Nghiên cứu thiết kế và chế tạo dây chuyền sản xuất tấm lợp AMIĂNG

Bộ công nghiệp

Viện Công nghệ
25 Vũ Ngọc Phan, Đống Đa, Hà Nội




Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài:
Nghiên cứu thiết kế và chế tạo dây chuyền
sản xuất tấm lợp không sử dụng amiăng
m số kc.06.15


TS. Đỗ Quốc Quang

5958
27/7/2006

Hà Nội, tháng 12 2005


Bản quyền 2005 thuộc Viện Công nghệ
Đơn xin sao chép toàn bộ hoặc từng phần tài liệu này phải gửi đến Viện trởng
Viện Công nghệ, trừ trờng hợp sử dụng cho mục đích nghiên cứu


BCN

VCN
BCN
VCN
BCN
VCN

KC.06.15


Mục lục
Danh sách những ngời thực hiện
Bài tóm tắt
Lời nói đầu
Nội dung chính báo cáo
Trang
chơng 1: Tình hình nghiên cứu, sản xuất tấm lợp trên thế
giới và Việt nam
9
1.1 Tình hình nghiên cứu, sản xuất tấm lợp trên thế giới 9
1.1.1 Tấm lợp amiăng ximăng
9
1.1.2 Tấm lợp không sử dụng amiăng
10
1.2 Tình hình nghiên cứu, sản xuất tấm lợp trong nớc 23
1.2.1 Tình hình sản xuất tấm lợp amiăng ximăng
23
1.2.2 Về chủ trơng cấm sử dụng amiăng trong sản xuất tấm lợp ở Việt Nam.
25
1.2.3 Tình hình nghiên cứu sản xuất tấm lợp không sử dụng amiăng.
26

1.2.4 Hớng sử dụng vật liệu lai ghép (hybrid) với mục tiêu kinh tế
27
1.2.5 Một số vấn đề môi trờng-xã hội liên quan
28
1.3 Mục tiêu của đề tài 29
1.4 Giới hạn nghiên cứu của đề tài 30
chơng 2: Công nghệ và Vật liệu thay thế amiăng trong sản
xuất tấm lợp
31
2.1 Một số đặc điểm của vật liệu amiăng sử dụng trong công nghệ xeo cán 31
2.1.1 Đặc điểm của công nghệ sản xuất tấm lợp sử dụng amiăng ximăng.
31
2.1.2 Đặc điểm của sợi amiăng
32
2.1.3 Các loại amiăng dùng trong công nghệ Hatscheck
34
2.1.4 Sơ đồ công nghệ Hatscheck và quy trình sản xuất tấm lợp amiăng ximăng
35
2.2
Yêu cầu chung của công nghệ xeo cán đối với vật liệu không sử dụng
amiăng. Lựa chọn hệ vật liệu thay thế
38
2.3 Đặc điểm của vật liệu PVA 40
2.3.1 Tính chất của sợi PVA
40
2.3.2 Độc tính của vật liệu thay thế (Sợi PVA)
43
2.3.3 Đặc tính của sợi PVA trong công nghệ xeo cán
45
2.4 Sợi cellulose và khả năng gia cờng cho vật liệu nền ximăng 46

KC.06.15


2.4.1 Sợi cellulose
46
2.4.2 Nguồn sợi cellulose
47
2.4.3 Khả năng sử dụng sợi cellulose trong sản xuất tấm lợp
48
2.5 Phụ gia và chất phụ trợ 51
2.5.1 Vai trò của phụ gia và nguyên lý sử dụng
51
2.5.2 Silica fume
54
2.5.3 Bột giấy (bột cellulose)
55
2.5.4 Bentonite
55
2.5.5 Keo PVA - Polivinyl Acetat
56
2.5.6 Sepiolit
56
2.5.7 Wolastonit
57
2.5.8 Chất kết bông Flocculant
57
2.6
Một số thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đối với hệ vật liệu đã chọn và
phụ gia

58
2.6.1 Nguyên vật liệu
58
2.6.2 Quy trình thí nghiệm
59
2.7
Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất tấm lợp không sử dụng amiăng 69
chơng 3: thiết bị dây chuyền công nghệ sản xuất tấm lợp
không sử dụng amiăng
71
3.1 Giới thiệu chung và sơ đồ công nghệ 71
3.2
Nguyên tắc chung về thiết kế các thiết bị của dây chuyền sản xuất tấm lợp
không sử dụng amiăng
75
3.3
Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và thử nghiệm cụm thiết bị chuẩn bị liệu
(nghiền cellulose)
76
3.3.1 Nghiên cứu chế độ nghiền bột giấy thích hợp cho sản phẩm tấm lợp
76
3.3.2
Nghiên cứu và xác định tỷ lệ cấp phối tối u đảm bảo tính xeo và tính kinh
tế
79
3.3.3 Chế tạo và thử nghiệm cụm nghiền cellulose
80
3.4
Nghiên cứu, thiết kế chế tạo và thử nghiệm thiết bị đánh tơi và phun sợi
PVA

84
3.5 Các loại thiết bị trong dây chuyền sản xuất tấm lợp không sử dụng amiăng 89
3.5.1 Cụm chuẩn bị và hoà trộn nguyên liệu
89
3.5.2 Cụm thiết bị xeo cán và tạo hình sản phẩm
92
3.5.3 Các thiết bị và hệ thống phụ trợ
100

KC.06.15


3.6 Khả năng nội địa hoá trong việc chế tạo thiết bị 103
chơng 4: Thử nghiệm sản xuất trên hiện trờng
104
4.1 Các yêu cầu thử nghiệm 104
4.2 Các đợt thử nghiệm và kết quả 105
4.2.1 Thử nghiệm tại Công ty Ximăng Hệ Dỡng
105
4.2.2
Thử nghiệm trên dây chuyền sản xuất tấm lợp không sử dụng amiăng chế
tạo trong khuôn khổ đề tài KC.06.15
109
4.3 Đánh giá chung các kết quả thử nghiệm 118
Chơng 5: Kiểm tra cơ lý tính mẫu sản phẩm tấm lợp không
sử dụng amiăng
120
5.1 Đo độ dai va đập theo RILEM 120
5.1.1 Thiết bị đo và mẫu thử
120

