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

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. V. Một số phương pháp tạo rỗng dùng để chế tạo bê tông nhẹ cách nhiệt từ cốt liệu rỗng:  Như đã biết, phương pháp kết khối tiếp xúc dựa trên nguyên lý liên kết hai bề mặt tiếp xúc bằng lớp chất kết dính mỏng, khi đó cường độ cũng như tuổi thọ của vùng tiếp xúc và của cả sản phẩm nói chung phụ thuộc vào các nhân tố sau:  Bản chất của các phần tử tạo khung cũng như trạng thái bề mặt của chúng.  Bản chất của chất kết dính và độ dày của lớp chất kết dính tại các mối tiếp xúc. V. Một số phương pháp tạo rỗng dùng để chế tạo bê tông nhẹ cách nhiệt từ cốt liệu rỗng:  Bê tông nhẹ cách nhiệt từ cốt liệu rỗng được chế tạo theo phương pháp kết khối tiếp xúc có độ rỗng toàn phần rất lớn (bao gồm độ rỗng trong hạt và độ rỗng giữa các hạt), còn các tính chất cơ học thì rõ ràng là rất thấp.  Nhận xét: có thể dùng phương pháp tạo rỗng này để chế tạo bê tông rỗng hốc lớn từ cốt liệu lớn đặc chắc như đá dăm... V. Một số phương pháp tạo rỗng dùng để chế tạo bê tông nhẹ cách nhiệt từ cốt liệu rỗng:  2. Phương pháp kết khối thể tích:  Theo phương pháp này bê tông nhẹ cách nhiệt từ cốt liệu rỗng được chế tạo như sau: các hạt cốt liệu rỗng được liên kết thành khối bởi lượng chất kết dính (vữa xi măng hay hồ xi măng) có hàm lượng đủ lớn để chiếm toàn bộ không gian xung quanh các hạt cốt liệu rỗng – nghĩa là lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu rỗng lúc này được nhét đầy bởi vữa xi măng hay hồ xi măng, còn độ rỗng của sản phẩm trong trường hợp này chính là độ rỗng của các hạt cốt liệu rỗng. V. Một số phương pháp tạo rỗng dùng để chế tạo bê tông nhẹ cách nhiệt từ cốt liệu rỗng:  Đối với phương pháp này, độ rỗng của loại cốt liệu rỗng sử dụng giữ vai trò rất quan trọng, do đó chỉ ứng dụng phương pháp này để chế tạo bê tông nhẹ cách nhiệt từ các hạt cốt liệu rỗng có độ rỗng xốp lớn như hạt peclit phồng nở, hạt vecmiculit phồng nở hay các hạt có độ rỗng xốp trung bình như hạt keramzit được liên kết thành khối bởi vữa xi măng xốp (hay còn gọi là vữa xi măng đã được tạo rỗng). Loại bê tông được chế tạo trong trường hợp này còn được gọi là bê tông nhẹ cấu tạo đặc. V. Một số phương pháp tạo rỗng dùng để chế tạo bê tông nhẹ cách nhiệt từ cốt liệu rỗng:  Vữa xi măng rỗng là loại vữa xi măng đã được tạo rỗng bổ sung theo phương pháp tạo bọt hay phương pháp tạo khí [cuốn khí ~ ngậm khí], loại vữa này có dùng ít cốt liệu nhỏ [cát] hoặc cát trong loại vữa này thường được nghiền nhỏ hơn so với vữa xi măng thông thường. Loại bê tông được chế tạo trong trường hợp này còn được gọi là loại bê tông nhẹ cấu tạo xốp và phương pháp được sử dụng để chế tạo loại bê tông nhẹ cấu tạo xốp gọi là phương pháp tạo cấu trúc rỗng hỗn hợp (kết hợp các phương pháp tạo rỗng như phương pháp kết khối thể tích, phương pháp tạo bọt hay tạo khí – cuốn khí). 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 thể tích:  Theo phương pháp kết khối thể tích, thành phần hạt cần có nhiều cấp hạt khác nhau, cho phép tạo ra phần rỗng giữa các hạt cốt liệu rỗng là nhỏ nhất (ngược lại với phương pháp kết khối tiếp xúc), nhằm mục đích giảm thiểu lượng dùng vữa xi măng (vì khối lượng thể tích của vữa xi măng [1600 ÷ 1800 kg/m3] thường lớn hơn khối lượng thể tích của cốt liệu rỗng). V. Một số phương pháp tạo rỗng dùng để chế tạo bê tông nhẹ cách nhiệt từ cốt liệu rỗng:  Trong trường hợp cần chế tạo loại bê tông nhẹ cách nhiệt từ cốt liệu rỗng theo phương pháp kết khối thể tích có độ rỗng lớn hơn nữa để tăng khả năng cách nhiệt thì ta có thể tạo rỗng bổ sung phần vữa xi măng theo phương pháp tạo bọt hay phương pháp cuốn khí (ngậm khí). Loại bê tông nhẹ cách nhiệt từ cốt liệu rỗng được chế tạo trong trường hợp này còn gọi là bê tông nhẹ cấu tạo xốp. VI. Thiết kế cấp phối bê tông nhẹ cách nhiệt từ cốt liệu rỗng:  Cấp phối bê tông nhẹ cách nhiệt từ cốt liệu rỗng được thiết kế theo phương pháp tính toán kết hợp với thực nghiệm.  Nội dung của phương pháp – xem Chương 7, sách Giáo trình công nghệ bê tông xi măng – tập 1. CÂU HỎI LT CHƯƠNG 5: