Hình 3.3. Ảnh SEM đặc điểm liên kết giữa các xơ trong tấm xơ khoáng
Nhận xét:
Quan sát hình 3.3 ta thấy rằng, các hạt keo phân bố ngẫu nhiên trên thân xơ, kích thƣớc của các hạt keo là rất nhỏ và mật độ phân bố các hạt keo trên xơ tƣơng đối thấp. Điều này có thể hiểu đƣợc, vì trong quá trình sản xuất, ngƣời ta phun vào xơ chất keo kết dính và chất keo này đƣợc phun trong khi xơ đƣợc kéo dài và làm
Nghiên cứu tính cách âm của tấm xơ khoáng (Rockwool)
Hồ Phƣớc Lộc 50 Khóa 2013A
nhỏ. Vì vậy, liên kết giữa các xơ trong tấm vật liệu là rất kém, dẫn đến có thể dễ dàng xé tách tại bất kỳ vị trí nào của tấm xơ.
3.1.2.3. Kích thước xơ
Hình 3.4. Ảnh SEM đường kính xơ khoáng
Nhận xét:
Quan sát hình 3.4 ta thấy rằng, đƣờng kính của các xơ trong mẫu vật liệu không đồng đều, đƣờng kính xơ dao động trong khoảng từ 3÷8 µm (số liệu của nhà sản xuất là từ 4,5÷5 µm).
(a) (b)
Hình 3.5. Ảnh SEM tiết diện xơ khoáng
Quan sát hình 3.5 ta thấy rằng tiết diện của xơ gần nhƣ là hình tròn và tiết diện ngang của xơ là hoàn toàn đặc. Nguyên nhân là do các xơ đƣợc tạo ra do quá trình phun thổi và kéo dài nên kích thƣớc (đƣờng kính, tiết diện) của các xơ không đồng đều và không có lỗ rỗng.
Nghiên cứu tính cách âm của tấm xơ khoáng (Rockwool)
Hồ Phƣớc Lộc 51 Khóa 2013A
3.1.3. Các thông số đặc trƣng của tấm xơ khoáng
3.1.3.1. Độ dày
Kết quả đo độ dày của tấm xơ khoáng đƣợc thể hiện ở bảng sau:
Bảng 3.1. Kết quả đo độ dày của tấm xơ khoáng
Vị trí đo Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5
A 50,3 48,2 50,4 49,6 48 B 49,3 50,8 47,8 48,9 50,3 C 50,6 48,7 48,2 49 48,1 D 48,7 49,8 48,8 50,4 49,2 Độ dày trung bình (mm) 49,7 49,4 48,8 49,5 48,9 Nhận xét:
Từ kết quả thí nghiệm ở bảng 3.1 cho thấy, giữa kết quả thí nghiệm với thông số của nhà sản xuất có sự sai lệch, khoảng sai lệch trong 05 lần đo nhỏ hơn từ 0,3 ÷ 1,2mm (từ 0,6 ÷ 2,4%).
3.1.3.2. Khối lượng thể tích
Kết quả đo khối lƣợng thể tích của tấm xơ khoáng đƣợc thể hiện ở bảng sau:
Bảng 3.2. Kết quả đo khối lượng thể tích của tấm xơ khoáng
Mẫu vật liệu Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5
Kích thƣớc mẫu (cm) 20 x 10 20 x 10 20 x 10 20 x 10 20 x 10
Độ dày δ (cm) 4,97 4,94 4,88 4,95 4,89
Khối lƣợng khô G (g) 39,15 38,68 38,47 38,93 38,34 Khối lƣợng thể tích γ (g/cm3
) 0,03939 0,03915 0,03942 0,03932 0,0392
Khối lƣợng thể tích trung bình của vật liệu: = 39,3 kg/m3
Nhận xét:
Nghiên cứu tính cách âm của tấm xơ khoáng (Rockwool)
Hồ Phƣớc Lộc 52 Khóa 2013A
Từ kết quả thí nghiệm ta thấy rằng, khối lƣợng thể tích trung bình của tấm xơ khoáng là 39,3 kg/m3. Giữa kết quả thí nghiệm và thông số do nhà sản xuất cung cấp chỉ có sự sai biệt nhỏ (khoảng 1,75%).