5.1.2 Phơng pháp đo
122
5.1.3 Kết quả và nhận xét
122
5.2 Chụp ảnh cấu trúc vi mô 123
5.3 Thử uốn gãy theo TCVN 4434: 2000 124
5.4 Phân tích hàm lợng sợi Amiăng trong sản phẩm tấm lợp mới 125
5.5 Thử thẩm thấu của tấm mẫu theo TCVN 4434: 2000
125
5.6
Thử nghiệm đánh giá độ lão hoá theo phơng pháp gia tốc thời gian 126
5.7 Thử nghiệm tấm lợp trong môi trờng tự nhiên 127
5.8 Một số nhận xét về các kết quả thử nghiệm chất lợng tấm lợp 129
chơng 6: Kết luận và kiến nghị
130
6.1 Các kết luận về đề tài 130
6.1.1 Một số khó khăn trong công tác thực hiện đề tài
130
6.1.2 Các kết quả về chuyên môn
130
6.1.3 Các kết quả về phơng pháp và đội ngũ nghiên cứu, công tác đào tạo
132
6.1.4 Các kết quả phục vụ sản xuất
133
6.1.5
Xây dựng quan hệ quốc tế trong lĩnh vực nghiên cứu, sản xuất tấm lợp
không sử dụng amiăng
134
6.2 Một số kết quả về ấn phẩm đã công bố và đăng ký sở hữu trí tuệ 134
6.2.1 Một số kết quả về ấn phẩm đã công bố về các kết quả của đề tài

134
6.2.2 Một số sản phẩm thuộc đề tài đã đăng ký sở hữu trí tuệ
135
6.3 Một số tác động xã hội của đề tài 135

KC.06.15


6.4 Ph¸t huy kÕt qu¶ cña ®Ò tµi 136
Tµi liÖu tham kh¶o
138


Danh sách những ngời thực hiện

TT Họ và tên Cơ quan công tác Ghi chú
A
Chủ nhiệm đề tài
Đỗ Quốc Quang
Tiến sĩ Cơ học

Viện Công nghệ - Bộ Công nghiệp


B
Cán bộ tham gia
nghiên cứu

1 Nguyễn Đình Kiên
Thạc sĩ Cơ học

Viện Cơ học Viện Khoa học và
Công nghệ Việt Nam
Chơng 2, 5
2 Hoàng Thanh Bắc
Th.S Công Nghệ giấy
Viện Công nghiệp giấy - Xenluylô
Bộ Công nghiệp
Chơng 2, 3
3 Cao Văn Mô
KS. Chế tạo máy
Viện Công nghệ - Bộ Công nghiệp Chơng 1
4 Ngô Quốc Hng
KS. Chế tạo máy
Viện Công nghệ - Bộ Công nghiệp Chơng 3, 4
5 Tăng Bích Thuỷ
KS. Chế tạo máy
Viện Công nghệ - Bộ Công nghiệp Chơng 3
6 Hoàng Việt Quang
KS. Chế tạo máy
Viện Công nghệ - Bộ Công nghiệp Chơng 3
7 Lê Anh Đức
KS. Tự động hoá
Viện Công nghệ - Bộ Công nghiệp Chơng 1
8 Vũ Thanh Hơng
KS. Hoá
Viện Công nghệ - Bộ Công nghiệp Chơng 2

Lời cảm ơn
Nội dung trình bày trong đề tài là phần nối tiếp các ý tởng và công việc liên
quan tới hớng nghiên cứu vật liệu compsite gia cờng sợi của Nhóm Cơ học Vật
liệu - Viện Cơ học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam. Tác giả và nhóm thực
hiện đề tài xin trân trọng cảm ơn TSKH. Lê Khánh Châu và các thành viên của
Nhóm Cơ học Vật liệu, những ngời từ những năm 1990 đã khởi xớng hớng
nghiên cứu có nhiều ứng dụng thực tế và triển vọng.
Tác giả xin chân thành cảm ơn KS. Hoàng Tiến Dũng, Chủ tịch HĐQT Công
ty VLXD Hạ Long về những cố gắng trong việc chế tạo lần đầu tiên các thiết bị
của dây chuyền xeo cán tấm lợp. Chúng tôi cũng chân thành cảm ơn ông Võ Tiến
Dũng - Công ty VLXD Hạ Long là ngời đã góp phần không nhỏ trong việc triển
khai các ý tởng công nghệ vào thực tiễn.
Trong thời gian tiến hành đề tài, tác giả đã nhận đợc nhiều lời khuyên bổ ích
và sự giúp đỡ quý báu của Giáo s Yoshihiko Ohama, Viện Nghiên cứu Kỹ thuật,
Đại học Nihon, Nhật bản. Đặc biệt, việc nghiên cứu cấu trúc vi mô của vật liệu
trong đề tài đã đợc thực hiện tại phòng thí nghiệm của Giáo s Ohama.
Đề tài cũng đã nhận đợc sự trợ giúp to lớn từ nhiều cá nhân và các tổ chức
khác nhau:
TS. Wayne Stone, TS. Cao Duy Tiến và các cộng sự (Dự án Giảm thiểu ô
nhiễm trong công nghiệp sản xuất Vật liệu xây dựng), Bà Shellia Shen (Công ty
Hunan Xiangwei LTD., Co - China), KS. Nguyễn Văn Điệp - Giám đốc Công ty Xi
măng Hệ Dỡng Ninh Bình và các cộng sự, KS. Chu Văn Hoè Giám đốc Công
ty Sản xuất Kinh doanh Vật liệu xây dựng Nghệ An và các cộng sự Tác giả và
nhóm thực hiện đề tài xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tất cả các cá nhân và tổ
chức đã giúp đỡ để đề tài hoàn thành kế hoạch đúng thời hạn.
Cuối cùng, chúng tôi cũng chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS.
Nguyễn Văn Tân Viện trởng và các Phòng, Ban thuộc Viện Công nghệ đã có
nhiều đóng góp to lớn cho công việc của đề tài từ khi hình thành các ý tởng ban

đầu và trong suốt quá trình thực hiện Đề tài.

Bài tóm tắt

Do những ảnh hởng xấu của amiăng tới môi trờng và sức khoẻ của con ngời, đã có
nhiều nớc tiên tiến trên thế giới cấm sử dụng amiăng trong các ngành sản xuất công
nghiệp và dân dụng. Tại Việt nam, Chính phủ đã có Quyết định số 115/2001/QĐ-TTg ngày
01/8/2001 cấm sử dụng amiăng trong sản xuất tấm lợp, Quyết định có hiệu lực từ năm 2004.
Đề tài này nhằm mục tiêu nghiên cứu, chế tạo và khảo nghiệm công nghệ và thiết bị sản
xuất tấm lợp không sử dụng amiăng trên qui mô công nghiệp bằng phơng pháp xeo cán.
Qua các khảo sát và nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, đề tài đã lựa chọn hệ vật liệu
thay thế amiăng là sợi PVA và cellulose cùng với một số phụ gia vô cơ và hữu cơ. Các
nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cũng xác định đợc cấp phối định hớng nhằm đảm bảo
cho huyền phù có tính ổn định và tính lọc tốt nhất cho quá trình xeo cán tấm lợp không sử
dụng amiăng.
Một nội dung khác của đề tài là chế tạo dây chuyền công nghệ sản xuất sản phẩm mới có
năng suất thiết kế 0,5 triệu m
2
/năm. Trong dây chuyền này, đã thiết kế, chế tạo hai cụm thiết
bị mới là cụm Chuẩn bị liệu và Máy đánh - phun sợi PVA. Các thiết bị này cho phép tạo
hiệu quả cao cho việc sử dụng sợi cellulose và PVA thay thế cho amiăng trong sản phẩm
tấm lợp mới.
Quá trình thử nghiệm trên hiện trờng đã đợc thực hiện trên các dây chuyền công nghệ
mới tại Công ty Ximăng Hệ Dỡng, Ninh Bình (năm 2003) và Vinh, Nghệ An (năm 2004).
Trong quá trình này, đã khẳng định khả năng thay thế amiăng trong sản xuất tấm lợp bằng
các vật liệu mới trên qui mô sản xuất công nghiệp. Sản phẩm mới đảm bảo các chỉ tiêu kinh
tế kỹ thuật theo dự kiến.
Qua các test đối với sản phẩm tấm lợp sản xuất trong các đợt khảo nghiệm tại các phòng
thí nghiệm trong và ngoài nớc, bớc đầu xác nhận cơ - lý tính của sản phẩm mới đảm bảo
các chỉ tiêu chủ yếu của TCVN 4434:2000, tơng đơng với sản phẩm tấm lợp amiăng

