Vật liệu đất nung

Vật Liệu Xây Dựng
(Construction Materials)
Bô môn Vật liệu Silicat
Khoa Công Nghê Vật Liệu
Đại học Bách Khoa Tp. Hô Chí Minh

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-2

Lịch sư các mốc thời gian

Nội dung

~8000 trước CN: gạch đất đầu tiên
(Jericho)

Khái quát lịch sư
Sản phẩm VL đất nung
Nguyên liệu
Công nghê sản xuất VL đất nung
Tính chất VL đất nung
Các loại VL vữa xây.
Vai tro, yêu cầu, tính bền

~7000-6000 trước CN: vật liệu
ceramic
~5000-4500 trước CN: gạch đất
nung đầu tiên


Nhà thờ Sainte-Cécile Albi (1260-1480)

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-7

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-8

2


Hoàng thành Thăng Long

Sản phẩm đất nung xây dựng

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

Sản phẩm đất nung xây dựng

2-10

Sản phẩm đất nung xây dựng
Ngói ri cổ

Gạch đinh, gạch lỗ, gạch hoa-rô


một lớp sét khác
các ion trái dấu
các phân tủ nước lưỡng cực

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

Yêu cầu kỹ thuật của
đất sét dùng cho sản
xuất gốm xây dựng
theo TCVN 4353-86
như sau:
Dính
Dính kết →

Sét Trúc Thôn, Vĩnh Phú,
Bát Tràng, Bình Thuận...
4 loại khoáng sét:
kaolinite, illite,
montmorillonite, chlorite Lớp sét
sét

2-14

Nguyên liệu đất sét

Đất sét gồm các lớp sét
mà bề mặt tích điện âm,
nên có khả năng hút :


10-20

15-21

3

Fe2O3

4-10

5-9

4

CaO, MgO

≤6

≤6

5

Na2O, K2O

1-5

1-5

6



2-16

4


Nguyên liệu đất sét

Nguyên liệu đất sét

Đất sét làm gạch ngói thuộc loại đất sét dễ chảy
Các tạp chất có lợi: các oxít kiềm, kiềm thổ, Fe,
TiO2, MnO. Có tác dụng làm giảm nhiệt độ nóng
chảy nên tiết kiệm được nhiên liệu, cải thiện tính
chất sản phẩm.
Oxít Fe còn làm cho sản phẩm có màu đỏ tươi
sau khi nung.
Tạp chất có hại gồm:

•
•
•

Đất sét dùng làm gạch, ngói xây dựng yêu cầu
có màu đỏ sau khi nung để tránh:

•
•
•


1,70

6,30

Sét ruộng

56,94

20,35

7,01

3,79

-

-

8,08

Sét phù sa

58,58

18,12

8,29

4,65



SiO2

Sét Khánh
Bình

2-17

Phu gia
•
•
•

Phải bổ sung đất sét màu hoặc bột màu
Làm tăng giá thành
Làm phức tạp, khó khăn cho công nghệ sản xuất.

Làm giảm: độ dẻo, độ co, độ nhạy của đất sét
Tạo điều kiện cho sản phẩm không nứt hoặc cong.

•

Giảm độ co khi sấy, khi nung.
Tạo hiệu ứng bề mặt mong muốn như tạo nhám chống trơn
trượt cho gạch lát nền.
Tạo khả năng trang trí: do samốt có cơ hạt khác nhau tạo
lấm chấm trên bề mặt.

Samốt dùng là các mảnh vỡ của phế phẩm đã
nung vì có cùng bản chất với vật liệu nên không


Lượng than trộn có cỡ hạt < 1,5 mm có tỉ lệ từ 20-80%
lượng nhiên liệu than cần đốt cháy theo tính toán.

Phụ gia cháy
thường dùng là:
mùn cưa, than.

Tỉ lệ khối lượng đất sét : than khoảng 5-10%
Than dùng để trộn ngoài tác dụng là chất cháy cung cấp
nhiệt cho vật liệu nung, nó còn có tác dụng như một phụ gia
gầy.

Tăng độ xốp
Tạo điều kiện cháy trong
lòng sản phẩm
Giảm khối lượng sản phẩm
Loại bỏ 80-100% xỉ lò
Giảm thao tác tra than vào
lò làm giảm không khí lạnh
lọt vào lò nên tiết kiệm nhiên
liệu

Chất lượng sản phẩm được nâng cao nhờ sự phân bố hạt
than khi cháy tạo môi trường nhiệt độ trong lò đồng đều
hơn, truyền nhiệt tốt trong từng viên gạch.
Xỉ còn lại sau khi cháy kết hợp với đất sét tạo thành khối kết
chắc với nhau.

