Bài giảng Công nghệ vật liệu cách nhiệt - Chương 5: Bê tông nhẹ cách nhiệt từ cốt liệu rỗng

Chương 5: Bê tông nhẹ cách nhiệt từ cốt
liệu rỗng
I. Giới thiệu chung:
II. Phân loại bê tông nhẹ cốt liệu rỗng:
III. Một số tính chất kỹ thuật cơ bản của bê tông
nhẹ cốt liệu rỗng:
IV.Nguyên vật liệu chế tạo bê tông nhẹ cốt liệu
rỗng cách nhiệt:
V. Một số phương pháp tạo rỗng dùng để chế
tạo bê tông nhẹ cách nhiệt từ cốt liệu rỗng:
VI.Thiết kế cấp phối bê tông nhẹ cách nhiệt từ
cốt liệu rỗng:


I. Giới thiệu chung:
Bê tông nhẹ cốt liệu rỗng thuộc nhóm bê tông nhẹ
có khối lượng thể tích năm trong khoảng 500 ÷
1800 kg/m3 tương ứng có cường độ nén từ 15 ÷
400 kG/cm2.
 Trong xây dựng công trình bê tông nhẹ cốt liệu
rỗng nói riêng cũng như các loại bê tông nhẹ nói
chung, chúng thường được sử dụng để làm tường
bao che bên ngoài, tường ngăn bên trong, tấm sàn
chịu lực hay bán chịu lực và các kết cấu khác (kết
cấu mái) với mục đích làm tăng khả năng cách
nhiệt của các loại kết cấu này, đồng thời giảm bớt
trọng lượng bản thân công trình.



II. Phân loại bê tông nhẹ cốt liệu rỗng:

1. Theo khối lượng thể tích và mục đích sử
dụng: bê tông nhẹ cốt liệu rỗng được phân
thành 3 loại
 Bê tông nhẹ cốt liệu rỗng cách nhiệt: loại bê
tông này được sử dụng với mục đích cách
nhiệt, có khối lượng thể tích từ 500 ÷ 800
kg/m3.



II. Phân loại bê tông nhẹ cốt liệu rỗng:
Bê tông nhẹ cốt liệu rỗng chịu lực - cách nhiệt:
loại bê tông này được sử dụng với mục đích
vừa chịu lực vừa cách nhiệt, có khối lượng thể
tích từ 800 ÷ 1400 kg/m3 và cường độ nén
tương ứng 45 ÷ 100 kG/cm2.
 Bê tông nhẹ cốt liệu rỗng chịu lực: loại bê tông
này được sử dụng với mục đích chịu lực, có
khối lượng thể tích từ 1400 ÷ 1800 kg/m3 và
cường độ nén tương ứng 150 ÷ 400 kG/cm2.



II. Phân loại bê tông nhẹ cốt liệu rỗng:
2. Theo loại cốt liệu rỗng sử dụng: bê tông nhẹ
cốt liệu rỗng được chia thành hai loại
 Bê tông nhẹ sử dụng cốt liệu rỗng có nguồn
gốc từ tự nhiên như đá bọt, túp núi lửa...
 Bê tông nhẹ sử dụng cốt liệu rỗng có nguồn
gốc từ nhân tạo như keramzit, peclit, xỉ xốp...




III. Một số tính chất kỹ thuật cơ bản của bê
tông nhẹ cốt liệu rỗng:


Khối lượng thể tích, cường độ chịu nén và độ
dẫn nhiệt là các tính chất kỹ thuật cơ bản của bê
tông nhẹ cốt liệu rỗng, chúng có ảnh hưởng
quyết định đến hầu hết các tính chất khác của
loại bê tông này như mô đun đàn hồi, tính biến
dạng (biến dạng do co ngót, biến dạng do từ
biến)... Và có thể được tóm tắt như trong bảng
dưới đây.


Loại bê tông
nhẹ cốt liệu
rỗng

Khối lượng
thể tích ở
trạng thái
khô (kg/m3)

Mác theo
cường độ
nén
(kG/cm2)

Hệ số dẫn
nhiệt
(kCal/m.oC.h)

Cách nhiệt

500 ÷ 800

15 ÷ 40

0,1 ÷ 0,2

Chịu lực –
Cách nhiệt

800 ÷ 1400

45 ÷ 100

0,25 ÷ 0,5

Chịu lực

1400 ÷ 1800

150 ÷ 400

> 0,55

IV. Nguyên vật liệu chế tạo bê tông nhẹ cốt
liệu rỗng cách nhiệt:
1. Xi măng:
 2. Cốt liệu rỗng:
 3. Chất tạo bọt:
 4. Nước:
 ...



IV. Nguyên vật liệu chế tạo bê tông nhẹ cốt
liệu rỗng cách nhiệt:
1. Xi măng:
 Để chế tạo bê tông nhẹ cốt liệu rỗng cách nhiệt
ta có thể dùng xi măng portland và các chủng
loại của nó thỏa mãn yêu cầu quy phạm.



IV. Nguyên vật liệu chế tạo bê tông nhẹ cốt
liệu rỗng cách nhiệt:







2. Cốt liệu rỗng: bao gồm cốt liệu lớn và cốt liệu

nhỏ
a. Giới thiệu chung:
Loại cốt liệu rỗng được sử dụng để chế tạo bê tông
nhẹ cốt liệu rỗng cách nhiệt chủ yếu là cốt liệu rỗng
vô cơ có nguồn gốc từ tự nhiên hoặc nhân tạo.
Trong thực tế, khi sử dụng cốt liệu rỗng có nguồn
gốc từ tự nhiên để chế tạo bê tông nhẹ cốt liệu rỗng
cách nhiệt thì đạt hiệu quả cao hơn và kinh tế hơn,
tuy nhiên loại cốt liệu rỗng (đá bọt, túp núi lửa) này
không phải nơi nào cũng có.


IV. Nguyên vật liệu chế tạo bê tông nhẹ cốt
liệu rỗng cách nhiệt:


Còn loại cốt liệu rỗng nhân tạo từ thải phẩm
công nghiệp như xỉ xốp (thải phẩm của công
nghiệp luyện kim – hay được chế tạo bằng
cách làm phồng nở xỉ nóng chảy trong lò sau
đó làm nguội) về số lượng thường không ổn
định hay hạn chế, còn về chất lượng thì không
được đảm bảo nên ít dùng.


IV. Nguyên vật liệu chế tạo bê tông nhẹ cốt
liệu rỗng cách nhiệt:


Ngày nay, ở nhiều nước trên thế giới đang đẩy

mạnh công nghiệp sản xuất loại cốt liệu rỗng
nhân tạo bằng cách nung phồng nở các loại
nguyên liệu có thành phần thích hợp (đất sét,
diệp thạch, thủy tinh núi lửa) thành dạng hạt, sau
đó qua các khâu gia công cơ học tiếp theo như
đập nhỏ, sàng phân loại (nếu cần) để thu được
các hạt cốt liệu rỗng có kích thước và cấp phối
hạt cần thiết.


IV. Nguyên vật liệu chế tạo bê tông nhẹ cốt
liệu rỗng cách nhiệt:


Ví dụ loại cốt liệu rỗng nhân tạo được dùng
làm cốt liệu lớn trong chế tạo bê tông nhẹ cốt
liệu rỗng cách nhiệt thường có cỡ hạt từ 5 ÷
40 mm, còn loại cốt liệu rỗng nhân tạo được
dùng làm cốt liệu nhỏ trong chế tạo bê tông
nhẹ cốt liệu rỗng cách nhiệt thường có cỡ hạt
< 5 mm.


IV. Nguyên vật liệu chế tạo bê tông nhẹ cốt
liệu rỗng cách nhiệt:


Nhận xét: loại cốt liệu rỗng nhân tạo được sản
xuất bằng cách nung phồng nở các loại
nguyên liệu có thành phần thích hợp thành

các hạt rỗng xốp thường có chất lượng cao
hơn và ổn định hơn nhưng giá thành thì lại đắt
hơn so với các loại cốt liệu rỗng có nguồn gốc
từ tự nhiên.


IV. Nguyên vật liệu chế tạo bê tông nhẹ cốt
liệu rỗng cách nhiệt:
2. Cốt liệu rỗng:
 b. Một số loại cốt liệu rỗng nhân tạo thường
gặp:
 b1. Hạt keramzit:
 Sỏi keramzit (dùng để chế tạo bê tông nhẹ cốt
liệu rỗng cách nhiệt) có khối lượng thể tích từ
500 ÷ 1200 kg/m3; cường độ ép vỡ trong xy
lanh khoảng 14 ÷ 65 daN/cm2 và độ hút nước
theo khối lượng 5 ÷ 20%.



IV. Nguyên vật liệu chế tạo bê tông nhẹ cốt
liệu rỗng cách nhiệt:




Cát keramzit nhận được bằng cách đập nhỏ hay
nghiền những hạt sỏi keramzit, sau đó sàng phân
loại để thu được các cấp hạt cần thiết. Cát keramzit
thường có cường độ không cao, lượng cần nước lớn

(Nyc = 11 ÷ 18%).
Lưu ý: khi sử dụng cát keramzit cũng như các loại
cát xốp khác làm cốt liệu nhỏ trong chế tạo các loại
bê tông nhẹ cốt liệu rỗng thì cần lưu ý là loại cát
này có cường độ khá thấp nên sẽ ảnh hưởng rất
nhiều đến cường độ của sản phẩm, vì vậy khi quan
tâm đến chỉ tiêu cường độ thì ta có thể thay một
phần hay toàn bộ cát xốp bằng cát tự nhiên.


IV. Nguyên vật liệu chế tạo bê tông nhẹ cốt
liệu rỗng cách nhiệt:







b2. Hạt peclit:
Sỏi peclit (dùng để chế tạo bê tông nhẹ cốt liệu rỗng
cách nhiệt) có khối lượng thể tích từ 300 ÷ 600 kg/m3,
còn cát peclit thì có khối lượng thể tích từ 150 ÷ 300
kg/m3.
Hạt peclit có đặc điểm chung là: có bề mặt hở và độ
rỗng lớn, đồng thời rất háo nước nên khả năng hút ẩm
và hút nước cũng rất lớn.
Ví dụ với hạt peclit có kích thước lớn hơn 2mm thì có
độ hút nước theo thể tích khoảng 30% còn độ hút nước
theo khối lượng có khi lên đến 300%.

IV. Nguyên vật liệu chế tạo bê tông nhẹ cốt
liệu rỗng cách nhiệt:





b3. Xỉ xốp:
Xỉ xốp (thường dùng để chế tạo bê tông nhẹ cốt liệu
rỗng chịu lực hay bán chịu lực) có khối lượng thể tích
từ 600 ÷ 1500 kg/m3 và có cường độ chịu nén khá cao
từ 25 ÷ 150 kG/cm2.
Hạt xỉ xốp thường có hình dạng phức tạp, nhiều góc
cạnh, bề mặt ngoài nhám ráp (gồ ghề) và có nhiều lỗ
rỗng hở thông nhau.


IV. Nguyên vật liệu chế tạo bê tông nhẹ cốt
liệu rỗng cách nhiệt:






3. 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].
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.


IV. Nguyên vật liệu chế tạo bê tông nhẹ cốt
liệu rỗng cách nhiệt:








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...

IV. Nguyên vật liệu chế tạo bê tông nhẹ cốt
liệu rỗng cách nhiệt:





4. Nước:
Nước dùng để chế tạo bê tông cách nhiệt từ cốt liệu
rỗng 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 nhẹ
cốt liệu rỗng 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.


V. Một số phương pháp tạo rỗng dùng để chế
tạo bê tông nhẹ cách nhiệt từ cốt liệu rỗng:
1. Phương pháp kết khối tiếp xúc:
 Nhắc lại phương pháp:
 Theo phương pháp này cấu trúc rỗng của bê tông
nhẹ cách nhiệt từ cốt liệu rỗng được tạo ra bằng
cách kết khối các hạt (cốt liệu rỗng) tại các điểm
tiếp xúc bằng lớp chất kết dính mỏng.


V. Một số phương pháp tạo rỗng dùng để chế
tạo bê tông nhẹ cách nhiệt từ cốt liệu rỗng:


Loại bê tông nhẹ cách nhiệt từ cốt liệu rỗng chế
tạo theo phương pháp này có độ rỗng rất lớn nên
còn được gọi là bê tông nhẹ hốc lớn vì lượng vữa
xi măng không đủ để nhét đầy lỗ rỗng giữa các
hạt cốt liệu rỗng, mà chỉ đủ để bao bọc xung
quanh các hạt cốt liệu rỗng và gắn kết chúng lại
với nhau tại các điểm tiếp xúc của các hạt cốt
liệu rỗng. Ta còn có thể gọi tên loại bê tông được
chế tạo trong trường hợp này là loại bê tông
không cát hay không sử dụng cốt liệu nhỏ.


V. Một số phương pháp tạo rỗng dùng để chế
tạo bê tông nhẹ cách nhiệt từ cốt liệu rỗng:
Một số lưu ý khi chế tạo bê tông nhẹ cách nhiệt
từ cốt liệu rỗng theo phương pháp kết khối tiếp
xúc:
 Cần sử dụng loại cốt liệu rỗng có đường kính lớn
(D ≥ 10mm), vì khi sử dụng loại cốt liệu rỗng có
đường kính nhỏ thì lúc này tỷ diện tích bề mặt
tăng lên dẫn đến số lượng các điểm tiếp xúc giữa
các hạt sẽ nhiều lên và kết quả là sẽ làm tăng
lượng dùng chất kết dính, còn độ rỗng thì giảm
rất nhiều => độ dẫn nhiệt tăng lên.


V. Một số phương pháp tạo rỗng dùng để chế
tạo bê tông nhẹ cách nhiệt từ cốt liệu rỗng:




Để cho phần rỗng giữa các hạt cốt liệu rỗng là lớn
nhất thì ta cần tạo ra tổ hợp vật liệu gồm các hạt có
đường kính gần bằng nhau (bằng cách đập, nghiền
và sàng phân loại cho phép điều khiển thành phần
hạt của tổ hợp vật liệu theo ý muốn).
Cần bảo đảm sự phân bố đồng đều một lớp hồ xi
măng (hay vữa xi măng nếu có dùng ít cốt liệu nhỏ)
có độ nhớt thấp, tạo màng đủ mỏng trên bề mặt các
hạt cốt liệu rỗng tiếp xúc nhau, dẫn đến làm cho các
mối tiếp xúc này có độ bền nhất định.