Xem mẫu
- MỘT SỐ QUY ƯỚC VIẾT TẮT ĐƯỢC SỬ DỤNG
TRONGĐỒ ÁN
CaO C
SiO2 S
Fe2O3 F
Al2O3 A
H2O H
Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN
Clanhke CLK
Gạch bê tông khí chưng áp AAC
SVTH : NGUYỄN NGOC HÙNG Page 1
LỚP : SILICAT K52
- LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy, cô trong bộ môn CNVL Silicat,
truờng ĐHBK Hà Nội đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện tốt nhất về vật chất,
thời gian trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đồ án.
Mặc dù đã cố gắng hoàn thành đồ án tốt nghiệp với sự nỗ lực của bản thân, nhưng do
những yếu tố khách quan cũng như chủ quan, đồ án chắc chắn không tránh khỏi những
thiếu sót, kính mong quý thầy, cô tận tình chỉ bảo để em có thể tiếp tục tiến hành nghiên
cứu này.
Cuối cùng em xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy giáo hướng dẫn khoa
học cho đồ án TS. Tạ Ngọc Dũng, nhà máy bê tông khí Hồng Hà, các bạn, các em trong
bộ môn và người thân, gia đình đã giúp đỡ, động viên, tạo điều kiện cho em hoàn thành
bản đồ án này.
SVTH : NGUYỄN NGOC HÙNG Page 2
LỚP : SILICAT K52
- MỤC LỤC
SVTH : NGUYỄN NGOC HÙNG Page 3
LỚP : SILICAT K52
- DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Các khoáng chất được nhận diện ..................................................................9
Bảng 1.2 : Tính chất của 1 số khoáng.............................................................................12
Bảng 1.3 : Tiêu chuẩn về cường độ và tỉ trọng của AAC.............................................16
Bảng 2.1: Thành phần hóa của CLK................................................................................21
Bảng 2.2: Thành phần khoáng của CLK..........................................................................22
Bảng 2.3: Thông số kĩ thuật của vôi................................................................................22
Bảng 2.4: Thời gian nghiền cụ thể..................................................................................23
Bảng 2.5 : Thành phần hóa của các loại cát...................................................................24
Bảng 2.6 : Chất lượng của thạch cao..............................................................................24
Bảng 2.7 : Chất lượng của nhôm.....................................................................................25
Bảng 2.8. Độ chảy của hỗn hợp vữa..............................................................................28
Bảng 3.1 : Ảnh hưởng của độ sót sàng tới cường độ khi giữ nguyên tỉ l ệ nước / khô
.............................................................................................................................................31
Bảng 3.2 : Ảnh hưởng của độ sót sàng tới cường độ khi giữ nguyên độ chảy..........32
Bảng 3.3 : Ảnh hưởng của các loại cát tới cường độ ...................................................33
Bảng 3.4 : Kết quả phân tích dải hạt..............................................................................34
Bảng 3.5 : Ảnh hưởng của độ ẩm tới cường độ...........................................................38
Bảng 3.6 : Ảnh hưởng của lượng xi măng tới cường độ..............................................41
SVTH : NGUYỄN NGOC HÙNG Page 4
LỚP : SILICAT K52
- DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 : Phương pháp sản xuất AAC trong công nghiệp............................................8
Hình 1.2 : Giản đồ pha hệ 3 cấu tử C-H-S.....................................................................9
Hình 1.3: ΔG ° hình thành các khoáng..............................................................................10
Hình 1.4 : Điều kiện dự đoán của sự hình thành của các pha CSH..............................11
Hình 1.5 : Cấu trúc khoáng tobermorite (a) và khoáng xonotlite (b)..............................13
Hình 1.6 : Điều kiện hình thành các khoáng....................................................................14
Hình 1.7 :Hình ảnh chụp cấu trúc lathlike của khoáng tobermorite..............................15