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

điều chỉnh
chỉnh ẩm
Tạo hình
hình đùn ép
Nghiề
Nghiền tinh Tạo
Gạch
Gạch
mộc

Nung
Ngói
Ngói
mộc
bằng

Ngói
Ngói
mộc
uốn

Ủ nguyên liệ
liệu

Đóng gói
gói,
nhậ
nhập kho,
kho,
phân phố

Phụ gia (samốt, than)

Máy xúc gàu lật

Nghiền bánh đá

Máy cấp liệu thùng

Phân loại

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-25

Công nghê sản xuất

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-26

Máy đập trục thô

Băng tải cao su

Kho chứa

Máy tách đá

Băng tải



Băng tải cao su

Máy đùn ép Lento
VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-29

Công nghê sản xuất
NGÓI

2-30

Công nghê sản xuất

GẠCH
Máy đùn ép lento

Nung ngói
Máy cắt phôi ngói

Máy cắt gạch

Máy ép ngói

Xếp gạch

Phơi ngói tự nhiên

Nhập kho

31

2-31

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-32

8


Gia công phối liệu

Gia công phối liệu

Đất sét từ bãi được xe tải đưa vào nhà chứa đất
với lượng đủ sản xuất ít nhất một tuần. Vào mùa
nắng cần phun nước thường xuyên trên bề mặt.
Sau đó được xe xúc gàu lật cung cấp đất sét, và
phụ gia sau khi nghiền mịn vào máy tiếp liệu.
Khối lượng của đất sét phụ thuộc vào tốc độ băng
tải, chiều cao khe tháo liệu.
Từ máy tiếp liệu ra, đất sét được băng tải chuyển
máy đập trục tách đá để loại các tạp chất rắn cứng
như đá, sỏi có lẫn trong đất sét.
VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-33

dạng tấm chữ nhật, sau đó phôi được chuyển đến
máy ép ngói. Tùy theo hình dạng của khuôn ngói,
ngói có các hình dạng khác nhau.
VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-35

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-36

9


Tạo hình ngói

Tạo hình ngói

Máy dập ngói

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-37

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-38

2-39


2-41

Phơi, sấy

2-42

Phơi, sấy
Bán thành phẩm sau khi phơi, được xếp lên các xe
goòng chuyển vào lò sấy. Thời gian sấy từ 6-18 giờ
tùy theo từng loại sản phẩm.
Với hệ thống lò tunnel sấy nung liên hợp, kích
thước xe goòng cho sấy và nung phải là một.
Lượng nhiệt dùng để sấy gạch lấy từ phần nhiệt
thừa của lò nung tunnel cung cấp.
Độ ẩm sau khi sấy khoảng 3-4%.
Sau khi ra khỏi lò sấy, xe goòng được chuyển đến
lò nung tunnel để thực hiện quá trình nung.
VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-43

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-44

11


Nung


công địa phương thường dùng lò đứng liên tục.
2-46

Lò tunnel sấy-nung liên hợp

Lò tunnel sấy-nung liên hợp
Vân dụng nguyên lý “tuần hoàn khí nóng
trong lò nung tunnel” nhằm mục đích tạo ra
chế độ chuyển động ổn định của dòng
nhiệt trong lò.
Hút khí nóng từ vùng làm nguội lò nung
tunnel hòa trộn với khí thải ra ở vùng sấy
đốt nóng của lò nung tunnel tạo thành hỗn
hợp khí nóng – khói lò làm tác nhân sấy
cho lò sấy tunnel.
VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-45

25 triệu viên/năm

Vùng làm
nguội

Vùng
nung

Vùng sấy-đốt

1

0

102

3

11

175

5

16

Nhiệt độ
oC

236

8

21

830

18

45


954

26

63

940

28

70

885

31

77

250

33

84

80

36

94

Công nghê nung gạch
Với cơ sở thủ công, gạch
mộc sau khi phơi sấy
được xếp trực tiếp vào lò
nung.
Để nhiệt độ lò đồng đều,
gạch được xếp kèm với
than. Theo chiều cao lò
tăng dần, mật độ than
xếp giảm dần.
Việc nung kèm than dễ
làm bẩn bề mặt gạch,
gây nhiều phế phẩm.

7500C: bắt đầu quá trình tạo khoáng mới
Làm nguội: co nhiệt
VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-53

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa


Phương pháp: dùng móc
để mở nóc tra than, dùng
giá múc than 0,2-0,3kg/lần
đổ qua lỗ tra than vào
trong lò.
Nguyên tắc: Chỉ tra than
vào hàng lỗ mà sản phẩm
nung có phát quang ánh
sáng, khoảng nhiệt độ
650oC đến cuối vùng nung.
VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-57

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-58

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-60

Lò đứng liên tục
Lò gạch liên tục kiểu đứng hiệu suất cao giải quyết
được 2 vấn đề cơ bản là hạn chế ô nhiễm môi
trường, và đạt hiệu suất cao với giá thành thấp.
Khả năng giảm thiểu sự ô nhiễm: lò có cấu tạo kiểu
đứng, với quy trình nung gạch gồm 4 giai đoạn:
sấy, gia nhiệt, nung và làm nguội, diễn ra từ trên
xuống. Gạch được cấp liên tục vào lò từ phía trên,

Xếp gạch đứng

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-61

Lò đứng liên tục

2-62

Lò đứng liên tục

Trước khi xếp mẻ gạch mới, mở van chắn 2 ống
khói, để khí thải được hút ra ngoài.
Sau khi xếp gạch xong, đóng van chắn hai ống khói
lại để khói nóng sấy gạch mộc mới xếp vào lò.
Chế độ cháy trong buồng nung được điều chỉnh để
trung tâm cháy (vùng nung) ở giữa lò và duy trì
nhiệt độ ở vùng này vào khoảng 900-950oC.
Khí thoát ra từ vùng nung sẽ vào vùng đốt nóng, và
vùng sấy trước khi thải ra bên ngoài. Nhiệt độ khí
thải thoát ra thấp, chỉ trong khoảng 70-130oC nên
không ảnh hưởng đến môi trường bên ngoài.
VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-63

Bên dưới vùng nung là vùng làm nguội. Gạch


Sai kích thước: lớn
hoặc nhỏ hơn kích
thước chuẩn, do độ co
không đúng, nguyên
liệu có lẫn nhiều cát.

Bề mặt không phẳng
do khi cắt không đều.

Mẻ góc: khi tạo hình
không nén chặt các
góc, hoặc do va chạm
khi sấy hay nung.

Dấu vết tiếp xúc do
tiếp xúc khi gạch quá
ẩm đễ biến dạng, như
dấu vân tay

Mẻ
cạnh
Bề mặt không phẳng

Sai kích
thước

lún

Lún: do đất sét quá ẩm,



Khuyết tật

Khuyết tật

Nứt cạnh: do sấy quá
nhanh, ở cạnh khô
nhanh gây nứt.

Bề mặt bị phồng
do nung nhanh, khí
không thoát ra kịp

Nứt bề mặt: do khi sấy
có chênh lệch độ ẩm
giữa bề mặt với tâm,
gây co rút không đều.

Nổ khi nung: do
nung nhanh

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

Chiều dài gạch có gợn
sóng khi tạo hình bằng
phương pháp đùn.

Bị phân lớp khi tạo hình
bằng phương pháp ép.

Độ rỗng giao động rất lớn từ 12% và có thể lên tới hơn 50%.
Đối với gạch đất nung độ rỗng
20-55%
Nhờ công nghệ tạo hình đùn
ép nên chủ yếu là rồng do nứt,
ít các lỗ rỗng lớn.
Các lỗ rồng nhỏ có thể được
lấp đầy pha thủy tinh khi kết
khối-làm nguội.
Kích thước lỗ rỗng dao động
quanh 0,1-1 µm.
VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-72

18


Đô hút nước

Hút nước mao quản va bão hòa
Không áp dụng cho các lỗ rỗng quá nhỏ

Vật liệu đất nung nhìn
chung ít hút nước, do không
có các lỗ rỗng nhỏ.
Độ hút nước không tăng
cho đến độ ẩm không khí
90%.
Yêu cầu cơ bản cần phải

Bão
Bão hòa
hòa hút
hút nước
ước một
phầ
phần

Hút
Hút nước
ước bão
bão hòa
hòa

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-74

Tính chất khác

Nếu xét đúng cường đô phu thuộc vào: phương ép
đùn va đô rỗng
E = Eo(1-c.P)
với hê sô c≈ 2, P là đô rỗng (Pgạch= 40 %)

E// ~1000 N/mm2 ; E⊥ ~8000 N/mm2
Chu yếu làm việc chịu nén theo phương ⊥
Cường độ bền nén của gạch ≥ 70 kG/cm2, bền uốn
của ngói ≥ 70kG/cm2.
Với gạch, hệ số hóa mềm là một chỉ tiêu quan

nhau nhờ vào vữa để tạo thành khối đồng nhất.

•
•
•

Chịu lực, vd tường chịu lực
Bao che

•
•
•
•

Hệ composite gạch-vữa
Không liên tục
Dính kết giữa các gioăng bỏ qua và khả năng chịu kéo coi
như bằng không.

Chống lại bất thường thời tiết
Cách nhiệt, quán tính nhiệt
Cách âm, hút âm
Chống cháy, hỏa hoạn

Tính thẩm mỹ trong xây
dựng công trình

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-77

• Lún.

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-79

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-80

20


Phân loại

Phân loại theo truyền thống, hiện đại
Truyền thống

Vữa xây dựng thường được phân loại theo chất kết
dính, theo khối lượng thể tích và theo công dụng :
Theo chất kết dính: Chia ra vữa xi măng, vữa vôi,
vữa thạch cao và vữa hỗn hợp (xi măng – vôi , xi
măng - đất sét).

Sét

Đá phiến, tấm


Bê-tông tô ong

Xi-măng

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-82

Các loại mạch vữa
Qui
cách
gạch
xây

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-83

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-84

21


bãi
bãi
cát
cát
mịn

tạo viên

Thành phần gồm: cát mịn + nước + CKD
Các loại chất kết dính

•
•
•
•

lưu kho viên silicatesilicate-calcium, chưng áp

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-85

CKD hữu cơ (epoxy, polyurethane), chịu lực tốt, mài mòn

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-86

Vữa có khả năng chịu nhiều ngoại lực khác nhau
nhưng khả năng chịu nén là lớn nhất. Cường độ
chịu nén của vữa được xác định bằng mẫu có
hình khối cạnh hình vuông 7,07cm. Dựa trên
cường độ chịu nén mà xác định ra Mác vữa.

TCVN 4314:2003, vữa xi măng dùng trong xây, tô,
nê công trình


Vữa vôi

Chê tạo vữa

> 3,5MPa

Theo tiêu chuẩn TCVN 4314:2003, có các loại
mác vữa thông dụng sau (bảo dưỡng 28 ngày
trong điều kiện tiêu chuẩn T= 27±2oC, độ ẩm 95
± 5%)

> 20MPa

2-87

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-88

22


Ảnh hưởng cơ tính vữa

Tiêu chuẩn TCVN 4314:2003
Mác

Cường đô chịu nén trung bình tính


20,0

M 30

30,0
VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

Cường độ chịu lực của vữa phụ thuộc vào loại chất kết
dính, lượng chất kết dính, tỷ lệ nước/chất kết dính, chất
lượng của cát, điều kiện bảo dưỡng và thời gian cứng rắn.
Ảnh hưởng của điều kiện sử dụng: Điều kiện sử dụng là
tính chất của vật liệu cùng làm việc với vữa hoặc tình chất
của nền.
Ảnh hưởng của nhiệt độ: Vữa được dưỡng hộ ở những
điều kiện khác nhau thì tốc độ phát triển cường độ cũng
khác nhau.
Ảnh hưởng của phụ gia: Để tăng khả năng giữ nước và
tăng cường độ của vữa, người ta thường cho thêm vào
vữa xi măng các loại phụ gia như vôi nhuyễn, nhưng
lượng phụ gia cần có một tỷ lệ hợp lý nhất, đó là tỷ lệ làm
cho vữa có cường độ cao nhất. Khi dùng quá tỷ lệ này thì
cường độ của vữa sẽ giảm.
2-89

Độ lưu động, phân tầng của vữa
Độ lưu động của hỗn hợp vữa là tính chất
quan trọng đảm bảo năng suất thi công và
chất lượng của khối xây.
Độ lưu động của hỗn hợp vữa cũng như bê
tông phụ thuộc vào nhiều yếu tố như lượng

Thời gian đông kết

Tính bám dính

Thời gian bắt đầu đông kết của vữa tươi tính từ khi
đổ nước vào hỗn hợp khô đến khi mẫu vữa chịu
được lực đâm xuyên xác định.

hưởng đến độ bền của sản phẩm và năng suất thi công.

Thời gian bắt đầu đông kết của vữa được xác định
bằng bộ dụng cụ kim vica theo TCVN 3121:2003.

của chất kết dính và tỷ lệ pha trộn, khi trộn phải cân đong

Thời gian bắt đầu đông kết, tính bằng phút, kể từ
khi các thành phần vật liệu của vữa được trộn với
nước cho đến khi vữa đạt cường độ đâm xuyên là
0,5 N/mm2.

Tính bám dính của vữa biểu thị khả năng liên kết của nó
với vật liệu xây, trát … Nếu vữa bám dính kém sẽ ảnh
Tính bám dính của vữa phụ thuộc vào số lượng, chất lượng
đủ liều lượng vật liệu thành phần, phẩm chất của vật liệu
phải đảm bảo tốt đồng thời phải được trộn đồng đều kĩ.
Ngoài ra tính bám dính của vữa còn phụ thuộc vào độ
nhám, độ sạch, độ ẩm của vật liệu xây, mặt trát, láng, lát,
ốp.

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

VLXD-Vật liệu đất nung va vữa

2-96

24


Tính bền, hiện tượng mốc
Loại muối

Nguồn gốc

sulfate Ca

XM, gạch

sulfate Na

có thê tư cát

sulfate Na, K,
Mg

do pư khi nung với
SO2/SO3

chlorure

mưa, sương muối