Chuong 4 - Chất kết dính vô cơ

I. Khái niệm Chất kết dính vô cơ là loại vật liệu (thường ở dạng bột) khi nhào trộn với nước thì tạo thành loại hồ dẻo, dưới tác dụng của các quá trình hoá lí tự nó có thể rắn chắc và chuyển sang trạng thái đá. Nhờ tính chất này người ta đã áp dụng để sản xuất vữa, bêtông vật liệu đá nhân tạo không nung (gạch silicát, ngói fibrô ximăng), bêtông atphan v.v…
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chuong 4 - Chất kết dính vô cơ CHƯƠNG 4 CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ A. Khái Niệm Chung Và Phân Loại I. Khái niệm Chất kết dính vô cơ là loại vật liệu (thường ở d ạng bột) khi nhào tr ộn v ới n ước thì t ạo thành loại hồ dẻo, dưới tác dụng của các quá trình hoá lí tự nó có thể rắn chắc và chuyển sang trạng thái đá. Nhờ tính chất này người ta đã áp dụng để sản xuất vữa, bêtông vật li ệu đá nhân t ạo không nung (gạch silicát, ngói fibrô ximăng), bêtông atphan v.v… II. Phân loại Theo khả năng rắn chắc người ta chia 3 loại: CKD rắn trong không khí, nước và trong autoclav. 1. Chất kết dính rắn trong không khí CKD có khả năng rắn chắc và phát triển cường độ trong môi trường không khí a. Vôi rắn trong không khí (thành phần chủ yếu là CaO) b. Chất kết dính magiê (thành phần chủ yếu là MgO) c. Chất kết dính thạch cao ( thành phần chủ yếu là CaSO 4 ) d. Thuỷ tinh lỏng: Silicat natri (Na 2 O.nSiO 2 ), Silicat Kali (K 2 O.mSiO 2 ) ở dạng lỏng. 2. CKD rắn trong nước CKD có khả năng rắn chắc và phát triển cường độ trong cả môi trường không khí và môi trường nước. a. CKD hỗn hợp = Vôi canxi + PGHT nghiền mịn b. Vôi thuỷ = CaO + C 2 S . c. Ximăng La Mã: C 3 S + C 2 S + C 4 AF. d. Ximăng Pooclăng: C 3 S + C 2 S + C 4 AF +C 3 A. e. Ximăng Aluminat: CA + C 3 A + C 5 A 3 + C 2 A 3. CKD rắn trong autoclav CKD rắn trong môi trường hơi nước bão hoà, là môi trường có: t 0 = (175 ÷ 200) 0 C; P = (8 ÷ 12) atm có thành phần chủ yếu là CaO, SiO 2 , CKD vôi silic, vôi tro, vôi xỉ... B. Các Chất Kết Dính Rắn Trong Không Khí I. Vôi rắn trong không khí 1. Nguyên liệu - Sản xuất 1.1. Nguyên liệu Là các loại đá giàu khoáng canxi (CaCO 3 ): Đá phấn, đá vôi, đá vôi - đôlômit, đá đômit...> 92%CaCO 3 và hàm lượng sét < 6% 1.2. Sản xuất Trong lò nung gián đoạn và liên tục. - Đập đá thành những cục đá nhỏ có kích thước từ (15 ÷ 20)cm rồi nung ở t 0 = 900 ÷ 1200 0 C theo phản ứng: CaO + CO 2 ↑ - Q (Q = 42,5 kCal/mol) CaCO 3 - Nhận xét: + Phản ứng trên là phản ứng thu nhiệt. + Là phản ứng bề mặt. + Giải phóng 44% khối lượng vật chất. + Là phản ứng thuận nghịch. + Trong nguyên liệu có tạp chất sét. 31 - Biện pháp công nghệ đảm bảo chất lượng vôi Canxi. + Cấp đủ than khi nung. + Đập nhỏ nguyên liệu vừa phải. + Chọn t n hợp lý: t 0 = 900 ÷ 1000 0 C. 0 + Kéo dài thời gian nung hợp lý. + Thông gió cho lò để tạo điều kiện cho than cháy hết và CO 2 thoát ra. - Sản phẩm của quá trình nung vôi + Vôi non lửa (vôi sống) Nguyên nhân: Do hạt đá đem nung quá to, phía ngoài là CaO, phía trong là CaCO 3 . Khi tôi, chỉ tôi phía ngoài làm giảm sản lượng vôi nhuyễn. + Hạt già lửa: 0 Nguyên nhân: Do cục đá quá nhỏ hoặc t n quá cao thì CaO sau khi sinh ra sẽ kết hợp với tạp chất sét tạo thành màng keo Silicat Canxi và aluminat canxi cứng bao bọc lấy hạt vôi làm vôi khó thu ỷ hoá khi tôi, khi dùng trong kết cấu các hạt vôi sẽ hút ẩm làm tăng thể tích gấp 3 l ần, làm vữa trát bị bong ra, vữa xây thì đứt mạch vữa. CaO + H 2 O → Ca(OH) 2 + Q 2. Các dạng sử dụng vôi trong xây dựng Vôi được sử dụng ở 2 dạng: vôi chín và vôi tôi sống 2.1. Vôi chín a/ Phản ứng vôi tôi Tôi vôi sống → vôi chín (nhuyễn, sữa) theo phản ứng: CaO + H 2 O → Ca(OH) 2 + Q ( Q = 15,5KCal/mol) Tuỳ thuộc vào lượng H 2 O tác dụng với vôi sẽ có 3 dạng vôi chín: - Bột vôi chín: Khi lượng nước vừa đủ để phản ứng với vôi Lượng nước đó = 70% so với lượng vôi (P/ứ toả nhiệt) KLTT bột vôi = (400 ÷ 450) kg/m 3 . - Vôi nhuyễn: Khi lượng nước tác dụng nhiều hơn đến mức sinh ra 1 loại vữa sệt chứa khoảng 50% Ca(OH) 2 và 50% nước tự do. KLTT vôi nhuyễn = (1200 ÷ 1400) kg/m 3 - Vôi sữa: Khi lượng nước tác dụng nhiều hơn so với vôi nhuyễn, có khoảng ít hơn 50% Ca(OH) 2 và hơn 50% nước. b/ Ưu điểm của vôi chín - An toàn. - Bảo quản dễ. c/ Nhược điểm của vôi chín - Lâu (4 tuần trước khi sử dụng) - Phí mất nhiệt - Hiệu suất sử dụng kém - Cường độ thấp, Rmax = 4 daN/cm 2 = 0,4 MPa d/ Biện pháp để tăng sản lượng vôi chín - Chuẩn bị Vao tôi >3 lần lượng vôi sống - Cho vôi vào H 2 O từ từ, vôi tôi nhiều không được đảo, ít đảo - Nếu tôi nhanh thì làm chậm bằng cách cho: Axit loãng H 3 PO 4 hoặc muối ăn NaCl. e/ Công dụng - Dùng trong y học và trong nông nghiệp: Bột vôi chín - Dùng trong xây dựng: + Vôi nhuyễn: vữa + cát + nước → vữa tam hợp. 32 + Vôi sữa: dùng để trang trí quét tường, trần. f/ Nhận xét quá trình tôi vôi - Là phản ứng toả nhiệt và là phản ứng bề mặt - Là phản ứng thuận nghịch, nở V = 1,5 ÷ 3,5 lần 2.2. Bột vôi sống a/ Khái niệm: Vôi sống nung song được nghiền thành bột với độ mịn > 90% hạt l ọt qua sàng 4900 lỗ/cm 2 , được đóng thành từng bao (dùng như ximăng) b/ Ưu điểm của bột vôi sống - Dùng nhanh. - Loại trừ các tác hại cuả hạt sượng - Nhiệt toả ra trong quá trình thuỷ hoá tạo p/ứ silicat - Cường độ vôi cao, Rmax = 20 daN/cm 2 = 2MPa c/ Nhược điểm của bột vôi sống - Ảnh hướng đến môi trường vệ sinh công nghiệp: bụi vôi - Sử dụng không an toàn - Bảo quản khó (vì có độ hút ẩm lớn) 3. Qúa trình rắn chắc của vôi nhuyễn Gồm 3 quá trình có mối quan hệ nhân quả: 3.1. Hoà tan: Xuất hiện keo Ca(OH) 2 CaO + H 2 O → Ca(OH) 2 + 15,5 kCal/mol. (Keo) 3.2. Hoá keo Các phân tử keo liên kết → tinh thể Ca(OH) 2 → mạng tinh thể → Ngưng tụ keo (gel) Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 + H 2 O 3. Rắn chắc: Qúa trình rắn chắc tiến hành rất chậm vì phản ứng cacbonat hoá là phản ứng chỉ xảy ra ở bề mặt. Khi phản ứng thực hiện ở mặt ngoài sẽ hình thành 1 lớp CaCO 3 rắn chắc ngăn cho CO 2 thấm vào, do đó bên tron ...