Hình 1.8 : Miêu tả giai đoạn phản ứng nhanh.................................................................17
Hình 1.9 : Miêu tả giai đoạn phản ứng chậm.................................................................19
Hình 1.10 : Tóm tắt các giai đoạn phản ứng...................................................................19
Hình 2.1 : Đường cong nghiền cát sông Lô.....................................................................23
Hình 2.2 : Khuấy bột nhôm...............................................................................................25
Hình 2.3 : Độ nở của mẫu................................................................................................26
Hình 2.4 : Khuấy hồ và đổ mẫu.......................................................................................27
Hình 2.5 : Mẫu sau khi chưng áp......................................................................................28
Hình 2.6 : Khuấy lỗi..........................................................................................................29
Hình 2.7 : Màng bọt khí.....................................................................................................29
Hình 2.8 : Bọt khí bẹt........................................................................................................30
Hình 3.1 : Ảnh hưởng của độ sót sàng tới cường độ khi giữ nguyên tỉ lệ nước / khô
.............................................................................................................................................32
Hình 3.2 : Ảnh hưởng của độ sót sàng tới cường độ khi giữ nguyên độ chảy............34
Hình 3.3 : kết quả phân tích AAC sử dụng cát sông Lô – 10% sót sàng ......................35
Hình 3.4 : kết quả phân tích AAC sử dụng cát Bình Thuận – 10% sót sàng ...............36
Hình 3.5: Biểu đồ liên hệ cường độ - độ ẩm.................................................................39
Hình 3.6 : Kết quả phân tích AAC sử dụng cát Bình Thuận giảm xi 30%...................44
SVTH : NGUYỄN NGOC HÙNG Page 5
LỚP : SILICAT K52
- PHẦN 1:TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan bê tông khí chưng áp
1.1.1 Gạch không nung
Gạch không nung là loại gạch xây dựng, sau khi được tạo hình thì tự đóng rắn
đạt các chỉ số về cơ học: Cường độ nén, uốn, độ hút nước... mà không cần qua quá trình
nung. Độ bền của viên gạch không nung được gia tăng nhờ lực ép hoặc rung hoặc cả ép
lẫn rung lên viên gạch và thành phần kết dính của chúng.
Về bản chất của sự liên kết tạo hình, gạch không nung khác hẳn gạch đất nung.
Quá trình sử dụng gạch không nung, do các phản ứng hoá đá của nó trong hỗn hợp t ạo
gạch sẽ tăng dần độ bền theo thời gian. Tất cả các tổng kết và thử nghiệm trên đã được
cấp giấy chứng nhận: Độ bền, độ rắn viên gạch không nung tốt hơn gạch đất sét nung
đỏ và đã được kiểm chứng ở tất cả các nước trên thế giới: Mỹ, Đức, Trung Quốc, Nhật
Bản,...
1.1.2 Gạch bê tông khí chưng áp
Gạch bê tông khí chưng áp hay còn gọi là gạch AAC (“Aerated Autoclaved
Concrete”). Là một loại gạch không nung nhẹ, kết cấu bêtông với đa số các bọt khí nhỏ.
Bê tông khí chưng áp được kĩ sư và kiến trúc sư người Thụy Điển Johan Axel
Eriksson phát minh ra vào giữa những năm 1920 để phục vụ nhu cầu xây các đ ồn bốt
trong quân sự. h tô...
Bê tônĐây là vật liệu xây dựng nhẹ, được đúc sẵn hoặc sản xuất theo dây
chuyền. Nó được dùng làm các cấu kiện, có khả năng cách âm, cách nhiệt, chịu lửa,
chống thấm... Các sản phẩm từ AAC bao gồm gạch bê tông, panel tường, panel sàn,
panel mái chống thấm, dầm lang khí chưng áp được sử dụng nhiều trong vật liệu bê
tông cách nhiệt cho cả kết cấu trong nhà và ngoài nhà. Bên cạnh khả năng cách nhiệt tốt
SVTH : NGUYỄN NGOC HÙNG Page 6
LỚP : SILICAT K52
- của AAC, nó còn có ưu điểm nữa là chế tạo nhanh, dễ lắp đặt cho vật liệu, dễ dàng
cắt, đục, khoan.
1.1.3 Phương pháp sản xuất AAC trong công nghiệp
Hình 1.1 : Phương pháp sản xuất AAC trong công nghiệp.
1.2 Thành phần khoáng của bê tông khí chưng áp
Các khoáng có thể xuất hiện trong hệ C-H-S bao gồm các khoáng sau
SVTH : NGUYỄN NGOC HÙNG Page 7
LỚP : SILICAT K52
- Hình 1.2 : Giản đồ pha hệ 3 cấu tử C-H-S
Bảng 1.1: Các khoáng chất được nhận diện
SVTH : NGUYỄN NGOC HÙNG Page 8
LỚP : SILICAT K52
- Năng lượng tự do Gibbs (ΔG °) khoáng đã được tính toán và biểu diễn ở hình 1.3.
Với mỗi tỉ lệ C/S, ở mỗi nhiệt độ khác nhau thì các khoáng có ΔG ° khác nhau.Khi tỷ lệ
C / S trong khoảng 0,83-1,33 thì hầu hết các khoáng đều đạt sự ổn định.
Hình 1.3: ΔG ° hình thành các khoáng.
Với mỗi tỷ lệ C / S thì giai đoạn ổn định nhất của mỗi khoáng phụ thuộc vào
nhiệt độ. Ví dụ, ở 298 K và tỷ lệ C / S 1.0, tobermorite đã được tính toán là ổn đ ịnh
nhất, trong khi ở 448 K, xonotlite được dự đoán là sản phẩm ổn định.
Hình 1.3 không cung cấp thông tin về các điều kiện bảo dưỡng do đó, được sử
dụng hạn chế trong công nghiệp. Một sơ đồ phù hợp hơn về các phản ứng tổng hợp C-
S-H là hình. 1.4, cũng được bắt nguồn bởi Taylor. Pha trên đường 473 K không có khả
năng hình thành. pha đặt gần giới hạn dưới đối đường 373 K, hình thức trong giai
SVTH : NGUYỄN NGOC HÙNG Page 9
LỚP : SILICAT K52
- đoạn đầu của bảo dưỡng, ví dụ, CSH (I) và CSH (II). Các hợp chất được đặt bên dưới,
nhưng gần 473 K có khả năng hình thành trong các giai đoạn sau của quá trình hấp.
Hình. 1.4 Điều kiện dự đoán của sự hình thành của các pha CSH
Các pha có thể được dự đoán trong các sản phẩm thương mại :
1) Z-phase (CS2H2)
2) 1.1nm tobermorite (C5S6H5)
3) 5 6 6
1.4nm tobermorite (C S H )
4) xonotlite (C6S6H)
5) afwillite (C3S2H3)
6) a-C2S hydrate
7) gyrolite (C2S3H2)
8) hillebrandite (C2SH)
9) C-S-H(I)
SVTH : NGUYỄN NGOC HÙNG Page 10
LỚP : SILICAT K52
- 10) C-S-H(II)
Lưu ý: 1.1 nm tobermorite được gọi đơn giản là tobermorite.
Butt và các cộng sự đã nghiên cứu 1 số tính chất của một số khoáng được thể hiện ở
bảng dưới đây :
Bảng 1.2 : Tính chất của 1 số khoáng.
Ta có một số nhận xét sau :
C-S-H(I) :có cường độ cao nhưng sau 6 tháng tăng tỉ trọng, giảm cường đ ộ - điều này
ảnh hưởng xấu tới các tính chất của bê tông khí.
Tobermorite : có cường độ cao sau 6 tháng giữ được tỉ trọng, cường độ tăng 20%, cần
tập trung vào khoáng này.
Xonotlite có cường độ cao sau 6 tháng, tỉ trọng tăng 20%, cường độ nén tăng mạnh,
nhưng cường độ kéo giảm mạnh. Lưu ý 1 đặc tính của khoáng xonotlite là khả năng lấp
đầy không gian rất kém.
Các khoáng còn lại có cường độ quá kém, hoặc tỉ trọng không phù hợp với mẫu nghiên
cứu.
SVTH : NGUYỄN NGOC HÙNG Page 11
LỚP : SILICAT K52
- Hình 1.5 : Cấu trúc khoáng tobermorite (a) và khoáng xonotlite (b)
Theo nhận xét trên,cùng với điều kiện hình thành của các khoáng
SVTH : NGUYỄN NGOC HÙNG Page 12
LỚP : SILICAT K52
- Hình 1.6 : Điều kiện hình thành các khoáng.
