Giáo trình Công nghệ gốm xây dựng (Ngành: Công nghệ kỹ thuật vật liệu xây dựng - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Xây dựng số 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:81

Thêm vào BST

Báo xấu

5
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Công nghệ gốm xây dựng (Ngành: Công nghệ kỹ thuật vật liệu xây dựng - Cao đẳng)" được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên nắm được các kiến thức về: Các tính chất của sản phẩm gốm xây dựng, các chủng loại, ý nghĩa và cách sử dụng nó; giới thiệu được các loại công nghệ chế tạo các sản phẩm gốm;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Công nghệ gốm xây dựng (Ngành: Công nghệ kỹ thuật vật liệu xây dựng - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Xây dựng số 1

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG SỐ 1 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: CÔNG NGHỆ GỐM XÂY DỰNG NGÀNH: CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT VẬT LIỆU XÂY DỰNG TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: 389/QĐ- CĐXD1 ngày 30 tháng 9 năm 2021 của Hiệu trưởng trường CĐXD số 1 Hà Nội, năm 2021
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 1
LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình Công nghệ gốm xây dựng được biên soạn nhằm phục vụ cho giảng dạy và học tập cho trình độ cao đẳng ngành Công nghệ kĩ thuật Vật liệu Xây dựng ở trường Cao đẳng Xây dựng số 1. Công nghệ gốm xây dựng là môn học chuyên ngành nhằm cung cấp các kiến thức về các tính chất của sản phẩm gốm xây dựng, các chủng loại, ý nghĩa và cách sử dụng nó đồng thời cũng giới thiệu được các loại công nghệ chế tạo các sản phẩm gốm. Giáo trình Công nghệ gốm xây dựng TS.Nguyễn Gia Ngọc làm chủ biên. Giáo trình này được viết theo đề cương môn học Công nghệ gốm xây dựng đã được Nhà trường phê duyệt. Nội dung gồm 05 chương sau: Chương 1: Các tính chất và phân loại vật liệu gốm. Chương 2: Các dạng sản phẩm gốm thô. Chương 3: Các dạng sản phẩm gốm tinh. Chương 4: Cốt liệu nhẹ. Chương 5: Các dạng sản phẩm gốm khác. Trong quá trình biên soạn, tác giả đã được sự động viên quan tâm và góp ý của các đồng chí lãnh đạo, các đồng nghiệp trong và ngoài trường. Mặc dù có nhiều cố gắng, nhưng trong quá trình biên soạn, biên tập và in ấn khó tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả xin được tiếp thu những ý kiến đóng góp. Trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày……tháng……năm……… Tham gia biên soạn 1. TS. Nguyễn Gia Ngọc - Chủ biên 2
CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC (Ban hành kèm theo Quyết định số /QĐ - CĐXD1 ngày tháng năm của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Xây dựng số 1) Tên môn học: CÔNG NGHỆ GỐM XÂY DỰNG Mã môn học: MH23 Thời gian thực hiện môn học: 90 giờ (Lý thuyết: 30 giờ; Thực hành, thảo luận, bài tập, đồ án: 56 giờ; Kiểm tra: 4 giờ). I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔN HỌC - Vị trí của môn học: Môn học được bố trí học kì I của năm thứ 3, sau môn học Thiết bị nhiệt trong sản xuất VLXD. - Tính chất môn học: Là môn học chuyên ngành. II. MỤC TIÊU MÔN HỌC - Về kiến thức: + Hiểu được các tính chất của sản phẩm gốm xây dựng, các chủng loại, ý nghĩa và cách sử dụng nó. + Giới thiệu được các loại công nghệ chế tạo các sản phẩm gốm. - Về kỹ năng: + Đánh giá kiểm định chất lượng sản phẩm gốm xây dựng. + Trình bày được dây chuyền sản xuất các sản phẩm gốm xây dựng. + Đọc và hiểu được bản vẽ cấu tạo của các lò sấy, lò nung gốm xây dựng; + Bố trí được máy móc, thiết bị của từng phân xưởng trong sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất gốm xây dựng; + Tính toán cân bằng vật chất cho từng phân xưởng; + Lựa chọn được các máy móc, thiết bị trong dây chuyền sản xuất gốm xây dựng. - Về thái độ: Hình thành thái độ nghiêm túc trong học tập, 3
CHƯƠNG I: CÁC TÍNH CHẤT VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM Mục tiêu:Trình bày được các tính chất và cách phân loại các dạng sản phẩm gốm xây dựng. §1. CÁC ĐẶC ĐIỂM HÓA – LÍ Nhận xét: Các đặc tính hóa lí đặc trưng cho trạng thái vật chất của sản phẩm, đặc trưng cho cấu trúc của nó cũng như thành phần khoáng, hóa của xương sản phẩm, của lớp chuyển tiếp (lớp trung gian) và lớp men trên bề mặt sản phẩm. - Xương gốm là thành phần chủ yếu tạo nên các sản phẩm gốm có cường độ. VD: Gốm thô: gạch xây, ngói, gạch clanke. VLCL: samot, đinat, Caoalumin. - Lớp chất phủ: có thành phần cấu trúc riêng là chất màu và chất men, có tác dụng trang trí và tăng cường độ. - Lớp chuyển tiếp hay lớp trung gian: nhờ quá trình gia công nhiệt (GCN). VD: Tấm ốp, Tấm lát. I. Cấu trúc và kết cấu của sản phẩm 1. Cấu trúc: là những đặc điểm về cấu tạo của vật liệu được xác định bởi kích thước hạt, hình dáng, sự phân bố, hướng và sự tiếp xúc giữ các hạt với nhau bởi số lượng, chất lượng của thành phần pha và bởi hệ thống lỗ rỗng xốp trong sản phẩm. 2. Kết cấu: là đặc điểm của sự sắp xếp, phân bố tương hỗ giữa các cấu tử trong cấu trúc của vật liệu. Nhận xét: Cấu trúc xương của sản phẩm là 1 hệ thống phức tạp bao gồm nhiều thành pha. II. Cấu trúc xương gốm Gồm 3 pha: pha tinh thể, pha thủy tinh và pha khí. 1. Pha tinh thể: - Gồm chủ yếu là tinh thể Mulit, SiO2 chưa tham gia phản ứng, SiO2 không hoạt tính trong Caolinit (Al2O3.2SiO2.2H2O), SiO2 ở dạng Cristobalit. Ngoài ra còn có các sản phẩm khác như: Trường thạch Natri (Na2O.Al2O 3 .6SiO 2 ) …. - Pha tinh thể chiếm (45  60)% thể tích sản phẩm. - Tỉ lệ số lượng giữa các cấu tử của cấu trúc phụ thuộc vào: + Thành phần phối liệu; + Số lượng các chất trợ dung; + Độ hoạt tính hóa học của các chất trợ dung; 4
+ Nhiệt độ nung và thời gian nung. 1. Pha thủy tinh - Là một trong những thành phần chủ yếu và quan trọng để tạo nên cấu trúc xương gốm. - Pha thủy tinh chiếm (50  80)% trong xương gốm, có ảnh hưởng đến cấu trúc sản phẩm. - Pha thủy tinh hình thành khi gia công vật liệu, có tính chất nóng chảy thuận nghịch (đặc trưng bởi các tính chất: cơ học, độ cứng, độ giòn…), không có cấu trúc xác định, có tính chất đẳng hướng, quang học, chiết suất… 2. Pha khí - Tồn tại trong xương gốm dưới dạng các hệ thống lỗ rỗng khác nhau. - Hàm lượng pha khí chiếm ( 2 – 9)% thể tích sản phẩm - Pha khí hình thành do: + Không khí chứa trong lỗ rỗng; + Quá trình phân li, khử cacbonat, phân hủy sunfat, sunfua, quá trình khử oxit sắt; + Quá trình chảy các tạp chất oxi hóa, tạp chất hữu cơ… III. Cấu trúc của lớp tiếp xúc (lớp trung gian) Nhận xét: - Sự hình thành cấu trúc của xương gốm và lớp phủ tạo nên cấu trúc lớp tiếp xúc là một tất yếu ngẫu nhiên. - Quá trình hình thành của lớp tiếp xúc do: + Sự xâm nhập các chất nóng chảy của lớp rỗng xốp và lớp xương; + Sự hòa trộn và khuếch tán của các pha nóng chảy của lớp xương và lớp chất phủ; + Hình thành nên các tinh thể mới, các hệ thống bọt khí với kích thước khác nhau; + Số lượng bọt khí nằm ở dạng lỗ rỗng nhỏ, lỗ rỗng tế vi. 1. Pha tinh thể: Gồm: - Các tinh thể của lớp xương - Các tinh thể của lớp chất phủ, lớp mặt - Các tinh thể mới hình thành 2. Pha thủy tinh: là nhân tố quan trọng nhất để hình thành nên cấu trúc lớp trung gian. 5
- Nhờ lớp thủy tinh mà liên kết giữa lớp phủ và lớp trung gian được bền chắc, làm tăng cường độ cơ học trong xương gốm cũng như khả năng chống xâm thực của xương gốm. 3. Pha khí - Do tương tác giữa lớp xương và lớp chất phủ, pha khí có thành phần giống như thành phần lớp xương, tuy nhiên pha khí tồn tại ở dạng lỗ rỗng nhỏ. IV. Cấu trúc lớp chất phủ (lớp men hay lớp chất màu): 1. Pha tinh thể - Hình thành ở dạng: + Các tinh thể quắc; + Các tinh thể Mulit (Al2O3 + SiO2  Mulit ); + Các tinh thể chất nóng chảy (Trường thạch…). - Pha tinh thể tồn tại: + Do pha rắn trong thành phần phối liệu (thành phần xương gốm)  tăng cường độ cơ học, trang trí. + Do đưa vào trong nguyên liệu để chế tạo lớp chất phủ. 2. Pha thủy tinh - Là thành phần quan trọng, chủ yếu của lớp chất phủ. - Pha nóng chảy: + Làm tăng cường độ của xương gốm; + Chống xâm thực của môi trường; + Tăng mật độ cho sản phẩm. - Hàm lượng pha thủy tinh chiếm số lượng cao từ (70  90)% thể tích của lớp chất phủ. 3. Pha khí - Ở dạng bọt khí, hình thành do quá trình phân hủy, nóng chảy sinh ra các pha khí, hình thành nên lỗ rỗng tế vi trong lớp chất phủ. - Hàm lượng pha khí phụ thuộc vào độ nhớt của pha thủy tinh, bằng cách giảm tạp chất sinh khí, tách khí, độ nhớt của men nóng chảy có thể làm giảm hàm lượng pha khí trong men và làm tốt hơn độ phẳng (độ ánh, độ bóng) của bề mặt men. §2. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÍ I. Độ đặc 1. Định nghĩa: Đặc trưng cho mức độ lèn chặt thể tích của vật liệu từ các vật chất tạo thành vật liệu đó. Nghĩa là tỉ lệ của khối lượng vật liệu với thể tích chiếm chỗ của nó. 2. Phân loại độ đặc a. Độ đặc thực (khối lượng riêng ) (  a ). - Định nghĩa: là khối lượng đơn vị thể tích vật liệu đặc tuyệt đối. 6
mk - Công thức:  a = = [g/cm3]; Va Trong đó: m k : khối lượng thể tích ở trạng thái khô. V a : thể tích đặc vật liệu b. Độ đặc biểu kiến (khối lượng thể tích) (  o) - Định nghĩa: là tỉ lệ giữa khối lượng vật liệu với toàn bộ thể tích chiếm chỗ của nó, kể cả lỗ rỗng. mk - Công thức:  o = [g/cm3]; V0 Trong đó: V 0 : thể tích tự nhiên của vật liệu c. Độ đặc tương đối (đ) - Định nghĩa: là phần thể tích của vật liệu rắn trong vật liệu, là tỉ số giữa độ đặc biểu kiến và độ đặc thực.  - Công thức: đ = 0 .100% a II. Độ xốp 1. Định nghĩa: xác định bằng thể tích các lỗ xốp trong một đơn vị thể tích. 2. Phân loai độ xốp - Độ xốp thực: là tỉ số tổng độ xốp hở và độ xốp kín so với thể tích của mẫu. - Độ xốp biểu kiến: là tỉ số giữa thể tích của các lỗ xốp thông nhau và với thông với không gian bên ngoài. - Độ xốp kín: là tỉ số giữa thể tích của tất cả các lỗ xốp trong vật liệu không thông với môi trường bên ngoài với thể tích của mẫu. VD: Chế tạo gốm xốp cần: - Lựa chọn nguyên liệu xốp: điatomit, trepel, vermuculit  tạo lỗ xốp. - Sử dụng các phương pháp công nghệ: + Quá trình gia công nguyên liệu; + Quá trình tạo hình; + Quá trình nung.  Tạo cấu trúc xốp. III. Độ dãn nở ẩm (sự trương nở) 7
1. Định nghĩa: Đặc trưng về sựu giảm chất, giảm tính chất của sản phẩm gốm được là do sự trương nở thể tích của hơi ẩm, có liên quan đến hệ thống lỗ rỗng xốp của sản phẩm. 2. Yếu tố ảnh hưởng - Phụ thuộc vào độ xốp của sản phẩm: Độ xốp càng lớn thì khả năng hút ẩm càng cao tạo sự trương nở về thể tích. - Sự giãn nở ẩm là do sự hút ẩm của các phân tử H2O ở dạng hơi hoặc lỏng. IV. Độ hút nước (Hp): để đánh giá sự kết khối của xương gốm. 1. Định nghĩa : là tỉ số giữa thể tích nước bị hút vào vật liệu và thể tích của lỗ xốp. 2. Các yếu tố ảnh hưởng: - Hệ thống các lỗ rỗng xốp. - Độ kết khối. 3. Phân loại độ hút nước của các loại vật liệu gốm: - Sứ: Hp = (0  2)% - Bán sứ: Hp = (2  5)% - Sành: Hp = (5  8)% Nhận xét: Để đánh giá Hp, người ta dùng hệ số mềm (là tỉ số giữa cường độ của vật liệu bão hòa nước và cường độ của vật liệu ở trạng thái khô). V. Độ xuyên thấm (xuyên nước) 1. Định nghĩa: là khả năng thấm nước qua vật liệu. 2. Các yếu tố ảnh hưởng: - Đường kính, kích thước lỗ rỗng. - Hình dạng các mao quản. - Các nhân tố khác như : nhiệt độ, áp suất… Nhận xét: Để đánh giá độ xuyên thấm, người ta dùng hệ số thấm (là khả năng lọt qua hoặc khuếch tán qua vật liệu trên một diện tích trong một thời gian). VI. Độ hút ẩm 1. Định nghĩa: là khả năng xương xốp của sản phẩm hút hơi ẩm của không khí khi độ ẩm của nó thay đổi. 2. Các yếu tố ảnh hưởng - Nhiệt độ, áp suất; - Độ ẩm môi trường; - Hệ thống lỗ rỗng; - Cấu trúc vật liệu. Nhận xét: Độ hút ẩm đặc trưng bằng tỉ số giữa khối lượng hơi ẩm do mẫu hút từ trong không khí và khối lượng mẫu khô. 8
§3. CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC I. Độ bền 1. Định nghĩa: là tính chất của vật liệu có khả năng chống hại sự phá hủy do tác đọng của lực bên ngoài. 2. Biểu thị độ bền: Rn, Ru, Rk, R bào mòn , R chống va đập… 3. Những yếu tố ảnh hưởng đến độ bền: - Số lượng các lỗ rỗng xốp với các kích thước và hình dạng khác nhau. Nó phụ thuộc vào thành phần pha xương của sản phẩm, pha tinh thể, pha thủy tinh cũng như sự phân bố các pha này. - Các hệ thống lỗ xốp tạo nên các khuyết tật, các vết nứt tế vi trong mạng lưới tinh thể. - Tính chất đặc trưng của các lỗ rỗng xốp: các lỗ rỗng kín hở thông nhau  phát sinh những ứng suất trong cấu trúc vật liệu. II. Môđun đàn hồi 1. Định nghĩa: là khả năng chống lại sự biến dạng (độ võng) khi chịu tác dụng của tải trọng. 2. Các biện pháp nâng cao môđun đàn hồi: - Tăng thành phần các pha tinh thể, giảm hàm lượng pha thủy tinh. - Sử dụng phương pháp công nghệ: + Tăng độ nghiền mịn của nguyên liệu, sử dụng nguyên liệu sao cho trong quá trình nung để tăng thành phần pha. + Chế độ GCN thích hợp. VD: Tốc độ làm nguội, thời gian hằng nhiệt. + Đưa vào xương gốm các cột sợi, tấm để chịu mài mòn. III. Độ cứng 1. Định nghĩa: là đặc trưng của vật liệu chống lại khả năng đâm xuyên trên bề mặt. 2. Để đánh giá độ cứng gồm hai chỉ tiêu: - Brinel  ấn viên bi: sứ = 6000  7000MPa, Gốm chuyên dụng = 8000  10000 MPa - Bảng Morh  vật thể kim cương vạch lên bề mặt vật liệu. 3. Những yếu tố ảnh hưởng: - Pha thủy tinh, pha tinh thể. - Thành phần khoáng, hóa của vật liệu. - Công nghệ gia công, tạo hình và gia công nhiệt. IV. Độ mài mòn: 1. Định nghĩa: là tính chất của vật liệu giảm bớt khối lượng do mất mát một phần trên bề mặt khi bị bào mòn. 9
2. Hệ số bào mòn: là tỉ số giữa khối lượng mất mát bề mặt so với diện tích mài mòn. Nhận xét: Để tăng tính chống mài mòn thì phủ lên bề mặt xương gốm một lớp men. §4. TÍNH CHẤT VẬT LÍ NHIỆT I. Tỉ nhiệt (nhiệt dung riêng) (C) 1. Định nghĩa: là khả năng của vật liệu khi đốt nóng (hấp thụ nhiệt độ) lên 1oC. 2. Các yếu tố ảnh hưởng - Cấu trúc sản phẩm. - Hàm lượng các pha (thủy tinh hoặc tinh thể). C 0  0,01.W .C n - Nhiệt độ (C = a + bt + ct2), độ ẩm (Cw = ) 1  0,01.W II. Độ bền nhiệt (B): là một chỉ tiêu quan trọng của vật liệu gốm. 1. Định nghĩa: là khả năng của vật liệu không bị phá hủy, không bị giảm độ bền cơ học khi chịu sự dao động nhiệt độ lớn, đột ngột và nhiều lần. 2. Các yếu tố ảnh hưởng - Thành phần, bản chất vật liệu. - Sự ổn định nhiệt hay độ giãn nở nhiệt của các thành phần pha. - Độ dẫn nhiệt độ của vật liệu, điều kiện đốt nóng, làm nguội, kích thước, hình dạng sản phẩm, cấu trúc lỗ rỗng xốp… Q.l III. Độ dẫn nhiệt ( λ ): λ = [kcal/m. 0 C.h] F . .t 1. Định nghĩa: là khả năng của vật liệu truyền dòng nhiệt qua chiều dày từ bề mặt bên này đến bề mặt bên kia do sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai bề mặt đó. 2. Các yếu tố ảnh hưởng - Nhiệt độ, độ ẩm. - Độ xốp, độ đặc của vật liệu. - Cấu trúc vật liệu: hệ thống các lỗ rỗng xốp (kích thước, hình dạng, sự phân bố các lỗ rỗng xốp), thành phần, khoáng hóa của vật liệu.  IV. Độ dẫn nhiệt độ ( a ): a = [m2/h] C . 0 1. Định nghĩa: đặc trưng cho khả năng lan truyền nhiệt độ trong vật liệu. 2. Các yếu tố ảnh hưởng - Độ dẫn nhiệt. 10
- Nhiệt dung riêng. - Độ đặc. - Cấu trúc vật liệu (thành phần khoáng, hóa, hệ thống lỗ rỗng). V. Độ giãn nở nhiệt 1. Định nghĩa: là hệ số đặc trưng cho sự thay đổi đơn vị chiều dài vật liệu khi tăng nhiệt độ lên 1oC. 2. Phân loại: lt  l0 - Theo chiều dài: α = [ 1/oC ]; l 0 .(t  t 0 ) Trong đó: + lt - chiều dài mẫu ở nhiệt độ t. + lo -chiều dài mẫu ở nhiệt độ to - Theo thể tích: β [ 1/oC ]; β = 3α 3. Các yếu tố ảnh hưởng - Bản chất vật liệu: chất liệu vật liệu, thành phần khoáng, thành phần pha. - Nhiệt độ. §5. TÍNH CHẤT ĐIỆN KĨ THUẬT – ĐỘ CHỊU LỬA – ĐỘ BỀN HÓA 1. Điện vật lí - Vật liệu gốm ở điều kiện thường là chất điện môi (cách điện). Khả năng dẫn điện đặc trưng bằng độ thẩm thấu điện môi (khả năng bị xuyên thủng điện lưới dưới một hiệu điện thế nhất định). Khả năng dẫn điện phụ thuộc vào cấu trúc của xương gốm. - Đối với vật liệu gốm có độ xốp, chứa pha khí và hơi ẩm  tăng độ dẫn điện. - Gốm khĩ thuật có độ đặc cao và có phủ một lớp men  có tính chất kháng điện. - Độ dẫn điện phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu. 2. Độ chịu lửa - Là khả năng của vật liệu chống lại hoạt động của nhiệt độ cao lâu dài mà không bị nóng chảy - Theo độ chịu lửa người ta chia là 3 nhóm khác nhau: + Vật liệu dễ cháy: to < 1350oC + Vật liệu khó chảy: to = (1350 - 1580) oC + Vật liệu chịu lửa: to > 1580oC 3. Độ chống ăn mòn (độ bền hóa): vật liệu gốm có độ bền hóa cao nhất. - Là khả năng của vật liệu không bị phá hủy bởi ảnh hưởng của chất tiếp xúc (axit, bazơ, muối, khí, hơi ẩm…) trong quá trình sử dụng. - Phân loại các dạng ăn mòn vật liệu gốm (SGK – 36 ) - Khả năng chống ăn mòn phụ thuộc vào: 11
