Chương Vật liệu cách nhiệt cách âm Chương VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT VÀ CÁCH ÂM 8.1 Vật liệu cách nhiệt 8.1.1 Khái niệm chung Những loại vật liệu vô hữu dùng để cách nhiệt cho kết cấu xây dựng, thiết bị công nghiệp loại đường ống gọi vật liệu cách nhiệt Hiện nay, người ta sản xuất nhiều loại vật liệu cách nhiệt khác việc phân loại chúng dựa vào đặc điểm cấu tạo, hình dáng, loại ngun liệu sử dụng chính, khối lượng thể tích, tính chịu nén tính dẫn nhiệt Theo cấu tạo, vật liệu cách nhiệt phân làm loại : sợi rỗng (bơng khống, bơng thủy tinh ), hạt rỗng (peclit, vecmiculit, xôvelit, vật liệu vôi cát ), rỗng tổ ong (bê tông tổ ong, thủy tinh bọt, chất dẻo xốp ) Theo hình dáng, vật liệu cách nhiệt thường có : khối (tấm, blốc, ống trụ, bán trụ, rẻ quạt), cuộn (nỉ, băng, đệm), dây loại rời Dựa vào nguyên liệu, VLCN chia làm loại vô loại hữu Dựa vào khối lượng thể tích có nhóm : đặc biệt nhẹ (mác 15, 25, 35, 50, 75, 100), nhẹ (mác 125, 150, 175, 200, 225, 250, 300, 500) nặng (mác 400, 450, 500, 600) Ngồi ra, tùy thuộc vào tính chịu nén mà phân loại mềm, bán cứng cứng, tùy thuộc tính dẫn nhiệt phân loại nhóm A (dẫn nhiệt kém), nhóm B (dẫn nhiệt trung bình) nhóm C (dẫn nhiệt tốt) 8.1.2 Cấu trúc vật liệu cách nhiệt Khả cách nhiệt vật liệu khơng phụ thuộc vào độ rỗng mà cịn vào đặc tính lỗ rỗng, phân bố, kích thước mức độ đóng kín chúng Khơng khí khô trạng thái tĩnh lỗ rỗng nhỏ khép kín có hệ số dẫn nhiệt nhỏ (ở 20 0C 0.020 kCal/m.0C.h) Tuy nhiên độ dẫn nhiệt lớp khơng khí tăng lên đáng kể tăng chiều dày Việc truyền nhiệt qua khơng khí thực dẫn nhiệt λd, đối lưu λđ xạ λb Vì hệ số dẫn nhiệt tương đương lớp khơng khí λt tính cơng thức : λt = λd + λd + λb (8-1) Tính cách nhiệt vật liệu cịn phụ thuộc vào tỉ lệ thể tích khơng khí túi (lỗ rỗng kín) thể tích chất rắn đơn vị thể tích vật liệu Lớp chất rắn bọc túi khí mỏng cách nhiệt tốt Việc tạo rỗng cho VLCN thực cách : dùng phụ gia tạo bọt tạo khí để tạo cấu trúc lỗ rỗng tổ ong, trộn lượng nước dư thừa để tạo hỗn hợp tạo hình, dùng phụ gia chảy 8.1.3 Vật liệu sản phẩm cách nhiệt vô Cùng với phát triển kỹ thuật đại, ngày người ta sản xuất 25 loại sản phẩm cách nhiệt Trong quan trọng sản phẩm từ bơng khống, xỉ, thủy tinh amiăng 8.1.3.1 Bơng khống sản phẩm từ bơng khoáng 86 Chương Vật liệu cách nhiệt cách âm Bơng khống vật liệu cách nhiệt bao gồm khối sợi dạng thủy tinh, mảnh vụn silicát sợi ngắn cực mảnh sản xuất từ hỗn hợp nóng chảy khống vật tạo đá xỉ luyện kim Sợi bơng khống có chiều dài từ – 30mm, đường kính - 15µK Thành phẫn chiếm 90% sợi mảnh có đường kính 7µK Bơng khống có mác : 75, 100, 125 Hệ số dẫn nhiệt nhiệt độ trung bình 25 ± 0C tương ứng 0.036, 0.038, 0.041 kCal/m.0.h 1000C : 0.05, 0.051, 0.052kCal/m/0C.h Bơng khống có ưu điểm nguồn nguyên liệu vô tận, sản xuất đơn giản, độ hút ẩm nhỏ, giá thành thấp Tuy nhiên dễ bị lèn chặt làm đóng cục chun chở, chi phí lao động lớn lắp đặt Để khắc phục nhược điểm người ta tạo sản phẩm từ bơng khống nỉ, cứng bán cứng, vỏ, ống trụ + Nỉ dùng kết cấu bao che nhà, thiết bị công nghiệp đường ống dẫn có nhiệt độ nhỏ 400 0C Nỉ khâu lưới kim loại, có số kích thước: 5000x1000x100mm, 3000x500x50mm, khối lượng thể tích 100kg/m3 Nỉ khâu sợi thủy tinh thường dùng bề mặt có nhiệt độ 400 0C Gồm bơng khống tẩm dầu khâu sợi thủy tinh xử lý dung dịch xà phòng, sản xuất thành kích thước 2000x500x40mm + Tấm cứng sản phẩm cách nhiệt dạng tấm, vỏ, bán trụ chế tạo sở bơng khống chất kết dính hữu (tổng hợp bitum) 8.1.3.2 Bông thủy tinh sản phẩn từ thủy tinh Bông thủy tinh vật liệu cách nhiệt dạng sợi sản xuất từ khối thủy tinh nóng chảy Bơng TT có tính ổn định hóa học cao, khơng bốc cháy khơng cháy âm ỉ Hệ số dẫn