ứng dụng vật liệu composite trong xây dựng

Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại Mục lục Mục lục .1 Khái niệm chung 1.1 Khái niệm Vật liệu Composite kết cấu xây dựng Kết luận 28 Tài liệu tham khảo 29 Lớp: DHHC4 Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại DANH MỤC VIẾT TẮT CKD: Chất kết dính BTTC: Bêtông thủy công BTD: Bêtông đường BTAX: Bêtông acid BTNCLR: Bêtông nhẹ cốt liệu rỗng BTTO: Bêtông tổ ong BTCT: Bêtông cốt thép BTBA: Bêtông bền acid PTB: Bêtông polymer 10 CBAM: vật liệu thủy tinh dị hướng Lớp: DHHC4 Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Bê tơng cho cơng trình thủy điện 11 Hình 2: Bê tơng đường 12 Hình 3: Bê tông polymer .14 Hình 4: Đường ống bê tông tẩm 14 Hình 5: Gạch bê tơng nhẹ dùng xây tường ngen 15 Hình 6: Bê tông tổ ong 16 Hình 7: Cầu bê tông thép 19 Hinh 8: Bê tông cốt thép xây dựng cầu 19 Hình 9: Tấm lớp 20 Hình 10: Pono ximăng amiăng 21 Hình 11 : Sợi thủy tinh dạng thẳng liên tục (nhóm I) kết cấu bao che 23 Hình 12: Mái lợp cho phân xưởng cho ánh sáng qua chất dẻo thủy tinh (nhóm II) 24 Hình 13: Kệ bếp khung inox sợi thủy tinh tectolite 24 Hình 14: Tấm sợi gỗ cách nhiệt 25 Hình 15: Tấm dăm bào sợi gỗ fibrolite dùng làm tường cách âm, cách nhiệt 26 Hình 16: Mái nhà làm giấy 27 Lớp: DHHC4 Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại Lời nói đầu Vật liệu xây dựng chiếm vị trí đặc biệt quan trọng cơng trình xây dựng Chất lượng vật liệu có ảnh hưởng lớn đến chất lượng tuổi thọ cơng trình Muốn sử dụng vật liệu xây dựng có hiệu kinh tế kĩ thuật cao cần phải hiểu biết vật liệu xây dựng Trong đó, thuật ngữ vật liệu composite đời bối cảnh có liên quan đến việc chế tạo loại vật liệu có tính chất ưu việt để đáp ứng nhu cầu cho nghành kĩ thuật cao chế tạo máy bay, vệ tinh Với lớn mạnh phát triển không ngừng khoa học vật liệu composite, chúng ứng dụng tất lĩnh vực khoa học công nghệ, đặc biệt nghành xây dựng Sự đời vật liệu composite với đặc tính: bền, cứng, đàn hồi, rẻ, dần thay cho vật liệu xây dựng truyền thống vốn nặng bền với môi trường thời tiết Hy vọng tương lai gần có nhiều vật liệu composite ứng dụng xây dựng số lượng chất lượng Bài tiểu luận “ứng dụng vật liệu composite lĩnh vực xây dựng” trình bày dựa kiến thức vật liệu xây dựng biên soạn tài liệu cho lĩnh vực xây dựng Mặc dù cố gắng để đem lại tầm nhìn khái quát chi tiết vật liệu composite xây dựng chắn nhiều thiếu sót Kính mong giáo viên mơn phê bình đóng góp ý kiến Em xin chân thành cảm ơn! Lớp: DHHC4 Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại Khái niệm chung 1.1 Khái niệm Vật liệu composite hệ thống di pha (không đồng nhất) chế tạo từ cấu tử trở lên cho đặc tính cấu tử giữ nguyên Một cấu tử có tính chất liên tục tồn khối vật liệu gọi cấu tử Cấu tử khác phân bố gián đoạn khối vật liệu gọi cấu tử cốt (làm đặc) Trong composite cấu tử có hiệu tổng hợp, tạo chất lượng cho vật liệu, khác với tính chất cấu tử ban đầu Trong composite kết cấu hiệu hệ số phẩm chất (hệ số chất lượng kết cấu) cao việc giảm khối lượng, suất tăng cao, thời gian sử dụng tăng Những loại vật liệu composite thuộc xây dựng kể đến bê tông, bê tông cốt thép, bê tông cốt sợi, xi măng amiăng, sợi gỗ, dăm bào gỗ, chất dẻo có cốt (sợi, hạt) Trong loại cốt cốt sợi hay dùng Việc xuất thuật ngữ composite có liên quan đến hướng kĩ thuật hồn tồn mới: việc hình thành loại cơng nghệ chế tạo loại vật liệu cường độ cao, chủ yếu chế tạo máy bay, vệ tinh chế tạo máy Thí dụ việc chế tạo loại chất dẻo sợi thủy tinh gồm có cấu