ximăng. Các sản phẩm này cũng đã đợc sử dụng thử nghiệm tại một số địa phơng khu vực
đồng bằng và trung du Bắc bộ từ năm 2003 và cho các kết quả khả quan.
Các kết quả của đề tài đã đợc triển khai vào sản xuất tại một số cơ sở sản xuất tấm lợp
trong nớc từ năm 2004.


Lời nói đầu



1
Lời mở đầu
Sản phẩm tấm lợp amiăng ximăng có lịch sử phát triển trên 100 năm nay. Do các đặc
tính kinh tế kỹ thuật u việt nên sản phẩm này chiếm một thị phần khá lớn trong thị
trờng vật liệu xây dựng nói chung và chất lợp nói riêng. ở Việt nam, hiện nay sản lợng
tấm lợp đạt tới 70 triệu m
2
/năm và theo dự báo của Bộ Kế hoạch và Đầu t, thị trờng tấm
lợp có thể đạt tới xấp xỉ 100 triệu m
2
/năm vào năm 2010. Chỉ riêng phía Bắc, đã có 37 dây
chuyền sản xuất tấm lợp amiăng ximăng đang hoạt động tính đến năm 2003.
Tuy nhiên, từ năm 1906, các nghiên cứu về y học và môi trờng trên thế giới đã phát
hiện mối nguy cơ dẫn đến bệnh ung th đối với những ngời có tiếp xúc với các sản phẩm
có chứa amiăng. Do đó, từ năm 1980, các nớc công nghiệp phát triển đã bắt đầu lộ trình
thay thế amiăng trong các sản phẩm công nghiệp và dân dụng nói chung và trong sản xuất
tấm lợp nói riêng. Chính phủ Việt nam cũng đã có Quyết định số 115/2001/QĐ-TTg ngày
01/8/2001 cấm sử dụng amiăng trong sản xuất tấm lợp bắt đầu từ năm 2004. Trớc tình
hình này, việc nghiên cứu và đa vào sản xuất tấm lợp không sử dụng amiăng là một vấn
đề khá bức xúc và có tính thời sự cao.

Mặc dù đã đợc bắt đầu nghiên cứu từ những năm 60 của thế kỷ XX nhng việc thay
thế amiăng trong sản xuất tấm lợp mới chỉ đợc ứng dụng trong thực tiễn sản xuất gần
đây. Trên thế giới có thể kể đến các hãng lớn nh ETERNIT BUILDING MATERIALS
(Châu Âu), SIEMPELKAMP (CHLB Đức), JAMES HARDIE (Australia)đã phát triển
sản phẩm tấm lợp không sử dụng amiăng rất có hiệu quả. Đặc điểm của các dây chuyền
thiết bị do các hãng kể trên cung cấp là có độ tự động hoá và chất lợng sản phẩm cao,
tuy nhiên giá thành cũng rất cao, khó phù hợp với thị trờng Việt nam.
Các nghiên cứu trong nớc cũng đã đợc tiến hành bớc đầu nh đề tài cấp Bộ
Nghiên cứu công nghệ thích hợp sản xuất vật liệu tổ hợp ximăng polime sợi vô cơ -
sợi hữu cơ để chế tạo cấu kiện nhẹ sử dụng trong xây dựng công trình ở vùng đất yếu và
vùng có động đất của Viện KHCN Vật liệu xây dựng Bộ Xây dựng (năm 2003), đề tài
cấp Bộ Nghiên cứu cải tiến thiết bị sản xuất tấm lợp Fibrô Ximăng theo công nghệ
không sử dụng amiăng của Viện Công nghệ Bộ Công nghiệp (năm 2003). Các đề tài
này mới chỉ dừng lại ở việc áp dụng trên qui mô nhỏ, cha thực sự đáp ứng đợc yêu cầu
đổi mới công nghệ đối với sản xuất. Tuy nhiên, chúng cũng đặt ra các tiền đề quan trọng
đối với hớng sử dụng các vật liệu tổ hợp mới thay cho amiăng trong sản xuất tấm lợp,
phù hợp với điều kiện và hoàn cảnh của Việt nam.


Lời nói đầu



2
Trong bối cảnh trên, đầu năm 2003 Bộ Khoa học và Công nghệ đã giao cho Viện
Công nghệ Bộ Công nghiệp thực hiện đề tài cấp Nhà nớc Nghiên cứu thiết kế, chế tạo
và thử nghiệm dây chuyền sản xuất tấm lợp không sử dụng amiăng, mã số KC.06.15 với
mục tiêu chính là chế tạo hoàn chỉnh và đa vào khảo nghiệm dây chuyền pilot sản xuất
tấm lợp không sử dụng amiăng trên qui mô công nghiệp. Tuy mục tiêu chính của đề tài là
xây dựng thiết bị công nghệ nhng trên thực tế khi thực hiện đề tài, các nội dung vật liệu

học của vật liệu tổ hợp nền ximăng, nghiên cứu công nghệ trong phòng thí nghiệm, khảo
nghiệm trên qui mô sản xuất công nghiệp, tiến hành các test cơ học phải tiến hành song
song nhằm tìm ra các cấp phối, vật liệu phù hợp nhất về kinh tế - kỹ thuật cho sản phẩm
mới.
Mặc dù thời gian và kinh phí có hạn, nội dung thực hiện của đề tài trải rộng và khá
phức tạp nhng với sự quyết tâm cao, có sự giúp đỡ tích cực của các cá nhân, đơn vị sản
xuất, các nhà khoa học trong và ngoài nớc, đề tài đã kết thúc đúng thời hạn với một số
kết quả bớc đầu đã đạt đợc.
Tuy nhiên, do còn có nhiều hạn chế về khả năng và phơng tiện, các kết quả của đề tài
chắc chắn không tránh khỏi các thiếu sót, hạn chế và cần sự đóng góp của ngời đọc, đặc
biệt là các chuyên gia và các nhà sản xuất trong lĩnh vực này. Với tinh thần cầu thị, chúng
tôi đánh giá cao các ý kiến đóng góp để các kết quả của đề tài đợc hoàn thiện hơn và có
thể áp dụng vào thực tiễn sản xuất.
Dới đây là trích lợc các thông tin trong thuyết minh đề tài (số thứ tự theo biểu B1-2-
TMĐT):
1. Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và thử nghiệm dây chuyền sản xuất tấm lợp
không sử dụng amiăng.
2. M số: KC.06.15
3. Thời gian thực hiện: từ tháng 1 năm 2003 đến tháng 12 năm 2004
4. Cấp quản lý: Nhà nớc
5. Tổng kinh phí thực hiện: 2.000 triệu đồng
Trong đó kinh phí từ NSNN: 2.000 triệu đồng
6. Thuộc chơng trình: ứng dụng công nghệ tiên tiến trong sản xuất sản phẩm xuất khẩu
và sản phẩm chủ lực. Mã số KC.06.
7. Chủ nhiệm đề tài: TS. Đỗ Quốc Quang
8. Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Công Nghệ - Tổng Công ty máy Động lực & máy Nông
nghiệp Bộ Công nghiệp.
9. Mục tiêu của Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo một dây chuyền sản xuất tấm lợp
không sử dụng Amiăng bằng phơng pháp xeo cán năng suất 500.000 m
2

/ năm
.


Lời nói đầu



3
12
Nội dung nghiên cứu

Tơng ứng với các vấn đề cần tiếp cận nghiên cứu đợc luận cứ trong mục 11, các nội
dung nghiên cứu cần thiết bao gồm:
1. Nghiên cứu về sợi thay thế:
1.1. Sợi xenlulô:
- Nghiên cứu về thiết bị và sơ đồ công nghệ nghiền tinh xenlulô để đạt các mục tiêu
công nghệ và tính kinh tế.
- Tỷ lệ cấp phối tối u đảm bảo tính xeo và tính kinh tế.
1.2. Sợi tổng hợp:
- Tỷ lệ cấp phối của sợi tổng hợp trong ma trận ximăng
- Phân bố của sợi tổng hợp trong quá trình sản xuất bằng phơng pháp xeo cán: Nghiên
cứu cấu tạo và sử dụng các các trục định hớng sợi trong bể xeo
- Nghiên cứu ảnh hởng của tỷ lệ cấp phối và phân bố sợi tổng hợp đến độ bền (độ bền
toàn thể và độ dai va đập của sản phẩm). Cũng chú ý đến ảnh hởng của sợi tổng hợp
đến độ bền của tấm sản phẩm ớt chỉ tiêu rất có ý nghĩa đối với quá trình công nghệ
sản xuất tấm lợp.
2. Nghiên cứu dây chuyền thiết bị công nghệ (nội dung nghiên cứu trọng tâm- xem Sơ
đồ và mặt cắt công nghệ trong phần Phụ lục)
2.1. Thiết bị chuẩn bị sợi :

Bao gồm các loại máy nghiền thô và nghiền tinh xenlulô:
- Nghiền thô: Máy khuấy trục đứng.
- Nghiền tinh: Máy nghiền đĩa.
Nghiên cứu tìm sơ đồ công nghệ phù hợp nhất nhằm giảm thiểu mức độ tiêu thụ năng
lợng nhng vẫn đảm bảo các chỉ tiêu công nghệ của sợi xenlulô.
Sợi xenlulô sử dụng trong công nghệ xeo cán tấm lợp cần có độ mịn đạt từ 40-65
0
SR.
2.2. Các thiết bị của dây chuyền xeo cán sản phẩm:
Đợc thiết kế và chế tạo với hai mục tiêu chính:
- Phù hợp với công nghệ xeo cán tấm lợp với sợi thay thế là xenlulô và sợi tổng hợp
- Cho phép có sự điều chỉnh các thông số công nghệ trong diện rộng nhằm tìm
đợc các thông số phù hợp nhất về tốc độ, độ chân không, công suất...
- Năng suất đạt 500.000 m2/năm (tức là khoảng 350 sản phẩm/ca).
2.3. Khâu định hình sản phẩm:
Do đặc tính của sợi thay thế, độ bền của tấm sản phẩm ớt trớc công đoạn định hình
sản phẩm (ép sóng) sẽ khác so với tấm lợp sử dụng amiăng. Khâu định hình sản phẩm
(ép sóng) phải phù hợp nhằm đảm bảo loại trừ phế phẩm (nứt tế vi, nứt, vỡ..) đối với sản
phẩm cuối cùng.
2.4. Nghiên cứu sử dụng một phần thiết bị của công nghệ sản xuất tấm lợp amiăng
vào dây chuyền tấm lợp không sử dụng amiăng:
Trong quá trình thiết kế, chế tạo các thiết bị của dây chuyền pilot, nghiên cứu tận dụng
hoặc cải tiến các thiết bị tiêu chuẩn cũ của ngành sản xuất tấm lợp amiăng ximăng nhằm
tiết kiệm cho các cơ sở sản xuất trong trờng hợp chuyển đổi sang công nghệ mới.
2.5. Phơng thức triển khai nghiên cứu công nghệ (triển khai dây chuyền pilot tại
địa điểm sản xuất).
Kết hợp với một cơ sở sản xuất tấm lợp amiăng ximăng đang hoạt động để triển khai dây
chuyền pilot. Việc kết hợp nh dự kiến sẽ tận dụng đợc nhân lực và các cơ sở hạ tầng
của dây chuyền cũ, tiết kiệm kinh phí đầu t nghiên cứu.

Lời nói đầu



4
3. Nghiên cứu mẫu sản phẩm
3.1. Các thử nghiệm theo chuẩn RILEM:
Khác với các thử nghiệm theo TCVN 4434:2000, các thử nghiệm theo chuẩn
RILEM (Technical Recomendations for the Testing and Use of Construction Materials
International Union of Testing and Research Laboratories for Materials and Structures)
cho phép đánh giá cơ-lý tính của mẫu vật liệu một cách trực tiếp (chứ không phải đánh
giá qua sản phẩm tấm sóng). Chủ yếu triển khai thử nghiệm mẫu bằng các test:
- Thử bằng phơng pháp va đập
- Thử độ xuyên nớc của mẫu
Mục tiêu của các thử nghiệm này nhằm đánh giá độ bền của mẫu thử một cách
toàn diện hơn so với phơng pháp thử sản phẩm-tấm sóng theo chỉ dẫn của TCVN
4434:2000. Mẫu thử đợc đánh giá độ bền, độ dai va đập của vật liệu thông qua giá trị
năng lợng phá huỷ xác định từ các test.
3.2. Chế tạo và thử nghiệm dụng cụ thử mẫu theo phơng pháp va đập:
Dự kiến chế tạo 01 mẫu dụng cụ thử nghiệm theo phơng pháp va đập có kết cấu
đơn giản và phù hợp với các mẫu vật liệu mới về thang đo. Dụng cụ này có thể trang bị
cho các cơ sở sản xuất để dùng trong quá trình sản xuất sau này.
3.3. Thử sản phẩm theo các chỉ dẫn của TCVN 4434:2000
Nh đã nêu trong mục 11, các sản phẩm mới cũng cần đợc thử bằng các chỉ dẫn
của TCVN 4434:2000 nhằm đánh giá các chỉ tiêu về độ chịu lực, xuyên nớc. Các số
liệu của các thử nghiệm này cũng có thể dùng để xây dựng một tiêu chuẩn mới phù hợp
hơn đối với các tấm lợp không sử dụng amiăng
3.4. Đánh giá sản phẩm và hiệu chỉnh công nghệ qua các kết quả thử nghiệm:

Dự kiến sản xuất khoảng 2.000 sản phẩm trong giai đoạn sản xuất pilot. Có hai
phạm vi điều chỉnh công nghệ cần chú ý tách biệt:
a - Điều chỉnh các thông số công nghệ của dây chuyền: Đợc thực hiện liên tục
nhằm tìm các thông số làm việc của thiết bị phù hợp nhất với vật liệu mới. Sản phẩm tấm
lợp trong giai đoạn này đợc đánh giá định tính hoặc thử nhanh qua các chỉ dẫn của
TCVN 4434:2000
b - Các lô sản phẩm theo các cấp phối khác nhau sẽ đợc lấy mẫu để thử theo cả
hai phơng pháp nêu trong mục 3.1 và 3.3. Kết quả của các phép thử này sẽ sử dụng để
hiệu chỉnh cấp phối cho công nghệ mới chủ yếu về định lợng các thành phần sợi thay
thế.


14

Tiến độ thực hiện
TT Các nội dung, công việc
thực hiện chủ yếu
(Các mốc đánh giá chủ yếu)
Sản phẩm
phải đạt
Thời gian
(BĐ-KT)
Ngời, cơ
quan thực
hiện
1 2 3 4 5
1 Xây dựng bản thuyết minh
chi tiết của đề tài

Bản thuyết minh chi

tiết
1/20032/2003 CNĐT-Viện
Công Nghệ
2 Thu thập tài liệu, tham quan,
khảo sát, phân tích, đánh giá
và xây dựng báo cáo tổng
quan về hiện trạng của đề tài
nghiên cứu

Bản báo cáo tổng quan
chi tiết
2/20036/2003 Nhóm đề tài
- Viện Công
Nghệ


Lời nói đầu



5
3 Tiến hành các nghiên cứu về
sợi xenlulô, sợi gia cờng
plastic. Sản xuất thử sợi xen
lulô đã nghiền tinh trên thiết
bị thí nghiệm của Viện Công
nghiệp giấy và Xenluylô

Xác định qui trình
công nghệ sản xuất sợi

xenlulô nghiền tinh
theo yêu cầu.

3/2003 6/2003 Viện Công
Nghệ +
Viện Công
nghiệp giấy
và
Xenluylô.
4 Hội thảo

Trình bày các kết quả
khảo sát. Qui trình
công nghệ SX sợi
xenlulô. Các vấn đề
liên quan đến sợi
plastic.

6/2003-7/2003 Viện Công
Nghệ +
Viện Công
nghiệp giấy
và
Xenluylô.

5 Thiết kế thiết bị dây chuyền
sản xuất tấm lợp sử dụng sợi
Plastic:
- Cụm thiết bị SX bột giấy.
- Máy nghiền kiểu Hà Lan

- Máy khuấy chuyển liệu
- Máy khuấy phân phối
- Các thiết bị trong giàn
xeo cán tạo phôi sản
phẩm.
- Băng tải cao su.
- Xe goòng đỡ tấm.
- Hệ thống dao cắt ba via.
- Máy đánh ba via.
- Hệ thống côn nớc lắng
lọc, hồi lu và hệ thống
đờng ống công nghệ.
- Hệ thống hút chân không
cao, thấp
- Hệ thống phun rửa băng
lới.
Hệ thống tủ bảng điện điều
khiển, hệ thống điện động
lực.
Bộ tài liệu thiết kế dây
chuyền pilot năng suất
0,5 triệu m
2
/năm
5/20039/2003 Viện Công
Nghệ +
Viện Công
nghiệp giấy
và
Xenluylô.

6 Chế tạo dây chuyền :
Chế tạo các cụm thiết bị đã
thiết kế ở trên.
Dây chuyền pilot sản
xuất tấm lợp không sử
dụng amiăng năng
suất 0,5triệu m
2
/năm

8/2003 4/2004 Viện Công
Nghệ và
một số cơ
sở chế tạo
máy khác
7 Thiết kế, chế tạo dụng cụ thử
độ dai va đập mẫu vật liệu
composite sợi nền ximăng


Dụng cụ thử độ dai va
đập
3/2004 - 5/2004 Viện Công
Nghệ
8 Triển khai xuống địa điểm
sản xuất

Lắp đặt, chạy thử dây
chuyền
4/2004 -6/2004 Viện Công

Nghệ




Lời nói đầu



6
9 Sản xuất thử nghiệm tấm lợp
không sử dụng amiăng, hiệu
chỉnh các thông số công nghệ
của dây chuyền

Sản xuất khoảng 3 lô
sản phẩm đạt các tiêu
chuẩn cơ bản của
TCVN 4434:200, số
lợng 2.000 sản phẩm

6/2004 10/2004 Viện Công
Nghệ + Cty
Nam Long
và một số
cơ sở khác
10 Nghiên cứu, xây dựng và hiệu
chỉnh qui trình công nghệ sản
xuất tấm lợp sử dụng sợi
Xenlulo & Plastic.

Qui trình công nghệ
sản xuất tấm lợp sử
dụng sợi Plastic.

6/2004 8/2004 Viện Công
Nghệ
11 Kiểm tra, thử nghiệm các
mẫu vật liệu mới theo chuẩn
RILEM, thử nghiệm các sản
phẩm mới theo TCVN
4434:2000
Xác định cơ lý tính
của sản phẩm mới.
Hiệu chỉnh công nghệ
phù hợp với các tỷ lệ
cấp phối khác nhau

8/200411/2004
Vi
ện Công
Nghệ +
Viện KH
vật liệu

12 Hội thảo

Đánh giá về tình hình
thiết kế, chế tạo dây
chuyền. Kết quả sản
xuất thử nghiệm tấm

lợp sử dụng Plastic.

9/2004 Viện Công
Nghệ

13 Viết báo cáo tổng kết đề tài.

Bản báo cáo tổng kết,
các số liệu sản xuất
thử, số liệu đo đạc,
kiểm tra đánh giá mẫu
sản phẩm

10/2004-12/2004 Viện Công
Nghệ
14 Nghiệm thu đề tài cấp cơ sở
và nghiệm thu chính thức.

