CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU KHOÁNG CÁCH ÂM VÀ CÁCH NHIỆT

NGUYỄN VĂN PHIÊU - TS NGUYỄN VĂN CHÁNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU KHOÁNG CÁCH ÂM - CÁCH NHIỆT (Tái hến) NHÀ XUẤT BẢN XÁY DựNG HÀ NÒI - LỜI NÓI ĐẨU M ột n h ữ n g vấn đ ể q u a n trọng n h ấ t tiến hộ khoa học - k ĩ th u ậ t xây d ự n g vấn đ ể giảm- khối lượng kết cấu công trinh, vi g iả m khối lượng kết câu công trình làm g iả m đ n g k ể khối lượng kết cấu m ỏ ng từ làm g iả m giá th n h công trinh xây d ự n g n h ấ t công trin h cao tầng Thực t ế cho thấy k h í th ay gạch đặc gạch rỗng, bêtông t ổ ong, silicát xốp bê tông nhẹ VỚI cốt liệu rỗng th ỉ khối lượng tường bao che ngăn cách có t h ể g iả m ~ lần; s d ụ n g kết câu bao che ngăn cách nhiều lớp từ vật liệu kết cấu, cách nhiệt, cách â m chống cháy th i khối lượng tường g iả m đ i - lần Ngoài việc g iả m khối ỉượng kết cấu, g iả m chi p h í lao động c h ế tạo lắp ghép, cải thiện đưỢc tính chất nhiệt k ĩ th u ậ t cúa kết cấa Điều đó, cho p hép tiết kiệìH đưỢc ỉiăng ỉượng l.roỉiiĩ kh a i tỈLÚc tạo ỉièỉi kìiả ìiăìig lựa chọn giải p h p kết cấu H iệ n nay, nước ta chưa sả n x u ấ t đưỢc nhiều loại vật liệu cách ăm, cách nhiệt uà c h ố n g c h y t k h o n g , m loại v ậ t li ệu n y t h n g đưỢc l m t v ậ t li ệ u h ữ u d ễ kiếm Cuốn '*Công n g h ê v ậ t l i ệ u k h o n g c c h â m - c c h n h i ệ t ” trin h bày k h đầy đ ủ sở cỗng nghệ: kho n g th u ỷ tinh, cấu kiện sở chúng; perlít, verrmicuỉít nở p h n g cấu kiện cách nhiệt từ chúng S ách g iú p cho sin h viên trường cao đắng, đ i học theo học chuyên ng n h ''Sản x u ấ t vật liệu, cấu kiện kết cấu xây dựng", chuyên ngà nh có liên q u a n khác, nghiên cứu sâu vấn đề liên q u a n tới việc tổ chức đ ú n g đ ắ n qu trin h công nghệ N ó củng b ổ s u n g cho giáo trin h m ôn học "Công nghệ vật liệu cách nhiệt", "Công nghệ cấu kiện bêtông bêtông cốt th é p ” m tài liệu th a m khảo kh i m đồ n ìuôn học tốt nghiệp N goài ra, sách g iú p cho k ĩ s công nghệ xây dựng, kĩ sư xăy dựng, nh sả n x u ấ t vật liệu nhẹ cấu kiện hiểu biết sâu hơn, s d ụ n g có hiệu vật liệu cách âm, cách nhiệt, chống cháy S c h g ồm p h ầ n 12 chương: ch n g 1, ( p h ầ n I), 2, (p h ầ n II), (p h ầ n III); (phần IV ) GVC K S N g u y ễ n V ă n P h iê u viết; ch n g 2, (p h ầ n I), ly ( p h ầ n II), (phần III), (p h ầ n IV ) GVC T S N g u y ễ n V ă n C h n h ch ủ n h iệ m bỏ nìỏìì V ậ t li ẹu XCIV dựììíị, Kh()(ỉ K \ t h u ậ t AT/V d ự ììí Ị T n íi i ìì íỊ D i Ììọc B a c h l:ỉìoa, l lì ánh p h ủ H ổ C h í M ỉìĩh viết Cúc tác iỊÌú x i n b v tó s ự biết ơn s u sdc (ỉiH ưới qiiciìi vù ca n h n (ỉa íỊÌUỊ) đ ỡ iruĩìíỊ việc hièỉĩ so n (Ịuỵên sá ch n \ Đ ốc hiệt c m ơn P( Ỉ S T S Vủ M i n h Ị ) u \ ‘ cììíí ìì h iè m K h o a Vậi liệu xch’ dựììíỊ T n íờ ìì íị D i lìọc X y d ự ì ì ^ H N ộ i d ã (íọc íịoỊ) y chí) ban thảo Với lòng moìiíị miiỏh CUÌÌÍỊ cấp CÙÌIÍỊ u^hệ p h ụ c vụ bạn đọc, sung nãììỉJi lưc co hạn ìììá ván đè lại kha plìức íctỊ), L'ì váy irìỉilì hiên soạn hùn kììúìì^j, iruììh kììoi ìỉhừììíị thicỉỉ S(')ỉ Tcu‘ qia moììíỊ vav d ũ ìì g ìì^Ạìệp vù độc iỊÌci clìí í^icio hỏ SUÌÌ^ ilừ CUÚÌI sách ngày cán^íỊ Ììòũĩì thiẹn C c t ( ‘ ịíia Phần I SỢI KHOÁNG NHÂN TẠO BÔNG KHOÁNG VÀ THỦY TINH ■ ■ Chương C s H Ó A L Ý CỦA SẢN XUÂT CHÂT NÓNG CHẢY SILICAT Người ta sử dụng rộng rãi bóng khoáng thủy tinh làm vật liệu cách nhiệt, vật liệu có cách gia công chất silicat nóng chảy Trên sở chúng người ta cliố tạo loại Ngoài cấLi kiện khác dùng kết cấu cách nhiệt cách âm ra, người ta sử dụng sản xuất vật liệu lợp (các khoáng, bỏng khoáng - amiăng, cuộn giấy sờ sợi thủy tinh) vật liệu sợi thủy linh chất dẻo Theo quy phạm riêng mỏi nước, người ta thường chia vật liệu thành mác 75, 100, 125 150 tương ứng với khối lượng thể tích tải trọng 2kPa (0,0 2k G/cn r) không 75, 100, 125 150 kg/nl^ Trị số hệ số dẫn nhiệt trạng thái sấy khô đến khối lượng không đổi đường kính trung bình sợi ghi bảng Bảng I.l Độ dần nhiệt đường kính trung bình sợi (|.im) khoáng, w (m, °C) Mác Nhiệt độ, “C 75 100 125 150 25 ± 0,042 0,044 0,046 0,049 100 0,058 0,058 0,062 0,063 300 0,095 0,102 0,104 0,109 8 Đường kính trung bình, khõng lớn hơn, I^m Độ ẩm không 2%, hàm lưọfng bitum không 1%, "cục vón" có kích thước lón 0,025mrn không 12, 20, 25 33% Tính chất xác định theo QPNN "Thảm băng làm từ sợi thủy tinh" sợi phải có chiều dài không 750 mm (cho phép lượng sợi có chiều dài 50m m đến 30%) đường kính không 3fam, lớp gan 20|.im; nhiệt độ thiêu kết khòng ° c dộ dãn nhiệi Ằ = 0,039 ^ 0,003 tjbW(m, °C) NHŨNG ĐIỂM C BẢN CỦA VIỆC LỤA CHỌN THÀNH PHẨN HÓA c l A CHẤT KHOÁNG NÓNG CHẢY Người ta có bỏng khoáng thủv tinh kết hai trình CỎIIÍĨ nghệ kè tiếp sau đây; tạo nên chất nóng chảy silicat gia còno chấl nóng cliày áy thành Thông thường thực trình thứ hai, người ta tiến hành phun chàt dính kết (bitum, chất pôlime tổng hợp v.v ) Chất nóng chảy thu cần phải có tính chất vật lý cần tliiết - dộ nhớt sức căng bề mặt, thỏa mãn đặc điểm trình nóng chày phối liệu, trình công nghệ lựa chọn để gia còng thành bỏng Trong thiết phải đạt phái có khối lượng thể tích định, độ đàn hồi, dường kính, độ dẻo chiều dài sợi, độ bền vững với nước, kiềm, axít sán phẩm thủy hóa xi măng, bền nhiệt, rnầu sắc tính