Nghiên cứu, phân loại các dạng sụt, trượt mái taluy đường Hồ Chí Minh đoạn Đắk Rông - Thạnh Mỹ và luận chứng giải pháp xử lý hiệu quả
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (9.45 MB, 144 trang )
Tuyển tập công trình Hội nghị khoa học công nghệ và môi trường năm 2009
Viện Khoa học và Công nghệ GTVT
Hà Nội, 30/10/2009
Nghiên cứu, phân loại các dạng sụt, trượt mái taluy đường Hồ Chí Minh
đoạn Đắk Rông - Thạnh Mỹ và luận chứng giải pháp xử lý hiệu quả
NCS. Huỳnh Thanh Bình
Viện Khoa học và Công nghệ GTVT
Tóm tắt: Hiện tượng sụt, trượt mái taluy trên đường Hồ Chí Minh đoạn Đắc Rông - Thạnh Mỹ đã
và đang diễn ra hết sức phức tạp và mãnh liệt. Do đó, việc nghiên cứu và phân loại các dạng sụt
trượt mái taluy của là điều cần thiết. Qua nghiên cứu và phân loại, xác định rõ nguyên nhân hình
thành, điều kiện hỗ trợ phát sinh, đặc điểm, cấu trúc, kiến trúc, quy mô và cơ chế phát triển sụt
trượt của mái taluy. Từ những kết quả nghiên cứu và phân loại này đánh giá được độ ổn định của
mái taluy và đưa ra giải pháp phòng chống hiệu quả đối với mỗi dạng sụt trượt.
Abstract: The phenomena of enrosion and land sliding on slope on DakRong-ThanhMy section,
Ho Chi Minh Highway have occrurred complicatedly and strongly. Thus, studying an classifying
the type of great concern. Through study and classification, the main cause, ocrurrence supporting
conditions, characteristics, structrures, scales and devolopment mechanism of slope land sliding
can be determined. Based on study results and classification, stability of slope can be avalueted
and effective prevention solutions for each type of land sliding are proposed.
Đường Hồ Chí Minh nhánh phía Tây đoạn Đắk Rông - Thạnh Mỹ từ Km250T đến Km510T đi
qua các tỉnh Quảng Trị, Thừa Thiên-Huế, Quảng Nam dài khoảng 250Km. Sau khi thi công và hoàn
thành vào năm 2005 đến nay đã và đang diễn ra hiện tượng sụt, trượt mái taluy hết sức mãnh liệt và
phức tạp. Hàng năm, Ban quản lý dự án đường Hồ Chí Minh cùng các đơn vị tư vấn thiết kế đã xử lý
hàng trăm điểm lớn nhỏ trên đoạn, tuy nhiên trên tuyến vẫn tiếp tục phát sinh các điểm trượt mới.
Theo thống kê của Viện Khoa học và Công nghệ GTVT tháng 11/2007 trên đoạn có khoảng 140 điểm
sụt trượt các loại.
Hình 1. Vị trí sụt, trượt đất đường Hồ Chí Minh đoạn Đắc Rông - Hiên
1
Hình 2. Vị trí sụt, trượt đất đường Hồ Chí Minh đoạn Hiên - Thạnh Mỹ
Trong số 140 điểm thống kê được có 122 điểm sụt lở taluy dương, 13 điểm sụt lở taluy âm, 05
điểm sụt lở cả taluy dương và taluy âm, có 138 điểm có khối lượng trên 1000m3, 38 điểm có khối
lượng > 10 000m3. Hàng năm, trên tuyến xảy ra trung bình khoảng 30 đến 40 điểm sụt và trượt đất có
qui mô vừa và lớn (>10 000m3), hàng trănm điểm sụt qui mô nhỏ với khối lượng hàng chục vạn khối
đất đá, mỗi năm lại phát sinh các điểm sụt khác nhau.
Để nhận biết tại hiện trường và phân biệt về bản chất hiện tượng đất sụt xảy ra trên mái dốc, cần
phải tiến hành phân loại hiện tượng sụt, trượt mái taluy, mái dốc. Nhằm mục đích chung để phục vụ
cho công tác khảo sát – thiết kế và quản lý đường xá. Việc phân loại giúp cho việc định hướng tìm
hiểu, đánh giá các điều kiện và nguyên nhân chính gây ra các dạng cụ thể của đất sụt, phân tích và giải
thích được nguyên nhân phát sinh và phát triển hiện tượng, từ đó hỗ trợ việc đề xuất các phương án xử
lý và lựa chọn phương án hợp lý nhất để xử lý đạt hiệu quả mong muốn hiện tượng sụt, trượt trên cơ
sở khoa học.
Nguyên tắc phân loại các hiện tượng sụt, trượt xảy ra trên đường Hồ Chí Minh, đoạn Đắk Rông Thạnh Mỹ dựa vào những tiêu chí sau:
- Bản chất, cơ chế phát sinh, phát triển và đặc điểm dịch chuyển của đất đá trên mái dốc.
- Các điều kiện và nguyên nhân chính phát sinh ra hiện tượng sụt, trượt.
Qua đánh gía có thể nhận biết đủ các loại hình đất sụt đặc trưng nhất của hiện tượng sụt, trượt đất
ở Việt Nam đã diễn ra trên Đường Hồ Chí Minh nhánh phía Tây, đoạn Đắk Rông - Thạnh Mỹ như
sau:
1. Trượt đất:
Chiếm tỷ lệ chủ yếu khoảng 12% tổng số các điểm sụt trên tuyến, Trượt đất là hiện tượng cả
nguyên khối đất đá nằm trên sườn đồi hay mái dốc bị dịch chuyển như một cố thể theo nguyên lý
trọng lực, hướng di chuyển tịnh tiến xuống phía dưới trên một mặt liên tục, gẫy khúc hoặc có dạng
2
cung tròn trong lòng đất gọi là mặt trượt. Đất đá và cây cối nằm bên trên khối trượt, trong quá trình bị
dịch chuyển, không bị xáo trộn. Cây cối mọc trên thân khối trượt vẫn còn nguyên nhưng sẽ bị nghiêng
đều theo một hướng (còn gọi là hiện tượng cây say, rừng say). Trong đó, đất đá trên thân khối trượt và
phía dưới bề mặt trượt vẫn có độ ẩm bình thường, nhưng đất tại mặt trượt thì có độ ẩm cao, tăng vọt,
và trạng thái đất đá tại đó bị cà nát, vò nhàu, vỡ vụn.
2. Sụt lở đất đá:
Chiếm tỷ lệ chủ yếu khoảng 70% tổng số các điểm sụt trên tuyến, thực tế rất khó phát hiện các
dấu hiệu như vách trượt, mặt trượt, trụ trượt một cách rõ ràng. Khối đất sụt có xu hướng dịch chuyển
xuống cuối dốc. Đất đá trong khối trượt bị xáo trộn cùng với cây cối. Tốc độ sụt lở thường diễn ra khá
nhanh ảnh hưởng đến độ ổn định của các khối đất kề bên. Lượng đất sụt có thể chiếm một thể tích khá
lớn, có thể tràn lấp hẳn một đoạn đường. Đây là loại sụt trượt phổ biến trên các tuyến đường miền núi
nước ta.
3. Xói sụt đất đá:
Do tác động bào xói của nước mặt và áp lực thủy động của nước ngầm gây ra, chiếm tỷ lệ khoảng
15% các điểm sụt, trượt. Đây là hiện tượng biến dạng cục bộ của sườn đồi hoặc mái dốc dưới tác động
trực tiếp của dòng chảy từ lưu vực phía trên đổ về hoặc kết hợp với tác động của dòng chảy ngầm. Đối
với nền đường đào, lúc đầu xuất hiện hiện tượng xói đất và đất bị bóc từng mảng ở phia trên đỉnh ta
luy sau đó phát triển mạnh dần xuống phía dưới dọc theo dòng chảy và tỷ lệ với lưu tốc dòng chảy.
Mức độ hoạt động gây xói thường chậm, có thể sau hàng giờ, hàng ngày, hàng tuần mới hoàn thành
một quá trình xói sụt. Khối lượng xói sụt không lớn và tuỳ thuộc vào mức độ phong hoá của đất đá, độ
dốc của sườn mái dốc, lượng nước ngầm, nước mặt. Hậu quả cuối cùng của hiện tượng này thường để
lại trên mặt địa hình những rãnh xói, hoặc những hang hốc. Sản phẩm của xói sụt đất là những đống
đất đá ở chân dốc, lấp mặt đường hoặc lấp suối.
4. Đá đổ, đá lăn:
Là hiện tượng các tảng, các khối đá từ trên cao sườn đồi hoặc mái dốc bị lở và rơi tự do, đổ thẳng
xuống mặt đường tạo thành từng đống vụn, từng tảng hoặc thành từng khối lớn có kích thước từ vài
cm đến hàng chục mét, gây mất ổn định cho mái dốc và cản trở giao thông, đặc biệt đe dọa đến an toàn
giao thông cho người và các phương tiện tham gia giao thông trên đường.
Hình 3. Sơ đồ trượt đất
Hình 4. Trượt đất tại Km 428T+900
3
Hình 5. Sơ đồ sụt lở đất đá
Hình 6. Sụt lở đất đá tại Km403T+080
Hình 7. Sơ đồ xói sụt đất đá
Hình 8. Xói sụt đất đá tại Km 477T+600
Hình 9. Sơ đồ đá lở, đá lăn
Hình 10. Đá lở tại Km251T gần đầu cầu Đắk Rông
Tùy thuộc điều kiện địa hình, điều kiện địa chất công trình, địa chất cấu tạo, địa chất thủy văn,
thủy văn, khí hậu, lượng mưa, … tại những vị trí cần xử lý có các mức độ khác nhau về sự ổn định và
bền vững của mái dốc. Để lựa chọn biện pháp xử lý đạt hiệu quả cần làm rõ những yếu tố sau:
- Khảo sát và phân tích nhằm xác định rõ các điều kiện và nguyên nhân gây ra hiện tượng sụt,
trượt;
- Thông thường các hiện tượng phá hoại nền đường, mái dốc thường phát sinh và phát triển do
nhiều nguyên nhân gây ra đồng thời do đó cần phải áp dụng một cách đồng bộ nhiều biện pháp kỹ
thuật;
4
- Biện pháp thiết kế xử lý sụt, trượt phải phù hợp với chủ trương kỹ thuật do Chủ đầu tư đề ra,
theo đó phải đáp ứng được yêu cầu lựa chọn để thiết kế biện pháp xử lý đất sụt có tính tạm thời hay
nửa kiên cố hoặc kiên cố hóa, bền vững lâu dài;
- Các biện pháp xử lý đất sụt tuy phong phú nhưng biện pháp với phương án được lựa chọn để
tiến hành thiết kế phải là phương án hợp lý nhất, đáp ứng được các yêu cầu cơ bản về kỹ thuật và các
quy định về môi trường, kinh tế – xã hội tại địa phương.
Qua tổng kết kinh nghiệm phòng chống sụt, trượt của các nước trên thế giới và tại Việt Nam, có
thể nhận thấy các giải pháp phòng chống sụt, trượt rất đa dạng và phong phú. Từ góc độ công nghệ, có
thể chia ra làm 2 loại giải pháp, đó là:
- Các giải pháp công nghệ truyền thống:
+ Biện pháp đóng tường cừ bằng tre, nứa, đan phên, ...
+ Biện pháp thoát nước mặt;
+ Biện pháp trồng cỏ, trồng cây;
+ Biện pháp thả đá gia cố chân taluy;
+ Biện pháp lát đá, xếp đá khan;
+ Biện pháp xếp bao cát, bao đất, cũi lợn;
+ Biện pháp tường, kè rọ đá;
+ Biện pháp cắt cơ giảm tải;
+ Biện pháp xây lát đá gia cố bề mặt;
+ Biện pháp tường ốp, tường chống và tường chờ;
+ Biện pháp tường chắn đá xây móng nông chịu áp lực đất;
+ Biện pháp tường chắn bêtông móng nông chịu áp lực đất.
- Các giải pháp công nghệ mới:
+ Biện pháp đầm rơi, đầm lăn để gia cố chặt bề mặt taluy;
+ Biện pháp sử dụng rọ đá không gỉ (Terramesh, bọc nhựa, ...);
+ Biện pháp tường đất có cốt dùng Vải địa kỹ thuật và cốt liệu khác;
+ Biện pháp trồng cỏ Vetiver có khả năng chống xói cao;
+ Biện pháp gia cố bề mặt bằng khối xây, bêtông, tấm lát;
+ Biện pháp hạ mực nước ngầm và thoát nước ngầm;
+ Biện pháp tường chắn móng cọc chống trượt sâu;
+ Biện pháp xây dựng hành lang hở (tuy-nel hở);
+ Biện pháp tường vòm neo chống trượt phẳng;
+ Biện pháp khung dầm neo chống trượt sâu.
Để đảm bảo lựa chọn được giải pháp xử lý hiệu quả có thể tham khảo bảng chỉ dẫn lựa chọn biện
pháp xử lý tùy thuộc vào mục đích, yêu cầu của từng vị trí cụ thể.
Bảng 1. Lựa chọn các biện pháp xử lý [2]
Loại
Phân loại
Biện pháp xử lý
Biện pháp xử lý tình thế, có tính tạm thời
- Trượt đất quy mô lớn đến Lựa chọn các biện pháp tạm thời để đảm bảo giao thông có điều
kiện như sau:
rất lớn
- Biện pháp 1: san lấp tạm thời trên mặt đường, bù lún đảm
bảo độ êm thuận tạm thời và đặt biển báo hiệu.
5
Loại
Phân loại
Biện pháp xử lý
Biện pháp xử lý tình thế, có tính tạm thời
- Biện pháp 2: nếu trượt đất gây sụt lún quá lớn và nguy
hiểm, cần xem xét phương án tránh tuyến tạm thờ hoặc cầu
Trượt
tạm đi qua khu vực trượt đất.
đất
Có thể hót sụt hoặc xếp tạm 3-4 hàng rọ đá, với chiều cao không
- Trượt đất quy mô vừa:
quá 4 m.
Có thể hót sụt hoặc xếp tạm 2-3 rọ đá, với chiều cao không quá 2m.
- Trượt đất quy mô nhỏ:
- Sụt lở quy mô lớn rất lớn:
Chủ yếu hót sụt để đảm bảo giao thông.
- Sụt lở quy mô vừa:
Chủ yếu hót sụt để đảm bảo giao thông.
Có thể xếp tạm 2-3 hàng rọ đá, cao không quá 3m hoặc hót sụt để
Sụt lở - Sụt lở quy mô nhỏ:
đảm bảo giao thông .
đất
- Xói sụt lớn đến rất lớn:
- Chủ yếu hót sụt để đảm bảo giao thông.
- Xói sụt quy mô vừa:
- Chủ yếu hót sụt để đảm bảo giao thông và bổ sung biện pháp
thoát nước.
Xói
- Xói sụt quy mô nhỏ:
- Có thể xếp tạm 2-3 hàng rọ đá, cao không quá 3m hoặc hót sụt để
sụt
đảm bảo giao thông kết hợp tiến hành gia cố bề mặt bằng cỏ hoặc
trồng cây (nếu có thể).
Đá lở, - Đá lở khối lớn đến rất lớn: - Đặt biển báo hiệu nguy hiểm.
- Đá lở quy mô vừa:
- Đặt biển báo hiệu nguy hiểm.
đá
- Đá lở quy mô nhỏ:
- Chủ động dọn dẹp bề mặt taluy kết hợp xếp rọ đá làm tường chờ.
lăn
Biện pháp xử lý kiên cố - bền vững hóa
- Trượt đất quy mô lớn đến - Sử dụng kết cấu khung neo, tường neo ; Tường chắn BTCT móng
cọc kết hợp cắt cơ giảm tải, gia cố bề mặt và thoát nước.
rất lớn:
- Xây dựng tường chắn BTCT cọc khoan nhồi hoặc cọc ray; Cắt cơ
Trượt - Trượt đất quy mô vừa:
giảm tải kết hợp gia cố bề mặt và thoát nước.
đất
- Trượt đất quy mô nhỏ:
- Xây dựng tường chắn chặn chân kết hợp gia cố bề mặt và thoát
nước.
- Xác định đúng nguyên nhân để có thể áp dụng các biện pháp
- Sụt lở quy mô lớn rất lớn:
thích hợp như: cắt cơ giảm tải, trồng cỏ gia cố bề mặt, bố trí hệ
thống thoát nước kết hợp xây dựng tường chắn hoặc xây dựng
tường chắn kết hợp thoát nước và gia cố bề mặt (không cắt cơ giảm
Sụt lở
đất
tải).
- Sụt lở quy mô vừa:
- Xây dựng hệ thống tường chắn, kết hợp thoát nước và gia cố bề
mặt.
- Sụt lở quy mô nhỏ:
- Xây tường chắn hoặc xếp rọ đá hoặc gia cố bề mặt
- Xây dựng hệ thống thoát nước kết hợp biện pháp gia cố thích hợp
- Xói sụt lớn đến rất lớn:
để bảo vệ bề mặt và xây dựng tường chắn bảo vệ chân taluy.
- Xây dựng hệ thống tường chắn, kết hợp thoát nước và gia cố bề
- Xói sụt quy mô vừa:
mặt.
Xói
- Xây tường chắn thấp kết hợp các biện pháp gia cố bề mặt, kể cả
- Xói sụt quy mô nhỏ:
sụt
biện pháp phủ một lớp đất hữu cơ dày 0,30 – 0, 50 m trên bề mặt
taluy để trồng cỏ chống xói.
Đá lở, - Đá lở khối lớn đến rất lớn: - Cắt cơ kết hợp neo khối đá hoặc xây dựng tường neo, khung neo
- Đá lở quy mô vừa:
- Xây dựng tường chắn kết hợp khoan neo treo lưới
đá
- Đá lở quy mô nhỏ:
- Xây dựng tường chống hoặc tường chờ
lăn
5. Kết luận:
Vấn đề nghiên cứu phòng chống sụt, trượt trong ngành Giao thông Vận tải đã có những bước
chuyển biến và tiến bộ rõ rệt trong những năm gần đây. Tuy nhiên, các sự cố công trình sau khi thiết
kế và thi công vẫn tiếp tục xảy ra hàng năm, chiếm tỷ lệ tới 5% các công trình bị hư hỏng sau mùa
mưa, do đó việc đi sâu nghiên cứu nhằm góp phần nâng cao độ bền, độ ổn định, xử lý hiệu quả trong
phòng chống sụt, trượt là rất cần thiết.
6
Từ năm 2003 tới nay, Viện Khoa học và Công nghệ GTVT trên cơ sở kết quả nghiên cứu, phân
loại chính xác, hợp lý, đã xử lý hàng trăm điểm sụt trượt lớn, nhỏ trên đường Hồ Chí Minh. Theo tổng
kết ngày 20/8/2009 của Hội đồng đánh giá nguyên nhân hư hỏng công trình sau các mùa mưa lũ trên
đoạn Xuân Mai - Ngọc Hồi (đường Hồ Chí Minh) - Ban QLDA đường Hồ Chí Minh, trong đó có sự
tham gia của các đơn vị tư vấn nhiều kinh nghiệm như: TEDI, Tư vấn 2, Tư vấn 8, Tư vấn Tổng c.ty
XD Trường Sơn, Tư vấn 533, Tư vấn 5... Viện Khoa học và Công nghệ GTVT không có công trình
nào bị hư hỏng, đổ vỡ sau khi đã được thiết kế, xử lý.
Tài liệu tham khảo
[1]. Txưtovich, N.A. (1969). Cơ học đất (Bản dịch từ tiếng Nga). Nhà xuất bản Khoa học, Hà Nội.
[2]. Doãn Minh Tâm (2008). Nghiên cứu lựa chọn công nghệ và điều kiện áp dụng công nghệ mới trong phòng
chống đất sụt trên các tuyến đường bộ. Đề tài DT063008. Hà Nội.
[3]. Hồ Chất; Doãn Minh Tâm (1985). Sổ tay phòng hộ và gia cố nền đường. Nhà xuất bản Giao thông vận tải,
Hà Nội.
[4]. Lee W. Abramson; Thomas S. Lee; Sunil Sharma; Glenn M. Boyce. (2001). Slope Stability and
Stabilization Method., John Wiley&Sons, NewYork.
[5]. V.Đ. Lomtadze (1982). Địa chất công trình (Bản dịch từ tiếng Nga). Nhà xuất bản đại học và Trung học
chuyên nghiệp, Hà Nội.
[6]. Hồ sơ khảo sát thiết kế Hợp đồng số 46/2008 " Tư vấn, lập dự toán thiết kế kỹ thuật bền vững hóa công
trình do mưa lũ gây ra năm 2007, nhánh Tây đường Hồ Chí Minh - Đắc Rông - Thạnh Mỹ, giai đoạn 1".
Viện KH&CN GTVT, Hà Nội.
7
Tuyển tập công trình Hội nghị khoa học công nghệ và môi trường năm 2009
Viện Khoa học và Công nghệ GTVT
Hà Nội, 30/10/2009
Một số kết quả nghiên cứu thử nghiệm vật liệu Carboncor asphalt
và định hướng sử dụng tại Việt Nam
ThS. Nguyễn Văn Thành
PGS.TS. Vũ Đức Chính
Viện Khoa học và Công nghệ GTVT
Tóm tắt: Carboncor asphalt là sản phẩm trộn sẵn trong trạm trộn chuyên dụng, bao gồm tro,
than rác có carbon (carbonaceaous shale), cốt liệu đá, hóa chất đặc biệt được trộn với tỷ lệ quy
định. Carboncor asphalt là sản phẩm của Công ty Carboncor (Pty) Ltd.-Cộng hòa Nam Phi, được
công bố là có nhiều ưu điểm, được đóng bao hoặc chuyên chở trực tiếp ra hiện trường để rải lớp
phủ mặt đường, hoặc làm vật liệu bảo trì, vá ổ gà...nhằm thay thế hỗn hợp bê tông nhựa truyền
thống.
Bài báo này giới thiệu một số kết quả nghiên cứu đánh giá chất lượng Carboncor asphalt thông
qua thử nghiệm trong phòng và đoạn rải thử mặt đường Carboncor asphalt tại Việt Nam năm
2008-2009, qua đó đưa ra khuyến nghị, định hướng sử dụng ở Việt Nam trong tương lai.
Abstract: Carboncor asphalt is pre-mix product from specialized mixing plant, including ash,
carbonaceous shale, rock aggregates, and special chemical with required ratio. Carboncor
asphalt is commercial product from Corboncor Ltd, The Republic of South Africa. The product is
announced with many advantages, packaged or directly transported to construction site to spread
the topping of road, or used as maintenance materials, patch work…etc in order to replace
traditional asphalt concrete.
In this paper, some research results of quality evaluation of Carboncor asphalt are described after
laboratory tests and field test were done in 2008 - 2009 period, then recommendations and
orientation of its usage in future are suggested.
1. Giới thiệu về vật liệu Carboncor asphalt
1.1. Vật liệu Carbocor asphalt
Carboncor asphalt là sản phẩm trộn sẵn trong trạm trộn chuyên dụng, bao gồm tro, than rác có
carbon (carbonaceaous shale), cốt liệu đá, hóa chất đặc biệt được trộn với tỷ lệ quy định. Nhờ sự kết
hợp giữa các phần tử carbon đó được hoạt hóa cho phép tạo ra một sự liên kết tốt hơn, gắn kết một
cách có hiệu quả các thành phần với nhau. Cường độ của lớp vật liệu Carboncor asphalt sau khi thi
công được hình thành và phát triển theo thời gian dưới tác động của liên kết đá-nhựa và quá trình bay
hơi.
Theo giới thiệu của bản hãng, Carboncor asphalt có một số đặc điểm sau:
-
Carboncor asphalt được sử dụng để làm lớp mặt đường hoặc sửa chữa, vá ổ gà,.. trong xây
dựng đường ô tô.
-
Carboncor asphalt không yêu cầu về nhiệt độ khi chế tạo cũng như khi thi công, được rải
nguội sau đó lu lèn chặt.
-
Trước khi rải vật liệu Carboncor asphalt, chỉ cần tưới nước mà không cần dùng vật liệu tưới
dính bám như bê tông nhựa nóng thông thường.
-
Mặt đường không bị phùi chất kết dính trong điều kiện nhiệt độ cao.
-
Không bị ảnh hưởng bởi điều kiện nhiệt độ. Đẫ sử dụng thành công ở nhiệt độ dưới 0oC và
trên 50oC.
84
-
Có thể rải với chiều dầy tối thiểu sau đầm nén là 10mm.
-
So với bê tông nhựa thông thường, Carboncor asphalt có lợi hơn 25% về mặt thể tích hoặc
diện tích rải mặt vì vật liệu này nhẹ hơn.
-
Không độc hại và thân thiện với môi trường.
1.2. Công nghệ sản xuất Carbocor asphalt
Công nghệ sản xuất vật liệu Carboncor asphalt gồm các bước theo sơ đồ Hình 1. Sau khi trộn
xong, vật liệu Carboncor asphalt được đựng trong bao kín hoặc được lưu giữ ở dạng rời, sau đó vận
chuyển tới công trường thi công.
Thu gom than rác
từ mỏ than
Sàng tuyển trọn than
rác tại mỏ than
Vận chuyển than rác sau khi đã
sàng đến nhà máy sản xuất
Carboncor asphalt
Lưu giữ than rác tại nhà máy
sản xuất Carboncor asphalt
Chuyển than rác vào
phễu chứa tại trạm trộn
TRỘN HỖN HỢP
Phễu chứa
cốt liệu (đá dăm)
Thùng trộn
Nhũ tương
đặc biệt
HỖN HỢP
Carboncor asphalt
Hình 1. Sơ đồ công nghệ sản xuất vật liệu Carboncor asphalt
85
2. Một số kết quả nghiên cứu thử nghiệm tại Việt Nam
Trong năm 2008-2009, Phòng Thí nghiệm trọng điểm đường bộ I đã phối hợp với Công ty Cổ
phần Quốc tế Bước tiến mới (là công ty nhận chuyển giao công nghệ vào Việt Nam) và Công ty
Carboncor (Pty) Ltd.-Cộng hòa Nam Phi (là công ty đang sở hữu công nghệ) tiến hành các nghiên cứu
thử nghiệm trong phòng và hiện trường với mục đích:
-
Đánh giá chất lượng vật liệu Carboncor asphalt và công nghệ thi công trên cơ sở những thử
nghiệm trong phòng và hiện trường trên đoạn rải thí điểm (có so sánh với đoạn bê tông nhựa
đối chứng).
-
Căn cứ kết quả thử nghiệm trong phòng và hiện trường, đưa ra nhận xét, đánh giá về chất
lượng vật liệu, công nghệ thi công và việc sử dụng vật liệu Carboncor asphalt trong xây dựng
giao thông tại Việt Nam.
2.1. Nội dung và kết quả nghiên cứu thử nghiệm trong phòng
2.1.1. Nội dung thực hiện
Nghiên cứu thử nghiệm trong phòng thí nghiệm được thực hiện trên mẫu vật liệu Carboncor
asphalt nhập khẩu từ Nam Phi và mẫu bê tông nhựa (BTNC20) đối chứng. Các chỉ tiêu thử nghiệm vật
liệu Carboncor asphalt bao gồm:
-
Các chỉ tiêu theo khuyến cáo của bản hãng;
-
Các chỉ tiêu theo khuyến cáo của Asphalt Cold Mix Asphalt Manual – MS14.
Kết quả thử nghiệm các chỉ tiêu theo khuyến nghị của bản hãng (và BTNC20 đối chứng) được
tổng hợp ở Bảng 1.
Bảng 1. Kết quả thử nghiệm các chỉ tiêu theo khuyến cáo của bản hãng
Cấp hạng giao
thông
TT
Chỉ tiêu
E4
Min
E3
Max
Min
< E2
Max
Min
Max
Kết quả thử
nghiệm
Số liệu
do bản
hãng
công bố
Car.
asphalt
BTNC20
2.189
2.243
2.425
AASHTO T166
Phương
pháp thử
1
Khối lượng thể tích
(g/cm3)
2
Độ ổn định
Marshall (kN)
8
18
7
15
4
10
7.6
7.21
10.14
AASHTO T245
3
Độ dẻo Marshall
(mm)
2
4
2
4
2
5
2.7
3.36
2.74
AASHTO T245
4
Độ bền / Độ dẻo
Marshall (kN/mm)
2,5
-
2
-
2
-
2.8
2.14
-
AASHTO T245
5
Độ ổn định Marshall
còn lại (%)
75
-
75
-
75
-
94.2
85.6
88.0
AASHTO T245
6
Cường độ ộp chẻ
25oC (kPa)
800
-
800
-
800
-
851
854
7
Độ rỗng dư (%)
3
6
3
6
2
5
5.0
5.77
4.65
Tính toán
8
Bột khóang /
Chất kết dính
1
1,5
1
1,5
1
1,5
1.1
1.25
-
AASHTO
T164, T30
22TCN73-84
Trong đó:
-
E4, E3 và E2 là cấp hạng giao thông theo tiêu chuẩn TRH8 của Nam Phi tương ứng với số
trục xe tiêu chuẩn tích luỹ (8 tấn) trong thời hạn thiết kế như quy định tại Bảng 2, chuyển đổi
sang số trục xe tiêu chuẩn tích lũy 10 tấn trong thời hạn thiết kế bằng cách sử dụng công thức
3.0.3.1 của tài liệu “Thiết kế nền, mặt đường ô tụ (theo tiêu chuẩn của Trung Quốc)”, người
dịch: Nguyễn Quang Chiêu, NXB Giao thông vận tải, 2003, được số liệu tương ứng tại Bảng
2.
86
-
Căn cứ Bảng 2.1 của tiêu chuẩn 22TCN 211-06, khuyến cáo chọn loại tầng mặt tương ứng
với cấp hạng giao thông theo tiêu chuẩn TRH8 (Nam Phi) như tại Bảng 2.
Bảng 2.
Tiêu chuẩn TRH8 (Nam Phi)
Cấp hạng
giao thông
Số trục xe tiêu chuẩn tích
luỹ trong thời hạn thiết
kế (trục xe tiêu chuẩn
8T/làn)
Số trục xe tiêu chuẩn tích luỹ
trong thời hạn thiết kế tương ứng
với trục xe tiêu chuẩn 10T (trục
xe tiêu chuẩn 10T/làn)
Khuyến cáo chọn
loại tầng mặt theo
22TCN 211-06
E4
(12 ÷ 50) x 106
(4.16 ÷ 17.3) x 106
A1
6
A2
(0.28 ÷ 1.04) x 106
A2
6
E3
(3 ÷ 12) x 10
E2
(0,8 ÷ 3) x 106
(0,2 ÷ 0,8) x 10
E1
(1.04 ÷ 4.16) x 10
6
(0.07 ÷ 0.28) x 10
6
A2, B1, B2
Kết quả thử nghiệm các chỉ tiêu theo khuyến cáo của Asphalt Cold Mix Asphalt Manual – MS14
cụ thể như sau:
-
Độ ổn định Marshall được thực hiện trên mẫu chế bị được bảo dưỡng ở nhiệt độ 22.2±1.1oC
có giá trị trung bình là 2,56 kN (so với yêu cầu kỹ thuật của bê tông nhựa nguội sử dụng nhũ
tương là 2.224 kN).
-
Thử nghiệm lượng tổn thất độ ổn định Marshall được thực hiện trên mẫu chế bị (sau khi được
bảo dưỡng ở điều kiện bão hòa chân không ở áp suất 100 mmHg, nhiệt độ 22.2±1.1oC trong
khoảng thời gian 1 giờ) không thực hiện được vì trong quá trình bảo dưỡng, mẫu bị tan dã (so
với yêu cầu kỹ thuật của bê tông nhựa nguội sử dụng nhũ tương là <50%).
2.2. Nội dung và kết quả nghiên cứu thử nghiệm tại hiện trường
2.1.1. Nội dung thực hiện
Công tác thử nghiệm tại hiện trường được thực hiện tại 2 địa điểm cụ thể tại Bảng 3.
Bảng 3.
Địa điểm 1:
Tỉnh lộ 414 (87A), Km3+200Km3+300
Địa điểm 2:
Tỉnh lộ 413 (88), Km1+50-Km1+100
Mặt đường bê tông nhựa cũ dầy 3cm
trên lớp đá dăm thấm nhập nhựa dầy
14cm; không bị xô dồn, bong bật vật
liệu hay phùi nhựa; có một số vết nứt ở
mức độ nhẹ; bề mặt tương đối bằng
phẳng
Mặt đường láng nhựa trên lớp đỏ dăm
4-6cm dầy 13cm; không bị xô dồn, bong
bật vật liệu hay phùi nhựa; có nhiều vết
nứt thành lưới
860
836
Số trục xe tí toán tiêu
chuẩn (trục/làn.năm)*
38.881
37.747
Số trục xe tiêu chuẩn
tích lũy trong thời hạn
tính toán (trục)**
0.261 x 106
0.254 x 106
Kết cấu thử nghiệm
Xem Bảng 3
Carboncor asphalt 1,5 cm
Hiện trạng tuyến
Kết cấu và tình trạng
mặt đường
Mô đun đàn hồi
(daN/cm2)
Ghi chú:
* Được tính toán dựa trên số liệu do Công ty CP QL& ĐTXD đường bộ Hà Tây cung cấp.
** Được tính toán theo 22TCN 211-06 (giả định thời gian thiết kế là 15 năm, tốc độ tăng trưởng xe là 15% /
năm)
87
Việc thi công đoạn thí điểm tại hiện trường do Công ty CP Quản lý và đầu tư xây dựng đường bộ
Hà Tây thực hiện dưới sự hướng dẫn, chuyển giao công nghệ của chuyên gia đến từ Công ty
Carboncor (Pty) Ltd. (Nam Phi).
Phòng Thí nghiệm trọng điểm đường bộ I là đơn vị tư vấn, kiểm định, theo dõi đánh giá và tổng
kết công nghệ.
2.1.2. Kết quả thử nghiệm
Việc thử nghiệm trên các đoạn thí điểm tại hiện trường được thực hiện 04 lần vào các thời điểm
cụ thể tại Bảng 4.
Bảng 4.
Vị trí thử nghiệm
Địa điểm 1
Km3+250Km3+295
Km3+295
-Km3+300
50
45
5
BTN đối chứng,
rải bằng máy
Carboncor,
rải thủ công
Carboncor,
rải bằng máy
Carboncor,
rải thủ công
5.0
3.75
3.75
1.5
Chiều dài (m)
Loại kết cấu, vật liệu sử dụng
Địa điểm 2
Km3+200Km3+250
Lý trình
Chiều dầy sau khi lu lèn theo thiết
kế (cm)
Ngày thi công
29/11/2008
07/11/2008
29/11/2008
07/11/2008
Ngày thử nghiệm kiểm tra sau khi
thi công (lần 1)
-
14/11/2008
-
14/11/2008
Ngày thử nghiệm kiểm tra sau khi
thi công (lần 2)
9/12/2008
9/12/2008
9/12/2008
9/12/2008
Ngày thử nghiệm kiểm tra sau khi
thi công (lần 3)
9/1/2009
9/1/2009
9/1/2009
9/1/2009
Ngày thử nghiệm kiểm tra sau khi
thi công (lần 4)
12/2/2009
12/2/2008
12/2/2009
12/2/2009
Ghi chú: Các đoạn thí điểm hiện trường vẫn đang được tiếp tục theo dõi, thử nghiệm
2.1.2.1. Kết quả thử nghiệm tại địa điểm 1
a) Đoạn sử dụng vật liệu Carboncor asphalt
-
Bề mặt đường ổn định, không có hiện tượng xụ dồn, bong bật vật liệu.
-
Không có hiện tượng rạn nứt, hằn lúnn vệt bánh xe.
-
Theo thời gian, sự dính bám, liên kết của vật liệu tăng dần; lớp màng dính bám với mặt
đường cũ đồng đều, nhiều hơn; dính bám với mặt đường cũ tốt hơn.
-
Kết quả thử nghiệm trên mẫu khoan các lần kiểm tra được thể hiện ở Bảng 5 và Hình 2, Hình
3, cho thấy:
+
Độ rỗng dư giảm dần;
+
Đổn định Marshall ở điều kiện 60oC, 40 phút và ở 60oC, 24 giờ tăng dần.
Bảng 5.
Lần khoan
mẫu
Khoan lần 1
Chiều
dày
(cm)
Độ rỗng dư
-VA (%)
Thử nghiệm Marshall
ở 60oC, 40 phút
Độ ổn
định
S (kN)
Độ dẻo
(mm)
Thử nghiệm Marshall
ở 60oC, 24 giờ
Độ ổn
định
S’ (kN)
Không khoan được mẫu
88
Độ dẻo
(mm)
Độ ổn định
còn lại, %
100*(S’/S)
Khoan lần 2
3.78
11.1
1.45
3.52
1.19
3.50
82.1
Khoan lần 3
3.34
9.8
1.54
2.73
1.32
3.15
95.7
Khoan lần 4
3.34
8.9
1.77
2.90
1.64
2.97
93.0
kN
15
VA (%)
14
13
12
11
7.0
6.0
11.1
9.8
10
5.54
8.9
5.58
5.37
9
S60'-Carboncor
S24h-Carboncor
S60'-BTN
S24h-BTN
4.62
4.0
8
5.67
5.57
5.0
7
3.0
6
5
4
2.0
3
2
VA-Carboncor
0
0
Lần12
Lần23
Lần3 4
1.54
1.19
1.32
12
Lần
Lần23
1.77
1.64
1.0
1
1.45
0.0
Thời gian 4
0
Lần 34
Thời gian 4
Hình 3. Kết quả thử nghiệm Marshall trên mẫu
Hình 2. Kết quả thử nghiệm độ rỗng dư trên mẫu
Carboncor
asphalt và BTN khoan về từ hiện trường
Carboncor asphalt khoan về từ hiện trường
-
Độ bằng phẳng đo bằng thước 3 mét không khác nhau nhiều giữa các lần kiểm tra.
-
Độ nhám vĩ mô của mặt đường xác định bằng phương pháp rắc cát sau khi thi công xong 1
tháng có tăng, sau đó giảm dần theo thời gian (tính đến thời điểm thử nghiệm), cụ thể tại
Bảng 6 và Hình 4.
Bảng 6. Kết quả thử nghiệm rắc cát
mm
1.4
Chiều sâu rắc cát
(mm)
1.2
Lần kiểm tra
Lần 1
0.99
0.8
Lần 2
1.02
0.6
Lần 3
0.74
Lần 4
0.66
0.99
Rắc cát-Carboncor
Rắc cát-BTN
1.02
1.0
0.74
0.66
0.4
0.49
0.53
Lần2 2
Lần33
0.55
0.2
0.0
0
1 1
Lần
Lần 4
Thời gian 5
Hình 4. Kết quả thử nghiệm độ nhám mặt đường bằng phương
pháp rắc cát trên đoạn Carboncor asphalt và BTN đối chứng
-
Mô đun đàn hồi của kết cấu nền mặt đường xácc định bằng cần đo võng Benkelman theo
22TCN 251-98 tăng dần, cụ thể tại Bảng 7 và Hình 5.
Bảng 7.
daN
1400
1300
Lần kiểm tra
Mô đun đàn hồi
(daN/cm2)
Lần 1
982
1100
Lần 2
999
1000
1250
1190
1200
1198
1009
1158
982
Benkelman-Carboncor
Benkelman-BTN
999
Lần 3
1158
900
Lần 4
1198
800
0
Lần1 1
Lần22
3
Lần 3
Lần 44
Thời gian 5
Hình 5. Kết quả thử nghiệm mô đun đàn hồi trên đoạn
Carboncor asphalt và BTN đối chứng
89
b) Kết quả kiểm tra đoạn rải bê tông nhựa đối chứng
-
Bề mặt đường ổn định, độ nhám tương đối đồng đều.
-
Không có hiện tượng xô dồn, bong bật vật liệu.
-
Không có hiện tượng rạn nứt, hằn lún vệt bánh xe.
-
Kết quả thử nghiệm trên mẫu khoan các lần kiểm tra được thể hiện ở Bảng 8 và Hình 5 cho
thấy:
+
Độ rỗng dư giảm dần;
+
Độ ổn định Marshall thử nghiệm ở điều kiện 60oC, 40 phút và 60oC, 24 giờ tăng dần.
Bảng 8.
Lần khoan
mẫu
Chiều
dày
(cm)
Độ rỗng dư
-VA (%)
Khoan lần 2
4.72
Khoan lần 3
Khoan lần 4
Thử nghiệm Marshall
ở 60oC, 40 phút
Thử nghiệm Marshall
ở 60oC, 24 giờ
Độ ổn định
còn lại, %
100*(S’/S)
Độ ổn
định
S (kN)
Độ dẻo
(mm)
Độ ổn
định
S’ (kN)
Độ dẻo
(mm)
7.6
5.54
3.83
4.62
39.5
83.4
5.88
6.6
5.57
4.61
5.37
4.48
96.4
5.68
6.5
5.67
4.39
5.58
4.58
98.4
-
Kết quả thử nghiệm độ bằng phẳng bằng thước 3 một không khác nhau nhiều giữa các lần
kiểm tra.
-
Độ nhám vĩ mô của mặt đường xác định bằng phương pháp rắc cát tăng dần, cụ thể ở Bảng 9
và Hình 4.
Bảng 9.
-
Lần kiểm tra
Chiều sâu rắc cát (mm)
Lần 2
0.49
Lần 3
0.53
Lần 4
0.55
Mụ đun đàn hồi của kết cấu nền mặt đường xác định bằng cần đo võng Benkelman theo
22TCN 251-98 tăng dần, cụ thể ở Bảng 10 và Hình 5.
Bảng 10.
Lần kiểm tra
Mô đun đàn hồi (daN/cm2)
Lần 2
1009
Lần 3
1190
Lần 4
1250
2.1.2.2. Kết quả thử nghiệm tại địa điểm 2
-
Bề mặt đường ổn định, không có hiện tượng xô dồn, bong bật vật liệu.
-
Không có hiện tượng rạn nứt, hằn lún vệt bánh xe.
-
Theo thời gian, sự dính bám, liên kết của vật liệu tăng dần; lớp màng dính bám với mặt
đường cũ đồng đều, nhiều hơn; dính bámm với mặt đường cũ tốt hơn.
-
Kết quả thử nghiệm độ bằng phẳng bằng thước 3 mét không khác nhau nhiều giữa các lần
kiểm tra.
90
-
Độ nhám vĩ mô của mặt đường xác định bằng phương pháp rắc cát sau khi thi công xong 1
tháng có tăng, sau đó giảm dần nhưng chưa ổn định, cụ thể ở Bảng 11 và Hình 6.
Bảng 11.
Lần kiểm tra
Chiều sâu rắc cát
(mm)
Lần 1
0.83
Lần 2
0.96
mm
1.4
1.2
0.96
1.0
0.75
0.8
Lần 3
0.70
0.6
Lần 4
0.75
0.4
0.83
0.7
0.2
0.0
0
Lần1 1
Lần
22
3 3
Lần
Lần4 4
Thời gian 5
Hình 6. Kết quả thử nghiệm độ nhám mặt đường bằng
phương pháp rắc cát
3. Một số đề xuất, kiến nghị
-
Căn cứ kết quả thử nghiệm trong phòng trên mẫu vật liệu Carboncor asphalt nhận thấy: Vật
liệu Carboncor asphalt phù hợp cho tầng mặt loại A2, B1 và B2 (theo 22TCN 211-06); phù
hợp để duy tu bảo dưỡng đường.
-
Vật liệu Carboncor asphalt đã được sử dụng ở nhiều nước trên thế giới; đối với Việt Nam,
đây là loại vật liệu mới, do vậy cần có những nghiên cứu thử nghiệm song song với quá trình
áp dụng.
-
Để có đầy đủ cơ sở pháp lý cho việc áp dụng vật liệu Carboncor asphalt trong thực tế, cần
sớm xây dựng và trình Bộ Giao thông vận tải ban hành các quy trình, tiêu chuẩn có liên quan.
-
Để tận dụng được vật liệu địa phương (than thải), giảm giá thành xây dựng, cần sớm xây
dựng nhà máy sản xuất vật liệu Carboncor asphalt tại Việt Nam.
Tài liệu tham khảo
[1] Tài liệu giới thiệu về vật liệu Carboncor asphalt của Công ty Carboncor (Pty) Ltd. (do Công ty Cổ phần
Quốc tế Bước Tiến Mới cung cấp)
[2] “Báo cáo kết quả thử nghiệm vật liệu Carboncor asphalt (số 393/HĐ-09/VILAS164 ngày 30/3/2009)”.
Phòng Thí nghiệm trọng điểm đường bộ I, Hà Nội.
[3] Asphalt Cold Mix Manual MS-14, Third Edition.
91
Tuyển tập công trình Hội nghị khoa học công nghệ và môi trường năm 2009
Viện Khoa học và Công nghệ GTVT
Hà Nội , 30/10/2009
Nghiên cứu chế tạo vật liệu xốp cách âm, cách nhiệt
cho phương tiện giao thông vận tải
TS. Nguyễn Thị Bích Thuỷ
Viện Khoa họcvà Công nghệ GTVT
Tóm tắt. Trong bài báo này, xốp bán cứng trên cơ sở nhựa Polyuretan đã được nghiên cứu chế
tạo. Ảnh hưởng của tỷ lệ giữa isocyanat/polyol, hàm lượng chất tạo xốp và chất xúc tác cũng được
nghiên cứu. Kết quả cho thấy, với tỷ lệ isocyanat/polyol là 1,1/1; 7% chất tạo xốp và hàm lượng
chất xúc tác amin là 0,8% và xúc tác thiếc 0,09% thì tổ hợp C có các tính chất cơ học nổi trộị và
khả năng cách âm tốt, khả năng chống bắt cháy cao phù hợp với mục đích làm vật liệu cách âm và
cách nhiệt cho phương tiện Giao thông Vận tải, đặc biệt là cho toa xe tầu hỏa.
Abstract Focusing on polyurethane rigid foam production, in this research, the effect of blowing
agents and catalysis on foam properties is examined. According to our findings, the sample C with
an isocyanate/polyol proportion of 1.1/1 and 7%, 0.8%, 0.09% of blowing agent, ammine and zinc
catalysis respectively shows the best mechanical strength, acoustics, and thermal insulation
capabilities. We suggest that this finding is appropriate for acoustic and thermal insulation
material production, especially in manufacturing of transport vehicles.
1. Giới thiệu chung
Có thể nói, các phương tiện giao thông vận tải (GTVT) là nguồn gây tiếng ồn chính trong môi
trường, làm ảnh hưởng lớn tới sinh hoạt và sức khoẻ của con người. Một trong những biện pháp hiệu
quả để giảm tiếng ồn được áp dụng rộng rãi trên thế giới đó là sử dụng các loại vật liệu có khả năng
hấp thụ âm và cách âm trong thiết kế, chế tạo và bảo dưỡng các phương tiện GTVT.
Ngày nay, trước sự phát triển không ngừng của khoa hoc công nghệ, các nhà khoa học cố gắng
chế tạo ra các loại vật liệu có những tính chất ngày càng ưu việt hơn và ứng dụng chúng rộng rãi trong
cuộc sống. Trong đó xốp chất dẻo là loại vật liệu quan trọng trong nhiều ứng dụng và được sản xuất ra
với khối lượng lớn.
Xốp trên cơ sở nhựa PU là loại vật liệu có cấu trúc tổ ong, có tính chất thay đổi linh hoạt theo
thành phần ban đầu. Vật liệu xốp cứng trên cơ sở PU là loại được sử dụng phổ biến. Do có cấu trúc
xốp mịn chứa các loại khí khác nhau nên vật liệu có khả năng cách âm rất tốt, có hệ số hấp thụ âm cao,
bền, nhẹ và không thấm nước.
2. Thực nghiệm và các phương pháp nghiên cứu
2.1 Nguyên liệu đầu:
Xốp cứng polyuretan (PU) được chế tạo trên cơ sở hai thành phần là izocyanat và polyol.
Chất tạo xốp : HCFC 123
Chất xúc tác:
a, Xúc tác thiếc: Dibutyltin Dilaurate
b, Xúc tác tertiary amin
Chất ổn định xốp: Silicon
Chất chống cháy:
92
•
•
parafin clo hoá dạng lỏng
antimon trioxit ở dạng bột.
2.2. Quá trình tiến hành chế tạo xốp.
2.2.1. Phương pháp đổ khuôn:
Sơ đồ khối của phương pháp đổ khuôn:
Thành phần
polyol
Trộn
hợp
Đổ
khuôn
Gia
nhiệt
Tháo
sản
phẩm
Thành
phần
izocyanat
2.2.2. Phương pháp phun:
Máy phun xốp PT120M là một trong các loại thiết bị chuyên dụng sử dụng trong công nghệ sản
xuất các sản phẩm bằng vật liệu xốp PU, loại vật liệu nhẹ, có nhiều đặc tính tốt về cách âm, cách nhiệt,
chống rung động... hiện đang được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm trần, vách, sàn, các
vật nổi.v.v hoặc được phun phủ trực tiếp lên bề mặt trần vỏ ô tô, tàu thuyền.
2.3. Các phương pháp xác định tính năng cơ lý của vật liệu:
- Phương pháp xác định hàm lượng phần gel.
- Phương pháp xác định khối lượng riêng của xốp PU.
- Phương pháp xác định độ hấp thụ nước của xốp PU.
- Độ bền kéo đứt: được xác định theo ISO 1926-2005.
- Độ bền nén: được xác định theo tiêu chuẩn ISO 844. .
- Độ bền cắt: được xác định theo tiêu chuẩn ISO 1922 – 2001.
- Phương pháp xác định khả năng chống cháy của vật liệu xốp PUR: được xác định theo tiêu
chuẩn UL 94.
- Phương pháp đo độ giảm âm: được thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 6436:1999
3. Kết quả nghiên cứu
3.1. Xác định khả năng đóng rắn của vật liệu xốp PU
Để xác định khả năng đóng rắn của izocyanat và polyol, đề tài tiến hành tạo mẫu từ các tổ hợp
A, B, C, với các tỷ lệ izocyanat/polyol như sau:
Bảng 3.1: Ký hiệu các mẫu xốp
Ký hiệu
Mẫu I
Mẫu II
Mẫu III
Mẫu IV
Mẫu V
IC 01
1,1
1
1
1
1
PO 01
1
1
1,1
1,2
1,3
Tổ hợp A
93
IC 02
1,1
1
1
1
1
PO 02
1
1
1,1
1,2
1,3
IC 03
1,1
1
1
1
1
PO 03
1
1
1,1
1,2
1,3
Tổ hợp B
Tổ hợp C
Các mẫu sau khi được chế tạo được cắt ra theo các kích thước tiêu chuẩn, sau đó tiến hành xác
định sự thay đổi hàm lượng phần gel trên dụng cụ shoxlet, trích ly bằng axeton trong thời gian 16 giờ.
Kết quả xác định hàm lượng phần gel được trình bày ở hình 1.
94
93.06
92.55
Hàm lượng phần gel, %
92
91.52
91.22
90.12
90
87.37
86.82
88
88.62
87.69
89.82
88.97
88.15
87.23
Tổ hợp A
Tổ hợp B
85.65
86 85.62
Tổ hợp C
84
82
80
I
II
III
IV
V
Mẫu theo tỷ lệ IC/PO
Hình 1: Hàm lượng phần gel của các tổ hợp ở các tỷ lệ khảo sát
Từ hình 1 nhận thấy: ban đầu hàm lượng phần gel của các tổ hợp nguyên liệu tăng khi thay đổi
tỷ lệ izocyanat/polyol. Tuy nhiên, khi đến một giá trị của tỷ lệ thì hàm lượng phần gel có xu hướng
giảm.
Đối với tổ hợp A, hàm lượng phần gel lớn nhất 88.97% với tỷ lệ IV, với tổ hợp B , hàm lượng
phần gel đạt lớn nhất 89.82% ở tỷ lệ IV, còn với tổ hợp C hàm lượng phần gel lớn nhất 93.06% với tỷ
lệ III . Khi so sánh hàm lượng phần gel của các tổ hợp nguyên liệu với nhau, có thể nhận thấy, tổ hợp
nguyên liệu C có hàm lượng phần gel cao hơn cả với tất cả các tỷ lệ của izocyanat/polyol, tiếp sau đó
là tổ hợp nguyên liệu B, cuối cùng là tổ hợp nguyên liệu A. Điều này chứng tỏ, tổ hợp C có mức độ
đóng rắn tốt nhất với tỷ lệ III, tiếp sau đó là tổ hợp B với tỷ lệ IV, cuối cùng là tổ hợp A với tỷ lệ IV.
Qua quá trình khảo sát hàm lượng phần gel, đề tài đã lựa chọn được tỷ lệ giữa polyol và
isocyanat cho các nghiên cứu tiếp theo. Đối với tổ hợp A, tỷ lệ giữa isocyanat/polyol là 1/1,2; đối với
tổ hợp B, tỷ lệ giữa isocyanat/polyol là 1/1,2 và đối với tổ hợp C, tỷ lệ giữa isocyanat/polyol là 1/1,1.
3.2. Khảo sát điều kiện công nghệ chế tạo xốp theo phương pháp đổ khuôn:
Điều kiện công nghệ chế tạo xốp có ảnh hưởng lớn đến tính năng cơ lý của vật liệu xốp. Đề tài
tiến hành khảo sát nhiệt độ khuôn để chế tạo các mẫu xốp của tổ hợp A, tổ hợp B, tổ hợp C với tốc độ
khuấy 1500 vòng/phút và thời gian khuấy 10 giây. Các mẫu được ký hiệu ở bảng 3.2:
94
Bảng 3.2: Ký hiệu các mẫu xốp
Nhiệt độ khuôn, (0C)
30
Tổ hợp A
AK1
AK2
AK3
Tổ hợp B
BK1
BK2
BK3
BK4
BK5
Tổ hợp C
CK1
CK2
CK3
CK4
CK5
35
40
45
50
AK4
AK5
Sau đó tiến hành đo tính chất cơ học của mẫu kết quả thể hiện ở bảng 3.3:
Bảng 3.3: Tính chất cơ học của các mẫu xốp PU ở nhiệt độ khuôn khác nhau:
Độ bền nén
(Kpa)
Độ bền kéo đứt (Kpa)
Độ bền cắt
AK1
302.3
503.2
111.3
AK2
313.7
512.8
115.6
AK3
320.4
524.6
118.7
AK4
316.5
518.3
116.3
AK5
314.1
509.1
114.3
BK1
305.2
508.2
115.7
BK2
315.3
516.4
118.6
BK3
328.7
535.7
122.6
BK4
321.3
524.3
120.3
BK5
318.2
511.6
117.3
CK1
315.3
528.5
123.4
CK2
325.4
538.2
129.1
CK3
334.2
550.7
135.3
CK4
328.1
540.6
132.4
CK5
320.7
529.7
126.7
(Kpa)
Nhiệt độ chế tạo xốp là một yếu tố rất quan trọng trong công nghệ chế tạo xốp. Xốp PUR
được tạo ra ngay cả trong điều kiện nhiệt độ thường khi trộn hợp các thành phần tạo xốp lại với nhau.
Tuy nhiên, để xác định được nhiệt độ phản ứng tối ưu, tức là lựa chọn nhiệt độ mà tại đó xốp tạo ra có
được các tính chất tốí nhất, trước khi tiến hành gia công xốp trong ứng dụng thực tế, cần phải xác định
được nhiệt độ tối ưu này.
Từ các kết quả thí nghiệm ở bảng 3.3 với các tổ hợp xốp PU (tổ hợp A, B, C) trong các nhiệt
độ khác nhau (30oC, 35oC, 40oC, 45oC, 50oC) nhận thấy:
95
Đối với tổ hơp A, ban đầu các độ bền kéo, bền nén, bền cắt tăng khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiên
khi khảo sát ở các nhiệt độ cao hơn 40oC thì các độ bền giảm dần theo nhiệt độ, ở 40oC xốp tạo ra có
tính chất cơ học cao nhất, tương ứng với độ bền nén đạt 320.4 Kpa, độ bền kéo đứt đạt 524.6 Kpa và
độ bền cắt đạt 118.7 Kpa. Diễn biến này cũng xảy ra tương tự đối với tổ hợp B và tổ hợp C. Với tổ
hợp B, ở 40oC xốp tạo ra có độ bền cao nhất với độ bền nén đạt 328.7 Kpa, độ bền kéo đứt đạt 535.7
Kpa và độ bền cắt đạt 122.6 Kpa. Còn với tổ hợp C, các độ bền trên tương ứng là 334.2 Kpa, 550.7
Kpa và 135.3 Kpa. Như vậy, các tổ hợp xốp đều có các tính chất cơ học cao nhất khi tiến hành chế tạo
xốp ở 40oC.
3.3. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất tạo xốp đến tính chất cơ lý của xốp PU:
Chất tạo xốp có ảnh hưởng lớn đến tính năng của xốp PU. Hàm lượng chất tạo xốp phải phù hợp,
nếu nhiều chất tạo xốp dẫn đến tính khối lượng riêng của xốp thấp, tính năng cơ lý của xốp giảm;
ngược lại nếu hàm lượng chất tạo xốp ít quá dẫn đến xốp không thỏa mãn các yêu cầu. Vì vậy, việc
khảo sát hàm lượng chất tạo xốp sẽ cho phép đề tài lựa chọn được hàm lượng tối ưu cho các tổ hợp A,
B, C với các tỷ lệ isocyanat/ polyol đã lựa chọn.
Bảng 3.4: Ký hiệu các mẫu xốp
Hàm lượng chất tạo xốp, %
1
5
7
10
15
Tổ hợp A
AX1
AX2
AX3
AX4
AX5
Tổ hợp B
BX1
BX2
BX3
BX4
BX5
Tổ hợp C
CX1
CX2
CX3
CX4
CX5
Các mẫu được tiến hành chế tạo theo phương pháp đổ khuôn với nhiệt độ khuôn 400C, tốc độ
khuấy 1500 vòng/phút, thời gian khuấy 10 giây. Các mẫu sau khi chế tạo được tiến hành kiểm tra tính
năng cơ lý. Kết quả xác định khối lượng riêng của các mẫu xốp được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 3.5: Tính chất cơ học của các mẫu xốp PU ở nhiệt độ khuôn khác nhau:
Mẫu
AX1
AX2
AX3
AX4
AX5
BX1
BX2
BX3
BX4
BX5
CX1
CX2
CX3
CX4
CX5
Khối
lượng
riêng,
g/cm3
60
35
25
10
2
62
36
25,5
10
2
60,5
34,5
24,5
9,8
2
Qua bảng 3.5 kết quả nhận thấy, khối lượng riêng của các tổ hợp xốp giảm khi hàm lượng chất
tạo xốp tăng. Tương ứng với khối lượng riêng của xốp giảm thì các tính chất cơ học của xốp cũng bị
ảnh hưởng theo. Điều này được thể hiện qua các đồ thị hình 2, hình 3, hình 4.
800
760
Độ bền cơ học (kPa)
700
620
600
535
501
500
400
437.8
334.9
325.4
300
Độ bền kéo đứt
307
Độ bền cắt
197.8
200
195.5
117
100
45
Độ bền nén
95
75
20
0
1
5
7
10
15
Hàm lượng chất tạo xốp HCFC (%)
Hình 2: Sự phụ thuộc của độ bền cơ học của tổ hợp A vào hàm lượng chất tạo xốp
96
800
697
Độ bền cơ học (kPa)
700
615
600
525
500.5
500
441
400
321
315
300
Độ bền kéo
đứt
Độ bền cắt
307
196.5
200
Độ bền nén
197
109
89
47
100
25
71
0
1
5
7
10
15
Hàm lượng chất tạo xốp HCFC (%)
Hình 3: Sự phụ thuộc của độ bền cơ học của tổ hợp B vào hàm lượng chất tạo xốp
900
Độ bền cơ học (kPa)
800
775
700
632
544.6
600
545
400
Độ bền kéo đứt
476.1
500
365
300
354.9
200
Độ bền cắt
351
231
Độ bền nén
213.5
123.2
100
65
110
87
34.7
10
15
0
1
5
7
Hàm lượng chất tạo xốp HCFC (%)
Hình 4: Sự phụ thuộc của độ bền cơ học của tổ hợp C vào hàm lượng chất tạo xốp
Như kết quả nêu ra ở trên, khối lượng riêng của xốp phụ thuộc rất nhiều cấu trúc rỗng của xốp,
cũng có nghĩa là phụ thuộc vào hàm lượng chất tạo xốp. Nếu cấu trúc xốp càng rỗng thì khối lượng
riêng của xốp càng nhỏ.Trong quá trình chế tạo xốp, khi tăng hàm lượng chất tạo xốp, sẽ nhận được
xốp có cấu trúc càng trở nên rỗng hơn, nguyên nhân do lượng chất tạo xốp HCFC dưới tác dụng của
nhiệt sẽ thoát ra với lượng tăng dần khi tăng hàm lượng chất tạo xốp. Điều nay làm cho khối lượng
riêng của xốp giảm khi tăng hàm lượng chất tạo xốp. Mặt khác, cấu trúc rỗng của xốp cũng sẽ có ảnh
hưởng lớn tới độ bền cơ học của xốp. Khi xốp có cấu trúc càng rỗng, tức là mật độ liên kết chịu lực
của xốp ít đi, làm cho các tính chất cơ học của xốp ngày càng giảm. Điều này được thể hiện rõ trên
bảng 3.4 thể hiện sự phụ thuộc của khối lương riêng vào hàm lượng chất tạo xốp, và tương ứng với
với độ bền cơ học của xốp ở các tổ hợp A, B, C với các tỷ lệ chất tạo xốp tăng dần (hình 2, 3 và 4).
Các mẫu xốp với tỷ lệ chất tạo xốp 1% có độ dặc nhất, xốp tạo ra gần như ở thể đặc, cấu trúc
rỗng không chiếm ưu thế, vì vậy mà khối lượng riêng lớn nhất. Đối với tổ hợp A, mẫu AX1 có khối
lượng riêng lớn nhất là 60 kg/m3, mẫu BX1 là 62 kg/m3 và mẫu CX1 là 60.5 kg/m3.Tương ứng với
khối lượng riêng lớn nhất thì các mẫu này cũng có các tính chất cơ học lớn nhất so với các mẫu ở các
tỷ lệ chất tạo xốp thấp. Với tỷ lệ chất tạo xốp 1%, mẫu AX1 cho độ bền kéo 760 Kpa, độ bền nén 535
Kpa và độ bền cắt 325.4 Kpa. Còn mẫu BX1 cho độ bền kéo 697 Kpa, độ bền nén 525 Kpa và độ bền
cắt 315 Kpa. Tương tự mẫu CX1 cũng cho các giá trị độ bền cơ học lớn nhất với các giá trị độ bền
kéo 775 Kpa, độ bền nén 544.6 Kpa và độ bền cắt 365 Kpa. Khối lượng riêng của xốp sẽ giảm dần khi
tăng hầm lượng chất tạo xốp và tương ứng với các tính chất cơ học cũng giảm theo. Với các mẫu có tỷ
lệ chất tạo xốp 15%, là tỷ lệ chất tạo xốp lớn nhất trong các tỷ lệ dùng để khảo sát, khối lượng riêng
và các giá trị độ bền cơ học có giá trị thấp hơn so với các mẫu có tỷ lệ chất tạo xốp thấp hơn. Mẫu
AX5 cho khối lượng riêng 2kg/m3, nhỏ hơn rất nhiều so với mẫu AX1 tức là cấu trúc rỗng rất chiếm
ưu thế và tương ứng với các giá trị độ bền kéo 95 Kpa, độ bền nén 75 Kpa và độ bền cắt 20 Kpa.
Tương tự, với mẫu BX5 có khối lượng riêng 2kg/m3 và các giá trị độ bền kéo 89 Kpa, độ bền nén 71
Kpa và độ bền cắt 25 Kpa. Còn mẫu CX5 cũng có khối lượng riêng 2kg/m3 và các giá trị độ bền
kéo110 Kpa, độ bền nén 87 Kpa và độ bền cắt 34.5 Kpa. Như vậy, có thể khẳng định rằng khi tỷ lệ
chất tạo xốp càng tăng thì tính chất cơ học của xốp càng giảm.
97
Khi xem xét tới khả năng lựa chọn tỷ lệ chất tạo xốp thích hợp của tổ hợp xốp để ứng dụng trong
thực tế, đề tài đã lựa chọn tỷ lệ chất tạo xốp là 7% . Vì ở tỷ lệ này khi xem xét tới khía cạnh cân bằng
giữa hiệu quả kinh tế (thể tích vật liệu tạo ra) với hiệu quả về mặt kỹ thuật (các giá trị về độ bền, khả
năng cách âm, cách nhiệt...) thì tỷ lệ này là thích hợp nhất.
3.4. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng và tỷ lệ các chất xúc tác đến tính chất cơ lý của xốp PU
Trong phản ứng tạo xốp PU, chất xúc tác không chỉ ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng, sự lan
truyền của phản ứng theo dây chuyền mà còn ảnh hưởng tới khả năng khâu mạch của PU, từ đó ảnh
hưởng tới các đặc tính của PU tạo ra. Ngoài ra, chất xúc tác còn giúp cho phản ứng xảy ra hoàn toàn
dẫn tới khả năng khâu mạch thích hợp cho PU tạo ra. Như đã nghiên cứu ở phần tổng quan, mỗi chất
xúc tác có ưu điểm riêng. Vì vậy, đề tài tiến hành khảo sát hàm lượng và tỷ lệ của hai loại xúc tác, đó
là xúc tác tertiary amin và xúc tác thiếc đến các tính năng của xốp. Thành phần của các mẫu xốp được
thể hiện ở bảng 3.6, 3.7 và 3.8 sau:
Bảng 3.6: Thành phần của tổ hợp A
Thành phần, g
Mẫu
Mẫu
Mẫu
Mẫu
AXT 1
AXT 2
AXT 3
AXT 4
IC 01
100
100
100
100
PO 01
120
120
120
120
HCFC 123
15
15
15
15
Chất hoạt động bề mặt silicon
1,0
1,0
1,0
1,0
Xúc tác amin
0
1,6
1,5
1,4
Xúc tác thiếc
0
0,1
0,2
0,3
Bảng 3.7: Thành phần tổ hợp B
Thành phần, g
Mẫu
Mẫu
Mẫu
Mẫu
BXT 1
BXT 2
BXT 3
BXT 4
IC 02
100
100
100
100
PO 02
120
120
120
120
HCFC 123
15
15
15
15
Chất hoạt động bề mặt silicon
1,0
1,0
1,0
1,0
Xúc tác amin
0
1,6
1,5
1,4
Xúc tác thiếc
0
0,1
0,2
0,3
Bảng 3.8: Thành phần tổ hợp C
Thành phần, g
Mẫu
Mẫu
Mẫu
Mẫu
CXT 1
CXT 2
CXT 3
CXT 4
98
IC 03
100
100
100
100
PO 03
110
110
110
110
HCFC 123
15
15
15
15
Chất hoạt động bề mặt silicon
1,0
1,0
1,0
1,0
Xúc tác amin
0
1,6
1,5
1,4
Xúc tác thiếc
0
0,1
0,2
0,3
Các mẫu được chế tạo theo phương pháp đổ khuôn với các điều kiện gia công:
- Tốc độ khuấy trộn: 1500 vòng/phút trong thời gian 10 giây
- Nhiệt độ: 40 0C
- Thời gian: duy trì nhiệt độ và áp lực trong10 phút kể từ khi khuấy trộn.
Các mẫu sau khi chế tạo được cắt ra theo các kích thước tiêu chuẩn để xác định độ bền nén, độ
bền kéo và độ bền cắt.
600
Độ bền cơ học, kPa
400
521.5
495
500
354.9
300
501.3
339.2
328.7
327.5
Độ bền nén
200
85
100
Độ bền kéo đứt
Độ bền cắt
234.3
108
119.3
116.7
AXT2
AXT3
AXT4
0
AXT1
Mẫu xốp
Hình 5: Sự phụ thuộc của độ bền cơ học của tổ hợp A vào tỷ lệ các chất xúc tác
Từ kết quả hình 5 nhận thấy, khi có mặt chất xúc tác đã làm tăng đáng kể độ bền cơ học của
các mẫu xốp của tổ hợp A. Tuy nhiên, sự thay đổi tỷ lệ các chất xúc tác có ảnh hưởng không lớn đến
độ bền cơ học của các tổ hợp xốp. Cụ thể: khi hàm lượng chất xúc tác amin 0,8% và xúc tác thiếc
0,09% độ bền cơ lý của vật liệu xốp tổ hợp A tăng 31,9% đối với độ bền kéo đứt, độ bền cắt tăng
28,7%, độ bền nén tăng 30,9%.
600
Độ bền cơ học, kPa
400
511.9
487.2
500
352.1
332.7
301.8
300
509.1
309.5
Độ bền nén
200
100
81.2
Độ bền kéo đứt
Độ bền cắt
231.8
102.8
112
107.1
BXT2
BXT3
BXT4
0
BXT1
Mẫu xốp
Hình 6: Sự phụ thuộc của độ bền cơ học của tổ hợp B vào tỷ lệ các chất xúc tác
Tương tự như tổ hợp A, từ hình 6 nhận thấy, với hàm lượng xúc tác amin 0,8% và xúc tác thiếc
0,09% độ bền cơ lý của tổ hợp B tăng. Cụ thể: độ bền kéo đứt tăng 31,2%, độ bền cắt tăng 27,5%, độ
bền nén tăng 30,3%.
99
565.2
600
Độ bền cơ học, kPa
400
300
384.2
367
343.2
327.5
Độ bền kéo đứt
Độ bền cắt
251.2
Độ bền nén
200
100
534
498.9
500
94.5
127.8
134.7
121.2
CXT2
CXT3
CXT4
0
CXT1
Mẫu xốp
Hình 7: Sự phụ thuộc của độ bền cơ học của tổ hợp C vào tỷ lệ các chất xúc tác
Từ hình 7 nhận thấy, với hàm lượng xúc tác amin 0,8% và xúc tác thiếc 0,09% tổ hợp xốp cứng
C có độ bền kéo đứt tăng 32%, độ bền cắt tăng 29,8%, độ bền nén tăng 31,5% so với mẫu xốp không
có chất xúc tác.
Đối với các mẫu xốp không có chất xúc tác, do các mẫu chế tạo ở cùng điều kiện công nghệ,
nên phản ứng xảy ra chậm và không hoàn toàn, dẫn đến tính năng cơ lý của các mẫu xốp thấp. Khi có
mặt chất xúc tác quá trình phản ứng xảy ra nhanh hơn, làm cho khả năng khâu mạch của PU tăng, thể
hiện ở độ bền cơ học của các mẫu xốp tăng cao. Tuy nhiên, với tỷ lệ xúc tác amin/xúc tác thiếc là
7,5/1 thì cho độ bền cơ học của các mẫu xốp lớn nhất. Vì vậy, hàm lượng chất xúc tác amin là 0,8%
và xúc tác thiếc là 0,09% là tối ưu để chế tạo các mẫu xốp.
3.5. Ảnh hưởng của phụ gia chống cháy đến khả năng cháy của xốp PU
Cặp nguyên liệu C được lựa chọn dùng để chế tạo xốp PU, tỷ lệ izocyanat/polyol bằng 1/1,1
phụ gia chống cháy gồm antimon trioxit kết hợp với paraphin clo hoá. Tiến hành chế tạo xốp PU với
các tỷ lệ phụ gia chống cháy, chất chống cháy được trộn hợp trước với polyol.
Sản phẩm xốp PU cắt thành mẫu có kích thước theo tiêu chuẩn để xác định độ bền cơ học và
khả năng chống cháy của xốp. Kết quả được trình bày ở bảng 3.9.
Bảng 3.9: Độ bền cơ học và tốc độ cháy của xốp PU có trộn hệ phụ gia chống cháy antimon
trioxit + paraphin clo hoá
TT
Hàm
lượng
Sb2O3,%
Hàm lượng
paraphin clo
hoá,%
Độ bền
kéo,
kPa
Độ bền
cắt,
kPa
Độ bền
nén,
kPa
Vận tốc
cháy,
mm/phút
1
0
0
495,6
181,7
313,7
346.2
2
2.6
5.4
501,7
186,3
354,3
61.3
3
3.4
6.6
509.3
192,5
360,5
54.7
4
4.0
8.0
521,7
201,2
367,3
42.1
5
4.6
9.4
503,3
212,7
369,7
31.2
6
5.4
10.6
486,6
194,4
362,3
20.1
Từ bảng 3.9 nhận thấy rằng, khi tăng hàm lượng chất chống cháy thì khả năng chống cháy của
vật liệu xốp được cải thiện đáng kể. So sánh với mẫu không có chất chống cháy thì khả năng chống
cháy của chúng tăng lên rất nhiều. Độ bền cơ học của các mẫu xốp tăng lên đáng kể khi sử dụng hệ
chất chống cháy antinom trioxit + paraphin clo hoá so với xốp khi không sử dụng kệ chất chống cháy.
Tuy nhiên, hàm lượng chất chống cháy tăng đến một tỷ lệ thì tính chất cơ học của xốp PU bắt đầu suy
giảm.
100
Kết quả cũng cho thấy với hàm lượng phụ gia là 4.6% antimon trioxit và 9.4% paraphin clo hoá
thì các mẫu vật liệu vẫn có tính chất cơ học tốt. Khi tăng hàm lượng antimon trioxit lên 5.4% và
10,6% paraphin thì tính chất cơ học của xốp có sự suy giảm. Như vậy, hàm lượng chất chống cháy
được lựa chọn với tỷ lệ như sau:
Paraphin clo hoá: 9.4% khối lượng của izocyanat + polyol
Antimon trioxit: 4.6% khối lượng của izocyanat + polyol.
3.6. Khả năng cách âm của vật liệu
Khả năng hấp thụ âm phụ thuộc vào tính chất của vật liệu. Khi sóng âm tới, không khí trong các
khe rỗng dao động, một phần năng lượng âm xuyên qua vật liệu, phụ thuộc vào sức cản của dòng
không khí và vận tốc của không khí thổi qua khe rỗng.
Để đánh giá khả năng cách âm của các mẫu xốp, đề tài tiến hành đo hệ số hấp thụ âm của các
mẫu vật liệu theo tỷ lệ như sau:
Bảng 3.10: Thành phần các mẫu xốp
Thành phần
Hàm lượng
Izocyanat/polyol (1,1/1)
100
Chất tạo xốp HCFC 123
7
Chất hoạt động bề mặt
0,5
Xúc tác:
-
Hợp chất amin
0,8
-
Hợp chất cơ thiếc
0,09
Chất chống cháy
-
Paraphin clo hóa
9,4
-
Sb2O3
4,6
Các mẫu vật liệu được phun lên thành của bức tường và tiến hành đo âm thanh ở 1000Hz.
Khả năng cách âm của vật liệu được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 3.11: Cường độ âm thanh
Tổ hợp
mẫu
Cường độ âm thanh bên
ngoài tấm xốp, dB
Cường độ âm thanh bên
trong tấm xốp, dB
CA-C
94
41,7
•
Tần số 1000Hz.
Ta nhận thấy, xốp PU đã làm giảm đáng kể âm thanh so với bên ngoài do cấu trúc của các lỗ
xốp ở dạng kín vì vậy đã ngăn cản đáng kể lượng âm thanh.
3. Kết luận
1. Qua khảo sát tính chất cơ lý, hàm lượng gel, tỷ trọng của vật liệu với các tỷ lệ izocyanat/polyol,
các hàm lượng chất tạo xốp và xúc tác khác nhau đề tài đã nhận thấy tổ hợp C có các tính chất nổi trội
hơn cả nhất là khả năng tạo mạng lưới cao và độ hấp thụ nước nhỏ, phù hợp với mục đích sử dụng làm
vật liệu cách âm và cách nhiệt cho tầu hỏa, nơi có tác động cơ học cao và luôn tiếp xúc với môi trường
ẩm.
101