Nghiệm thu xong đề
tài.
12/2004-1/2005 Viện Công
Nghệ
15

Dạng kết quả dự kiến của đề tài

I II III
Mẫu (model, maket) Quy trình công nghệ X Sơ đồ
Sản phẩm X Phơng pháp Bảng số liệu
Vật liệu Tiêu chuẩn Báo cáo phân tích

Thiết bị, máy móc Quy phạm Tài liệu dự báo
Dây chuyền công nghệ
X

Đề án, qui hoạch triển khai
Giống cây trồng
Luận chứng kinh tế-kỹ
thuật, nghiên cứu khả thi
Giống gia súc

Chơng trình máy tính


Khác (các bài báo, đào tạo
NCS, SV,...)





Lời nói đầu



7
16

Yêu cầu khoa học đối với sản phẩm tạo ra
(dạng kết quả II, III)
TT Tên sản phẩm Yêu cầu khoa học Chú thích

1 2 3 4
1 Bộ tài liệu thiết kế Dây
chuyền sản xuất tấm lợp
không sử dụng amiăng.

Một bộ tài liệu thiết kế hoàn chỉnh, có các
thông số kỹ thuật phù hợp với công nghệ SX
tấm lợp không sử dụng Amiant.


2 Qui trình công nghệ chế
tạo tấm lợp không sử
dụng Amiăng.

Có 01 bộ qui trình công nghệ đầy đủ, rõ ràng,
phù hợp điều kiện SX ở Việt nam.




17

Yêu cầu kỹ thuật, chỉ tiêu chất lợng đối với sản phẩm tạo ra
(dạng kết quả I)


TT


Tên sản phẩm

và chỉ tiêu chất lợng chủ yếu

Đơn
vị
đo


Mức chất lợng

Dự kiến
Số lợng
sản phẩm

Cần
đạt
Mẫu tơng tự tạo ra


Trong nớc Thế giới

1 2 3 4 5 6 7
1 Dây chuyền thiết bị sản xuất tấm lợp
không sử dụng amiăng năng suất 0,5
triệu m
2
/năm. Bao gồm các thiết bị:
- Cụm thiết bị SX bột giấy phù hợp
với công nghệ SX tấm lợp không
Amiăng.
- Máy nghiền kiểu Hà lan

- Máy khuấy chuyển liệu
- Máy khuấy phân phối
- Các thiết bị trong giàn xeo cán tạo
phôi sản phẩm.
- Băng tải cao su.
- Hệ xe goòng vận chuyển và đỡ
tấm.
- Hệ thống dao cắt ba via.
- Máy đánh ba via.
- Hệ thống côn nớc lắng lọc, hồi
lu và hệ thống đờng ống công
nghệ.
- Hệ thống hút chân không cao, thấp
- Hệ thống phun rửa băng lới.
- Hệ thống tủ bảng điện điều khiển,
hệ thống điện động lực.






2 Tấm lợp không sử dụng amiăng có
kích thớc 1520x920x5mm (profile
177/51),
chịu lực > 300 Kg

tấm TCV
N
4434

:
2000

chịu lực
>300 Kg

2.000


Lời nói đầu



8
23

Kinh phí thực hiện Đề tài phân theo các khoản chi
TT Nguồn kinh phí Tổng số Trong đó

Thuê
khoán
chuyên
môn
Nguyên,vật
liệu, năng
lợng
Thiết bị,
máy móc
Xây dựng,
sửa chữa

nhỏ
Chi khác
1
2 3 4 5 6 7 8

A

Tổng kinh phí

2.000,0
640,0 1020,0

147,0

20,0 173,0

B

Nguồn kinh phí

1
Ngân sách SNKH

2.000,0
640,0 1020,0 147,0 20,0 173,0
2
Kinh phí tự có


3
Kinh phí khác

KC.06.15


9
Chơng I
Tình hình nghiên cứu, sản xuất tấm lợp trên thế giới và
Việt Nam

1.1. Tình hình nghiên cứu, sản xuất tấm lợp trên thế giới
1.1.1. Tấm lợp amiăng ximăng
Sản phẩm tấm lợp amiăng ximăng đã đợc sản xuất trên qui mô công nghiệp ở hàng
chục quốc gia trên thế giới với lịch sử phát triển hơn 100 năm nay. Do các tính năng u
việt về cơ lý tính, giá rẻ, tuổi thọ theo thời gian rất cao (tới hàng chục năm) nên loại sản
phẩm này đã đợc sử dụng rất rộng rãi với các tính năng nh làm tấm lợp gợn sóng, vách
ngăn phẳng, ống dẫn nớc (kể cả ống chịu áp lực) và nhiều loại sản phẩm phục vụ trong
dân dụng và công nghiệp khác [1] .
Ưu điểm mà loại vật liệu này có đợc là do amiăng có các đặc tính công nghệ và chịu
lực tốt. Amiăng - một loại khoáng vật dạng sợi - có mô đun đàn hồi khá cao nên có tác
dụng tốt với vai trò làm cốt sợi gia cờng trong vật liệu tổ hợp (composite) nền ximăng.
Trong ma trận ximăng, amiăng có sự phối hợp rất tốt về mặt cơ học và hoá học nên làm
tăng cờng độ chịu của sản phẩm.
Về mặt công nghệ sản xuất, tuyệt đại đa số các sản phẩm tấm lợp amiăng ximăng
đợc sản xuất bằng phơng pháp xeo cán (Hatschek Process - Hình 1.1). Do các sợi
amiăng có cấu trúc dạng búi, có tính trơng nở tốt trong môi trờng kiềm nên hỗn hợp
amiăng ximăng trong môi trờng nớc tạo ra dạng huyền phù đảm bảo tính lọc rất tốt

trong quá trình xeo. Các đặc tính của huyền phù amiăng ximăng đã làm đơn giản khá
nhiều các công đoạn của công nghệ xeo cán nên trên thực tế, các dây chuyền công nghệ
xeo cán sản phẩm amiăng ximăng hoạt động khá ổn định, năng suất cao, chi phí năng
lợng thấp. Vì đã có một khoảng thời gian dài đợc sản xuất ở qui mô công nghiệp nên
sản phẩm tấm lợp amiăng ximăng đợc nghiên cứu cả về lý thuyết và thực nghiệm rất kỹ
càng. Đặc điểm quí báu của tấm lợp amiăng ximăng là có tính chất cơ lý tính tốt, đặc biệt
là có độ dai va đập cao và độ bền ít bị suy giảm theo thời gian. Đặc điểm này cho phép
ngời ta chế tạo ra dạng tấm lợp amiăng ximăng lợn sóng khá mỏng (tới 5mm) nhng
vẫn có thể chịu lực tơng đối tốt khi vận chuyển và khi lợp.




KC.06.15


10

Hình 1.1: Sơ đồ sản xuất tấm lợp theo công nghệ xeo cán.
(nguồn: John Wiley & Sons.,
[
2
]
)
1. Thùng khuấy, trộn 6. Dàn xeo
2. Tang xeo 7. Dao cắt
3. Băng xeo 8. Máy đập làm sạch băng
4. Lớp ximăng amiăng 9. Bơm rửa băng
5.
Hộp hút chân không

Các u điểm trên kết hợp với tính kinh tế cao (cho đến nay, nhiều mỏ amiăng đều đợc
khai thác bằng phơng pháp lộ thiên hoặc phơng pháp hầm lò có độ sâu không lớn) nên
các sản phẩm amiăng nói chung và tấm lợp amiăng ximăng nói riêng có giá thành rẻ hơn
so với các loại vật liệu khác có công dụng tơng tự. Amiăng là một loại khoáng vật phân
bố tơng đối rộng, trên thế giới có khoảng 40 quốc gia phát hiện có amiăng nhng chỉ có
một số ít mỏ amiăng có trữ lợng công nghiệp và có chất lợng đảm bảo. ở Việt Nam
hiện nay, ngành sản xuất tấm lợp nhập amiăng chủ yếu từ nguồn Liên xô cũ hoặc từ
Dimbabue (Châu Phi), một số ít đợc nhập từ Trung Quốc, Canada.
1.1.2. Tấm lợp không sử dụng amiăng
Từ năm 1906, các nghiên cứu về y học và môi trờng đã phát hiện mối nguy cơ dẫn
đến bệnh ung th đối với những ngời có tiếp xúc với các sản phẩm có chứa amiăng.
Nguy cơ này đối với các loại amiăng trắng (chrysotile
)
và xanh
(
crocidolite
)
, nâu




KC.06.15


11
(amosite
)

có khác nhau. Theo một số tài liệu, tấm lợp amiăng ximăng sử dụng loại
amiăng trắng ít độc hại hơn cả. Mặt khác, do tính bền của amiăng nên nó có thể tồn tại
hầu nh vĩnh viễn trong môi trờng từ các nguồn thải, chủ yếu là các nguồn thải trong sản
xuất nên có khả năng duy trì nguồn phế thải ô nhiễm lâu dài. Vấn đề cấm hay không cấm
việc sử dụng amiăng đã gây ra những cuộc tranh cãi kéo dài gần 100 năm nay. Tới cuối
những năm 1980, ở hầu hết các nớc công nghiệp phát triển đã bắt đầu cấm sử dụng
amiăng trong sản xuất các sản phẩm công nghiệp và dân dụng. Nhiều nớc thuộc châu á
cũng đã cấm sử dụng amiăng trong công nghiệp. Theo tài liệu của Công ty Kuraray, Nhật
bản đã quan tâm tới việc hạn chế sử dụng amiăng từ rất lâu và gần đây Nhật bản đã hoàn
toàn cấm sử dụng amiăng trong việc sản xuất vật liệu xây dựng. Bảng 1.1 minh họa lộ
trình giảm dần việc sử dụng amiăng trong công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng của
Nhật bản trong những năm gần đây và hoàn toàn không sử dụng amiăng trong ngành công
nghiệp này từ năm 2005. Hình 1.2a và 1.2b minh họa tình hình sử dụng amiăng ở các
khu vực khác nhau trên phạm vi toàn cầu, kể cả khu vực châu Phi. Tới thời điểm hiện tại,
hầu hết các nớc ở châu Âu và châu Đại dơng đã hoàn toàn cấm sử dụng amiăng. Các
nớc ở các khu vực còn lại, kể cả châu Phi, đã cấm hoặc đã đa ra lộ trình không sử dụng
amiăng.

Bảng 1.1: Lợng amiăng tiêu thụ trong công nghiệp sản xuất VLXD ở Nhật bản
(nguồn: Kuaray, [5])

Năm Lợng tiêu thụ (tấn)
2001
2002
2003
2004
2005
79 463
43 318
24 653

8 162
0







KC.06.15


12

H×nh 1.2a: T×nh h×nh cÊm sö dông ami¨ng t¹i c¸c n−íc kh¸c nhau trªn thÕ giíi
(nguån: Kuraray, [5])




KC.06.15


13

H×nh 1.2b: T×nh h×nh cÊm sö dông ami¨ng t¹i c¸c n−íc kh¸c nhau trªn thÕ giíi
(nguån: Kuraray, [5])

KC.06.15


14

Nh vậy, tuy cha có câu trả lời cuối cùng nhng có thể thấy việc cấm sử dụng
amiăng đã trở thành xu thế không thể đảo ngợc đợc. Vấn đề đặt ra hiện nay là cần thay
thế amiăng trong các sản phẩm truyền thống nh thế nào chứ không phải là có hay không
sử dụng amiăng cho các sản phẩm công nghiệp và dân dụng trong đó có sản phẩm tấm
lợp amiăng [6].
Tới thời điểm hiện tại, tồn tại hai hớng cơ bản để thay thế sợi amiăng trong sản xuất
tấm lợp nền ximăng:
A. Sử dụng các loại sợi thiên nhiên thuần tuý:
Trong thời kỳ thập kỷ 1980, xu hớng này đã phát triển ở một số nớc đang phát
triển nh ấn độ và một số nớc châu Phi... nhằm sản xuất các sản phẩm rẻ tiền, dễ tổ
chức sản xuất [3]. Xuất phát từ một số dạng vật liệu sợi thực vật nh các sợi đay, dứa dại,
cỏ... ngời ta trộn các nguyên liệu này với ximăng, cát, một số chất độn khác và sử dụng
các công cụ tơng đối thủ công để tạo hình sản phẩm cuối cùng rồi đem dỡng hộ. Ưu
điểm của phơng pháp này là dễ sản xuất, giá thành hạ. Tuy nhiên, phơng pháp sử dụng
sợi thiên nhiên này có nhiều nhợc điểm, trong đó nhợc điểm lớn nhất là sản phẩm có độ
bền, tuổi thọ kém và khó sản xuất trên qui mô công nghiệp
.
Ngoài ra, do sử dụng hoàn
toàn sợi tự nhiên chỉ qua chế biến sơ bộ nên khó kiểm soát đợc chất lợng sản phẩm
(Hình 1.3).
ở Việt Nam, trong những năm cuối của thập kỷ 1980 cũng có một số mô hình sản
xuất loại sản phẩm này, nhng do sản phẩm có tuổi thọ kém và chất lợng không ổn định
nên không tiếp tục phát triển đợc.
B. Sử dụng các loại sợi nhân tạo:

Sự phát triển của công nghệ bê tông sợi (fibre concrete).

Vật liệu bê tông sợi đợc con ngời biết đến khá sớm. Các nghiên cứu về bê tông sợi
thờng nhắc đến kinh nghiệm của ngời xa biết sử dụng lông súc vật (ngựa, cừu...) trộn
vào vữa khi xây nhà nhằm tránh chế các nứt vỡ khi vữa khô. Bản chất của hiện tợng này
là tạo ra một loại vật liệu tổ hợp (vật liệu composite) làm tăng một số chỉ tiêu cơ lý tính
của vật liệu nền, chủ yếu là tăng độ dai va đập. Tuy nhiên, việc ứng dụng bê tông sợi hiện
đại lại xuất hiện muộn hơn nhiều. Vào khoảng những năm 1970, việc sử dụng các sợi
nhân tạo trong sản xuất bê tông mới bắt đầu trở nên phổ biến và bê tông sợi đợc ứng
dụng ngày càng rộng rãi trong các ngành xây dựng công nghiệp và dân dụng.




KC.06.15


15

Hình 1.3: Quy trình sản xuất tấm lợp từ sợi thực vật
(
nguồn: John Wiley & Sons.,
[
2
]
)

Trong phần lớn các trờng hợp, sợi gia cờng sử dụng trong bê tông là sợi nhân tạo -
sản phẩm của sản xuất công nghiệp với các đặc tính đợc kiểm soát chặt chẽ và việc sản
xuất các loại sợi này không phụ thuộc vào yếu tố địa lý nh trờng hợp sợi amiăng. Các

loại sợi sử dụng để gia cờng gồm có các nhóm:
Sợi khoáng: Sợi badan, sợi thuỷ tinh...
Sợi plastic: sợi PP, PVC, PE, PVA, Polyamide...
Sợi cacbon
Sợi kim loại
Việc sử dụng các loại sợi trên đợc quyết định bởi những yêu cầu của sản phẩm về đặc
tính cơ lý, bởi phơng pháp chế tạo và công nghệ sản xuất. Bê tông sợi đợc sử dụng
trong một số công dụng đặc biệt nh nhằm gia cố sửa chữa các vết nứt của cầu, hầm,
đờng bộ, đờng băng sân bay, gia cố vòm hầm ngầm ... Tuy nhiên, ở một số nớc Bắc
Âu nh Nauy, Đan mạch, Thụy Điển bê tông sợi lại đợc sử dụng rất rộng rãi trong xây
dựng công nghiệp và dân dụng, trong đó có cả việc sử dụng làm vật liệu lợp rất có hiệu
quả. Nhiều nớc thuộc châu á, đặn biệt là Nhật bản, Trung Quốc đã sử dụng rộng rãi bê
tông sợi trong lĩnh vực xây dựng các công trình dân dụng có chất lợng cao. Năm 1996,




KC.06.15


16
trong đợt khảo sát tại Khoa Xây dựng của trờng Đại học Tongji - Thợng Hải, chúng tôi
đã đợc giới thiệu hàng loạt các ứng dụng của bê tông sợi trong xây dựng các công trình
đặc biệt (cầu đờng, hầm, sân bay...) của Trung Quốc.
Hình 1.4 và 1.5 cho ta thấy các đặc tính cơ học của bê tông đợc cải thiện rõ rệt khi ta
thêm một lợng nhỏ sợi PVA với vai trò nh sợi gia cờng cho ma trận ximăng. Độ bền
kéo, uốn, đặc biệt là độ dai va đập của bê tông sợi cao hơn nhiền so với vật liệu bê tông
truyền thống, và với các tính chất cơ lý này khả năng ứng dụng của bê tông sợi đợc mở
rộng sang nhiều lĩnh vực khác nhau.
Cơ chế của việc tăng các tính chất cơ lý của vật liệu bê tông sợi đợc giải thích bằng

khả năng ngăn chặn các vết nứt vốn tiềm ẩn khắp nơi trong ma trận vật liệu nền xi măng.
Vật liệu nền xi măng, do bản chất của quá trình hình thành, đợc biết tới nh là loại vật
liệu chứa nhiều lỗ rỗng, giòn, có cờng độ kéo và uốn thấp. Dới tác động của lực ngoài,
kể cả sự thay đổi nhiệt độ, các lỗ rỗng, vết nứt phát triển, gặp nhau, dẫn tới phá vỡ sản
phẩm. Khi bê tông có sợi phân bố đều trong ma trận, các sợi đóng vai trò nh các cấu nối
giữa hai bờ của vết nứt. Nh vậy, để vết nứt tiếp tục phát triển ta cần tiêu hao một năng
lợng đủ để rút các sợi ra khỏi ma trận xi măng hoặc đủ để dứt đứt sợi. Theo ngôn ngữ
của cơ học phá hủy, năng lợng hao tán cần thiết để phá hủy vật liệu bê tông sợi cao hơn
nhiều so với bê tông thông thờng và điều này giải thích vì sao bê tông sợi có các tính
chất cơ lý u việt hơn bê tông truyền thống.
Công nghệ sản xuất bê tông sợi từ các sợi nhân tạo chủ yếu dùng phơng pháp phun
nhằm đạt đợc hiệu quả cao nhất trong việc phân bố sợi trong ma trận nền. Tuy nhiên,
trong việc sản xuất các sản phẩm mỏng nh trờng hợp tấm lợp, ngời ta vẫn khuyến cáo
sử dụng công nghệ xeo. Trong trờng hợp này, việc phân bố các sợi gia cờng có một số
khó khăn đòi hỏi các biện pháp đặc biệt nh sử dụng phụ gia (phụ gia khuếch tán và một
số phụ gia khác nh phụ gia trợ lọc, phụ gia chống lắng...), cải tạo các thiết bị để đảm
bảo các kết quả mong muốn và khắc phục các nh
ợc điểm về công nghệ mà các loại sợi
nhân tạo thờng hay gặp phải.
Theo nghiên cứu của Công ty Kuaray Nhật bản, các tấm mỏng xi măng gia cờng bằng
sợi PVA có độ bền uốn tơng đối cao so với vật liệu gia cờng bằng các sợi
polypropylene, polyester, polyacrylonitrele (Hình 1.6). Nh ta thấy từ hình 1.7, mẫu
vật liệu tổ hợp nền ximăng gia cờng bằng sợi PVA có khả năng chịu biến dạng uốn rất




KC.06.15

17
lớn, tơng tự nh mẫu vật liệu kim loại. Nh vậy, cùng với yếu tố kinh tế, sợi PVA là loại
sợi có khả năng tốt để thay thế sợi amiăng trong việc sản xuất tấm lợp gợn sóng.










Hình1.4: Quan hệ giữa ứng suất
và biến dạng đối với ma trận
ximăng thuần tuý (không có sợi)
(nguồn: Concrete International,
[4])

Hình 1.5: Quan hệ giữa ứng suất
và biến dạng đối với vật liệu
composite ximăng, sợi PVA
(nguồn: Concrete International,
[4])








Tensile stress (psi)
Tensile strain
(inch/inch)
P2 through P5 are
individual
i
Tensile stress (psi)
Tensile strain
(inch/inch)