chất khác Trong sản xuất khoáng người ta thường dùng nồi nấu (lò) với áo nước Thành phần hóa học chất nóng chảy có chúng xác định có tính đến dộ chảy IIÓ vòi chảy nguôi (xcm hình I 5) chay cỊua mánt’ nồi, cuối phải đàm bảo sản xuất vật liệu chât lưcKiig cao với công siiấl cực đại cùa lò Trong trường hợp mà nhiệt độ giới hạn trình kết tinh cao hcyn 130()"c, thấp 1400°c, nhiệt độ trạng thái nóng chay lỏng bằiig 1480 - 1500°c, nóng chảy phối liệu troiig lò chi sẩy cấp không khí nóng (400 - 600°C) Về nguyên tắc, lò làm việc với nhiên liệu cốc, người ta ihiết kế lò làm việc với nhiên liệu cốc gas Trong lò bổn người ta nung nóng chảy phối liệu dcing viên dạng bột Ngoài ra, người ta dùng lò bồn lò dự trữ xỉ lỏng nóng chảy lần đầu nó, chất nóng chảy lần đầu làm giầii thêm silic diòxvt nhôm ôxýt Chất khoáng nóng chảy thu lò bồn có nhiệt độ giới hạn trình kết tinh từ 1075 ° c - sợi thủy tinh có chứa kiểm, đến 1400°c - khoáng kiềm Trong lò đứng dạng bồn người ta thườno nung nóng chảy phối liệu dạng cục, thí du đá bazan chứa 51% theo khối lượng (SìOt + AU O ), \3^/c theo khối liroim AI O gấn 5% theo khối lượng (N a^o + KiO) với nhiệt dộ nóng cháy 1350 - 1380°c Trong lò điện, người ta có tliế thu dược chất nóng chay với khoảng lông cỉia hàm lượng cấu tử hóa học, troiie có chất nóng chả\’ có nhiệt dộ tíiới hạn trcn trình kết tinh cao (tièn I7()()”C) Nó quan trọnạ sán xuất bôns có độ bổn nhiệt cao, từ chúng nià người ta có chất nóng chảy để ch ế tạo khoáng chứa 95 đến 98% theo khối lượng (SìOt + AUO ) (sợi ceramic hay sợi cao lanh, v.v ) Nhiệt độ sử dựng loại cao 1200°c, nhiệt độ giới hạn trình kết tinli cao 1680°c Nhiệt độ lò điện đạt 1800°c Trong lò bồn với việc đốt nóng điện hay kết hợp (trong trường hợp sau bắt đầu lò làm việc với nhiên liệu gas lỏng, sau người ta đóng mạch điện cực) có chất nóng cháy tương tự lò bồn bình thường, với còim suất cao hơii tiêu hao nhiên liệu Đôi lừ lò nung chất nóng chảy có thê rót vào lò bồn hay lò điện, sau người ta cho thêm câu tử S ìO t Trong trường hợp công suất lò bồn tăng cao "quá trình - đúp" TRẠNG THÁI HÓA LÝ CỦA CHÂT NÓNG CHẢY KHOÁNG Sợi khoáng tliủy tinh cấu tạo từ vật chất trạng thái thủy tinh Các chất trạng thái thủy tinh trước hết kính, vật thể vô định hình có cách làm nguội đột Iiíỉột châì nóng chảy không phụ thuộc vào thành phần hóa học, vùng nhiệt độ đông cứng chúng có tính chất học vật thể rắn kết tăng từ từ dộ nhớt, thêni vào trình chuyển đổi từ trạng thái lỏng sang trạng thái thủy tinh phái trình thLiận nghịch Bất kỳ hệ thủy tinh có khoảng dị thưòng nhiệt độ giới hạn nhiệt độ Tj, Tj Trong khoảng có thay đổi đột