tử polyme cấu tử cốt sợi thủy tinh Vì việc chế tạo loại vật liệu cho xây dựng tương lai phải gắn với việc sử dụng lý thuyết công nghệ vật liệu composite 1.2 Lịch sử sử dụng phát triển vật liệu composit nước ta Ở nước phát triển giới vật liệu composite phát triển từ lâu, với nước ta coi vật liệu Thời gian ứng dụng chưa lâu thời gian ứng dụng nước ta hạn chế Có thể nói vật liệu composite bắt đầu phát triển từ 1985, sở nhựa polyester không no (UPE) sợ thủy tinh để tạo số phẩm cano, ghe xuồng nhỏ mà lúc xem loại vật liệu Lớp: DHHC4 Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại Loại vật liệu sợi thường sợi liên tục triển khai Thành Phố Hồ Chí Minh năm 1986, sở nhựa UPE sợi thủy tinh Tuy nhiên vật liệu composite thực phát triển 1995 đến nay, kể chất lượng số lượng, đặc biệt đồng sông Cửu Long sản phẩm như: ghe, thuyền, nhà chống lũ Cơng nghệ chế tạo vật liệu composite nhanh chóng phát triển, số sở trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, trung tâm kỹ thuật cơng nghệ quốc gia nghiên cứu chế tạo ứng dụng vật liệu composite cốt sợi thủy tinh để chế tạo hàng loạt sản phẩm phục vụ quốc phòng đời sống như: vỏ thuyền, cano, tàu tuần tra, phao xuồng, tháp nước, thùng bể chứa, cầu bồn tắm, cửa ván cống thủy lợi, sà lan, nhà lưu động, lợp, vòng che máy bay phao máy bay trinh sát điều khiển từ xa, kết cấu chiệu lực xây cho ngành mở xây dựng Cùng với phát triển nhu cầu nhập nguyên vật liệu ngày tăng Công nghệ sử dụng nước ta chủ yếu công nghệ lát tay, công nghệ phun công nghệ tiên tiến khác áp dụng Tuy nhiên ta thấy sản phẩm phục vụ đời sống Hầu khu vực có nhà máy chế tạo sợi thủy tinh polyester chuyên dùng cho vật liệu composite Hiện ngành vật liệu composite nước ta phát triển hứa hẹn cho nhiều vật liệu ứng dụng xây dựng, quân Thành phần cấu tạo composite Composite vật liệu có tổ chức đa pha mà phổ biến chúng tạo nên thành phần vật liệu cốt 2.1 Nền Là pha liên tục đóng vai trò chủ yếu Nó liên kết tồn phần khối composite đồng Tạo khả để tiếng hành phương pháp gia công composite thành chi tiết theo thiết kế Che phủ bảo vệ cốt tránh hư hỏng học hóa học mơi trường Nền vật liệu khác nhau, theo chất vật liệu phân composite số nhóm lớn sau:  Lớp: DHHC4 Vật liệu polymer (composite chất dẻo) Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại  Vật liệu kim loại (composite kim loại)  Vật liệu gốm, vật liệu cacbon  Nền hỗn hợp 2.2 Cốt Trong toàn khối vật liệu composite, xét mặt xếp cốt phân bố khơng liên tục Về mặt chất cốt đa dạng tùy vào tính chất composite cần chế tạo Cốt đóng vai trò tạo nên độ bền cao, mođun đàn hồi cao thân cốt phải có độ bền cao, modun đàn hồi cao nhẹ để có độ bền riêng cao Cốt tạo thành từ nguồn kim loại (thép không gỉ, volfram, ) vô (bo, bon, thủy tinh, gốm, ) hay polymer (polyamit) Các yếu tố chất cốt ảnh hưởng đến khả liên kết với như: diện tích bề mặt, khả hấp phụ bề mặt, độ bền cấu trúc cốt độ xốp cốt hạt Tùy theo phương pháp tạo cốt, composite phân ra:  Tạo lớp sợi song song liên tục  Tạo lớp vải hỗn độn hệ không gian  Tạo cốt hạt phân tán 2.3 Tính chất Tính chất học tính chất khác composite xác định ba thông số bản:  Cường độ cao cốt sợi  Độ cứng vật liệu  Cường độ mối liên kết bề mặt phân chia cốt Quan hệ thông số đặc trưng cho tồn tính chất học chế phá hủy vật liệu Lớp: DHHC4 Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại Khả làm việc composite đảm bảo việc lựa chọn cấu tử cơng nghệ sản xuất thích hợp để cho giữ tính chất ban đầu cấu tử Sự đa dạng vật liệu sợi vật liệu