Bài giảng Công nghệ vật liệu cách nhiệt - Chương 6: Bê tông tổ ong cách nhiệt

Bài giảng Công nghệ vật liệu cách nhiệt - Chương 6: Bê tông tổ ong cách nhiệt trình bày phân loại bê tông tổ ong cách nhiệt; nguyên vật liệu chế tạo bê tông tổ ong cách nhiệt; một số tính chất kỹ thuật cơ bản của bê tông tổ ong cách nhiệt; công nghệ chế tạo bê tông tổ ong cách nhiệt.

Chương 6: Bê tông tổ ong cách nhiệt

I Giới thiệu chung:

II Phân loại bê tông tổ ong cách nhiệt:

III Nguyên vật liệu chế tạo bê tông tổ ong

cách nhiệt:

IV Một số tính chất kỹ thuật cơ bản của bê

tông tổ ong cách nhiệt:

V Công nghệ chế tạo bê tông tổ ong cách

nhiệt:

I Giới thiệu chung:

 Bê tông tổ ong cách nhiệt cũng là một loại bêtông nhẹ (hay đặc biệt nhẹ) chứa một số lượnglớn các lỗ rỗng nhân tạo bé và kín giống hình tổong có kích thước từ 0,5 ÷ 2mm phân bố mộtcách đồng đều và được ngăn cách nhau bằngnhững vách ngăn mỏng, chắc

I Giới thiệu chung:

 Bên trong bê tông tổ ong cách nhiệt bao gồm hai

II Phân loại bê tông tổ ong cách nhiệt:

 1 Theo khối lượng thể tích và mục đích sửdụng: bê tông tổ ong được phân thành 3 loại(tương tự bê tông nhẹ cốt liệu rỗng)

 Bê tông tổ ong cách nhiệt: được sử dụng vớimục đích cách nhiệt, có khối lượng thể tích từ

500 ÷ 800 kg/m3

II Phân loại bê tông tổ ong cách nhiệt:

 Bê tông tổ ong chịu lực – cách nhiệt: được sửdụng với mục đích vừa chịu lực – vừa cáchnhiệt, có khối lượng thể tích từ 800 ÷ 1000kg/m3 và cường độ chịu nén tương ứng nằmtrong khoảng 30 ÷ 100 kG/cm2

 Bê tông tổ ong chịu lực: được sử dụng với mụcđích chịu lực, có khối lượng thể tích từ 1000 ÷

1200 kg/m3 và cường độ chịu nén tương ứngnằm trong khoảng 100 ÷ 200 kG/cm2

II Phân loại bê tông tổ ong cách nhiệt:

 2 Theo phương pháp tạo rỗng: bê tông tổ ongcách nhiệt được chia thành hai loại

 Bê tông khí: được chế tạo theo phương pháp tạokhí

 Bê tông bọt: được chế tạo theo phương pháp tạobọt

II Phân loại bê tông tổ ong cách nhiệt:

 3 Theo chất kết dính và điều kiện rắn chắc: bêtông tổ ong được phân thành các loại như sau

 Bê tông tổ ong rắn chắc trong điều kiện dưỡng

hộ tự nhiên (áp suất thường, nhiệt độ thường)hay dưỡng hộ nhiệt ẩm (áp suất thường, nhiệt độcao) loại bê tông tổ ong này thường sử dụngchất kết dính là xi măng portland và các chủngloại của xi măng Loại bê tông được chế tạotrong trường hợp này có thể gọi là bê tông khíkhông chưng áp; bê tông bọt không chưng áp

II Phân loại bê tông tổ ong cách nhiệt:

 Bê tông tổ ong rắn chắc trong điều kiện dưỡng

hộ chưng áp (áp suất cao, nhiệt độ cao) loại bêtông tổ ong này thường sử dụng chất kết dínhhỗn hợp gồm vôi – cấu tử silic hoặc xi măng –[vôi + cấu tử silic với tỷ lệ nhiều hơn xi măng].Loại bê tông được chế tạo trong trường hợp này

có thể gọi là bê tông silicat khí chưng áp [hay bêtông khí chưng áp]; bê tông silicat bọt chưng áp[hay bê tông bọt chưng áp]

III Nguyên vật liệu chế tạo bê tông tổ ong

cách nhiệt:

 Nguyên vật liệu để chế tạo bê tông tổ ong cách

nhiệt bao gồm chất kết dính, thành phần silic,

chất tạo rỗng, nước và một số phụ gia cần thiết

III Nguyên vật liệu chế tạo bê tông tổ ong

cách nhiệt:

 1 Chất kết dính:

 Trong chế tạo bê tông tổ ong cách nhiệt ta có thể sử dụng một trong các loại chất kết dính sau:

 Xi măng portland và các chủng loại của nó.

 Chất kết dính hỗn hợp vôi – cấu tử silic.

 Chất kết dính hỗn hợp xi măng – [vôi + cấu tử silic].

 Đối với bê tông tổ ong cách nhiệt cứng rắn trong điều kiện dưỡng hộ tự nhiên hay dưỡng hộ nhiệt ẩm thì ta thường dùng chất kết dính là xi măng portland.

 Đối với bê tông tổ ong cách nhiệt cứng rắn trong điều kiện chưng áp trong autoclav thì ta thường dùng chất kết dính hỗn hợp vôi – cấu tử silic hay xi măng – [vôi + cấu tử silic] theo tỷ lệ 1:1.

III Nguyên vật liệu chế tạo bê tông tổ ong

cách nhiệt:

 2 Thành phần silic [cấu tử silic]:

 Thành phần silic thường dùng trong chế tạo bê tông tổ ong cách nhiệt có thể là:

 Cát thạch anh nghiền mịn: chủ yếu là nghiền ướt để tăng

III Nguyên vật liệu chế tạo bê tông tổ ong

cách nhiệt:

 3 Chất tạo rỗng: loại chất tạo rỗng thường dùng trong chế tạo bê tông tổ ong cách nhiệt là chất tạo bọt và chất tạo khí.

 a Chất tạo bọt: là các chất hoạt động bề mặt như chất tạo bọt xà phòng - keo nhựa thông, huyết thủy phân, nhựa saponin

 Bọt kỹ thuật được tạo ra từ các chất tạo bọt kể trên được đặc trưng bởi độ đàn hồi và tính ổn định của bọt [nghĩa

là bọt không bị phá vỡ sau một khoảng thời gian nhất định].

III Nguyên vật liệu chế tạo bê tông tổ ong

cách nhiệt:

 Độ ổn định của bọt kỹ thuật được xác định thông qua việc đo

độ sụt của cột bọt sau một khoảng thời gian nhất định.

 Một số yêu cầu đối với chất tạo bọt:

 Giữ được độ ổn định của bọt trong hỗn hợp tạo hình hay trong điều kiện sử dụng bột khoáng mịn để khoáng hóa bọt.

 Không kéo dài thời gian đông kết của chất kết dính.

 Không làm giảm cường độ của loại chất kết dính sử dụng chế tạo sản phẩm.

 Không được phân hủy trong vận chuyển, bảo quản và không độc hại

III Nguyên vật liệu chế tạo bê tông tổ ong

cách nhiệt:

 b Chất tạo khí: loại chất tạo khí có thể đưa vàotrong hỗn hợp tạo hình bê tông tổ ong cách nhiệt

là peroxit hiđrô (H2O2), bột nhôm (Al)

 Khi sử dụng chất tạo khí là peroxit hiđrô tronghỗn hợp tạo hình thì quá trình phồng nở hỗn hợpdiễn ra do sự phân hủy H2O2 ở ngay nhiệt độthường thải ra khí O2 Phản ứng phân hủy H2O2

thải khí O2 như sau:

III Nguyên vật liệu chế tạo bê tông tổ ong

cách nhiệt:

 Lưu ý: quá trình thải khí diễn ra khi sử dụng chấttạo khí là peroxit hiđrô được gọi là quá trình tạokhí mà ở đó chất tạo khí không có tương tác vớicác thành phần tạo nên vật liệu

 Còn khi sử dụng chất tạo khí là bột nhôm tronghỗn hợp tạo hình thì quá trình phồng nở hỗn hợpdiễn ra do sự tương tác giữa chất tạo khí bộtnhôm với một trong các thành phần tạo nên vậtliệu và cùng lúc thải ra khí H2 làm phồng nở hỗnhợp

III Nguyên vật liệu chế tạo bê tông tổ ong

cách nhiệt:

 Phương trình phản ứng thải khí làm phồng nở hỗn hợp vữa lỏng khi sử dụng chất tạo khí là bột nhôm (Al):

2Al + 3Ca(OH) 2 + 6H 2 O = 3CaO.Al 2 O 3 6H 2 O + 3H 2 ↑

 Lưu ý: bột nhôm là loại chất tạo khí diễn ra ở nhiệt

độ thấp được sử dụng phổ biến hiện nay trong chế tạo bê tông khí cách nhiệt, cứ 1g bột nhôm có thể thải ra khoảng 1250cm3 khí hiđrô và nhiệt độ thích hợp của quá trình thải khí xấp xỉ 50oC.

III Nguyên vật liệu chế tạo bê tông tổ ong

cách nhiệt:

 Một số yêu cầu đối với các chất tạo khí:

 Quá trình thải khí phải diễn ra đồng đều

 Chất khí thải ra không độc hại và không ảnhhưởng đến chất lượng sản phẩm

 Có khả năng tạo ra một khối lượng khí lớn

 Cho phép kết hợp khoảng nhiệt độ thải khí tối đavới nhiệt độ mềm hóa vật liệu còn đang phồngnở

 Ổn định trong vận chuyển và bảo quản

III Nguyên vật liệu chế tạo bê tông tổ ong

cách nhiệt:

 4 Phụ gia khác:

 Phụ gia khoáng – thạch cao:

 Thạch cao khi sử dụng trong chế tạo bê tông tổong cách nhiệt (đặc biệt là bê tông khí) cần cóhàm lượng CaSO4 ≥ 70% và phải được nghiền tới

độ mịn có lượng sót sàng 90μm không lớn hơn15% [hay lượng sót trên sàng 918 lỗ/cm2 đối vớithạch cao loại I không lớn hơn 25%, còn đối vớiloại II không lớn hơn 35%] Có thể sử dụng mộttrong hai loại thạch cao sau:

III Nguyên vật liệu chế tạo bê tông tổ ong

cách nhiệt:

 Thạch cao khan ngậm 0,5 ÷ 1,5 phân tử nướckhông những có tác dụng kích thích sự tạokhoáng tobermorite mà còn có tác dụng rút ngắnthời gian tháo khuôn Loại này dùng phù hợptrong những dây chuyền sản xuất không có “hầmsấy” dưỡng hộ nhiệt ẩm (lưu ý: sản phẩm vẫncứng rắn ở điều kiện chưng áp trong autoclav khidùng chất kết dính hỗn hợp vôi – cấu tử silic hay

xi măng – [vôi + cấu tử silic])

III Nguyên vật liệu chế tạo bê tông tổ ong

cách nhiệt:

 Thạch cao tươi hay đá thạch cao ngậm hai phân

tử nước chỉ có tác dụng kích thích sự tạo khoángtobermorite mà không có tác dụng thúc đẩy quátrình tháo khuôn Loại này dùng phù hợp trongnhững dây chuyền sản xuất đã có “hầm sấy”dưỡng hộ nhiệt ẩm (lưu ý: sản phẩm vẫn cứngrắn ở điều kiện chưng áp trong autoclav khi dùngchất kết dính hỗn hợp vôi – cấu tử silic hay ximăng – [vôi + cấu tử silic])

III Nguyên vật liệu chế tạo bê tông tổ ong

cách nhiệt:

 Phụ gia hóa học – phụ gia rắn nhanh:

 Trong chế tạo bê tông tổ ong cách nhiệt khi dùngchất kết dính xi măng portland (không chưng áptrong autoclav) để thúc đẩy quá trình rắn chắccủa sản phẩm trong điều kiện dưỡng hộ tự nhiênhay dưỡng hộ nhiệt ẩm ta thường sử dụng thêmphụ gia rắn nhanh

 Một số loại phụ gia rắn nhanh có thể dùng đượcnhư: CaCl2.nH2O; Al2(SO4)3; [0,75CaCl2 +0,25AlCl3] hoặc [0,75CaCl2 + 0,25FeCl3]

III Nguyên vật liệu chế tạo bê tông tổ ong

cách nhiệt:

 Còn khi dùng chất kết dính hỗn hợp là bột vôisống nghiền mịn – cấu tử silic thì hỗn hợp vữalỏng có thể đạt đến nhiệt độ gần 90oC dẫn đến cóthể làm nứt sản phẩm mới thành hình Do đó đểgiảm tốc độ tôi của bột vôi sống ta có thể chothêm vào hỗn hợp vữa lỏng một trong các loạiphụ gia sau đây: CaSO4.2H2O (đá thạch cao),thủy tinh lỏng hay bã rượu sunfit

III Nguyên vật liệu chế tạo bê tông tổ ong

cách nhiệt:

 5 Nước:

 Nước dùng để chế tạo bê tông tổ ong cách nhiệt phải không gây ảnh hưởng xấu đến thời gian ninh kết của chất kết dính và sự tạo khoáng của quá trình phản ứng hóa học.

 Loại nước có thể dùng được trong chế tạo bê tông tổ ong cách nhiệt là nước sinh hoạt, còn những loại nước có chứa ván dầu, mỡ, nước có chứa tạp chất hữu cơ vượt quá 15mg/l, nước có độ PH nhỏ hơn 4 và lớn hơn 12,5

Là những loại nước không nên dùng.

IV Một số tính chất kỹ thuật cơ bản của bê

tông tổ ong cách nhiệt:

 Độ dẫn nhiệt, khối lượng thể tích và cường độ

chịu nén là ba chỉ tiêu quan trọng hàng đầu của

bê tông tổ ong cách nhiệt

 Đối với bê tông tổ ong cách nhiệt, mác bê tông

được xác định theo khối lượng thể tích, có giá trị

nằm trong khoảng 500 ÷ 800 kg/m3, tương ứng

có độ dẫn nhiệt từ 0,126 ÷ 0,186 w/m.oC

IV Một số tính chất kỹ thuật cơ bản của bê

tông tổ ong cách nhiệt:

 Đối với bê tông tổ ong chịu lực và chịu lực –cách nhiệt, mác bê tông được xác định theo

cường độ chịu nén có giá trị nằm trong khoảng

30 ÷ 200 kG/cm2 và khối lượng thể tích là 800 ÷

1200kg/m3 tương ứng có độ dẫn nhiệt từ 0,186 ÷

0,465 w/m.oC

IV Một số tính chất kỹ thuật cơ bản của bê

tông tổ ong cách nhiệt:

 Ngoài ba chỉ tiêu trên, trong thực tế sử dụng bê

tông tổ ong cách nhiệt ta cũng cần phải lưu ý đếnmột số chỉ tiêu khác nữa đó là độ co ngót, độẩm

 So với bê tông xi măng thông thường thì bê tông

tổ ong cách nhiệt có giá trị độ co ngót khá lớn

 Đối với bê tông xi măng thông thường: giá trị độ

co ngót khoảng 0,2 ÷ 0,35 mm/m

IV Một số tính chất kỹ thuật cơ bản của bê

tông tổ ong cách nhiệt:

 Đối với bê tông tổ ong cách nhiệt chưng áp trong

autoclav: giá trị độ co ngót khoảng 0,4 ÷ 0,6 mm/m.

 Đối với bê tông tổ ong cách nhiệt không chưng áp

trong autoclav: giá trị độ co ngót khoảng 1,5 ÷ 2,5 mm/m.

 Trong thực tế sử dụng, ở môi trường không khí bê

tông tổ ong cách nhiệt có độ ẩm khá cao và khi bị

làm ẩm thường rất khó sấy khô – nhất là đối với loại

có khối lượng thể tích nhỏ, chính điều này dẫn đến

làm tăng khối lượng thể tích, giảm cường độ và kéo

theo các tính chất nhiệt kỹ thuật cũng giảm theo.

V Công nghệ chế tạo bê tông tổ ong cách

nhiệt:

 1 Công nghệ chế tạo bê tông khí cách nhiệt:

 a Cơ sở hóa lý của phương pháp tạo ra cấu trúc rỗng cho bê tông khí:

 Phương pháp thường sử dụng để tạo rỗng cho bê tông khí được gọi là phương pháp tạo khí.

 Cơ sở hóa lý của phương pháp tạo khí: theo phương pháp này, chất khí sinh ra trong khối tích vật liệu ở trạng thái nhớt dẻo có tác dụng phồng nở tạo ra cấu trúc rỗng.

V Công nghệ chế tạo bê tông tổ ong cách

nhiệt:

 1 Công nghệ chế tạo bê tông khí cách nhiệt:

 a Cơ sở hóa lý của phương pháp tạo ra cấu trúc rỗng cho bê tông khí:

 => Trong quá trình phồng nở, cấu trúc rỗng tổ ong được hình thành lúc này độ rỗng toàn phần của vật liệu phụ thuộc vào:

 Khối lượng pha khí được tạo ra.

 Khả năng giữ khí trong khối tích của vật liệu.

V Công nghệ chế tạo bê tông tổ ong cách

nhiệt:

 1 Công nghệ chế tạo bê tông khí cách nhiệt:

 b Công nghệ chế tạo bê tông khí cách nhiệt: sử dụng chất tạo khí là bột nhôm (Al)

 Bước 1: chuẩn bị phối liệu nghiền mịn

 Xi măng và chất tạo khí bột nhôm (Al) có độ mịn lớn

do đó không cần qua khâu nghiền.

 Vôi cục và thành phần silic cần phải nghiền đến độ mịn cần thiết.

 Phụ gia thạch cao (thạch cao khan hay đá thạch cao) cũng cần phải nghiền đến độ mịn cần thiết.

V Công nghệ chế tạo bê tông tổ ong cách

nhiệt:

 Bước 2: chuẩn bị hỗn hợp tạo hình

 Định lượng các thành phần trong phối liệu gồm có xi măng, vôi – cấu tử silic, bột nhôm, phụ gia thạch cao, phụ gia hoạt động bề mặt [thủy tinh lỏng – nếu cần], phụ gia rắn nhanh [CaCl 2 nH 2 O – nếu cần], nước [gia nhiệt lên 60oC – nếu cần].

 Sau đó nhào trộn chung trong máy trộn vữa cho đến khi tạo ra được hỗn hợp vữa lỏng có độ đồng nhất cao với các tính chất kỹ thuật cần thiết.

 Còn việc tạo rỗng cho hỗn hợp vữa lỏng được tiến hành trong giai đoạn thành hình sản phẩm.

V Công nghệ chế tạo bê tông tổ ong cách

nhiệt:

 Bước 3: thành hình sản phẩm

 Hỗn hợp trên được rót vào khuôn và tại đây sẽ diễn ra quá trình phồng nở cho đến khi hết chất tạo khí bột nhôm [nghĩa là không còn chất khí thoát ra nữa, hỗn hợp hết phồng nở] và tiếp theo hỗn hợp vữa sau khi phồng nở bắt đầu rắn chắc => bộ khung chịu lực của sản phẩm dần hình thành, tạo ra sản phẩm bê tông khí cách nhiệt.

 Phương trình phản ứng thải khí làm phồng nở hỗn hợp vữa lỏng khi sử dụng chất tạo khí là bột nhôm (Al):

 2Al + 3Ca(OH) 2 + 6H 2 O = 3CaO.Al 2 O 3 6H 2 O + 3H 2 ↑

V Công nghệ chế tạo bê tông tổ ong cách

nhiệt:

 2 Công nghệ chế tạo bê tông bọt cách nhiệt:

 a Cơ sở hóa lý của phương pháp tạo ra cấu trúc rỗng cho bê tông bọt:

 Phương pháp thường sử dụng để tạo rỗng cho bê tông bọt được gọi là phương pháp tạo bọt.

 Cơ sở hóa lý của phương pháp tạo bọt: theo phương pháp này, hỗn hợp vữa lỏng được tạo rỗng bằng cách trộn lẫn với bọt kỹ thuật đã được chuẩn bị trước từ các chất tạo bọt [chất tạo bọt xà phòng – keo nhựa thông, huyết thủy phân, nhựa saponin] tạo ra hỗn hợp xốp có

độ rỗng xác định.

V Công nghệ chế tạo bê tông tổ ong cách

nhiệt:

 Lưu ý: bọt kỹ thuật được đặc trưng bởi độ đàn hồi và tính ổn định của bọt, nghĩa là bọt không bị vỡ sau một khoảng thời gian nhất định.

 => Như vậy, bọt kỹ thuật được chế tạo từ các chất tạo bọt nói trên phải đáp ứng được các yêu cầu dưới đây:

 Độ sụt của cột bọt sau 1 giờ không quá 10mm.

 Năng suất bọt tạo ra (của 1kg chất tạo bọt) không ít hơn 15lít/1kg chất tạo bọt.

 Hệ số sử dụng bọt không nhỏ hơn 0,8.

V Công nghệ chế tạo bê tông tổ ong cách

nhiệt:

 2 Công nghệ chế tạo bê tông bọt cách nhiệt:

 b Công nghệ chế tạo bê tông bọt cách nhiệt:

 Bước 1: chuẩn bị phối liệu nghiền mịn

 Xi măng có độ mịn lớn do đó không cần qua khâu nghiền.

 Vôi cục và thành phần silic cần phải nghiền đến độ mịn cần thiết.

 Phụ gia thạch cao (thạch cao khan hay đá thạch cao) cũng cần phải nghiền đến độ mịn cần thiết [nếu có].

V Công nghệ chế tạo bê tông tổ ong cách

nhiệt:

 Bước 2: chuẩn bị hỗn hợp tạo hình

 Định lượng và chế tạo bọt kỹ thuật có độ ổn định cao từ dung dịch chất tạo bọt (trong máy đánh bọt).

 Định lượng các thành phần trong phối liệu gồm có xi măng, vôi – cấu tử silic, phụ gia thạch cao, phụ gia hoạt động bề mặt [thủy tinh lỏng – nếu cần], phụ gia rắn nhanh [CaCl 2 nH 2 O – nếu cần], nước.

 Sau đó nhào trộn chung trong máy trộn vữa cho đến khi tạo ra được hỗn hợp vữa lỏng có độ đồng nhất cao với các tính chất kỹ thuật cần thiết.