TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ HÓA HỌC ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GẠCH CHƯNG ÁP AAC Giảng viên hướng dẫn : Th.S ĐOÀN MẠNH TUẤN Nhóm sinh viên thực : Nhóm Lớp : ĐHHO6BLT Khoá : 2010 – 2012 Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2012 ii TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GẠCH CHƯNG ÁP AAC Giảng viên hướng dẫn : Th.S ĐOÀN MẠNH TUẤN Nhóm sinh viên thực : Nhóm Lớp : ĐHHO6BLT Khoá : 2010 – 2012 Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2012 DANH SÁCH SINH VIÊN Lê Thị Quyên MSSV: 10314371 Huỳnh Thị Tú Nhi MSSV: 10376701 Huỳnh Thị Ngọc Phương MSSV: 10322591 Nguyễn Thái Phương MSSV: 10312021 Nguyễn Thị Hà Phương MSSV: 10371311 Đặng Thị Duy Phước MSSV: 10336441 Mai Thị Trang Quyên MSSV: 10375571 Trần Thanh Tâm MSSV: 10378101 Nguyễn Quý Thơ MSSV: 10313251 Phan Thị Ánh Ngọc MSSV: 10377871 i TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Độc lập – Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ Ngành: Công nghệ hóa Lớp: ĐHHO6BLT Tên đồ án chuyên ngành: “Nghiên Cứu Quy Trình Công Nghệ Sản Xuất Gạch Chưng Áp AAC” Nhiệm vụ:  Nghiên cứu quy trình sản xuất vật liệu AAC từ nguyên liệu:Tro bay, ximăng, vôi bột nhôm  Thông qua trình thực nghiệm tìm thành phần phối trộn tối ưu cho trình chưng áp Ngày giao đồ án: Ngày 15tháng 12 năm 2011 Ngày hoàn thành đồ án: Ngày thángnăm 2012 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Đoàn Mạnh Tuấn Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2012 Trưởng môn Giáo viên hướng dẫn Th.S Phạm Thành Tâm Th.S Đoàn Mạnh Tuấn ii LỜI CẢM ƠN Để tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành tốt môn học Đồ án chuyên ngành, tất môn học khác chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Ban giám hiệu trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM tạo điều kiện thuận lợi cho sinh viên học tập lý thuyết, thực hành, tìm hiểu tư liệu tham khảo từ thư viện đồng thời làm đồ án thực nghiệm để bổ sung vào trình học tập Quý thầy cô giảng dạy truyền đạt cho chúng em nhiều kiến thức bổ ích thực tế Đặc biệt thầy Đoàn Mạnh Tuấn trực tiếp tận tình hướng dẫn chúng em suốt thời gian thực đồ án chuyên ngành Trong trình tìm hiểu đề tài không tránh khỏi nhiều thiếu sót, mong góp ý quý thầy cô Xin chân thành cảm ơn ! Nhóm Sinh viên thực iii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Phần đánh giá:  Ý thức thực hiện:  Nội dung thực hiện:  Hình thức trình bày:  Tổng hợp kết quả: Điểm số: Điểm chữ: Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2012 Giáo viên hướng dẫn iv NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Phần đánh giá:  Ý thức thực hiện:  Nội dung thực hiện:  Hình thức trình bày:  Tổng hợp kết quả: Điểm số: Điểm chữ: Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2012 Giáo viên phản biện v MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU .1 BIỆN LUẬN ĐỀ TÀI CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ GẠCH BÊ TÔNG KHÍ CHƯNG ÁP AAC 1.1.Giới thiệu chung gạch bê tông khí chưng áp ACC (Autoclaved Aerated Concrete) 1.1.1.Định nghĩa 1.1.2 Ưu điểm, nhược điểm ứng dụng bê tông khí chưng áp ACC 1.1.3 Tình hình sản xuất sử dụng bê tông khí chưng áp AAC 1.2.Phương pháp sản xuất vật liệu AAC 1.2.1 Nguyên liệu 1.2.2.Quy trình sản xuất bê tông khí chưng áp AAC 11 1.2.3.Quá trình hóa lý xảy chế tạo bê tông khí chưng áp AAC 15 1.2.4.Cơ chế liên kết gạch AAC 17 1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gạch bê tông khí chưng áp AAC 20 1.3 Tiêu chuẩn dùng nghiên cứu bê tông khí chưng áp AAC 21 1.3.1 TCVN 7959 : 2011 21 1.3.2 Xác định độ bền uốn - Theo TCVN 247:1967 27 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 31 2.1 Nguyên liệu 31 2.1.1 Xi măng 31 2.1.2 Tro bay 31 2.1.3 Vôi 32 2.1.4 Bột nhôm 32 2.1.5 Nước 32 vi 2.2 Dụng cụ thiết bị sử dụng 32 2.2.1 Dụng cụ thí nghiệm 32 2.2.2 Thiết bị 33 2.3.Chi tiết cấu tạo thiết bị Autoclave 36 2.3.1.Thân thiết bị 36 2.3.2.Đáy nắp 37 2.4.Tiến hành thí nghiệm 38 2.4.1.Thành phần phối liệu 39 2.4.2.Quá trình thí nghiệm 39 2.5.Bài toán quy hoạch thực nghiệm 40 2.6.Các phương pháp nghiên cứu vật liệu AAC 43 2.6.1.Nghiên cứu cấu trúc liên kết khoáng phổ nhiễu xạ tia X( XRD) 43 2.6.2.Nghiên cứu kích thước hạt kính hiển vi điện tử quét (SEM) 43 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 45 3.1 Đặc điểm mẫu thay đổi thành phần 45 3.1.1 Kết thu phương pháp đo độ bền uốn 45 3.1.2 Nhận xét đồ thị giải thích kết đồ thị 46 3.2 Nghiên cứu cấu trúc vật liệu AAC sau chưng áp với thành phần tối ưu 46 3.2.1 Xác định kích thước hạt kính hiển vi điện tử quét (SEM) 46 3.2.2 Xác định cấu trúc liên kết khoáng tobermorite vật liệu AAC phổ nhiễu xạ tia X( XRD) 48 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 PHỤ LỤC 54 41 y Yo  o  0.591  0.531  0.561 sth  0.002  0.042 Bảng 2.5 Phương án trực giao bậc hai, k =2, n0 =1 Nội dung phương STT x₁ x₂ (Tbay) (Vôi) x₀ x₁x₂ x₁²-2/3 (x'₁) x₂²-2/3 (x'₂) y y^ án TYT 2² 1 1 0,33 0,33 0,372 0,24 -1 -1 0,33 0,33 0,595 -0,24 1 -1 -1 0,33 0,33 0,265 0,30 -1 -1 0,33 0,33 0,335 0,27 1 0 0,33 -0,67 0,362 -0,30 -1 0 0,33 -0,67 0,580 -0,28 1 -0,67 0,33 0,272 0,02 -1 -0,67 0,33 0,413 0,30 0 -0,67 -0,67 0,591 0,62 Các điểm (α=1) Điểm Các hệ số phương trình hồi quy sai số chúng tính được: N N bj   x ji yi i 1 N  x 2ji i 1 bj   (x jx l )i yi i 1 N  (x jx l )i2 i 1 N bj   x 'ji yi i 1 N  ( x 'ji ) i 1 42 s 2b j  s 2th N  x 2ji s 2b jl  s 2th N  (x jx l )i2 s 2b jj  i 1 i 1 s 2th N  (x 'ji ) i 1 Kết quả: b0 = 0.420; b1 = -0.085; b2 = 0038 b’1 = -0.013; b’2 = -0.284 b12 = -0.038 Sbj= 0.017 Sbil= 0.021 Sbji= 0.022 Tính ý nghĩa hệ số phương trình hồi quy kiểm định theo tiêu chuẩn Student: t j  bj sb j t0= 24.364; t1 = -4.944; t2 = 2.176; t12 = -1.818; t’1 = -0.607; t’2 = -13.063 Tra bảng (f) = t0.05 (2) = 12.71, chọn p = 0.05 Các số t1, t2, t12, t’1, loại bỏ nhỏ (f) = 12.71 Ta nhận phương trình hồi quy dạng: ^ y  24.364  13.063x' 22 Để kiểm tra tương thích phương trình hồi quy với thực nghiệm ta tính phương sai dư: N s du  ^  ( yi  yi ) i 1 Nl Từ ta tính được: s²dư= 0.330 43 s du 0.330 F    165 0.002 sth Giá trị bảng tiêu chuẩn Fisher với mức ý nghĩa p = 0.05 bậc tự f = 9-2=7; f2 = là: F1-p (f1,f2) =235 Ta thấy F < F1-p (f1,f2) phương trình tương thích với thực nghiệm 2.6 Các phương pháp nghiên cứu vật liệu AAC 2.6.1 Nghiên cứu cấu trúc liên kết khoáng bằng phổ nhiễu xạ tia X( XRD) Nhiễu xạ tia X tượng chùm tia Xnhiễu xạ mặt tinh thể chất rắn tính tuần hoàn cấu trúc tinh thể tạo nên cực đại cực tiểu nhiễu xạ Kỹ thuật nhiễu xạ tia X (thường viết