đa dạng sơ đồ phân bố cốt sợi, cho phép điều chỉnh cách có định hướng cường độ, độ cứng, mức độ chịu nhiệt tính chất khác vật liệu composite cách lựa chọn thành phần, thay đổi tỉ lệ cấu tử Tùy theo chất dạng cốt, composite phân thành hai nhóm: composite cốt dạng hạt phân tán dạng sợi Chúng khác cấu tạo chế tạo cường độ cao Đánh giá chất lượng composite 3.1 Composite cốt dạng hạt phân tán Hạt bắt đầu thể tác dụng lèn chặt hạn chế biến dạng chèn lấp học, điều phụ thuộc vào quan hệ khoảng cách hạt với đường kính chúng, vào đặc tính đàn hồi hạt Modun đàn hồi composite cốt hạt phân tán cần phải thỏa mãn đẳng thức ứng suất cấu tử Ec = En.Vn + Eh.Vh Trong đó: Ec: modun đàn hồi composite Vn: thể tích lèn chặt thể tích hạt Vh: thể tích hạt En: modun đàn hồi Eh: modun đàn hồi hạt Bất kỳ sai lệch dương phương trình biểu lèn chặt nền, có nghĩa tác dụng lèn chặt hạt Lớp: DHHC4 Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại 3.2 Composit cốt sợi Nền sợi có tác dụng nâng cao nâng cao cường độ kéo uốn composite Nếu composite có sợi xếp song song đơn vị, hàm lượng sợi Vs hàm lượng Vn (tính số thập phân) thì: Vs + V n = Do đó, modun đàn hồi composite E c trường hợp hình thành theo quy luật hỗn hợp: Ec = Es.Vs + En.Vn Lực mà sợi tiếp nhận tăng lên theo mức độ tăng hàm lượng sợi modun đàn hồi nó, tương ứng với giảm tải trọng truyền cho (có cường độ nhỏ) Cường độ kéo modun đàn hồi sợi phụ thuộc vào chiều dày Có vật liệu mà modun đàn hồi cao sợi thủy tinh như: sợi chế tạo từ bore, cacbit silic, sợi cacbon, sợi chế tạo từ tinh thể hồn thiện oxit nhơm (saphia),…nhưng giá thành loại sợi cao, chúng dung lĩnh vực mà giá thành vật liệu xếp hàng thứ hai, hy vọng giá thành loại vật liệu giảm xuống chúng dùng lĩnh vực xây dựng Vật liệu Composite kết cấu xây dựng 4.1 Bêtông sản phẩm bêtông Bêtông loại vật liệu đá nhân tạo, nhận cách đổ khuôn làm rắn hỗn hợp hợp lý chất kết dính (CKD), nước, cốt liệu (cát, sỏi, hay đá dăm) phụ gia Hỗn hợp nguyên liệu nhào trộn xong gọi hỗn hợp bêtông hay bêtông tươi Trong bêtông cốt liệu đóng vai trò khung chịu lực Hồ CKD ( chất kết dính nước) bao bọc xung quanh hạt cốt liệu đóng vai trò chất bôi trơn, đồng thời lấp đầy khoảng trống hạt cốt liệu Sau cứng hóa, hồ CKD gắn kết Lớp: DHHC4 Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại hạt cốt liệu thành khối dạng đá gọi bêtơng Chất kết dính có thể xi măng loại, thạch cao, vơi chất kết dính hữu (polyme) Bêtơng có cốt thép gọi bêtông cốt thép Trong bêtông ximăng cốt liệu thường chiếm 80÷85%, xi măng chiếm 8÷15% khối lượng Bêtông Bêtông cốt thép sử dụng rộng rãi xây dựng đại chúng có ưu điểm sau: Cường độ tương đối cao, chế tạo loại bêtơng có cường độ, hình dạng tính chất khác Giá thành rẻ Bền vững ổn định thời tiết, nhiệt độ, độ ẩm Tuy chúng tồn tai nhược điểm sau: Nặng (γo = 2200÷2400 kg/m3) Cách âm cách nhiệt (λ=1,05÷1,5 kCal/m.oC.h) Khả chống ăn mòn yếu Phân loại: 4.1.1 Bêtơng nặng Có khối lượng (γo > 1800) gồm loại sau:  Bêtơng thủy cơng ( BTTC) Dùng để xây dựng cơng trình thủy cơng phận cơng trình nằm thường xun nước Để đảm bảo tuổi thọ cho cơng trình, BTTC phải có cường độ, tính ổn định nước, chống thấm nước Lớp: DHHC4 Hình 1: Bêtơng cho cơng trình thủy điện tính 10 Tiểu luận mơn Cơng nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại  Bêtông tổ ong (BTTO) Là dạng đặc biệt bêtông nhẹ đặc biệt nhẹ Nó chế cách rắn hỗn hợp CKD, cấu tử silic nước trương phồng lên chất tạo rỗng Cấu trúc tổ ong gồm lổ rỗng nhỏ (kích thước 0,5÷2mm) phân bố Thành