+ Nguyên liệu chế tạo (thành phần khoáng, hóa…); + Thành phần pha (tinh thể, thủy tinh, khí); + Quá trình công nghệ: GCN, tạo hình… §6. TÍNH CHẤT THẨM MỸ I. Độ trắng 1. Định nghĩa: Biểu thị bằng thành phần phổ của ánh sáng phản xạ từ bề mặt của sản phẩm mà thị giác của con người xác định được màu sắc. 2. Đánh giá độ trắng - Sử dụng các vật mẫu có màu sắc khác nhau, tương ứng với độ dài bước sóng của các phổ ánh sáng để xác định màu sắc và độ trắng của sản phẩm. - Sử dụng phương pháp so màu: dùng vật chuẩn có độ trắng coi như có độ trắng tinh khiết (BaSO4) để so sánh màu sắc của các vật liệu. 3. Các yếu tố ảnh hưởng - Độ tinh khiết của nguyên liệu sử dụng (phụ thuộc các cấu tử tạo màu trong xương gốm: Fe2O3, TiO2, MnO2…) - Quá trình công nghệ: độ nghiền mịn của nguyên liệu, quá trình tạo hình, quá trình GCN (nhiệt độ, môi trường, thời gian GCN…) - Cấu trúc vật liệu (xương gốm), thành phần pha, hệ thống các lỗ rỗng xốp (sự phân bố, số lượng, kích thước, cấu tạo, tỉ lệ, số lượng các pha). II. Độ trong suốt (sự xuyên sáng) 1. Định nghĩa: Biểu thị bằng tỉ lệ tia sáng tán xạ truyền qua vật liệu so với cường độ tia sáng chiếu vào nó. 2. Các yếu tố ảnh hưởng - Hàm lượng pha thủy tinh, tinh thể. - Cấu trúc xốp, đặc. - Thành phần hóa, đặc biệt là các oxit tạo màu. - Các yếu tố công nghệ: quá trình gia công, tạo hình, nung sản phẩm. III. Độ bóng (Sử dụng cho các sản phẩm có phủ men). 1. Định nghĩa: Độ bóng được xác định bằng tỉ số giữa ánh sang tới bề mặt và dòng tia sáng phản xạ. 2. Các yếu tố ảnh hưởng - Tính chất bề mặt của sản phẩm. + Bề mặt phẳng  dòng tia sáng phả xạ tập trung. + Bề mặt nhẵn  dòng tia sáng phản xạ tán xạ. - Thành phần cấu trúc vật liệu (thành phần pha thủy tinh, tinh thể ) - Độ đặc của vật liệu. 12
IV. Tính chất về âm học - Được thể hiện bẳng khả năng hút âm, cách âm. - Các yếu tố ảnh hưởng + Cấu trúc của sản phẩm. + Thành phần pha (thủy tinh, tinh thể). §7. TÍNH CHẤT SỬ DỤNG VÀ TIÊU THỤ SẢN PHẨM Để đánh giá khả năng sử dụng và tiêu thụ sản phẩm phải đạt được các tiêu chí sau: I. Điều kiện sử dụng sản phẩm - Sự hình thành các tính chất sử dụng bắt đầu từ giai đoạn lựa chọn nguyên liệu sử dụng và công nghệ chế tạo (trình độ năng lực, trang thiết bị, khả năng kinh tế…) 1. Các tính chất sử dụng: (sơ đồ trang 43) - Các điều kiện về kết cấu, hình dạng, tính chất cơ lí, thẩm mỹ, cơ học, nhiệt, xâm thực, ăn mòn…  đánh giá chỉ tiêu sử dụng của sản phẩm: + Sử dụng có thuận lợi, thích hợp hay không? + Các sản phẩm có tuổi thọ lớn không? - VD: Các sản phẩm gốm có tính chất cơ học (chịu được tải trọng), có hình dạng và kích thước sản phẩm. 2. Các yếu tố ảnh hưởng - Môđun kiến trúc và xây dựng; - Yêu cầu sử dụng; - Điều kiện sử dụng, điều kiện thi công. 3. Khả năng sử dụng một cách tiện nghi, thích ứng tiêu chí, sở thích người tiêu dùng, giá thành sản phẩm. II. Độ chính xác của kích thước và hình dạng. II. Tính chất chống ăn mòn. §8. PHÂN LOẠI SẢN PHẨM I. Theo vật liệu đại cương: chia làm 4 nhóm 1. Độ đặc, độ xốp: biểu thị bằng khối lượng thể tích, độ xốp, độ đặc. 2. Tính chất tác dụng với H2O: độ hút nước Hp , độ hút ẩm, độ thấm nước. 3. Tính chất cơ học: độ bền, độ cứng, độ mài mòn, độ bền cơ học. 4. Tính chất nhiệt: nhiệt dung, độ dẫn nhiệt, độ giãn nở nhiệt, độ chịu lửa… II. Theo vật liệu gốm: chia làm 2 nhóm 13
1. Vật liệu gốm xốp: là các vật liệu có bề mặt kết gãy nhám, hút nước lớn. 2. Vật liệu gốm đặc: đo bằng khả năng hút nước. - Sản phẩm sứ: + Sứ: Hp = (0  2)%. + Bán sứ: Hp = (2  5)%. - Sản phẩm sành: Hp = (5  8)%. 14
CHƯƠNG 2: CÁC DẠNG SẢN PHẨM GỐM THÔ Mục tiêu: - Trình bày được công đoạn sản xuất gốm thô. - So sánh các quá trình gia công, tạo hình theo phương pháp dẻo và phương pháp bán khô sản phẩm gốm thô; §1. PHÂN LOẠI SẢN PHẨM VÀ YÊU CẦU KĨ THUẬT GỐM TƯỜNG I. Gạch đất sét: 1. Ứng dụng: để xây móng, tường và các bộ phận khác của công trình. 2. Phân loại theo cấu trúc - Cấu trúc đặc: + không có lỗ rỗng. + có lỗ rỗng: tròn, vuông, hình chữ nhật . - Cấu trúc xốp (gồm các lỗ nhỏ): + xốp đặc + xốp rỗng  đưa vào các phụ gia cháy để tạo xốp như than, mùn cưa… 3. Tính chất - Hình dáng, kích thước: L x B x H = 220 x 105 x 60 mm (TCVN: 1451 – 1996). - Khối lượng: ( 2,5  3,2 ) kg - Độ hút nước: Hp = (8  18 )% ( theo khối lượng). - Tính chất cơ học: Ru, Rn  mác gạch: 50, 75, 100, 125, 150. - Độ dẫn nhiệt: λ = (0,5  0,8) kcal/moCh. - Khối lượng riêng: a = (2,5  2,7)g/cm3; khối lượng thể tích v= (1700  1900) kg/m3. - Phương pháp tạo hình. + Phương pháp dẻo. + Phương pháp bán khô. + Phương pháp đúc rót (hồ). II. Gạch xốp: 1. Ứng dụng: sử dụng để xây, cách nhiệt cho công trình (nhà, nồi hơi, ống dẫn khí nóng, vỏ lò nung…). 2. Phân loại a. Gạch xốp từ nguyên liệu đất sét thường - Đưa vào trong phối liệu các nguyên liệu tạo xốp như phụ gia cháy, mùn cưa, than bùn… - Khối lượng thể tích: v < 1300 kg/m3: loại A. v= (1300  1450)kg/m3: loại B. v> 1450 kg/m3: loại C. 15
- Tạo hình dẻo: 13, 19, 32 lỗ rỗng. - Tạo hình khô: 8 lỗ rỗng với dr = (35  45)mm; 18 lỗ rỗng với dr = (17  18)mm b. Gạch xốp từ nguyên liệu điatomit và trepel - Cấu trúc: xốp đặc và xốp rỗng - Khối lượng thể tích thấp: v < 1450 kg/m3 (xốp rỗng). v= (700  1300) kg/m3 (xốp đặc). - Cho phép tăng chiều cao gọi là Block. - Đạt cường độ tối thiểu 35kG/cm2; khối lượng gạch không nhỏ hơn (2,5  3,2) kg. - Quy định Rn giống như gốm tường, tùy theo lĩnh vực sử dụng mà có thể nhỏ hơn  dùng cho công trình để kết cấu và cách nhiệt. III. Khối đá gốm - Là sản phẩm đặc biệt sử dụng hiệu quả bởi khối lượng thể tích thấp, cường độ cao  làm vật liệu bao che, ngăn cách… - Thể tích mỗi viên gạch đá gốm bằng (8  15) viên gạch chuẩn; kích thước phải đảm bảo Môđun. Có thể tăng H theo bội số viên gạch. - Khối lượng thể tích = (400  1400) kg/m3 - Phân loại theo: mác gạch và khối lượng thể tích (loại A, B). - Độ hút nước: Hp < 8% - Hệ số dẫn nhiệt λ = (0,15  0,22) (W/moC) §2. NGUYÊN LIỆU ĐỂ SẢN XUẤT GỐM TƯỜNG I. Vật liệu dẻo (nguyên liệu dẻo) 1. Nguồn gốc hình thành: Các loại đất sét thuộc họ hyđrô alumôsilicat, có tính dẻo, có khả năng tạo hình dẻo. Tạo nên sản phẩm sau khi thỏa mãn các yêu cầu về cơ học, nhiệt, độ hút nước… Chú ý: Riêng đối với gốm tường thì nguyên liệu sử dụng là đất sét dễ chảy như: (đất sét Đêluvi, băng hà, hoàng thổ). 2. Thành phần khoáng: + Họ khoáng Caolinit + Họ khoáng Montmorilônhit + Họ khoáng thủy Mica 3. Thành phần hóa: - Dựa vào biểu đồ Augustinik  xác định phạm vi sử dụng của mỗi loại nguyên liệu để chế tạo mỗi loại sản phẩm gốm và dùng để kiểm tra thành phần phối liệu. 16
