Vai trũ chớnh của sợi là cải tiến cỏc tớnh chất cơ học, đặc biệt là độ bền kộo thấp và tớnh giũn cao vốn cú của ma trận xi măng. Sự kết hợp giữa sợi và ma trận xi- măng tạo thành loại composite cú độ bền tốt, giỏ thành rẻ, cú khả năng ứng dụng thực tiễn cao. Do tớnh chất độc hại của loại sợi amiang (loại sợi trƣớc đõy đƣợc sử dụng phổ biến vỡ mang lại cỏc tớnh chất bền cơ, nhiệt rất tốt cho vật liệu tấm) ngƣời ta cú thể sử dụng cỏc loại sợi nhƣ: nhúm cú nguồn gốc silic (sợi thủy tinh, sợi bazan), nhúm cú nguồn gốc nhựa polyme tổng hợp (sợi PP, PE, PVA, …)
hay sợi cellulose.
Sợi cellulose tự nhiờn:
Cỏc sợi tự nhiờn gốc cellulose cú thể đem lại cho vật liệu tấm cú tớnh bền dai cao, cho tỷ lệ khối lƣợng riờng thấp. Hơn nữa sợi cellulose dễ kiếm từ cỏc nguồn phụ
phẩm của cỏc ngành khai thỏc, chế biến và sản xuất khỏc nhau với giỏ thành rẻ, tớnh tỏi sinh cao, thõn thiện với mụi trƣờng.
Trong nghiờn cứu này, nhúm đề tài đó thử nghiệm với việc sử dụng 3 loại sợi cellulose đi từ cỏc nguồn:
- Sợi đi từ giấy phế thải, với việc chọn cỏc loại giấy phế thải từ giấy in văn phũng (tƣơng ứng với nú là chứa loại celulose cú độ bền dai cao), giấy bỏo, vỏ bao, bỡa cacton… Giấy phế đƣợc ngõm trong nƣớc từ 6 – 8 giờ, sau đú đƣợc vớt ra cỏc kệ cho rúc bớt nƣớc. Giấy đó rúc đƣợc cấp vào mỏy xộ để đỏnh tơi, sau đú đƣợc vận chuyển đến một mỏy trộn và khuấy đều. Tiếp theo hồ giấy sau khi khuấy đƣợc bơm qua một hệ thống zic zắc để lắng cỏc hạt cỏt, hoặc tạp nặng. Sau khi tỏch cỏt, hồ giấy đƣợc đi qua một hệ thống sàng để tỏch tiếp cỏc hạt nhẹ và cú kớch thƣớc lớn hơn sơ sợi. Tiếp theo, hồ giấy đƣợc đƣa vào mỏy nghiền tinh để nghiền tạo ra cỏc xơ sợi giấy dai.
- Sợi đƣợc chế từ phoi tre, nứa, phụ phẩm của cụng nghiệp mõy tre đan và ngành sản xuất đũa, tăm tre. Loại này hiện rất sẵn cú trờn thị trƣờng với giỏ thành rẻ. Vấn đề phỏt sinh của việc sự dụng loại sợi này là nhúm đề tài phải thực hiện quỏ trỡnh tỏch lấy sợi từ loại nguyờn liệu này.
- Sợi đay đi từ nguyờn liệu của cụng nghiệp làm bao tải, dõy bện từ sợi tự nhiờn. Loại sợi này cũng cú sẵn trờn thị trƣờng, tuy nhiờn giỏ thành sẽ đắt hợn 2 loại sợi trờn do đõy là nguyờn liệu đầu vào mà khụng phải phế phẩm. Loại sợi này cú ƣu điểm là độ bền dai cao do đó đƣợc xử lý qua nhiều cụng đoạn húa-lý để đảm bảo chất lƣợng dựng cho cụng nghiệp dệt.
Cỏc mỏy gia cụng sợi: mục đớch của quỏ trỡnh gia cụng là giảm đƣờng kớnh của cỏc bỳi sợi và giảm độ dài của cỏc sợi xuống, nhờ đú chỳng cú thể đúng vai trũ làm chất mang cho xi măng. Cú thể dựng nhiều mỏy khỏc nhau để làm đƣợc điều này. Cỏc mỏy gia cụng phổ biến gồm: Mỏy nghiền sa luõn (sợi khụ hoặc ƣớt); mỏy nghiền vữa nƣớc (Hà Lan); Mỏy nghiền thủy lực (vữa nƣớc) ; Mỏy xộ sợi (sợi khụ)…
Với cả 3 loại sợi thiờn nhiờn này, nhúm đề tài đều đƣa về kớch thƣớc dài sợi 3-5 mm, và đƣờng kớnh sợi dƣới 0,1mm để sử dụng trong cấp phối.
Sợi thủy tinh:
Sợi thủy tinh cung cấp cỏc đặc điểm cơ tớnh và lý tớnh rất tốt, bao gồm tớnh dẫn nhiệt thấp, độ ổn định về kớch thƣớc trờn quang phổ nhiệt độ, lực chống ẩm ƣớt và sự ăn mũn.
- Dạng tấm mỏng, chiếu, đệm và cỏc sản phẩm khụng dệt - Loại vải dệt từ cỏc sợi thụ.
Ƣu điểm của loại sợi này là tớnh bền dai cao, chịu đƣợc lực kộo lớn, tớnh bền húa học và bền nhiệt rất cao (chịu đƣợc nhiệt độ lờn tới 1000oC), đƣờng kớnh sợi cú thể đạt đến 0,05mm, là loại sợi khụng kỵ nƣớc nờn khả năng kết hợp với xi măng đúng rắn thủy lực để tạo kết cấu composite làm tăng khả năng chống bẻ gẫy của tấm vật liệu rất tốt.
Sợi tổng hợp:
- Sợi Polypropylen (PP): Loại sợi tổng hợp này đó đƣợc biến tớnh từ dạng sợi kỵ nƣớc sang dạng sợi ƣa nƣớc. Chỳng hiện đƣợc sử dụng nhiều trong cỏc ứng dụng gia cƣờng cho tấm vật liệu và bờ tụng chịu lửa. Ƣu điểm của loại sợi này là: độ bền dai cao, kớch thƣớc sợi nhỏ (đƣờng kớnh sợi theo cụng bố cỡ 0,01 mm), trọng lƣợng nhẹ. Khi cú mặt một mỡnh, khụng liờn kết với bờ tụng, sợi cú thể chịu đƣợc nhiệt độ lờn tới xấp xỉ 300oC. Tuy nhiờn, sợi tổng hợp về bản chất là sợi kỵ nƣớc, bề mặt sợi tổng hợp thƣờng trơn tru và vỡ thế cỏc hạt ximăng rất khú bỏm. Nếu khụng cú cỏc giải phỏp thớch hợp, rất khú cú thể vớt đƣợc cỏc hạt xi măng từ dung dịch huyền phự xi măng và vỡ thế hiệu suất xeo thấp. Kết quả của điều đú là composite tạo ra cú độ bền cơ-lý thấp, dễ tỏch lớp, khụng đỏp ứng đƣợc cỏc yờu cầu của sản phẩm. Để sử dụng đƣợc, chỳng ta cần chuyển chỳng sang dạng ƣa nƣớc. Điều này cũng làm tăng giỏ thành của loại nguyờn liệu này lờn đang kể.
- Sợi PVA: cú độ phõn cực lớn, tạo tớnh tƣơng thớch với cỏc sản phẩm thuỷ hoỏ xi măng, dễ dàng phõn tỏn trong hồ liệu, bỏm dớnh tốt với đỏ xi măng. Sợi PVA cú cƣờng độ chịu kộo và mụđun đàn hồi cao, bền axớt, bền kiềm. Sợi PVA khụng gõy độc về mặt hoỏ học, cũn về mặt cơ học, sợi PVA cú đƣờng kớnh từ 10 – 16 àm, khụng bị "sợi hoỏ" dƣới tỏc dụng cơ học do đú khụng gõy cỏc bệnh qua đƣờng hụ hấp. Sợi PVA bỏm dớnh tốt với xi măng, tăng cƣờng độ bền của tấm, song khụng thể phõn tỏch thành cỏc hạt cực nhỏ.
Bảng 6. Cỏc thụng số kỹ thuật của sợi PVA – Nhập Bản [8] Độ dài sợi (mm) Chỉ số sợi (dtex) Độ bền (CN/dtex) Mụ-đun đàn hồi (CN/dtex) Độ gión dài (%) 6 2,0 ± 0,25 ≥ 11 280 2-8
Để sử dụng loại sợi này trong cấp phối, nhúm nghiờn cứu chọn sử dụng loại sợi đƣờng kớnh trung bỡnh 0,05 mm và độ dài sợi từ 5 – 8 mm.