3.1.3.3. Khối lượng riêng
Kết quả đo khối lƣợng riêng của tấm xơ khoáng đƣợc thể hiện ở bảng sau:
Bảng 3.3. Kết quả đo khối lượng riêng của tấm xơ khoáng
Thí nghiệm Lần 1 Lần 2 Lần 3
Khối lƣợng mẫu sau khi sấy khô G (g)
5,68 5,41 5,72 Khối lƣợng của bình tỷ trọng chứa mẫu vật
liệu và nƣớc m3 (g) 158,13 157,45 158,76
Khối lƣợng của bình tỷ trọng chỉ chứa
nƣớc m4 (g) 154,51 153,98 155,08
Khối lƣợng riêng của xơ khoáng γa (g/cm3) 2,76 2,79 2,8
Khối lƣợng riêng của xơ khoáng: γa = 2,78 g/cm3
Nhận xét:
Từ kết quả thí nghiệm ở bảng 3.3 ta thấy rằng khối lƣợng riêng trung bình của tấm xơ khoáng là 2,78 g/cm3, sai lệch giữa 03 lần đo là không đáng kể. Điều này cho thấy do trong thành phần hóa học của xơ khoáng có nhiều hợp chất kim loại nên nó cao hơn khối lƣợng riêng của thủy tinh (2,5÷2,7 g/cm3
).
3.1.3.4. Độ rỗng
Nghiên cứu tính cách âm của tấm xơ khoáng (Rockwool)
Hồ Phƣớc Lộc 53 Khóa 2013A
Bảng 3.4. Kết quả tính toán độ rỗng
Mẫu Khối lƣợng riêng (g/cm3) Khối lƣợng thể tích (kg/m3) Độ rỗng (%) 1 2,78 40 98,56 2 2,78 80 97,12 3 2,78 120 95,68 4 2,78 160 94,24
Trên cơ sở kết quả đo độ rỗng ở bảng 3.4, ta thiết lập đƣợc biểu đồ quan hệ giữa độ rỗng với khối lƣợng thể tích của vật liệu nhƣ sau:
Hình 3.6. Biểu đồ quan hệ độ rỗng và khối lượng thể tích
Nhận xét:
Từ kết quả tính độ rỗng ở bảng 3.4 và thông qua việc phân tích biểu đồ hình 3.6 ta thấy rằng, tấm xơ khoáng có độ rỗng rất lớn, khối lƣợng thể tích càng tăng thì độ rỗng càng giảm xuống, giữa khối lƣợng thể tích và độ rỗng có mối quan hệ nghịch biến.
Tấm xơ mẫu có độ xốp cao đến mức, khi nén lần lƣợt 2 tấm, 3 tấm, 4 tấm để tăng khối lƣợng thể tích từ 40 ÷ 160 kg/m3
Nghiên cứu tính cách âm của tấm xơ khoáng (Rockwool)
Hồ Phƣớc Lộc 54 Khóa 2013A
3.2. ĐẶC TÍNH CÁCH ÂM
3.2.1. Ảnh hƣởng của độ dày đến đặc tính cách âm của tấm xơ khoáng
3.2.1.1. Xác định đặc tuyến cách âm của các tấm xơ khoáng mẫu có độ dày khác nhau nhau
Kết quả đo độ cách âm của tấm xơ mẫu tại các tần số 125Hz, 250Hz, 500Hz, 1000Hz, 2000Hz, 4000Hz cho các trƣờng hợp mẫu xếp chồng lần lƣợt 01, 02, 03, 04 tấm vật liệu lên nhau để có các tấm mẫu độ dày lần lƣợt là 50mm, 100mm, 150m, 200mm đƣợc thể hiện ở bảng sau:
Bảng 3.5. Kết quả đo độ cách âm của vật liệu theo độ dày
Độ dày (mm) Tần số (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000 50 10,9 7,5 11,3 11,2 23,1 19.2 100 13,3 13,2 19,2 17,1 25,1 35,6 150 18,8 16,1 30,3 24,9 36,9 38,3 200 25,3 19 30,3 27,7 45,2 37,1
Từ kết quả đo của bảng 3.5, ta vẽ đƣợc biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa độ dày với độ cách âm của tấm xơ khoáng nhƣ sau:
Hình 3.7. Đặc tuyến cách âm của tấm xơ khoáng với các giá trị độ dày 50, 100, 150 và 200mm
Nghiên cứu tính cách âm của tấm xơ khoáng (Rockwool)
Hồ Phƣớc Lộc 55 Khóa 2013A
Từ biểu đồ trên hình 3.7 cho thấy độ cách âm của tất cả các mẫu đều thay đổi theo tần số theo một quy luật không tuyến tính. Mặc dù các đƣờng đặc tuyến này có dạng tổng quát gần giống nhau, nhƣng chúng không đồng dạng.
Ngoài ra phân bố của các đƣờng đặc tuyến này cũng cho thấy rằng, mẫu có độ dày càng cao thì độ cách âm của nó càng cao. Nghĩa là độ cách âm tỷ lệ thuận với độ dày của tấm cách âm.
3.2.1.2. Xác định độ cách âm của các tấm xơ khoáng mẫu có độ dày khác nhau
Việc tính toán và xác định độ cách âm cho mỗi tấm xơ mẫu đƣợc thực hiện theo tiêu chuẩn ASTM E413 bằng cách dịch chuyển đƣờng đặc tuyến chuẩn C0 về đặc tuyến quy chiếu Cq sao cho sai khác của Cq và đặc tuyến cách âm của mẫu thử nghiệm tại từng tần số không quá mức cho phép là 8 dB và tổng các sai khác dƣơng giữa 2 đƣờng < 32 dB.
Từ các đƣờng đặc tuyến cách âm của tấm xơ khoáng trên hình 3.7, ta lập các biểu đồ để xác định độ cách âm của tấm xơ khoáng ở các độ dày 50mm, 100mm, 150mm và 200mm với kết quả nhƣ sau:
Độ cách âm STC của tấm xơ khoáng có độ dày 50mm:
Nghiên cứu tính cách âm của tấm xơ khoáng (Rockwool)
Hồ Phƣớc Lộc 56 Khóa 2013A
Từ kết quả đo ở hình 3.8, ta xác định đƣợc độ cách âm của tấm xơ khoáng có độ dày 50mm là 16,1 dB.
Độ cách âm STC của tấm xơ khoáng có độ dày 100mm:
Hình 3.9. Kết quả xác định độ cách âm của tấm xơ khoáng có độ dày 100mm
Từ kết quả đo ở hình 3.9, ta xác định đƣợc độ cách âm của tấm xơ khoáng có độ dày 100mm là 22 dB.
Độ cách âm STC của tấm xơ khoáng có độ dày 150mm:
Nghiên cứu tính cách âm của tấm xơ khoáng (Rockwool)
Hồ Phƣớc Lộc 57 Khóa 2013A
Từ kết quả đo ở hình 3.10, ta xác định đƣợc độ cách âm của tấm xơ khoáng có độ dày 150mm là 29,8 dB.
Độ cách âm STC của tấm xơ khoáng có độ dày 200mm:
Hình 3.11. Kết quả xác định độ cách âm của tấm xơ khoáng có độ dày 200mm
Từ kết quả đo ở hình 3.11, ta xác định đƣợc độ cách âm của tấm xơ khoáng có độ dày 200mm là 32,6 dB.
Từ các kết quả đo ở hình 3.8, hình 3.9, hình 3.10 và hình 3.11 ta xác định đƣợc mối quan hệ giữa độ dày với độ cách âm của tấm xơ khoáng nhƣ biểu đồ sau:
Nghiên cứu tính cách âm của tấm xơ khoáng (Rockwool)
Hồ Phƣớc Lộc 58 Khóa 2013A
Nhận xét:
Từ kết quả của hình 3.12 ta nhận thấy rằng, khi tăng độ dày tấm xơ khoáng, mức chênh lệch độ cách âm là 5,9 dB (từ 16,1 dB lên 22 dB) khi tăng độ dày từ 50mm lên 100mm, mức chênh lệch độ cách âm đạt cao nhất là 7,8 dB (từ 22 dB lên 29,8 dB) khi tăng độ dày từ 100mm lên 150mm và khi tăng độ dày từ 150mm lên 200mm thì mức chênh lệch độ cách âm giảm xuống chỉ còn 2,8 dB (từ 29,8 dB lên 32,6 dB). Vì vậy, ta có thể kết luận là giữa độ dày và độ cách âm của tấm xơ khoáng có mối quan hệ đồng biến. Khi độ dày của tấm xơ khoáng tăng thì độ cách âm cũng tăng theo.
3.2.2. Ảnh hƣởng của khối lƣợng thể tích đến đặc tính cách âm của tấm xơ khoáng khoáng
3.2.2.1. Xác định đặc tuyến cách âm của các tấm xơ khoáng mẫu có khối lượng thể tích khác nhau thể tích khác nhau
Kết quả đo độ cách âm của vật liệu tại các tần số 125Hz, 250Hz, 500Hz, 1000Hz, 2000Hz, 4000Hz cho các trƣờng hợp xếp chồng lần lƣợt 01, 02, 03, 04 tấm vật liệu lên nhau rồi nén lại để có độ dày bằng 50mm (độ dày của 01 tấm vật liệu) đƣợc thể hiện ở bảng sau:
Bảng 3.6. Kết quả đo độ cách âm của vật liệu theo khối lượng thể tích
Khối lƣợng thể tích (kg/m3) Tần số 125 250 500 1000 2000 4000 40 10,9 7,5 11,3 11,2 23,1 19,2 80 14,9 13,3 20,2 21,1 22,1 38,4 120 11,6 15,5 22,8 24,4 34,4 37,6 160 10,1 17,8 25,2 32,5 42,7 37,3
Từ kết quả đo của bảng 3.6, ta vẽ đƣợc biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa khối lƣợng thể tích với độ cách âm của tấm xơ khoáng nhƣ sau:
Nghiên cứu tính cách âm của tấm xơ khoáng (Rockwool)
Hồ Phƣớc Lộc 59 Khóa 2013A
Hình 3.13. Đặc tuyến cách âm của tấm xơ khoáng với các giá trị
khối lượng thể tích 40, 80, 120 và 160 kg/m3
Từ biểu đồ trên hình 3.13 cho thấy độ cách âm của tất cả các mẫu (cùng độ dày nhƣng khác nhau về khối lƣợng thể tích) đều thay đổi theo tần số sóng âm thanh và theo một quy luật không tuyến tính. Mặc dù các đƣờng đặc tuyến này có dạng tổng quát gần giống nhau, nhƣng chúng không đồng dạng.
Ngoài ra phân bố của các đƣờng đặc tuyến này cũng cho thấy rằng, mẫu có khối lƣợng thể tích càng cao thì độ cách âm của nó càng cao. Nghĩa là độ cách âm tỷ lệ thuận với khối lƣợng thể tích của tấm cách âm.
3.2.1.2. Xác định độ cách âm của các tấm xơ khoáng mẫu có khối lượng thể tích khác nhau
Cũng nhƣ với các mẫu có độ dày khác nhau đã kể trên, việc xác định độ cách âm ở các mẫu có khối lƣợng thể tích khác nhau (40, 80, 120 và 160 kg/m3) đƣợc tiến hành theo tiêu chuẩn ASTM E413.
Độ cách âm STC của tấm xơ khoáng có khối lượng thể tích 40 kg/m3
Nghiên cứu tính cách âm của tấm xơ khoáng (Rockwool)
Hồ Phƣớc Lộc 60 Khóa 2013A
Hình 3.14. Kết quả xác định độ cách âm của tấm xơ khoáng
có khối lượng thể tích 40 kg/m3
Từ kết quả đo ở hình 3.14, ta xác định đƣợc độ cách âm của tấm xơ khoáng có khối lƣợng thể tích 40 kg/m3
là 16,1 dB.
Độ cách âm STC của tấm xơ khoáng có khối lượng thể tích 80 kg/m3
:
Hình 3.15. Kết quả xác định độ cách âm của tấm bông khoáng
Nghiên cứu tính cách âm của tấm xơ khoáng (Rockwool)
Hồ Phƣớc Lộc 61 Khóa 2013A
Từ kết quả đo ở hình 3.15, ta xác định đƣợc độ cách âm của tấm xơ khoáng có khối lƣợng thể tích 80 kg/m3
là 26 dB.
Độ cách âm STC của tấm xơ khoáng có khối lượng thể tích 120 kg/m3
:
Hình 3.16. Kết quả xác định độ cách âm của tấm xơ khoáng
có khối lượng thể tích 120 kg/m3
Từ kết quả đo ở hình 3.16, ta xác định đƣợc độ cách âm của tấm xơ khoáng có khối lƣợng thể tích 120 kg/m3
là 29,3 dB.
Độ cách âm STC của tấm xơ khoáng có khối lượng thể tích 160 kg/m3
Nghiên cứu tính cách âm của tấm xơ khoáng (Rockwool)
Hồ Phƣớc Lộc 62 Khóa 2013A
Hình 3.17. Kết quả xác định độ cách âm của tấm bông khoáng
có khối lượng thể tích 160 kg/m3
Từ kết quả đo ở hình 3.17, ta xác định đƣợc độ cách âm của tấm xơ khoáng có khối lƣợng thể tích 160 kg/m3
là 32,7 dB.
Từ các kết quả đo ở hình 3.14, hình 3.15, hình 3.16 và hình 3.17 ta xác định đƣợc mối quan hệ giữa khối lƣợng thể tích với độ cách âm của tấm xơ khoáng nhƣ biểu đồ sau:
Hình 3.18. Biểu đồ quan hệ giữa khối lượng thể tích và độ cách âm của tấm xơ khoáng
Nhận xét:
Từ kết quả ở hình 3.18 ta nhận thấy rằng: Khi khối lƣợng thể tích của tấm xơ khoáng tăng thì độ cách âm cũng tăng theo. Nghĩa là khối lƣợng thể tích và độ cách âm của tấm xơ khoáng có mối quan hệ đồng biến. Khi tăng khối lƣợng thể tích tấm xơ khoáng, mức chênh lệch độ cách âm cao nhất là 9,9 dB (tăng từ 16,1 dB lên 26 dB) khi tăng khối lƣợng thể tích từ 40 kg/m3
lên 80 kg/m3, mức chênh lệch độ cách âm giảm dần còn 3,3 dB (tăng từ 26 dB lên 29,3 dB) khi tăng khối lƣợng thể tích từ 80 kg/m3 lên 120 kg/m3 và khi tăng khối lƣợng thể tích từ 120 kg/m3 lên 160 kg/m3 thì độ cách âm tăng 3,4 dB (tăng từ 29,3 dB lên 32,7 dB).
Nghiên cứu tính cách âm của tấm xơ khoáng (Rockwool)
Hồ Phƣớc Lộc 63 Khóa 2013A
3.3. KẾT LUẬN CHƢƠNG 3
Tấm xơ khoáng nghiên cứu có các thông số nhƣ: khối lƣợng thể tích là 40 kg/m3, độ dày là 50mm, các xơ trong tấm xơ khoáng phân bố ngẫu nhiên và đƣợc xếp thành từng lớp với độ rỗng lớn (94,24 ÷ 98,56%), các xơ liên kết với nhau bằng chất keo, đƣờng kính xơ từ 3 ÷ 8µm với tiết diện xơ gần nhƣ hình tròn và hoàn toàn đặc.
Tấm xơ khoáng nghiên cứu có độ cách âm là 16,1 dB và thay đổi đồng biến theo sự biến thiên của độ dày và của khối lƣợng thể tích. Khi độ dày tăng từ 50mm lên 200mm thì độ cách âm của vật liệu tăng từ 16,1 dB lên 32,6 dB và khi khối lƣợng thể tích tăng từ 40 kg/m3
lên 160 kg/m3 thì độ cách âm của vật liệu tăng từ 16,1 dB lên 32,7 dB.
Khi tăng độ dày tấm xơ khoáng, mức chênh lệch độ cách âm là 5,9 dB (từ 16,1 dB lên 22 dB) khi tăng độ dày từ 50mm lên 100mm, mức chênh lệch độ cách âm đạt cao nhất là 7,8 dB (từ 22 dB lên 29,8 dB) khi tăng độ dày từ 100mm lên 150mm và khi tăng độ dày từ 150mm lên 200mm thì mức chênh lệch độ cách âm giảm xuống chỉ còn 2,8 dB (từ 29,8 dB lên 32,6 dB).
Khi tăng khối lƣợng thể tích tấm xơ khoáng, mức chênh lệch độ cách âm cao