lỗ rỗng mỏng, bền Nhờ bêtơng có khối lượng thể tích nhỏ, độ dẫn nhiệt thấp khả chịu lực tốt Độ rỗng bêtơng đến 85% Trong q trình chế tạo, độ rỗng điều chỉnh để nhận bêtơng có khối lượng thể tích khác nhau: Bêtơng cách nhiệt có khối lượng thể tích nhỏ 500 kg/m3, bêtơng chịu lực cách nhiệt có khối lượng thể tích 500÷900 kg/m3, bêtơng chịu lực ( để chế tạo bêtơng cốt thép) có khối lượng thể tích 900÷1200 kg/m3 Hình 6: Bêtông tổ ong Nhược điểm hỗn hợp BTTO chứa nhiều nước nhả nước thừa chậm Do đó, độ co ngót lớn, để giảm co cho vào hỗn hợp đến 15% cốt liệu nhẹ cát thiên nhiên hạt nhỏ Để hạ thấp độ hút nước sử dụng phụ gia kỵ nước phủ bề mặt lớp vật liệu ghét nước Nguyên liệu để chế tạo BTTO chất kết dính cấu tử silic CKD thường xi măng poolăng ( bêtông xi măng) bột vôi sống (bêtông không xi măng rắn octocla) Cấu tử silic (cát thạch anh nghiền mịn, tro bay nhiệt điện, xỉ hạt lò cao nghiền mịn) có tác dụng làm giảm lượng dùng CKD, giảm co nâng Lớp: DHHC4 15 Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại cao chất lượng bêtông Cát thạch anh nghiền (chủ yếu nghiền ướt) để tăng độ hoạt tính Tỷ số CKD cấu tử silic thiết lập thực nghiệm Hồ CKD trương phồng phương pháp: Phương pháp hóa học: dùng phụ gia tạo khí (Bêtơng khí) Phương pháp học: dùng phụ gia tạo bọt (Bêtông bọt) Bêtông khí: có cơng nghệ đơn giản, chất lượng bêtơng ổn định nên phổ biến nhiều nước giới Chúng chế tạo từ hỗn hợp xi măng poolăng (thường cho thêm vơi rắn khơng khí Na 2CO3) cấu tử silic chất tạo khí Theo loại phản ứng hóa học, chất tạo khí làm loại: 1) tương tác hóa học với CKD sản phẩm thủy hóa (bột nhơm); 2) phân giải khí H2O2; 3) có tương tác với tách khí phản ứng trao đổi (bột đá vơi axit HCl) Q trình tách khí phản ứng hóa học Ca(OH) bột nhơm xảy theo phương trình: 2Al + 3Ca(OH)2 + 6H2O → 3CaO.Al2O3.6H2O + 3H2 Trong điều kiện bình thường 1kg bột nhơm tách 1,245m khí H2 Khi tăng nhiệt độ thể tích khí tách tăng lên Trong thực tế, lượng bột nhôm sử dụng lớn nhiều, khơng phải tồn lượng bột nhơm tham gia phản ứng phần khí tạo bị bay trương phồng nhào trộn hỗn hợp Hệ số giữ khí thường vào khoảng 0,7÷0,85 Để chế tạo m bêtơng khí có khối lượng thể tích 600÷700 kg/m3 cần 0,4÷0,5 kg bột nhơm Bột nhơm sử dụng dạng huyền phù Để cho bột có tính ưa nước, người ta thường sử lý dung dịch chất hoạt động bề mặt CDB, clofan Khi trộn peoxit hydro (dễ bị phân giải môi trường kiềm) với xi măng, oxy thoát mạnh theo phương trình: 2H2O2 → 2H2O + O2 Lớp: DHHC4 16 Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại Hồ xi măng đông cứng nhanh, nên việc rót hỗn hợp vào khn khơng châm phút Chất tạo khí loại làm cho bêtơng có cường độ cao (100÷120 kG/cm2), khối lượng thể tích lớn (1100÷1200 kg/m3) Bêtơng bọt: chế tạo cách trộn hỗn hợp vữa xi măng hỗn hợp bọt chuẩn bị trước Hỗn hợp vữa xi măng chế tạo từ chất kết dính (xi măng vôi), cấu tử silic nước Hỗn hợp bọt chế tạo từ chất tạo bọt alumo sunfonaften, anbumin thủy ngân, nhựa saponin, keo nhựa thông chất tạo bọt tổng hợp Dung dịch keo động vật, thủy tinh lỏng, sắt sunfat chọn làm chất ổn định Còn thân xi măng vơi chất khống hóa Hỗn hợp bêtơng sau chế tạo chứa bunke để từ rót vào khn tạo hình sản phẩm Bêtơng bọt thường có lổ rỗng lớn bêtơng khí nên khả cách nhiệt 4.2 Bêtông cốt thép (BTCT) Là loại vật liệu xây dựng mà bêtông cốt thép làm việc thể đồng Bêtông loại vật liệu giòn, cường độ chịu kéo 1/10÷1/17 cường độ chịu nén, thép vật liệu dẻo chịu kéo tốt Do đó, dùng thép làm vật liệu với bêtông vùng chịu kéo kết cấu chịu uốn có lợi Bêtơng bọc ngồi thép có tác dụng bảo vệ thép khỏi bị ăn mòn có khả liên kết tốt với thép nên xem kết cấu đồng mặt chịu lực Thép bêtơng có hệ số giãn nở nhiệt gần giống nên đảm bảo tính toàn khối BTCT Các loại cấu kiện BTCT bêtông sản xuất nhà máy bêtông bãi cấu kiện Để phục vụ cho sản xuất hàng loạt, cấu kiện thường định hình hóa tiêu chuẩn hóa khâu thiết kế cấu kiện hoàn thiện mức độ cao trước xuất xưởng Các cấu kiện phân nhiều nhóm: Lớp: DHHC4 17 Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại Nhóm cấu kiên dùng cho nhà nhà công cộng bao gồm: khối móng, blốc panen tường, sàn, mái, cầu thang… Hình 7: Cầu thang Bêtơng cốt thép Nhóm cấu kiện dùng cho nhà công nghiệp bao gồm: cấu kiện móng, lát sàn mái, cột, dầm, dàn kèo vòm Nhóm cấu kiện dùng cho xây dựng cầu đường như: lát mặt đường, cột điện, tà vẹt,… Nhóm cấu kiện dùng cho cơng trình thủy cơng bao gồm: loại ống, máng dẫn nước Hình 8: Bêtông cốt thép xây dựng cầu 4.3 Xi măng amiăng 4.3.1 Nguyên vật liệu Xi măng amiăng loại vật liệu hỗn hợp chế tạo từ hỗn hợp amiăng, xi măng nước Amiăng có thành phần chủ yếu magiê silicat ngậm nước (3MgO.2SiO2.2H2O) Trong sản xuất sản phẩm xi măng amiăng người ta sử dụng chủ yếu amiăng crizotin có dạng ống (đường kính 50Å, đường kính ngồi 360÷430Å) Lớp: DHHC4 18 Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại Amiăng có khả hấp thụ lớn, sản phẩm hydrat hóa xi măng bị hút bám bề mặt, làm đẩy nhanh trình tăng cường độ sản phẩm Amiăng không bền axit bền kiềm Hệ số dẫn nhiệt amiăng thấp (λ = 0,3÷0,35 kCal/m.oC.h) Sau làm mềm độ dẫn nhiệt giảm nhiều cường độ chịu kéo sợi đạt tới 6000÷8000 kG/cm2 Vì vậy, đóng vai trò cốt chịu kéo Amiăng chịu nhiệt 70oC phần nước hấp phụ bắt đầu mất, cường độ độ đàn hồi sợi giảm Ở nhiệt độ 368 oC nước hấp phụ hết, cường độ sợi giảm 20÷35%, để nguội chúng lại hút ẩm tính chất lại phục hồi Khi nhiệt độ tăng lên 580÷700 oC nước hóa hợp đi, tính dẻo cường độ giảm nhanh chóng, amiăng trở nên giòn, lúc dù có làm nguội tính chất tính chất khơng phục hồi Để sản xuất sản phẩm xi măng amiăng người ta dung hỗn hợp bao gồm 24÷50% (theo khối lượng) sợi dài từ đến vài phần trăm mm từ 50÷76% (theo khối lượng) dạng bột vụn Trong số trường hợp dung bơng xỉ bơng khống bazan thay cho 10÷15% amiăng 4.3.2 Các loại sản phẩm xi măng amiăng Tấm lợp xi măng amiăng: Được chế tạo theo loại: phẳng lượn song Tấm phẳng thường có chiều dày 4mm có loại kích thước khác nhau: 400 x 400 x mm : thường 400 x 300 x mm : lợp mép 400 x 200 x mm : viền gờ Hình 9: lợp xi măng amiăng lượn sóng Yêu cầu lợp phẳng khơng có vết nứt, khơng sứt góc cạnh, cường độ chịu uốn theo phương phải đạt 200 kG/cm 2, độ hút nước không vượt 18% Loại dung để lợp nhà nhà công cộng Lớp: DHHC4 19 Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại u cầu lượn sóng khơng sứt góc cạnh, khơng rạn nứt cường độ chịu uốn phải lớn 140 kG/cm 2, riêng lớn cường độ chịu uốn phải lớn 180kG/cm2, độ hút nước phải nhỏ 25%.Các dùng lợp nhà ở, cơng trình cơng cộng, nhà máy Tấm lợp xi măng amiăng có nhiều ưu điểm: khơng mục nát, khơng cháy, với khí hậu, giòn, dễ vỡ cách nhiệt Tấm ốp xi măng amiăng: dung để ốp tường trong, tường ngoài, vách ngăn, trần,… Có loại: loại khơng ép có độ hút nước Hp ≤ 27%, cường độ chịu uốn tối thiểu 100 kG/cm2 Và loại có ép có độ hút nước Hp < 18%, cường độ chịu uốn tố thiểu 200 kG/cm2 Panô xi măng amiăng: Thường lớn có kích thước buồng nhà, chế tạo ô cửa sổ Panô thường chế tạo lớp: lớp xi măng amiăng, vật liệu cách nhiệt