ĐỀ CƯƠNG VẬT LIỆU CÁCH NHIỆTCâu 1: Cơ sở hóa lý của một phương pháp tạo rỗng và nung luyện của VL gốm cách nhiệt Trang 100 Vật liệu gốm cách nhiệt được tạo rỗng bằng một trong các phươn
Trang 1ĐỀ CƯƠNG VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT
Câu 1: Cơ sở hóa lý của một phương pháp tạo rỗng và nung
luyện của VL gốm cách nhiệt (Trang 100)
Vật liệu gốm cách nhiệt được tạo rỗng bằng một trong các phương pháp sau:
- Phương pháp tăng lượng nước nhào trộn
- Phương pháp chọn lựa thành phần hạt hợp lý
- Phương pháp phụ gia cháy (licnin, mạt cưa, than cốc, polistyrol phồng nở và các loại chất dẻo phồng nở khác)
- Phương pháp tạo khí
- Phương pháp tạo bọt
- Phương pháp dùng cốt liệu rỗng
- Phương pháp tạo cốt sợi từ các sợi chịu nhiệt độ cao
(Chọn 1 phương pháp và trình bày cơ sở hóa lý)
Câu 2: Thế nào là đất sét dễ chảy? Thành phần hóa học?
Đất sét dễ chảy là đất sét có độ chịu lửa thấp Độ chịu lửa là tính chất của đất sét khi tác dụng ở nhiệt độ cao mà không bị nóng chảy
Độ chịu lửa của đất sét chia làm 3 loại:
- Đất sết dễ chảy: to
nc < 1350oC
- Đất sết khó chảy: to
nc = 1350oC – 1580oC
- Đất sết chịu lửa: to
nc > 1580oC
Độ chịu lửa của đất sét phụ thuộc vào thành phần hóa học của nó Dựa vào hàm lượng Oxit Nhôm (Al2O3) có trong đất sét mà độ chịu lửa của đất sét được phân loại như sau:
- Nếu hàm lượng Al2O3 = 15-22%: đất sét dễ chảy
- Nếu hàm lượng Al2O3 = 22-27%: đất sét khó chảy
- Nếu hàm lượng Al2O3 > 27%: Cao lanh
Trang 2SiO2 ở dạng phân tán giảm tính chịu lửa của đất sét, còn ở dạng kích thước lớn thì làm tăng tính chịu lửa của đất sét
Câu 3: Phân loại, tính chất chủ yếu của tấm sợi gỗ
Phân loại:
Tùy thuộc vào lĩnh vực sử dụng và các tính chất của tấm sợi gỗ mà sản phẩm được phân loại như sau:
- Tấm cách nhiệt (còn gọi là tấm mềm) dung cho mục đích cách nhiệt
và cách âm cho nhà cửa, công trình
-Tấm cứng: gồm có: tấm bán cứng; tấm cứng; tấm có độ cứng cao, được sử dụng làm vật liệu trang trí và vật liệu chịu lực cho ngành xây dựng, dùng để sản xuất đồ gỗ, bao bì và sử dụng cho các mục đích khác
Tính chất chủ yếu:
1 Cường độ
Đối với tấm sợi gỗ, cường độ uốn là chỉ tiêu quan trọng Phụ thuộc vào cường độ uốn, kg/cm2 mà sản phẩm có thể phân thành mác:
-Tấm mềm có các mác: M-4, M-12, M-20
-Tấm bán cứng có các mác: HT-100
-Tấm cứng có mác: T-350, T-400
-Tấm có độ cứng cao có mác: CT-500
Cường độ kéo của tấm sợi gỗ nhỏ hơn 1,5 lần so với cường độ uốn
2 Độ rỗng
Độ rỗng của tấm sợi gỗ có thể được điều chỉnh trong khoảng rộng bằng cách thay đổi độ nghiền mịn của sợi gỗ, áp lực ép khi tạo hình và nhiều yếu tố công nghệ khác
Độ rỗng chỉ có ý nghĩa với tấm mềm dùng mục đích cách âm, cách nhiệt Với loại sản phẩm này, độ rỗng có thể đạt đến 80%
3 Độ hút nước, hút ẩm