gọn nhiễu xạ tia X) sử dụng để phân tích cấu trúcchất rắn, vật liệu Xét chất vật lý, nhiễu xạ tia X gần giống với nhiễu xạ điện tử, khác tính chất phổ nhiễu xạ khác tương tác tia X với nguyên tử tương tác điện tử nguyên tử 2.6.2 Nghiên cứu kích thước hạt bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) Kính hiển vi điện tử quét (tiếng Anh: Scanning Electron Microscope, thường viết tắt SEM), loại kính hiển vi điện tử tạo ảnh với độ phân giải cao bề mặt mẫu vật cách sử dụng chùm điện tử (chùm electron) hẹp quét bề mặt mẫu Việc tạo ảnh mẫu vật thực thông qua việc ghi nhận phân tích xạ phát từ tương tác chùm điện tử với bề mặt mẫu vật Nguyên lý hoạt động tạo ảnh SEM Việc phát chùm điện tử SEM giống việc tạo chùm điện tử kính hiển vi điện tử truyền qua, tức điện tử phát từ súng phóng điện tử (có thể phát xạ nhiệt, hay phát xạ trường ), sau tăng tốc Tuy 44 nhiên, tăng tốc SEM thường từ 10 kV đến 50 kV hạn chế thấu kính từ, việc hội tụ chùm điện tử có bước sóng nhỏ vào điểm kích thước nhỏ khó khăn.Điện tử phát ra, tăng tốc hội tụ thành chùm điện tử hẹp (cỡ vài trăm Angstrong đến vài nanomet) nhờ hệ thống thấu kính từ, sau quét bề mặt mẫu nhờ cuộn quét tĩnh điện Độ phân giải SEM xác định từ kích thước chùm điện tử hội tụ, mà kích thước chùm điện tử bị hạn chế quang sai, mà SEM đạt độ phân giải tốt TEM Ngoài ra, độ phân giải SEM phụ thuộc vào tương tác vật liệu bề mặt mẫu vật điện tử.Khi điện tử tương tác với bề mặt mẫu vật, có xạ phát ra, tạo ảnh SEM phép phân tích thực thông qua việc phân tích xạ Các xạ chủ yếu gồm:  Điện tử thứ cấp (Secondary electrons): Đây chế độ ghi ảnh thông dụng kính hiển vi điện tử quét, chùm điện tử thứ cấp có lượng thấp (thường nhỏ 50 eV) ghi nhận ống nhân quang nhấp nháy Vì chúng có lượng thấp nên chủ yếu điện tử phát từ bề mặt mẫu với độ sâu vài nanomet, chúng tạo ảnh hai chiều bề mặt mẫu  Điện tử tán xạ ngược (Backscattered electrons): Điện tử tán xạ ngược chùm điện tử ban đầu tương tác với bề mặt mẫu bị bật ngược trở lại, chúng thường có lượng cao Sự tán xạ phụ thuộc nhiều vào vào thành phần hóa học bề mặt mẫu, ảnh điện tử tán xạ ngược hữu ích cho phân tích độ tương phản thành phần hóa học Ngoài ra, điện tử tán xạ ngược dùng để ghi nhận ảnh nhiễu xạ điện tử tán xạ ngược, giúp cho việc phân tích cấu trúc tinh thể (chế độ phân cực điện tử) Ngoài ra, điện tử tán xạ ngược phụ thuộc vào liên kết điện bề mặt mẫu nên đem lại thông tin đômen sắt điện 45 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Đặc điểm mẫu thay đổi thành phần 3.1.1 Kết thu bằng phương pháp đo độ bền uốn Bảng 3.1 Kết đo độ bền uốn mẫu vật liệu với thành phần vật liệu thay đổi chưng 12 at Thí Chiều Dài Chiều Rộng Chiều Cao Tro Bay nghiệm (cm) (cm) (cm) (g) 10 2.00 60 15 0.372 10 1.80 40 15 0.595 10 1.90 60 0.265 10 2.10 40 0.335 10 2.00 60 10 0.362 10 1.95 40 10 0.580 10 2.30 50 15 0.272 10 1.90 50 0.413 10 1.87 50 10 0.591 Vôi (g) Độ bền uốn (N/mm2) 46 Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa độ bền uốn thành phần nguyên liệu 3.1.2 Nhận xét đồ thị giải thích kết đồ thị Dựa vào đồ thị 3.1 ta thấy độ bền uốn đạt cao tương ứng với thí nghiệm thứ 2, thành phần nguyên liệu sau: tro bay 40g, vôi 15g, nước 50 ml, xi măng 40g Hàm lượng vôi có vai trò quan trọng việc tạo khoáng tobermorit (5CaO.6SiO2.2,5H2O), liên kết để gạch không nung có độ bền uốn Nhưng không nên cho nhiều làm cho độ bền uốn gạch giảm tạo Canxi hyđroxit không liên kết 3.2 Nghiên cứu cấu trúc vật liệu AAC sau chưng áp với thành phần tối ưu 3.2.1 Xác định kích thước hạt bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) 47 48 Hình 3.2 Phổ SEM mẫu AAC nghiên cứu Quan sát ảnh SEM mẫu AAC hình 3.2 ta thấy rõ tinh thể CSH hình phân bố bề mặt Do ảnh hưởng số yếu tố chủ quan khách quan nên việc tạo thành tinh thể CSH hạn chế 3.2.2 Xác định cấu trúc liên kết khoáng tobermorite vật liệu AAC bằng phổ nhiễu xạ tia X( XRD) Để xác định thành phần khoáng tiến hành phân tích XRD Phổ XRD mẫu AAC thể hình3.3 49 50 Hình 3.3.Phổ XRD mẫu AAC nghiên cứu 51 Ta dễ dàng nhận thấy tồn khoáng Tobermorite Kxonotlit mẫu AAC nghiên cứu Như khoáng Tobermorite khoáng Kxonotlit hình thành trình chưng áp điều kiện nghiên cứu với nhiệt độ 187 oC, áp suất 8-12 bar, thời gian 52 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua bước nghiên cứu đề tài chúng em thu kết sau:  Tìm công thức phối trộn: Tro bay 40g, vôi 15g, nước 50 ml, xi măng 40g có bền uốn cao đạt 0.595 (N/mm2)  Đã xác định cấu trúc vật liệu có liên kết khoáng tobermorite hình thành qua phổ nhiễu xạ X (XRD) kính hiển vi điện tử quét (SEM)  Trong trình chế tạo bê tông bọt khí cần đặc biệt ý đến thông số công nghệ sau: + Hàm lượng bột nhôm + Thời điểm cho bột nhôm vào hỗn hợp bê tông + Thời gian trộn + Điều kiện nhiệt độ áp suất chưng áp Để đảm bảo độ bền công trình khuyến khích sử dụng bê tông khí chưng áp thay loại vật liệu đất sét nung truyền thống,… KIẾN NGHỊ Nếu có thời gian điều kiện nghiên cứu chúng em khảo sát thêm số vấn đề sau:  Nghiên cứu thêm chất phụ gia để tăng tính chất hóa lý vật liệu  Khảo sát thêm độ bền nén độ xốp sản phẩm  Nghiên cứu đặc tính vật liệu thành phần nguyên liệu khác nhau, áp suất khác 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Văn Chén, Kỹ thuật sản xuất xi măng Portland chất kết dính, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1984; [2] KS.Lê Thuận Đăng, Hướng dẫn lấy mẫu thử tính chất lý vật liệu xây dựng, Nhà xuất Giao thông vận tải, Hà Nội , 2001; [3] Nguyễn Văn Phiêu- TS Nguyễn Văn Chánh, Công nghệ bê tông nhẹ, NXB Xây Dựng, Hà Nội, 2005 [4] Nguyễn Tấn Quý, Nguyễn Thiện Ruệ, Giáo trình công nghệ bê tông xi măng, Nhà xuất Giáo Dục; [5] “AnalysisofMicrostructureandPropertiesofAutoclavedAerated ConcreteWallConstructionMaterials”, Ind.Eng.Chem.,Vol.13,No.7,(2007)1103-1108 [6] http://www.diaoconline.vn [7] http://www.viglacera.com.vn [8] http://tuvankientruc.com.vn [9] http://www.ketcau.com J 54 PHỤ LỤC Một số hình ảnh trình làm thực nghiệm 55 ... Hóa Vô Cơ Ngành: Công nghệ hóa Lớp: ĐHHO6BLT Tên đồ án chuyên ngành: Nghiên Cứu Quy Trình Công Nghệ Sản Xuất Gạch Chưng Áp AAC Nhiệm vụ:  Nghiên cứu quy trình sản xuất vật liệu AAC từ nguyên... 1.2.2 Quy trình sản xuất bê tông khí chưng áp AAC Cốt liệu Chất kết dính Phụ gia Cân định lượng Trộn Ép tạo hình Bảo dưỡng Chưng áp Sản phẩm Hình 1.2 Quy trình sản xuất bê tông khí chưng áp AAC. .. khí chưng áp AAC 15 1.2.4.Cơ chế liên kết gạch AAC 17 1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gạch bê tông khí chưng áp AAC 20 1.3 Tiêu chuẩn dùng nghiên cứu bê tông khí chưng