ngột nhiệt dung, số khúc xạ N, hệ sô' dãn nở dài nhiệt, trị số năiig lượng bề mặt, độ nhớt, khối lượng riêng, v.v Trong vùng hai nhiệt độ Tj Tg chất khoáng nóng chảy trạng thái đàn hổi dẻo, thêm vào đó, nhiệt độ cao Tj, xuất tính chất đặc trưng cho trạng thái chất lỏng, thấp nhiệt độ Tg giòn Hình I.l mô tả quan hệ thay đổi độ nhớt chất nóng chảy khoáng vào nhiệt độ Khi nhiệt độ thấp Tg (điểm thuộc vùng đốt nóng, r - thuộc chất nóng chảy làm nguội) chất nóng chảy tuân theo định luật Huk Thông thường nhiệt độ Tg độ nhớt chất nóng chảy lO""’ - 10'' Pa.s (10'" - 10'^ Pp^.) nhiệt độ Tg kết thiíc trình tinh thể hóa chất nóng chảy, nghĩa nhiệt độ giới hạn kết tinh, ký hiệu Tị^i - điếm cuối cùa trình kết tinh làm nguội Trong giới hạn độ nhớt 10'^ - 5.10'" Pa s (10'^ - 5.10' Vp^) thời kì chế tạo xong cấu kiện thủy tinh Trong nhiệt đò T| - Tj, (điểm - r - 2') từ chất nóng chảy có độ nhớt 10* Pa.s thấp kéo thành sợi Tác giả khoảng có thê tạo thành sợi thủy tinh lừ 10 - '' Pa.s cục, thổi thành màng thủy tinh từO,l -lO^Pa.s 10 10 10 - 10 10 10 ^ 10 ^ 10 ^ - 10 ^ o' 10 “" 10 ^ - 10 ^ = 10 10 Hinh I.L Sự phụ ílìuộr cỉộ nliirt cliấí nóiìi^ clidv iủ(ỉ hâỉìii kli()áiìi> vào ììỉìiệí dộ a) Khi ỉiUỉig íiỏng cliav; h) l m n g u ộ i (đối với h ỏ n g k h o n g lliưừiii’ vứi nhiộl đ ọ s d ụ n g 500* ^ 0; nuVc I- kốl t h ú c I]uá ir ình k é o sợi; m ứ c II- đ ộ nhc^ c ự c d i lách c h i ỉióniỊ c h y ili ành c c tia troiiu hát c ủ a m y ihối ly l â m; m ứ c III - q u trìnlì k é o t h n h sợi m ả n h hởi d ò n g kiií k hi thổi !v l â m philc; m ứ c IV - đ ộ nhớt c ự c đ ại c ủ a c hà i n ó n g c h y I ron g hál củii n i y (hổi li t ủm pliilc; m ứ c V- d ộ c h ả y l ỏ n g c ú a c h â ì l ón g cliảy kliì đ ú c dá Theo kết Viện nghiên cứu sợi thủy tinh, tạo hình sợi thủy tinh liên tục bị kêì thúc độ nhớt 7.10'^ Pa.s Cao nhiệt độ T| sợi bắt đầu nóng chảy chuyến sang Irạng thái tliiêu kết nhiệt độ Tj (điểm 3'), độ nliớt thủy tinh nónu cháy 10 - 10“ Pa.s, không dược làm nguội nhanh, chúng có the xuất plia tinh thc tlico quy ưó'c lấy Tg nhiệt độ íiiới hạn trcii cúa klioáne nliiệt dộ kết tinh l m n ẹ u ộ i , đ ỏ i k l i i n u a t n ! i i ệ t v c o n c ó í s- ực d ị n i \h oỉ iu l!ìc \UƠ{ cịUii cuíyni: ớò hoc cu:i vuí Ịi:u tronu m ỏ i thời dieiìì ricnu biệt '.:UJ vỊi! í n n l ì s a \ lìitni.: \ i\ l i ) ì i i L i n õ i ^;ìi! kỉìi n u i m ío'p í.iiii |ií;ì e o kh' M Ịn' 'Pi: Ilic ỉ i c h ÌICII 2M ' Ỉ500 - 1600 k ”/nv'cirờng dỏ chịu 'iMPa, clnu lira PK I5S - 161 bicVi (iaim 4*^/^ dirỏi tài Irọnn ().2VlPa x;iv ỏ' ( ílt> t h u i I i l i i c t i \ \ \ / f i i K ( ' } ỉ”).- :,!í' nõn lớp c;ị