Trang 3Độ hút nước của tấm mềm khá cao, sau 2 giờ ngâm trong nước có thể đạt Hp = 12-30% Đối với tấm có độ cứng cao, độ hút nước thường thấp hơn, Hp = 7 – 12%
Khi độ ẩm tương đối của không khí đạt RH = 100%, độ hút ẩm bão hòa W = 10 – 12% đối với tấm mềm và W = 7 – 8% đối với tấm cứng Khi bị làm ẩm, tấm sợi gỗ bị trương nở, cong vênh Cường độ giảm
và hệ số dẫn nhiệt tăng Tấm bị ẩm sẽ là môi trường thuận lợi cho nấm mốc phát triển Để tạo cho tấm sợi gỗ có khả năng kỵ nước có thể tẩm sợi gỗ bằng các chất kỵ nước trước khi rót hồ sợi lên lưới thành hình đối với tấm mềm, hay tẩm sản phẩm sau khi ép với tấm cứng
4 Độ dẫn nhiệt
Độ dẫn nhiệt của tấm sợi gỗ thấp và phụ thuộc vào độ ẩm, độ rỗng của sản phẩm Đối với tấm mềm λ = 0,054 – 0,093 W/(m.oC); còn với tấm cứng λ = 0,163 – 0,233 W/(m.oC)
5 Một số tính chất khác của tấm sợi gỗ
Tấm sợi gỗ có thể bắt lửa và có thể cháy âm ỉ Để nâng cao khả năng chống cháy của tấm sợi gỗ thường đưa vào hồ sợi gỗ các chất phụ gia chống cháy hoặc phủ lên sản phẩm một lớp chống cháy Nhiệt độ sử dụng của tấm sợi gỗ là tsd = 100oC
Tấm sợi gỗ là vật liệu có khả năng cách âm tốt Hệ số hút âm phụ thuộc vào độ rỗng, độ dày cũng như trạng thái bề mặt của sản phẩm Khi tầm số âm f = 1000Hz, hệ số hút âm k = 0,40 – 0,55 Để tăng độ hút âm
có thể xẻ rãnh, đục lỗ tấm sợi gỗ
Câu 4: Tóm tắt sơ đồ sản xuất tấm sợi gỗ (cứng, mềm) Thuyết minh kỹ thuật phần công đoạn chính
Câu 5: Ưu nhược điểm của bê tông tổ ong (dựa vào tính chất) Từ
đó suy ra phạm vi sử dụng
Ưu điểm:
- Trọng lượng nhẹ
- Cách âm cách nhiệt tốt
Trang 4- Giảm bề dày và trọng lượng tường với cùng khả năng cách nhiệt.
- Giảm được chi phí vận chuyển
- Giảm tải trọng tác dụng lên khung và móng công trình
- Giảm bớt được chi phí về nhân công trong công tác xây lắp và hoàn thiện
- Tiết kiệm được vữa trát và matít
Nhược điểm
- Cường độ thấp
- Dễ hút nước, hút ẩm
- Hiện tượng co ngót
Phạm vi sử dụng
Trong xây dựng dân dụng
Thay thế gạch đất nung, bê tông thông thường để làm tường bao che, vách ngăn, sàn nhà
Trong xây dựng các công trình khác
- Bọc cáp điện trong các đường hầm
- Thay thế cho các vùng đất không ổn định
- Giảm tải trọng cho các lớp lấp phía trên kết cấu ngầm
- Lấp các công trình ngầm không sử dụng
- Lớp điện cho các bể và đường ống ngầm
- Lớp lót đường lên cầu và khắc phục hố đất bị trượt
- Giảm va đập
Câu 6: Tính chất của bê tông tổ ong? Yếu tố chính ảnh hưởng đến những tính chất đó
Tính chất chính của bê tông tổ ong
1 Khối lượng thể tích
Theo tiêu chuân xây dựng của Liên Xô trước đây, I-B.3-62, bê tông tổ ong được sấy khô đến khối lượng không đổi được phân loại theo khối lượng thể tích như sau:
Trang 5- Từ 250-500 kg/m3: bê tông tổ ong cách nhiệt
- Từ 500-900 kg/m3: bê tông tổ ong cách nhiệt – cấu kiện
- Từ 900-1200 kg/m3: bê tông tổ ong cấu kiện
Theo ΓOCT 16381-70, bê tông tổ ong có khối lượng thể tích đến 350kg/m3 thuộc nhóm vật liệu cách nhiệt xây dựng nhẹ, còn khi khối lượng thể tích trong khoảng 400-600kg/m3 là vật liệu cách nhiệt xây dựng nặng
2 Cường độ
Bê tông tổ ong có mác theo cường độ được xác định theo mẫu có kích thước 10x10x10cm, hay mẫu có kích thước khác với hệ số quy đổi thích ứng, ở tuổi 28 ngày sau khi đã dưỡng hộ nhiệt ẩm hoặc gia công nhiệt
Bê tông tổ ong thuộc loại vật liệu dòn Hệ số đàn hồi của bê tông tổ ong E = 0,92-0,97, được xác định theo công thức:
E= ε y
ε t
Trong đó:
εy – biến dạng đàn hồi
εt – biến dạng tổng
εt được xác định ở giá trị σ = 0,5R trên mẫu lăng trụ chế tạo từ bê tông tổ ong, được ép theo phương pháp gia tải gián đoạn, ở tường bước gia tải phải giữ trong khoảng 5 – 15 phút
3 Độ dẫn nhiệt
Hệ số dẫn nhiệt của bê tông tổ ong phụ thuộc chủ yếu vào khối lượng thể tích và độ ẩm Độ dẫn nhiệt ở nhiệt độ 18oC trong trạng thái khô được nêu trong bảng sau:
γo (kg/m3)
170-200 300-400 500 600 700 800 900 1000 λ
(W/(m.oC)
)
0,06
2 0,093
-0,105
0,016 -0,128
0,14
4 0,151
-0,163
0,174 -0,198
0,186 -0,233
0,209 -0,256
4 Độ ẩm hấp phụ và độ hút nước
Trang 6Độ ẩm của bê tông tổ ong tăng khi độ ẩm của không khí tăng
Độ hút nước của bê tông tổ ong tăng khi khối lượng thể tích giảm và phụ thuộc vào loại cốt liệu nghiền mịn Độ hút nước khối lượng Hp của
bê tông tổ ong cát nghiền thấp hơn bê tông tổ ong có cốt liệu từ tro bay Cường độ bám dính của bê tông tổ ong với cốt thép khoảng
1,6-2,5MPa, khi khối lượng thể tích từ 700-800kg/m3 xác định ở thời điểm 3-6 tháng, sau khi kết thúc gia công autoclave Trong trường hợp cốt thép có lớp chống gỉ, giá trị đó giảm 20-25%
Câu 7: Quá trình nung của thủy tinh bọt, hệ nguyên liệu
Hệ nguyên liệu:
Để sản xuất thủy tinh tổ ong có thể sử dụng các loại nguyên vật liệu sau: phế liệu của nhà máy thủy tinh; thủy tinh tái sinh; thủy tinh tạo hạt
từ thủy tinh nóng chảy, dùng cho mục đích chế tạo thủy tinh bọt; các loại đất đá dễ chảy chứ kiềm
Ngoài các nguyên vật liệu chính trong sản xuất thủy tinh tổ ong còn
sử dụng một lượng đáng kể chất tạo khí
Quá trình nung:
Quá trình phồng nở và nung sản phẩm có thể thực hiện như sạu: thủy tinh bọt được chế tạo trong khuôn kim loại chịu nhiệt theo công nghệ một giai đoạn hoặc hai giai đoạn: phồng nở trên dây chuyền không dùng khuôn
-Theo công nghệ một giai đoạn, khuôn chứa phối liệu được đặt lên wagong, rồi được đưa vào lò tuylen đi qua vùng phồng nở và vùng nung theo chế độ như sau:
Trang 7100 200 300 400 500 600 700 800
-Theo công nghệ hai giai đoạn, khuôn chứa phối liệu được đưa vào lò phồng nở và được nung đến nhiệt độ cần thiết cho quá trình tạo rỗng, sau đó được làm nguội đến 600oC để ổn định cấu trúc rỗng Khi khuôn
ra khỏi lò thì tiến hành tháo khuôn khối thủy tinh bọt và đưa chúng vào
lò ủ; còn khuôn được quay trơ lại để tiếp tục vòng sau Trước khi nạp phối liệu khuôn cần được bôi trơn bằng cao lanh chống dính Quá trình phồng nở diễn ra trong lò tuynel, kiểu mufel hoặc bán mufel Chế độ nhiệt của lò phồng nở như sau:
500
600
700
800
900
Câu 8: Giải thích giản đồ chất nung chảy ngắn, dài (Trang 64)
Trang 810 12
108
102 10
Độ nhớt của chất nung chảy phụ thuộc vào nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm và ngược lại Sự biến thiên của độ nhớt theo nhiệt độ ở từng chất khác nhau thì khác nhau Và người ta chia chất nung chảy thành hai loại: chất nung chảy ngắn và chất nung chảy dài
Chất nung chảy ngắn là chất có khoảng nhiệt độ ở trạng thái nhớt nhỏ, nghĩa là khoảng nhiệt độ giữa trạng thái chảy lỏng và trạng thái rắn tương đối nhỏ Như trong hình trên, chất nung chảy ngắn có khoảng nhiệt độ ở trạng thái nhớt là từ 900 đến 1200oC
Chất nung chảy dài có khoảng nhiệt độ ở trạng thái nhớt lớn Trong hình là từ 600 đến 1200oC
Câu 9: Nguồn gốc, thành phần, cấu tạo Peclit
Nguồn gốc:
Peclit phồng nở được chế tạo bằng cách nghiền và nung một loại đất
đá có nguồn gốc núi lửa chứa nước được gọi là thủy tinh núi lửa Loại đất đá này được hình thành do sự phun trào của chất nung chảy magie silicat từ trong lòng đất lên bề mặt dưới dạng nham thạch
Thành phần cấu tạo:
Tùy thuộc vào hàm lượng nước có trong thủy tinh núi lửa nó có thể được phân thành các loại sau: opxidian chứa khoảng dưới 1% H2O;
Trang 9peclit chứa từ 1-6% H2O; vitrofir có trên 6% H2O Trong công nghệ sản xuất peclit phồng thường sử dụng các loại thủy tinh núi lửa có lượng mất khi nung từ 1-10% theo quy ước gọi là peclit Thành phần hóa học của peclit theo % khối lượng nằm trong khoảng: SiO2 = 70-75%; CaO + MgO = 0,3-6%; Al2O3 = 11-15%; Fe2O3 = 0,2-4%; R2O = 2,5-9%; H2O = 1-10%
Câu 10: Tóm tắt phương pháp tính toán thành phần phối liệu để tạo thành sợi khoáng Tính phối liệu sợi khoáng (Trang 52)
Để xác định thành phần phối liệu của bông khoáng thường cho trước thành phần hóa học của nguyên liệu chủ yếu, tức hàm lượng các oxit axit như Al2O3, SiO2 và các oxit bazo như CaO, MgO Phối liệu cần đảm bảo độ nhớt cần thiết cho chất nung chảy và tính bền vững của sợi
Trong thực tế thành phần hóa của phối liệu được khống chế một cách tương đối thông qua giá trị module axit:
µ a=SiO2+Al2O3
CaO + MgO
Tùy thuộc vào chất lượng cần có của bông khoáng mà lựa chọn giá trị module axit Thường µa = 1,2 đối với bông khoáng loại 1 và µa ≥ 1,5 đối với bông khoáng chất lượng đặc biệt
Trong thực tế, phối liệu để chế tạo chất nung chảy thường được hợp thành từ 2 loại nguyên vật liệu ban đầu là A và B
Gọi x là tỷ lệ % của vật liệu A trong hỗn hợp
Gọi y là tỷ lệ % của vật liệu B trong hỗn hợp
Ta có hệ phương trình sau:
{(SiO2+Al2O3)A x + y=1+ (SiO2+Al2O3)B
(CaO + MgO) A+(CaO + MgO) B ≥1,2
Giải hệ phương trình trên sẽ tìm được tỷ lệ phối hợp cần thiết giữa vật liệu A và B