Vật liệu cách âm là loại vật liệu có khả năng ngăn sự truyền đi của âm thanh tạo ra môi trƣờng yên tĩnh. Vật liệu cách âm là những vật liệu làm khúc xạ sóng âm theo hƣớng khác hay hấp thụ hoàn toàn sóng âm, hoặc vật liệu tạo ra môi trƣờng mà sóng âm lan truyền rất kém. Hoặc kết hợp cả 3 tính chất trên. Để giảm tiếng ồn từ bên ngoài vào và âm thanh bên trong phát ra bên ngoài, khi thi công xây dựng ngƣời ta sử dụng một số loại vật liệu cách âm sau[32]:
1.2.5.1. Tường thạch cao cách âm.
Tấm thạch cao có khả năng làm giảm âm thanh từ khoảng giữa 35 - 60dB. Đây chính là lý do vì sao các rạp hát, nhà máy… thƣờng chọn tấm thạch cao cho hệ thống cách âm. Kết cấu tấm thạch cao làm giảm đáng kể lƣợng âm thanh phản hồi và do đó sẽ tạo ra khoảng không gian yên tĩnh và dễ chịu.
Hoàng Xuân Hiền 25 Khóa 2013A
Hình 1. 8: Các tấm thạch cao
1.2.5.2. Tấm túi khí:
Cấu tạo bởi lớp màng nhôm nguyên chất, bề mặt đƣợc xử lý oxi hoá phủ lên tấm nhựa tổng hợp Polyethylen chứa túi khí. Đặc tính phản xạ của lớp màng nhôm cao cộng với độ dẫn nhiệt của lớp túi khí thấp đã tạo khả năng cách âm cách nhiệt ƣu việt cho sản phẩm này. Khả năng cách âm: giảm từ 60-70% tiếng ồn.
Túi khí có bề mặt vật liệu sạch, đẹp, độ bền cao, ngăn chặn sự tồn tại của nấm mốc, vi khuẩn và sự ngƣng tụ nƣớc bảo vệ và tăng tuổi thọ của mái nhà.
Hoàng Xuân Hiền 26 Khóa 2013A Lắp đặt túi khí rất thuận tiện, nhanh chóng, dễ dàng, không cần bảo trì, đƣợc rải trên các loại trần treo, trần nhựa, trần thạch cao, hỗ trợ các loại vách ngăn để cách âm, giảm tiếng ồn, chống nóng.
1.2.5.3.Tấm mút xốp PE-OPP:
Đƣợc cấu tạo bởi lớp PE thổi bọt khí, bề mặt dán màng OPP (màng nhôm) đã qua xử lý chống oxi hoá, có chức năng cách âm, chống ẩm, chống nóng, chuyên dùng để cách âm chống ồn cho các hệ trần vách của nhà ga, sân bay, trƣờng học, siêu thị, bệnh viện, phòng họp, hội trƣờng, nhà hát, phòng thu, sàn nhảy, bar, karaoke v.v..
Hình 1. 10: Tấm mút xốp
1.2.5.4.Cao su non cách âm:
Thƣờng đƣợc sử dụng ở các hệ thống vách, trần, sàn phòng thu, phòng hát, hội trƣờng, hệ thống máy phát, máy nổ… Là sản phẩm cách cách âm, chống rung và chống ồn siêu hạng, dạng tấm phẳng chuẩn và dạng cuộn.
Cao su non cũng là sản phẩm có độ sạch cao, không có Clorofluorocacbon (CFC) và Hydrochloroflurocarbons (HCFC). Cao su non cách âm đƣợc chế tạo từ chất dẻo nhẹ có tính đàn hồi cao sử dụng cho lĩnh vực cách âm.
Hoàng Xuân Hiền 27 Khóa 2013A
Hình 1. 11: Cao su non cách âm
1.2.5.5. Cao su lưu hóa:
Thuộc chất nhựa đàn hồi, cấu trúc phân tử của cao su lƣu hóa có đặc điểm là số lƣợng lớn các sợi nhỏ đan chéo lẫn nhau tạo ra các ô nhỏ li ti, nhƣ những lỗ tổ ong liên kết với nhau, do vậy tạo nên nhiều ƣu điểm so với các sản phẩm cách âm cách nhiệt khác, khả năng cách âm, chống rung rất tốt.
Cao su lƣu hóa là một trong những sản phẩm có tiêu chuẩn sạch cao, không có Clorofluorocacbon (CFC) và Hydrochloroflurocarbons (HCFC). Sản phẩm cao su lƣu hóa cách âm cách nhiệt có dạng ống, tấm đã định hình, dạng tấm phẳng chuẩn và dạng cuộn.
Hoàng Xuân Hiền 28 Khóa 2013A
1.2.5.6. Bông khoáng:
Hình 1. 13: Bông xơ khoáng Rockwool
Bông khoáng từ sợi khoáng thiên nhiên này có khả năng cách âm, hấp thụ âm thanh tốt, bền với môi trƣờng, bông khoáng Rockwool đƣợc sản xuất chế tác thành thể dạng cuộn, dạng ống, dạng tấm rất dễ thi công, lắp đặt.
Bông khoáng Rockwool dạng tấm đƣợc sử dụng cho cách nhiệt, cách âm cho các tòa cao ốc, building, xƣởng phim, rạp hát, vũ trƣờng, phòng karaoke… Bông khoáng dạng cuộn đƣợc dùng cách âm giảm ồn cho các hệ thống máy nổ phát điện trong KCN… Và đặc biệt đƣợc ứng dụng trong công nghệ đóng tàu.
1.2.5.7. Xơ thủy tinh
i. Giới thiệu xơ thuỷ tinh:
Thuỷ tinh là nguyên liệu đã đƣợc sử dụng từ hàng trăm năm, nhƣng xơ thuỷ tinh mới đƣợc sử dụng làm vật liệu tăng bền trong vật liệu compozit từ đầu thế kỷ 20. Trong lịch sử của ngƣời Ai Cập và Siry vào thế kỷ 16 và 17, xơ thủy tinh đã đƣợc sử dụng làm vật liệu trang trí. Năm 1893, công ty Edward Drummond Libbey of Toledo đã giới thiệu bộ trang phục đầu tiên làm từ vải bằng xơ thủy tinh và lụa tơ tằm tại triển lãm Chigago. Thuỷ tinh là loại vật liệu vô cơ không đƣợc định hƣớng và không có dạng tinh thể[ 5].
Hoàng Xuân Hiền 29 Khóa 2013A Tiềm năng của xơ thuỷ tinh đƣợc phát hiện vào năm 1920 trong công trình nghiên cứu của Griffith, kể từ đó xơ thủy tinh đƣợc sử dụng nhƣ là một loại xơ hiệu năng cao. Vào năm 1937, công ty liên doanh Owens-Illinois đã thành công sản xuất xơ thủy tinh hiệu năng cao, sau đó sản lƣợng xơ thủy tinh liên tục phát triển với tỷ lệ tăng trƣởng 15-25%/năm cho đến cuối những năm 1970. Hơn hai thế kỷ qua, xơ thuỷ tinh bị mất dần thị trƣờng do sự cạnh tranh của xơ aramit và xơ các bon trong lĩnh vực vật liệu compozit tăng bền bằng cốt sợi. Tuy nhiên, hiện nay xơ thuỷ tinh vẫn chiếm vị trí quan trọng, sản lƣợng tiêu thụ tăng khoảng 8-10% trong 10 năm qua. Các công ty hàng đầu chuyên sản xuất xơ thủy tinh hiệu năng cao nhƣ Owens Corning, Ventrotex, Ahlstrom và Pilkington. Xơ thuỷ tinh đƣợc sử dụng rộng rãi để chế tạo vật liệu polime compozit. Ƣu điểm của xơ thuỷ tinh là nhẹ, chịu nhiệt tốt, ổn định với các tác động hoá sinh, có độ bền cơ lý cao và độ dẫn nhiệt thấp[5]
.
Xơ thuỷ tinh đƣợc sản xuất hai dạng điển hình: Xơ dài (dạng chỉ) và xơ ngắn. Thông thƣờng mặt cắt ngang xơ thuỷ tinh có dạng hình trụ tròn, ngoài ra cũng có một số dạng tiết diện hình tam giác, hình vuông, hình lục giác... Sản phẩm từ xơ thủy tinh thƣờng ở dạng cuộn sợi, dạng “mat” và dạng vải. Sản phẩm dạng “mat” gồm hai loại: “mat” sử dụng xơ thủy tinh cắt ngắn và “mat” sử dụng xơ thủy tinh filamăng.
Sản phẩm “mat” xơ thủy tinh cắt ngắn thƣờng là dạng vải không dệt sử dụng xơ thủy tinh chiều dài từ 20-50 mm đƣợc phân bố sắp xếp ngẫu nhiên, để tạo độ bền cần thiết cho vải “mat” các xơ thủy tinh đƣợc liên kết với nhau bằng chất liên kết hóa học. Các chất liên kết hóa học thuộc hai nhóm cơ bản: dạng nhũ tƣơng (nhựa polyvinyl acetate) và dạng hạt (nhựa polyeste). Sản phẩm “mat” ở dạng cuộn vải khối lƣợng khoảng 50 kg và khối lƣợng riêng “mat” từ 250-1200 g/m2, nhƣng phổ biến nhất là “mat” thủy tinh khối lƣợng riêng 450 g/m2 với chiều rộng vải 1 m. Hiện nay trong công nghiệp chế tạo sử dụng “mat” thủy tinh siêu mỏng và mịn với khối lƣợng riêng khoảng 24-26 g/m2
độ dày 0,3 mm. Trong công nghiệp xây dựng, đối với tấm lợp mái nhà nhựa PVC gia cƣờng xơ thủy tinh, thƣờng sử dụng “mat” thủy tinh khối lƣợng 30-150 g/m2.
Sản phẩm “mat” xơ thủy tinh filamăng là dạng vải không dệt sử dụng xơ thủy tinh chiều dài liên tục, các xơ đƣợc sắp xếp song song với nhau và đƣợc liên kết với nhau bằng các chất liên kết hóa học hoặc bằng phƣơng pháp liên kết xuyên kim. Vải không dệt xơ thủy tinh filamăng chiều rộng 1 m và có khối lƣợng riêng từ 225-900 g/m2[5].
Hoàng Xuân Hiền 30 Khóa 2013A
Hình 1. 14: Xơ thủy tinh dạng “mat”
Xơ thủy tinh còn đƣợc sử dụng ở dạng cuộn sợi hình trụ khối lƣợng khoảng 20 kg, độ mảnh khoảng 2300 tex với số lƣợng khoảng 30 xơ đơn.
Vải thủy tinh thƣờng sản xuất ở dạng cấu trúc vân điểm và vân chéo, khối lƣợng từ 200-1000 g/m2
và chiều dày vải từ 0,2-0,9 mm[5].
Hình 1. 15:Xơ thủy tinh dạng cuộn và dạng vải
Bông thủy tinh (Glasswool) đƣợc làm từ sợi thuỷ tinh tổng hợp chế xuất từ đá, xỉ, đất sét. Thành phần chủ yếu của bông thuỷ tinh chứa Aluminum, Silicat canxi, oxit kim loại…; không chứa Amian; có tính năng cách nhiệt, cách âm, cách điện cao, không cháy, mềm mại và có tính đàn hồi tốt. Tấm cách nhiệt bông thủy tinh có khả năng cách nhiệt, cách âm rất tốt; không cháy và có độ bền lý tƣởng[32]
Hoàng Xuân Hiền 31 Khóa 2013A
Hình 1. 16: Tấm xơ thủy tinh
ii. Các đặc tính tấm ép xơ thuỷ tinh:
- Đ c tính chống cháy: Sử dụng các nguyên liệu và công nghệ sản xuất đ c biệt cho nên loại tấm vật liệu này có tính chịu lửa cao. Qua thử nghiệm, tấm ván này có thể chịu đƣợc nhiệt độ trên 1000℃. Kết quả kiểm định tấm xơ GIOROANO S.P.A cuả Italia, c n cứ theo tiêu chuẩn ISO quốc tế, tiêu chuẩn BS cuả Anh và tiêu chuẩn DIN cuả Đức, loại này đạt tiêu chuẩn chống cháy số 91 cuả I. 14/09/61 và D.M. 30/11/83. Kết quả kiểm nghiệm nhƣ sau:
Tấm ván dày 50mm: Thời hạn chịu lửa là 30 phút.
Tấm ván dày 80mm: Thời hạn chịu lửa là 60 phút.
Tấm ván dày 100mm: Thời hạn chịu lửa là 120 phút.
- Đ c tính cách nhiệt, giữ nhiệt tốt: C n cứ vào tính dẫn nhiệt của Xơ thuỷ tinh λ=0.043 W/m2K, kết hợp với các nguyên liệu khác tính toán ra độ dày cần thiết cuả tấm ván và tỉ lệ cần dùng của xơ thuỷ tinh để đạt tới tiêu chuẩn cách nhiệt và giữ nhiệt tốt nhất.
- Đ c tính cách âm và thu hút âm thanh tốt: Tấm ép xơ thuỷ tinh có tác dụng tiêu giảm độ ồn cao, đ c biệt có hiệu quả khi dùng ở trong vùng đƣờng bay
Hoàng Xuân Hiền 32 Khóa 2013A cuả Hãng hàng không. Ngoài ra, khi dùng lợp mái nhà nó sẽ giảm bớt tiếng kêu do nƣớc mƣa ho c mƣa đá rơi vào mái nhà.
- Thu hút âm thanh: Tấm ván này còn có tác dụng thu hút âm thanh rất tốt, nó có thể thu hút các loại âm thanh trên nhiều tần số khác nhau.
iii. Sử dụng sợi thủy tinh:
Tấm ép xơ thuỷ tinh và công nghệ sản xuất đã có từ thập niên 70 của thế kỷ trƣớc, sự ra đời của sản phẩm này đã đáp ứng đƣợc yêu cầu về cách âm, cách nhiệt, giữ nhiệt và chống cháy trong ngành xây dựng, mà còn đạt đƣợc tiêu chuẩn chất lƣợng cao, giảm thời gian thi công, tính an toàn cao. Sản phẩm này đã đƣợc sử dụng rộng rãi ở Châu Âu, trở thành một sản phẩm có công nghệ hoàn mỹ hiện nay.
Các tấm thủy tinh cách nhiệt, cách điện, cách âm dùng các âm trong xây dựng, vách ngăn hoặc trần nhà, xƣởng các KCN, Khu Chế xuất, các công trình kho cảng…
Hoàng Xuân Hiền 33 Khóa 2013A
Hình 1. 18: Lắp đặt tấm xơ thủy tinh trên mái lợp[34]
Bông thủy tinh dạng ống chuyên dụng dùng trong thông gió, điều hòa: Các loại đƣờng kính ống, chiều dày thành ống từ 25mm đến 50mm.
Hình 1. 19: Bông thủy tinh dạng ống có giấy bạc và không có giấy bạc.
Nó cũng đƣợc sử dụng để củng cố vật liệu khác nhau, chẳng hạn nhƣ cột lều, nhảy sào cực, mũi tên, cung tên và nỏ, tấm lợp, ô tô, gậy khúc côn cầu, ván lƣớt sóng, vỏ tàu, và tổ ong giấy.
Hoàng Xuân Hiền 34 Khóa 2013A Sợi thủy tinh đƣợc sử dụng rộng rãi để làm FRP xe tăng và tàu .
Lƣới sợi thủy tinh đƣợc sử dụng để củng cố đƣờng nhựa đƣờng, sản xuất màng chống thấm, chống nứt.
Sử dụng sợi thủy tinh gia cố polymer cốt thép thay vì thép xây dựng.
Xơ thuỷ tinh sử dụng để sản xuất sợi cáp quang sử dụng truyền dữ liệu kỹ thuật thông tin.