nhiệt thuỷ tinh 0.043 kCal/m0C.h 250C Khối lượng thể tích trạng thái tơi không 130 kg/m3 Các sản phẩm cách nhiệt từ bơng thủy tinh gồm có: nỉ, Bông sợi thủy tinh siêu mảnh: loại VL cách nhiệt cách âm tốt, khối lượng thể tích nhỏ Sợi thủy tinh siêu mảnh từ đá bazan loại VL dùng để chế tạo giấy bền nhiệt, cacton nỉ Thủy tinh bọt VL có cấu trúc tổ ong, độ rỗng cao (80 – 95%), lỗ rỗng có kích thước 0.25 – 0.5mm, thành mỏng, bền nước, bền nhiệt, bền băng giá cường độ cao, dùng kết cấu bao che nhà tường trần giữ nhiệt, sàn mái 8.1.3.3 Vật liệu amiăng Nguyên liệu chủ yếu sản xuất vật liệu cách nhiệt amiăng amiăng crisotin Trên sở amiăng người ta sản xuất vật liệu rời (dạng hạt) sản phẩm cuộn, khối, vỏ hình quạt 8.1.3.4 Bê tông tổ ong cách nhiệt Bê tông tổ ong cách nhiệt có khối lượng thể tích khơng lớn 500kg/m dùng cách nhiệt cho kết cấu bao che nhà, bề mặt thiết bị công nghiệp, đường ống dẫn nhiệt có nhiệt độ đến 4000C Sản phẩm có dạng tấm, kích thước 1000x500x(80 – 20)mm Tấm chia loại mác 500 – 800 tùy theo khối lượng thể tích, cường độ nén khơng nhỏ – 120 kg/cm 8.1.4Vật liệu cách nhiệt hữu VL cách nhiệt hữu đa dạng, bao gồm sợi gỗ, lau sậy, fibrơlít, than bùn loại chất dẻo xốp cách nhiệt sản xuất từ nguyên liệu thực vật, động vật khác (như dăm bào, mùn cưa, than bùn, rời, nguyên liệu pôlyme…) 87 Chương Vật liệu cách nhiệt cách âm Các loại vật liệu cách nhiệt hữu dẽ bị thối rữa, biến chất nhanh nên người ta phải xử lí trước dùng Sản phẩm thường chế tạo dạng có bảo vệ tránh ẩm ướt, xử lí chất chống cháy chống côn trùng 8.2 Vật liệu, sản phẩm cách âm hút âm 8.2.1 Khái niệm sóng âm tiếng ồn Âm: truyền dao động dạng sóng phần tử mơi trường đàn hồi (khơng khí, nước, vật rắn…) Tiếng ồn tổng hợp ngiều thứ âm mà tần số cường độ chúng biến đổi nhanh Tiếng ồn, đặc biệt tiếng ồn tần số cao, có ảnh hưởng hại tới sức khỏe người Những siêu âm (tần số > 2000 Hz) có tác hại lớn Việc làm giản tiếng ồn góp phần chống nhiễm tiếng ồn bảo vệ sức khỏe người 8.2.2 Vật liệu cấu kiện cách âm Vật liệu cách âm chủ yếu dùng dạng lớp lót, xen vào trần ngăn, kết cấu bao che tường trong, phận khác nhà nhằm không cho tiếng ồn va chạm truyền qua (tiếng ồn máy móc, tiếng lại…) Vật liệu cách âm kết cấu trạng thái tự (không ép) trạng thái treo (neo vào trần có lớp đệm khơng khí giữa) trạng thái ép (giữa panen chịu lực kết cấu sàn) Theo cấu tạo, vật liệu cách âm chia làm loại tấm, cuộn, nỉ lớp đệm phảng dạng khối Theo độ lèn chặt tương đối tải trọng, vật liệu cách âm chia làm loại cứng, bán cứng mềm Chỉ tiêu phân loại dựa vào môđun đàn hồi động E : nhóm có E < 10kg/cm 2, nhóm : E từ 10 – 50 kg/cm2, nhóm từ 50 – 150 kg/cm2 Người ta dùng vật liệu hút chấn động polivinylclorit, polietilen…, cao su, matít bitum, matít epoxy…để dập tắt hạn chế rung động 8.2.3 Vật liệu hút âm Vật liệu trang trí với mục đích cải thiện tính chất âm gọi vật liệu hút âm Nó có tác dụng giảm tiếng ồn, đảm bảo thời gian vang yêu cầu phòng khác Vật liệu hút âm dùng để phân bố mức tín hiệu có ích tồn diện tích phịng ngăn ngừa truyền âm dọc theo phịng dài Theo đặc tính hút âm chia ra: + Vật liệu xốp với khung cứng: lượng âm chuyển thành nhiệt độ nhớt lỗ rỗng + Vật liệu xốp với khung mềm: lượng bi tiêu hao ma sát tượng biến dạng khung mềm + Vật liệu có kết cấu khung: hút âm kháng âm hệ thống bị dao động cưỡng tác dụng sóng âm Vật liệu hút âm có dạng hạt, dạng rỗng, dạng sợi cưa Tùy theo độ cứng chia làm loại cứng, bán cứng mềm Theo hình dạng có loại cuộn, hạt rời Ngồi cịn sử dụng dạng vữa trát (xốp, trơn, đục lỗ hay tạo nhăn) 88 Chương Vật liệu cách nhiệt cách âm Câu hỏi ôn tập chương 1) Trình bày vật liệu sản phẩm cách nhiệt vơ 2) Trình bày vật liệu cách âm hút âm 89