lẫn vỏ ốc, vỏ sò vỡ. Cheliwa vô cùng kinh ngạc bởi ông biết xi măng mới được phát minh từ thế kỷ XIX cho dù là hỗn hợp đất đá xám tương tự như xi măng cũng chỉ được người La Mã cổ đại tìm ra trong khoảng năm 500 đến 600 trước Công nguyên. Ông đã mời những nhà nghiên cứu khoa học đến để dùng phóng xạ kiểm tra các cột trụ này. Trắc nghiệm đã cho thấy, niên đại của những cột trụ xi măng này vào khoảng năm 10950 – 5120 trước Công nguyên. Cũng có thể nói, những cột trụ xi măng của đảo Baien được xuất hiện từ thời kỳ đồ đá, sớm hơn rất nhiều so với thời đại La Mã cổ.
  7. 3. Bí mật về cột trụ xi măng thời tiền sử • Đảo Tân Calêdonia - Nouvelle Calédonie ở phần Tây Nam Thái Bình Dương là một trong những đảo lớn nhất của Nam Thái Bình Dương. Theo ghi chép, năm 1768 người Pháp đã từng đặt chân đến đây, năm 1774 con tàu mẫu hạm của nhà hàng hải nổi tiếng người Anh, James Cook (1729- 1779) đã từng diễu qua hòn đảo nhỏ này. Ông thấy rừng Đảo Nouvelle Calédonie rậm nơi đây dày đặc, cây xanh sinh trưởng khắp nơi, khí hậu trong lành.
  8. 3. Bí mật về cột trụ xi măng thời tiền sử • Cook cảm thấy cảnh tượng nơi đây vô cùng giống với quê hương mình bèn lấy tên cổ của Scotland là Calédonie thêm chữ Tân (Nouvelle) ở trước để đặt cho hòn đảo này. Bởi vậy, đảo ấy có tên là Tân Calêdonia. • Cũng có thể nói trước thời gian đó, đảo Tân Calêdonia không có người cư trú, đây là một vùng hoang vắng nguyên sơ không hề có ánh lửa của con người, ngay cả bây giờ cũng không có ai sống trên hoang đảo Baien này. Cho đến năm 1792, người Pháp mới tiến hành khám phá đảo lần đầu tiên, sau này họ biến nơi đây thành nơi lưu đày tội phạm. Sau 100 năm, đảo Baien mới được chính thức coi là lãnh địa vĩnh viễn của Pháp. Vậy, ai là người vận dụng kỹ thuật phức tạp làm ra xi măng 5000 trước Công nguyên. Chẳng lẽ không có ai trên đảo này làm nên những cột trụ xi măng ư?Theo phán đoán, phương pháp chế tác đương thời là đắp các gò đất, sau đó rót xi măng vào làm cho đông cứng lại. Nhưng xung quanh những cột xi măng này lại không hề có bất cứ dấu tích nào về hoạt động của con người. Bởi vậy, người ta vẫn không có phương pháp nào biết được ai là người chế tạo nên các cột trụ xi măng. Có thể nói, những cột trụ xi măng này có tác dụng gì vẫn là một trong những điều khó giải thích trong kho tàng bí mật của nhân loại.