Thì khoáng Tobermorite là khoáng phù hợp nhất cho các sản phẩm bê tông khí.
Trên thực tế, các nghiên cứu về các mẫu AAC trên thị trường được thực hiện bởi
Kalousek, Purton, Ludwig và Pohlmann, Mitsuda và Chan, Lach và Knazeva, Mitton.. trong
nhiều năm đã chỉ ra các khoáng chính xuất hiện trong các sản phẩm thương mại bao
gồm
1) 1.1nm tobermorite (C5S6H5)
2) C-S-H(I)
SVTH : NGUYỄN NGOC HÙNG Page 13
LỚP : SILICAT K52
- Các khoáng còn lại có xuất hiện nhưng phụ thuộc vào từng mẫu và từng nghiên
cứu cụ thể. Các nghiên cứu này đã chỉ ra rằng thực tế sản xuất phù hợp với lý thuyết đã
trình bày ở trên.
Hình 1.7 :Hình ảnh chụp cấu trúc lathlike của khoáng tobermorite.
1.3 Nguyên tắc lựa chọn bài phối liệu
1.3.1 Xây dựng bàiphối liệu
Theo phần 1.2, khoáng chính trong sản phẩm mà ta mong muốn là khoáng
tobermorite, theo điều kiện hình thành các khoáng ( Hình 1.6 ) thì ta cần lựa chọn tỉ l ệ
C/S < 0.67. Với tỉ lệ C/S càng gần 0.67 thì cường độ của bê tông càng cao. Tùy theo nhu
cầu sản xuất loại gạch gì, thì lựa chọn tỉ lệ C/S tương ứng. Sau khi lựa chọn được tỉ lệ
C/S, kết hợp với điều kiện nguyên liệu sẵn có, ta tính ra được tỉ lệ . Thông thường hàm
lượng xi măng thường được lựa chọn trong khoảng 10% - 20% tổng khối lượng mẫu.
Hàm lượng thạch cao bằng khoảng 8%- 10% khối lượng vôi. Hàm lượng bột nhôm từ
0,03% – 0,05% tổng khối lượng mẫu. Tùy theo điều kiện sản xuất thực tế, mà ta l ựa
chọn bài phối liệu phù hợp với tình hình sản xuất thực tế.
Theo nguyên tắc trên, cùng với thực tế sản xuất của nhà máy bê tông khí Hồng
Hà,trong đồ án này, em chọn bài phối liệu theo tỉ lệ phần trăm như sau :
Hồ cát 81
Vôi 10.2
Thạch cao 0.5
Xi măng 7.7
SVTH : NGUYỄN NGOC HÙNG Page 14
LỚP : SILICAT K52
- Nhôm 0.04
Hồ cát có độ ẩm khoảng 43%.Tỉ lệ C/S ~ 0.14
Theo nhu cầu của thị trường ta lựa chọn mục tiêu là gạch bê tông khí có cấp độ bền
( hay cấp độ chịu nén, cấp cường độ nén ) B3, yêu cầu cường độ nén của mẫu sau sấy
cao hơn 3.75 N/mm2.
1.3.2 Tiêu chuẩn về gạch bê tông khí chưng áp
Hiện nay Việt Nam đang sử dụng TCVN 7959-2008 đối với sản phẩm gạch blốc
bê tông khí chưng áp.Tiêu chuẩn này quy định về tỉ trọng và cường độ nén của gạch
blốc bê tông khí chưng áp như sau :
Cường độ nén (
Khối lượng thể tích (kg/m3)
Cấp cường độ N/mm2 )
nén Giá trị trung Giá trị tối Danh
Trung bình
bình thiểu nghĩa
400 lớn hơn 350 và nhỏ hơn 450
2 2.5 2
500 lớn hơn 450 và nhỏ hơn 550
600 lớn hơn 550 và nhỏ hơn 650
4 5 4 700 lớn hơn 650 và nhỏ hơn 750
800 lớn hơn 750 và nhỏ hơn 850
700 lớn hơn 650 và nhỏ hơn 750
6 7.5 6
800 lớn hơn 750 và nhỏ hơn 850
800 lớn hơn 750 và nhỏ hơn 850
900 lớn hơn 850 và nhỏ hơn 950
8 10 8
lớn hơn 950 và nhỏ hơn
1000
1050
Bảng 1.3 : Tiêu chuẩn về cường độ và tỉ trọng của AAC.
Theo TCVN 5574:2012 thì cấp bền chịu nén của bê tông được kí hiệu bằng chữ
B,độ lớn của cấp độ bền được ghi bên cạnh, đơn vị tính là MPa.
Theo sách Kết cấu bê tông cốt thép – Võ Bá Tầm – Tập 1 – Nhà xuất bản đại học
quốc gia thành phố Hồ Chí Minh 2010 thì có thể tính Cường độ nén trung bình từ cấp độ
nén theo công thức :
Cường độ nén trung bình = Cấp cường độ nén . 1.25
Cường độ nén tối thiểu = Cấp cường độ nén
Ngoài ra có thể tính Mác từ Cấp cường độ nén theo công thức :
SVTH : NGUYỄN NGOC HÙNG Page 15
LỚP : SILICAT K52
- Mác = Cấp cường độ nén / 0.0778
Trên thực tế Mác chỉ cường độ nén trung bình, chấp nhận sai số 15%. Còn cấp độ nén
quy định xác suất đảm bảo là 95%. Hiện nay trên thế giới vẫn sử dụng song song cả 2
tiêu chuẩn, nhưng cấp độ nén được khuyên dùng hơn, và các tiêu chuẩn mới hiện nay
đều được quy định theo cấp độ nén.
Ví dụ : Bê tông có cấp độ bền B3 tức là bê tông có cường độ nén trung bình > 3.75,
được phép có 5% mẫu thử có cường độ nén dưới 3.75 và không có mẫu nào có cường
độ nén dưới 3, và mác của bê tông tương ứng là 38.5.
1.4 Các quá trình phản ứng
1.4.1 Giai đoạn phản ứng nhanh
Là giai đoạn bắt đầu từ khi pha trộn và kéo dài cho tới khi kết thúc giai đoạn bảo
dưỡng, giai đoạn này sảy ra ở áp suất khí quyển, đồng thời tỏa nhiệt rất mạnh. Các
phản ứng tỏa nhiệt của vôi [1] với nước xảy ra rất nhanh, dẫn đ ến s ự tăng nhi ệt đ ộ
ngay lập tức. Phản ứng của nhôm với nước tạo ra khí hydro cần thiết cho quá trình
trương nở thể tích. Phản ứng này diễn ra đồng thời với phản ứng của nhôm với
Portlandite và nước để tạo thành aluminat tricalcium [2].
Vôi tôi + Nước → Portlandite + 65.2 kJ/mol [1]
CaO + H2O →Ca(OH)2 + 65.2 kJ/mol
Nhôm + Portlandite+ Nước → Tricalcium aluminate + Khí Hidro [2]
2Al + Ca(OH)2 + 6H2O → Ca[Al(OH)4]2 + 3H2
SVTH : NGUYỄN NGOC HÙNG Page 16
LỚP : SILICAT K52
- Hình 1.8 : Miêu tả giai đoạn phản ứng nhanh.
1.4.2 Giai đoạn phản ứng chậm
Trong suốt quá trình chưng áp ở ~ 180 độ C và áp suất 12 at, các chuỗi phản ứng
nhằm gia tăng cường độ sẽ sảy ra.
• Thạch cao mất nước ở nhiệt độ cao [3].
• Xi măng Portland phản ứng tương đối nhanh với nước để tạo thành các gel
CSH trung gian và portlandite [4a-d]. (C3S [4a], C2S [4b], C3A [4c], C4AF
[4d] có trong xi măng Portland sẽ phản ứng với nước và / hoặc anhydrit
và / hoặc portlandite để tạo thành gel CSH.)
SVTH : NGUYỄN NGOC HÙNG Page 17
LỚP : SILICAT K52
- • Các portlandite thêm vào ( ở nguyên liệu) phản ứng với silic để tạo thành
gel CSH [5]. Cuối cùng, C-S-H gel sẽ hình thành tobermorite [6].
Các phản ứng cụ thể được thể hiện qua các phương trình sau:
Thạch cao + nhiệt → Anhydrite (calcium sulfate) + nước [3]
CaSO4 · 2H2O → CaSO4 · 0.5H2O + 1.5H2O
Các phản ứng của xi măng:
C3S + nước →C3S2H3 (C-S-H gel) + Portlandite [4a]
2 (3 CaO. SiO2 ) + 6 H2O → (3 CaO. 2 SiO2. 3 H2O) + 3 Ca(OH)2
C2S + nước → C3S2H3 (C S H gel) +Portlandite [4b]
2 (2 CaO.SiO2 ) + 4 H2O → (3 CaO. 2 SiO2. 3 H2O) + 3 Ca(OH)2
C3A + nước → C4AH13 (C-A-H gel) [4c]
(3 CaO. Al2O3 ) + Ca(OH)3 + 12H₂O → (4 CaO. Al2O3. 13 H₂O)
C4AF + nước → C4AFH13 (C-A-F-H gel) [4d]
(4 CaO.Al2O3. Fe2O3) + 13 H₂O → (4 CaO. Al2O3. Fe2O3. 13 H2O)
Các phản ứng khác:
Cát + Portlandite → C.S.H (C-S-H gel) [5]
SiO2 + Ca(OH)2 → CaSiO3. H2O
C-S-H gel + chưng áp → C5S6H51.13 nm Tobermorite [6]
5 CaO • 6 SiO2 • 5 H2O → Ca5Si6O16(OH)2 • 4H2O
SVTH : NGUYỄN NGOC HÙNG Page 18
LỚP : SILICAT K52
- Hình 1.9 : Miêu tả giai đoạn phản ứng chậm.
Hình 1.10 : Tóm tắt các giai đoạn phản ứng.
SVTH : NGUYỄN NGOC HÙNG Page 19
LỚP : SILICAT K52
- 1.5 Phạm vi và mục đích của đề tài
Trong điều kiện sản xuất công nghiệp thực tế hiện nay, việc ổn định chất lượng
sản phẩm là một yêu cầu bắt buộc.Nhưng trong thực tế sản xuất, có rất nhiều y ếu t ố
ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm,nên các nhà máy phải điều chỉnh rất khó khăn do
chưa có nhiều nghiên cứu đi sâu vào việc điều chỉnh các thông số công nghệ... Xuất phát
từ nhu cầu thực tế, việc nghiên cứu sâu vào một số thông số công nghệ quan trọng đã
trở thành một nhu cầu cấp thiết đối với các nhà máy công nghiệp.
1.5.1 Mục tiêu
“ Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số thông số công nghệ tới cường độ của bê
tông khí chưng áp. “
1.5.2 Nội dung chính
- Khảo sát ảnh hưởng của độ mịn ( sót sàng 009 ) cát Sông Lô nghiền tới cường
độ sản phẩm AAC.
- Khảo sát khả năng thay thế cát Sông Lô bằng cát biển (Bình Thuận, Vân Đồn).
- Khảo sát ảnh hưởng của độ ẩm sản phẩm sau chưng áp tới cường độ AAC.
- Đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng xi măng tới cường độ AAC.
1.5.3 Phạm vi giới hạn của đề tài
Do có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng tới cường độ của bê tông khí, và do giới hạn
của thời gian nghiên cứu nên trong đề tài này em xin phép giới hạn các điểm sau:
- Giới hạn các thông số kĩ thuật : nhiệt độ chưng 180 độ C, áp suất chưng 12 at,
thời gian chưng 12h, tỉ lệ C/S,....
- Giới hạn về các loại nguyên liệu : Chỉ sử dụng cát sông Lô, cát biển Quảng
Ninh, cát biển Bình thuận, Xi măng PC Bút Sơn, Thạch cao Lào, Vôi và bột
nhôm do nhà máy bê tông khí Hồng Hà cung cấp.
- Các thông số thay đổi trong đề tài : Độ sót sàng 009 của cát, độ ẩm của mẫu,
nhiệt độ đóng mẫu,tỉ lệ xi măng ( 1 số ít mẫu ) vàđộ ẩm mẫu sau khi chưng
áp.
SVTH : NGUYỄN NGOC HÙNG Page 20
LỚP : SILICAT K52
nguon tai.lieu . vn