Panô dung làm tường ngoài, tường ngăn cho nhà ở, nhà hành Ống xi măng amiăng: dùng để làm ống dẫn nước thường, ống dẫn có Hình 10: Panơ xi măng amiăng áp, ống nước, ống dẫn khí đốt, ống thơng gió thơng khói, ống bọc dây điện dây cáp… So với ống gang thép ống dẫn nước xi măng amiăng bền nhiều không bị gỉ, mặt khác ốn xi măng amiăng nhẵn hơn, tổn thất dòng chảy nhỏ hơn, độ dày lớn nên khả giữ nhiệt tốt hơn, không cần tốn công đào sâu thi công đường ống 4.4 Tấm chất dẻo thủy tinh Một điểm khác vật liệu chất dẻo có cốt dùng cho kết cấu xây dựng so với vật liệu thơng thường khác khối lượng thể tích Lớp: DHHC4 20 Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại nhỏ, cường độ cao, độ cách nhiệt cách âm ngăn nước khả chống lại tác dụng chất hóa học tốt Đối với kết cấu xây dựng, người ta sử dung chủ yếu chất dẻo có cốt gia cường Các loại chất dẻo thường dùng là: Chất dẻo thủy tinh, thủy tinh hữu cơ, viniplas, chất dẻo tổ ong chất dẻo bột cứng Chất dẻo thủy tinh loại vật liệu gồm có polymer chất độn sản phẩm thủy tinh Tùy thuộc vào dạng chất độn thủy tinh, chất dẻo thủy tinh phân làm nhóm: Nhóm I: Sợi thủy tinh dạng sợi thẳng liên tục xếp thành lớp theo chiều dày vật liệu Nhóm II: Sợi thủy tinh cắt ngắn dàn thành thảm trải cách phun Nhóm III: Sợi thủy tinh dạng vải gai (gọi tectolit) Vật liệu sợi thủy tinh dị hướng – CBAM – dạng dẻo sợi thủy tinh thuộc nhóm I, sản xuất cách đặt kéo căng sợi thủy tinh song song với đồng thời phun chất kết dính để tạo thành bìa thủy tinh CBAM gồm số bìa đặt vng góc với CBAM thường có kích thước dài đến 1000mm, rộng đến 500mm dày 1÷30mm Tính chất học phụ thuộc vào dạng chất kết dính, chiều dày sợi thủy tinh, tỉ lệ polymer chất độn, phân bố sợi bìa thủy tinh phương pháp đặt bìa chồng Tính chất lý CBAM có 35% CKD sợi nằm giao đặc trưng tiêu: khối lượng thể tích 1900÷2000 kG/cm3 , cường độ chịu kéo 4500 kG/cm 2, chịu nén 4000 kG/cm2, chịu uốn 7000 kG/cm2, cường độ va đập 500 kG/cm2, độ cứng (theo phương pháp Brinen) 55 Lớp: DHHC4 21 Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại Chất dẻo thủy tinh nhóm I sử dung cho phận chịu lực trần Hình 11: Sợi thủy tinh dạng thẳng liên tục (nhóm I) kết cấu bao che lớp, kết cấu bao che, làm cốt cho bêtông Chất dẻo thủy tinh sở sợi thủy tinh ngắn nhóm II sản xuất cách phun ép thảm thủy tinh Trong phương pháp phun, sợi thủy tinh cắt ngắn với chiều dài 25÷50mm trộn với polymer, nhờ súng phun phun lên mặt khuôn thành lớp mỏng Khi dùng polymer đơng rắn nguội sản phẩm tạo hình nhiệt độ binh thường, dùng polymer rắn nóng phải tạo hình nhiệt độ đóng rắn chất kết dính Việc sản xuất chất dẻo thủy tinh cách ép lớp thảm thủy tinh tiến hành sau: Nguyên liệu khối thủy tinh hình cầu đổ vào lò nấu, chảy lỏn lấy theo khn kéo, nhờ dòng khí nóng phun tung tóe thành sợi mảnh Trong sợi lơ lửng tự tẩm sương mù polymer Sau sợi lắng dần băng chuyền chuyển động liên tục tạo thành thảm dày 0,5÷2mm thảm cắt thành dải, phết CKD, xếp chồng đưa vào máy ép Hình 12: Mái lợp cho phân xưởng cho ánh sáng qua chất dẻo thủy tinh nhóm II Lớp: DHHC4 22 Tiểu luận mơn Cơng nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại Chất dẻo thủy tinh nhóm II dùng để ché tạo phận bao che tường ngăn cho ánh sang qua, cửa tường để lấy ánh sáng giữ nhiệt, cửa mái lấy ánh sáng, để cấu tạo lớp panen cho phân xưởng dễ bị xâm thực hóa học Tectolit (nhóm III) : sản xuất từ vải thủy tinh với kiểu dệt khác Đem vải thủy tinh tẩm polymer sấy khô, cắt thành xếp thành chồng Mỗi chồng đặt vào kim