  9. 4. Ở Việt Nam • Ngành sản xuất xi măng ở nước ta đã được hình thành từ rất sớm. Bắt đầu là việc khởi công xây dựng nhà máy xi măng Hải Phòng vào ngày 25/12/1889 • Một thế kỷ trước đây xi măng Việt Nam mới chỉ có một thương hiệu con Rồng nhưng đã nổi tiếng ở trong nước và một số vùng Viễn Đông, Vlađivostoc (LB Nga), JAWA (Inđônêxia), Xingapo, Hoa Nam (Trung Quốc)… Sau ngày giải phóng miền Nam, năm 1975 lại có thêm thương hiệu xi măng Hà Tiên, đến nay ngành xi măng nước ta đã có thêm hàng loạt những thương hiệu nổi tiếng như: Xi măng Bỉm Sơn nhãn hiệu Con Voi, xi măng Hoàng Thạch nhãn hiệu con Sư Tử, xi măng Hà Tiên I,II, Bút Sơn, Hoàng Mai, Tam Điệp, Nghi Sơn, Chinfon…
  10. Chương III. Xi măng Cấu tạo, công thức hóa học của XM Portland + Xi măng Portland là một hỗn hợp nghiền mịn của clinker, thạch cao: CaO = 60-67 %; SiO2 = 21-24 %; Fe2O3 = 2-5 %; Al2O3= 4-7 %; SO3 < 3 %; MgO < 4,5% + 4 khoáng vật chính trong clinker: - Tricanxi-silicat (3CaO.SiO2): C3S = 37-60% - Bicanxi-silicat (2CaO.SiO2): C2S = 15-37% - Tricanxi-aluminat (3CaO.Al2O3): C3A = 7-15% - Tetracanxi-Alumino-Ferit (4CaO.Al2O3.Fe2O3): C4AF = 10-18%
  11. Nguyên liệu sản xuất xi măng - Đá vôi: yêu cầu thành phần CaCO3 phải chiếm tỷ lệ 75% trở lên. Chỉ dùng loại đá vôi manhêzit thấp, không dùng đá vôi manhêzit và đôlômit vì hai loại này chứa nhiều MgCO3 có hại cho xi măng. Theo kinh nghiệm, muốn sản xuất 1 tấn clanhke phải dùng 1,3 tấn đá vôi. - Đất sét: yêu cầu có độ dẻo cao, nghĩa là cấu trúc hạt phải đều và mịn lẫn ít tạp chất, cát sạn… ; phải có hàm lượng SiO2 trong khoảng 50 ÷ 58%. - Quặng sắt: yêu cầu tỷ lệ Fe2O3 trên 40%. - Thạch cao: yêu cầu hàm lượng CaSO4.2H2O phải trên 80%. - Than đá: Nhiên liệu dùng để nung xi măng phần lớn là than đá. Yêu cầu nhiệt lượng của than đá khoảng 5000Kcal/kg than, hàm lượng chất bốc nhỏ hơn 35%, khi đốt không có khói, cho ngọn lửa xanh, lượng tro còn lại phải dưới 10 ÷ 15%. Nên dùng loại than có màu đen ánh, cứng và mật độ lớn.
  12. Công đoạn sản xuất xi măng Qui trình sản xuất gồm ba giai đoạn chính: • Chuẩn bị nguyên liệu và phối liệu Nghiền nhỏ các nguyên liệu và trộn với nhau rất kĩ bằng phương pháp khô hay phương pháp ướt. • Nung phế liệu thành clinke : Nung hỗn hợp đó trong các lò ngang hoặc lò đứng. Lò nung được đốt nóng bằng dầu mazut hoặc bột than phun vào lò.Sản ph ẩm thu được ở lò quay là những hạt màu xám gọi là clinke • Nghiền clinke thành xi măng: Để nguội clinke rồi nghiền thì được xi măng. Muốn cho xi măng không đông cứng quá nhanh để đủ thời gian thao tác như xây, trát, đổ khuôn,…người ta thêm vào khoảng 2-5 % th ạch cao.
  13. Hình ảnh nổ mìn phá đá
  14. Hình ảnh khai thác quặng
  15. Quy trình sản xuất xi măng
  16. SẢN XUẤT XI MĂNG POOCLĂNG Các công đoạn chính trong sản xuất xi măng
  17. SẢN XUẤT XI MĂNG POOCLĂNG
  18. HÌNH ẢNH LÒ NUNG (4)Lớp trộn (5)Nghiền thô (6)Túi lọc bụi (7)Gia nhiệt (8)Lò nung (9)Máy làm lạnh φ = 3-5 m (5-7 m) L = 50-100 m (>200m) α = 3-4O ω = 1-2 v/ph
  19. Nghiền xi măng Làm nguội ckinker Hệ thống đóng gói bao xi măng
  20. Hình ảnh nhà máy xi măng Chinfon - Hải Phòng Công suất 4.000 tấn Clinker/ngày Nhà máy xi măng Hải Phòng / Chifon Haiphong Cement Plant. Tại thôn Tràng Kênh, thị trấn Minh Đức, huyện Thủy Nguyên, thành ph ố Hải Phòng

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản