Bài giảng Công nghệ vật liệu cách nhiệt - Chương 6: 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 bê
tông nhẹ (hay đặc biệt nhẹ) chứa một số lượng
lớn các lỗ rỗng nhân tạo bé và kín giống hình tổ
ong có kích thước từ 0,5 ÷ 2mm phân bố một
cách đồng đều và được ngăn cách nhau bằng
những vách ngăn mỏng, chắc.


I. Giới thiệu chung:
Bên trong bê tông tổ ong cách nhiệt bao gồm hai
hệ thống cấu trúc rỗng:
 Cấu trúc rỗng lớn được tạo nên từ các lỗ rỗng tổ
ong nhân tạo nói trên.
 Cấu trúc rỗng bé được tạo nên từ các lỗ rỗng gel
(lỗ rỗng vi mô) và hệ thống mao quản nằm trong
phần vách ngăn giữa các lỗ rỗng lớn.


II. Phân loại bê tông tổ ong cách nhiệt:
1. Theo khối lượng thể tích và mục đích sử
dụng: 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 với
mục 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 sử
dụng với mục đích vừa chịu lực – vừa cách
nhiệt, có khối lượng thể tích từ 800 ÷ 1000
kg/m3 và cường độ chịu nén tương ứng nằm
trong khoảng 30 ÷ 100 kG/cm2.
 Bê tông tổ ong chịu lực: được sử dụng với mục
đích chịu lực, có khối lượng thể tích từ 1000 ÷
1200 kg/m3 và cường độ chịu nén tương ứng
nằm trong khoảng 100 ÷ 200 kG/cm2.



II. Phân loại bê tông tổ ong cách nhiệt:
2. Theo phương pháp tạo rỗng: bê tông tổ ong
cách nhiệt được chia thành hai loại
 Bê tông khí: được chế tạo theo phương pháp tạo
khí

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


II. Phân loại bê tông tổ ong cách nhiệt:
3. Theo chất kết dính và điều kiện rắn chắc: bê
tông 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 độ
cao) loại bê tông tổ ong này thường sử dụng
chất kết dính là xi măng portland và các chủng
loại của xi măng. Loại bê tông được chế tạo
trong trường hợp này có thể gọi là bê tông khí
không 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 bê
tông tổ ong này thường sử dụng chất kết dính
hỗn 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 bê
tông 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
khác.
1. Chất kết dính:
2. Thành phần silic [cấu tử silic]:
3. Chất tạo rỗng:
4. Phụ gia khác:
5. Nước:
...


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
độ hoạt tính.
Tro bay nhiệt điện.
Xỉ hạt lò cao nghiền mịn...
Lưu ý: lượng dùng, loại và độ mịn của thành phần silic
có ảnh hưởng lớn đến cường độ và các tính chất khác
của bê tông tổ ong cách nhiệt, nhất là khi dùng chất kết
dính hỗn hợp vôi – cấu tử silic.


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 vào
trong 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 trong
hỗn hợp tạo hình thì quá trình phồng nở hỗn hợp
diễn ra do sự phân hủy H2O2 ở ngay nhiệt độ
thường thải ra khí O2. Phản ứng phân hủy H2O2
thải khí O2 như sau:
2H2O2
=
2H2O
+
O2↑



III. Nguyên vật liệu chế tạo bê tông tổ ong
cách nhiệt:
Lưu ý: quá trình thải khí diễn ra khi sử dụng chất
tạo khí là peroxit hiđrô được gọi là quá trình tạo
khí mà ở đó chất tạo khí không có tương tác với
các thành phần tạo nên vật liệu.
 Còn khi sử dụng chất tạo khí là bột nhôm trong
hỗn hợp tạo hình thì quá trình phồng nở hỗn hợp
diễn ra do sự tương tác giữa chất tạo khí bột
nhôm với một trong các thành phần tạo nên vật
liệu và cùng lúc thải ra khí H2 làm phồng nở hỗn

hợp.



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 + 6H2O = 3CaO.Al2O3.6H2O + 3H2↑
 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 ảnh
hưởng 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 đa
với nhiệt độ mềm hóa vật liệu còn đang phồng
nở.
 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 tổ
ong cách nhiệt (đặc biệt là bê tông khí) cần có
hàm lượng CaSO4 ≥ 70% và phải được nghiền tới
độ mịn có lượng sót sàng 90μm không lớn hơn
15% [hay lượng sót trên sàng 918 lỗ/cm2 đối với
thạch cao loại I không lớn hơn 25%, còn đối với
loại II không lớn hơn 35%]. Có thể sử dụng một
trong 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 nước
không những có tác dụng kích thích sự tạo
khoáng tobermorite mà còn có tác dụng rút ngắn
thời gian tháo khuôn. Loại này dùng phù hợp
trong những dây chuyền sản xuất không có “hầm
sấy” dưỡng hộ nhiệt ẩm (lưu ý: sản phẩm vẫn
cứng rắn ở điều kiện chưng áp trong autoclav khi
dùng 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 khoáng
tobermorite mà không có tác dụng thúc đẩy quá
trình tháo khuôn. Loại này dùng phù hợp trong
những dây chuyền sản xuất đã có “hầm sấy”
dưỡng hộ nhiệt ẩm (lưu ý: sản phẩm vẫn cứng
rắn ở điều kiện chưng áp trong autoclav khi dùng
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:
Phụ gia hóa học – phụ gia rắn nhanh:
 Trong chế tạo bê tông tổ ong cách nhiệt khi dùng
chất kết dính xi măng portland (không chưng áp
trong autoclav) để thúc đẩy quá trình rắn chắc
của sản phẩm trong điều kiện dưỡng hộ tự nhiên
hay dưỡng hộ nhiệt ẩm ta thường sử dụng thêm
phụ gia rắn nhanh.
 Một số loại phụ gia rắn nhanh có thể dùng được
như: 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 vôi
sống nghiền mịn – cấu tử silic thì hỗn hợp vữa
lỏng có thể đạt đến nhiệt độ gần 90oC dẫn đến có
thể làm nứt sản phẩm mới thành hình. Do đó để
giảm tốc độ tôi của bột vôi sống ta có thể cho
thêm vào hỗn hợp vữa lỏng một trong các loại
phụ 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.