loại cho vào máy ép nóng Tectolit có mác khác tùy thuộc vào chiều đày sợi, kiểu vải, hàm lượng loại chất kết dính Kích thước thường gặp nó: (1400÷2400)x(650÷1000)x(0,5÷8)mm Tectolit có tiêu sau: Khối lượng thể tích 1850 kg/m3, độ hút nước 1,5÷3%, độ chống va đập 600kG/cm2 Tectolit có độ bền nhiệt cao, độ hút nước khơng đáng kẻ (một số có độ bền nước tuyệt đối), độ bền hóa học cao Nó suốt (cho 85% ánh sáng qua), nửa suốt (cho 30÷60% ánh sáng qua) khơng Hình 13: Kệ bếp khung inox cửa sợi thủy tinh tectolite suốt, có màu khơng màu Composite chất dẻo thủy tinh khơng dùng chế tạo lớp chi tiết panen tường lớp, mà làm vật liệu mái, thiết bị kĩ thuật vệ sinh, đường ống sản phẩm khác 4.5 Tấm sợi gỗ Tấm sợi gỗ dùng để cách nhiệt cách âm két cấu bao che, làm vách ngăn,…chúng sản xuất từ gỗ xé tơi tận dụng loại gỗ thứ phẩm, phế liệu công nghiệp gia công gỗ, vụn lanh, vụn đay-gai, thân lau sậy, rơm, rạ, bơng,….trong sợi gỗ sản xuất từ phé liệu gỗ phổ biến Lớp: DHHC4 23 Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại Quá trình sản xuất sợi gỗ cách nhiệt bao gồm cơng đoạn sau: Đập, nghiền nguyên liệu gỗ; tẩm nhựa; tạo hình gia công nhiệt Để tăng khả chống cháy, sợi gỗ tẩm thêm chất chống cháy dể tăng cường tính ổn định nước cho thêm paraffin, nhựa, dầu chất dạng nhũ tương Hình 14: Tấm sợi gỗ cách nhiệt Tấm sợi gỗ cách nhiệt có khối lượng thể tích 250kg/m 3, cường độ chịu uốn 12kG/cm2 Hệ số dẫn nhiệt không lớn 0,06kCal/(m oC.h), kích thước dài 1200÷3000mm, rộng 1200÷1600, dày 8÷25mm Tấm sợi gỗ có đặc tính xốp với khung mềm khiến cho âm ma sát đáng kể lỗ rỗng mà lượng sóng âm bị hao phí tượng “lơi” liên quan đến bién dạng khung mềm Đối với sợi gỗ cứng có kết cấu khung hút âm chúng kháng âm hệ thống bị dao dộng cưỡng tác dụng sóng âm; sợi gỗ có đục lỗ dùng kết cấu bao che vật liệu hút âm 4.6 Tấm dăm bào gỗ fibrolit Đó loại vật liệu cách nhiệt chịu lực cách nhiệt chế tạo từ hỗn hợp xi măng pooclăng, nước dăm gỗ Dăm gỗ đóng vai trò khung chịu lực sản xuất từ phế liệu gỗ kim có chiều dài đến 500mm, rộng 4÷7mm dày 0,25÷0,5mm Dăm sấy trước, sau tẩm chất khống hóa (CaCl 2, thủy tinh lỏng) trộn với hồ xi măng (theo phương pháp ướt) với xi măng theo (phương pháp khô) Khi trộn phải đảm bảo cho xi măng phân bố bề mặt dăm gỗ Lớp: DHHC4 24 Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại Tấm dược hình thành hai phương pháp: ép máy ép ép băng truyền Trên máy ép băng truyền, fibrolite tạo thành dạng dải dài liên tục, sau cắt thành Áp lực ép nhỏ 1kG/cm fibrolite cách nhiệt, lớn kG/cm2 fibrolite chịu lực Sauk hi tạo hình, ép chưng nhiệt độ 30÷35oC Theo khối lượng thẻ tích tám fibrolite chia làm mác: 300, 350,400 500 với cường độ tương ứng 4, 5, 12 kG/cm , hệ số dẫn nhiệt 0,078÷ 0,13 kCal/m.oC.h, độ hút nước khơng lớn 20% kích thước: dài 2000÷2400, rộng 500÷550 dày 50, 75, 100mm Tấm fibrolite sử dụng làm vật liệu cách nhiệt, chịu lực – cách nhiệt cách âm cho tường, sàn trần ngăn Để chế tạo fibrolite, dăm gỗ (được chế tạo cách đặc biệt) người ta chế tạo ngun liệu dạng sợi Hình 15: Tấm dăm bào sợi gỗ fibrolite dùng làm tường cách âm cách nhiệt ngắn khác vỏ bào, rơm rạ, cói băm, mùn cưa 4.7 Vật liệu lợp vật liệu cách nước từ bitum grudong Vật liệu lợp cách nước bitum grudong sản phẩm hữu cơ, thành phần gồm có:  Cốt: giấy cáctong  Chất tẩm tráng mặt: bitum hay grudong Ngoài hai thành phần trên, tùy theo cơng dụng lợp mà người ta dùng thêm loại vật liệu khoáng hạt nhỏ áp lên mặt để chống cháy cho lợp Lớp: DHHC4 25 Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại Riêng vật liệu cách nước, người ta dung khống vật amiăng để làm cốt, chất tẩm tráng giống vật liệu lợp Các loại vật liệu lợp cách nước bitum chịu tác dụng yếu tố khí hậu bền so với grudong 4.7.1 Giấy lợp Là cuộn vật liệu lợp chế tạo cách dùng bitum dầu mỏ loại mềm tẩm lên giấy cactong, sau tráng mặt hay hai mặt bitum dầu mỏ khó chảy, rắc lên mặt lớp khống hay mica nghiền nhỏ Theo công dụng giấy lợp chia làm hai loại: giấy lợp lớp giấy lợp đệm Theo dạng rải lớp vật liệu khoáng mặt, giấy lợp chia làm hai loại: giấy lợp có rải vật liệu khống hạt lớn giấy lợp có rải vật liệu khống dạng vảy Hình 16: Mái nhà làm giấy lợp 4.7.2 Vật liệu cách nước Để sản xuất vật liệu cách nước người ta thay cốt cactong giấy amiăng, sau dung dầu mỏ để tẩm Loại hơng có lớp tráng mặt Vật liệu cách nước sản xuất dạng cuộn Loại vật liệu dùng làm lớp cách nước cho cơng trình ngầm, làm lớp bảo vệ chống ăn mòn cho ống dẫn thép để chống thấm cho mái bằng, mặt cầu Căn vào tiêu chất lượng, vật liệu cách nước chia làm hai loại mác với tiêu quy định sau: Lớp: DHHC4 26 Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại Nhiệt độ hòa mềm bitum làm chất tẩm theo phương pháp “vòng bi”: 50÷60oC Tỉ lệ trọng lượng chất tẩm so với trọng lượng giấy khô: không nhỏ 0,6:1 Tải trọng làm đứt kéo dải vật liệu cách nước rộng 50mm: không nhỏ 30kG Độ phân lớp vật liệu cách nước trạng thái bão hòa nước theo diện tích lớp: khơng lớn 10 cm2 Độ chống thấm áp lực cột nước cao 5cm: không nhỏ 20 ngày đêm Độ dẻo nhiệt độ 16÷20oC, xác định số lần uốn mẫu đen 180 o trước xuất vết nứt xun suốt: khơng nhỏ 10 Độ bão hòa nước sau 24h: không lớn 13% trọng lượng khô Hao hụt cường độ mẫu bão hòa nước: khơng lớn 25% Lớp: DHHC4 27 Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại Kết luận Những vật liệu composite ứng dụng xây dựng trình bày tập tiểu luận số ỏi nhiều vật liệu composite xây dựng, khái quát phần ứng dụng composite xây dựng Cùng với phát triển mạnh mẽ lĩnh vực Hóa học Vật lý ngành khoa học vật liệu mà đặc biệt vật liệu composite ngày phát triển mạnh mẽ để đáp ứng cho nhu cầu vật liệu xây dựng vốn đòi hỏi nhiều đặc tính bền kỹ thuật tính chất lý cao Em xin chân thành cảm ơn giáo viên môn tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành tập tiểu luận Lớp: DHHC4 28 Tiểu luận môn Công nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại Tài liệu tham khảo [1] PGS.TSKH Phùng Văn Lự,Vật liệu xây dựng, NXB Giáo Dục, 2004 [2] Nguyễn Văn Dán, Công nghệ vật liệu mới, NXB ĐH Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, 2003 [3] GS.TS La Văn Bình, Khoa học cơng nghệ vật liệu, NXB ĐH Bách Khoa Hà Nội, 2008 [4] Trần Ích Thịnh, Vật liệu Composite, NXB Giáo Dục, 1994 [5] B.N.Arzamaxov, Vật liệu học, NXB Giáo Dục, 2000 [6] Phạm Phố, Vật liệu vật liệu mới, NXB ĐH Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh, 2002 Lớp: DHHC4 29 ... liệu composite ứng dụng xây dựng số lượng chất lượng Bài tiểu luận ứng dụng vật liệu composite lĩnh vực xây dựng trình bày dựa kiến thức vật liệu xây dựng biên soạn tài liệu cho lĩnh vực xây dựng. .. nghệ vật liệu composite GVHD: Th.S Trần Thanh Đại Kết luận Những vật liệu composite ứng dụng xây dựng trình bày tập tiểu luận số ỏi nhiều vật liệu composite xây dựng, khái quát phần ứng dụng composite. .. chuyên dùng cho vật liệu composite Hiện ngành vật liệu composite nước ta phát triển hứa hẹn cho nhiều vật liệu ứng dụng xây dựng, quân Thành phần cấu tạo composite Composite vật liệu có tổ chức