- Bao gồm các loại oxit: SiO2, Al2O3, CaO, MgO, Fe2O3, Na2O, K2O… Chú ý: + Đất sét dễ chảy: Al2O3 < 15% ; tochịu lửa < 1350oC + Đất sét khó chảy: Al2O3 = (15  30)% ; tochịu lửa = (1350  1580)oC + Đất sét chịu lửa: Al2O3 > (30  45)%; tochịu lửa > 1580 oC. 4. Thành phần hạt: tạo độ dẻo, độ ẩm, tạo hình… - Có 6 loại cỡ hạt, nhỏ nhất < 1 , lớn nhất 2 mm. - Gồm có các loại cỡ hạt sét, hạt bụi, hạt cát. n d - Để xác định thành phần hạt, người ta dùng phương trình Andersen: y =   D Trong đó: + y: hàm lượng % của cỡ hạt nhỏ hơn d cho trước + D: kích thước hạt lớn nhất. + n = 0,35  0,5. d Chú ý: Khi n = 0,5 và D < 3mm  phương trình Fuller: y = D II. Phụ gia 1. Phụ gia gầy a. Tính chất - Không có tính dẻo, giảm co ngót khi sấy và nung. - Bổ sung cho xương gốm để tăng cường tính chất cơ học, nhiệt học. b. Các loại phụ gia gầy - Cát - Mảnh vỡ sản phẩm - Đất sét nung non (đất sét mất nước hóa học) - Xỉ (nhiên liệu, luyện kim) - Samôt 2. Phụ gia nóng chảy – chất trợ dung: Gồm 2 nhóm - Trực tiếp nóng chảy  tạo pha thủy tinh VD: Trường thạch Natri : Na2O.Al2O3.6SiO2 Trường thạch Kali : K2O.Al2O3.6SiO2 Pecmatit, Nhêfêlin - Tương tác với thành phần khoáng sét  tạo ra các chất nóng chảy. VD: Đá vôi, Đôlômit… CaO, MgO + SiO2 + Al2O3  chất nóng chảy 17
3. Phụ gia cháy a. Tính chất - Tăng độ kết khối cho sản phẩm; - Tạo cho cấu trúc xốp, rỗng. b. Ví dụ: than bùn, than nâu, mùn cưa. Chú ý: sản phẩm gốm tường, người ta sử dụng 3 loại là: nguyên liệu sét, nguyên liệu gầy và phụ gia cháy. II. Các tạp chất: cacbonat, quắc, sắt, kiềm, hữu cơ §3. GIA CÔNG NGUYÊN LIỆU VÀ CHUẨN BỊ PHỐI LIỆU ĐỂ SẢN XUẤT GỐM TƯỜNG * Nhận xét: - Dựa vào tính chất của sản phẩm - Dựa vào nguyên liệu sử dụng  Lựa chọn phương pháp công nghê:  3 phương pháp gia công và chuẩn bị phối liệu: phương pháp khô, ướt, dẻo.  3 phương pháp tạo hình sản phẩm: phương pháp bán khô, dẻo, đúc rót. I. Nguyên tắc thiết kế dây chuyền công nghê: 6 nguyên tắc - Đảm bảo sản xuất ra sản phẩm đạt yêu cầu về chất lượng và công suất thiết kế; - Đảm bảo quá trính sản xuất, làm việc liên tục: lựa chọn, tính toán, bố trí trang thiết bị phù hợp; - Đảm bảo yêu cầu người vận hành được an toàn: đường đi, lắp đặt, thay thế, sửa chữa thiết bị; - Tất cả các thiết bị trong dây chuyền hoạt động đạt năng suất và các thiết bị này không được chồng chéo, hợp lí, tốn ít diện tích; - Tất cả các thiết bị hoạt động đảm bảo về điều kiện môi trường: tiếng ồn, bụi, nhiệt độ; - Tính khả thi về đầu tư, điều kiện kinh tế, hiệu quả kinh tế. II. Gia công nguyên liệu và chuẩn bị phối liệu theo phương pháp dẻo 1. Nhận xét - Là phương pháp đơn giản, truyền thống nhưng mất nhiều thời gian và công sức. - Phương pháp dẻo sử dụng khi ngyên liệu đầu vào có độ ẩm khá cao, hàm lượng tạp chất ít, yêu cầu về độ chính xác của sản phẩm không cao.  Sử dụng để sản xuất sản phẩm có thành mỏng, hình dạng phức tạp. 2. Các biện pháp thực hiện để chế tạo phối liệu dẻo - Phương pháp ngâm ủ: Đất sét + nước  phối liệu dẻo Wphối liệu = (18  22)% - Phương pháp gia công cơ học: phá vỡ cấu trúc hạt khoáng sét để cho chúng tương tác với nước. - Phương pháp gia công lý hóa: tăng tốc độ tương tác của nước với khoáng sét. 3. Sơ đồ 18
Mùn cưa Đất sét Than Sàng Máy cung cấp hình hộp Cấp liệu thùng (Máy loại trừ tạp chất: đá) Băng tải Máy cán thô (máy cắt thái) Sấy thùng quay Nước Máy trộn hai trục Máy nghiền Định lượng các cấu tử Gầu nâng Máy nghiền con lăn Bunke Máy ép lentô chân không Tiếp liệu Máy cắt tự động Băng tải Xe goong sấy Lò tuynel KCS, phân loại sản phẩm Kho sản phẩm 19