CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT - CHỊU LỬA, VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT LẠNH, CÁCH ẨM 2.1 Vật liệu cách nhiệt nóng 2.1.1 Cơ sở truyền nhiệt 2.1.1.1 Truyền nhiệt Nhiệt ln truyền từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp Lượng nhiệt truyền phụ thuộc vào nhiều yếu tố, ln có lượng nhiệt truyền có chênh lệch nhiệt độ Phân bố nhiệt độ phụ thuộc vào nhiều điều kiện nhiệt độ bề mặt nóng lạnh, hệ số dẫn nhiệt môi trường, nhiệt dung chiều dày vật liệu… Hình 2.1 Cơ sở truyền nhiệt 2.1.1.2 Điều kiện ổn định Khi hệ thống trạng thái ổn định Nhiệt vào hệ + nhiệt sinh bên hệ = nhiệt khỏi Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh Hình 2.2 Điều kiện ổn định nhiệt độ Hình 2.3 Điều kiện độ 2.1.1.3 Điều kiện độ Ở điều kiện độ hệ nhận thêm nhả bớt nhiệt 2.1.1.4 Các trình truyền nhiệt Q trình truyền nhiệt từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp xảy theo ba đường - Dẫn nhiệt: xảy chất rắn, chất lỏng, chất khí truyền nhiệt gây lan - truyền động nguyên tử phân tử Đối lưu: xảy chất khí chất lỏng q trình truyền nhiệt kèm với truyền khối gây chênh lệch mật độ vùng nóng vùng lạnh - Bức xạ: lan truyền lượng điện từ từ nguồn phát môi trường xung quanh  Hệ số truyền nhiệt: thông số đặc trưng cho khả truyền nhiệt vật liệu 2.1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO RỖNG, BỌT XỐP VÀ CHẾ TẠO VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT 2.1.2.1 Phân loại phương pháp tạo rỗng cho vật liệu cách nhiệt Nhiệm vụ chủ yếu sản xuất vật liệu cách nhiệt tạo cấu trúc rỗng lớn với lỗ rỗng có đặc trưng mong muốn 2.1.2.1.1 Phương pháp phồng nở Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh Thực chất phương pháp chất khí thải khối vật liệu trạng thái nhớt dẻo có tác dụng làm rỗng xốp Pha khí thường hydro, oxy, khí cacbonic, freon, isopentan… nước, khơng khí Trong q trình phồng nở cấu trúc rỗng tổ ong hình thành Phương pháp phồng nở bao gồm phương pháp tạo cấu trúc rỗng như: tạo khí điều kiện nhiệt độ thấp, tạo khí điều kiện nhiệt độ cao, tạo bọt khí 2.1.2.1.2 Phương pháp tách chất tạo rỗng Theo phương pháp độ rỗng tạo không gian chất tạo rỗng chiếm chỗ để lại sau chúng bị tách khỏi khối vật liệu không kèm phồng nở Chất tạo rỗng thường bị bay cháy điều kiện nhiệt độ trung bình nhiệt độ cao Chất tạo rỗng nước, chất lỏng dễ bay hay phụ gia cháy 2.1.2.1.3 Phương pháp xếp không chặt chẽ Đây phương pháp tạo rỗng phổ biến vật liệu có cấu trúc sợi, hạt Trong vật liệu cấu trúc sợi, độ rỗng tạo không gian sợi xếp không theo trật tự định, sợi chồng chéo đan bện Sự xếp không chặt chẽ thành phần dạng sợi hạt tạo q trình phớt hóa hay phân tán học cách nghiền, sàng phân loại hạt vật liệu theo cặp 2.1.2.1.4 Phương pháp kết khối tiếp xúc Cấu trúc rỗng vật liệu tạo theo phương pháp kết khối hạt sợi rời rạc điểm tiếp xúc lớp chất kết dính mỏng, đóng vai trò khung cứng, tạo đưa vào hỗn hợp vật liệu lượng chất kết dính có độ nhớt thấp, phân bố đồng thành lớp mỏng bề mặt hạt hoăc sợi tiếp xúc với Chất kết dính thường dùng pôlime, hồ ximăng, hồ đất xét, thủy tinh lỏng, tinh bột,… 2.1.2.1.5 Phương pháp kết khối thể tích Ở phương pháp hạt hay sợi vật liệu liên kết thành khối chất kết dính có hàm lượng đủ lớn để chiếm tồn khơng gian bao quanh hạt, sợi vật liệu điểm tiếp xúc Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh Phương pháp kết khối đặc ứng dụng sản xuất vật liệu cách nhiệt từ hạt có độ rỗng xốp lớn peclit, vemiculit vật liệu dạng sợi amiăng tơi xốp 2.1.2.1.6 Phương pháp tạo cấu trúc hỗn hợp Có thể lúc sử dụng hai nhiều phương pháp tạo rỗng khác để chế tạo vật liệu cách nhiệt Mục đích việc kết hợp phương pháp tạo rỗng khác loại vật liệu nhằm tăng độ rỗng toàn phần chúng 2.1.2.2 Cơ sở hóa lí việc tạo cấu trúc rỗng lớn cho vật liệu cách nhiệt 2.1.2.2.1 Phương pháp phồng nở Phương pháp bao gồm số dạng như: phương pháp tạo khí, phương pháp tạo bọt khí, phương pháp khí phương pháp khống hóa khơ bọt kĩ thuật − Phương pháp tạo khí Thực chất phương pháp chất khí sinh khối tích vật liệu trạng thái nhớt - dẻo, nhiệt độ thường nhiệt độ cao, có tác dụng phồng nở tạo cấu trúc rỗng Q trình tạo khí chất tạo khí xảy điều kiện nhiệt độ thường, nhỏ 100oC; điều kiện nhiệt độ trung bình, từ 200 – 400 oC điều kiện nhiệt độ cao, lớn 800oC − Phương pháp tạo bọt khí Theo phương pháp hỗn hợp tạo rỗng cách trộn lẫn với bọt kĩ thuật chuẩn bị trước sử dụng phụ gia khí Phụ gia khí chất hoạt động bề mặt có tác dụng làm cho bọt khí tồn lòng hỗn hợp dạng bọt nhỏ liti mà khơng bị vỡ đẩy ngồi Trong sản xuất vật liệu cách nhiệt, phương pháp tạo bọt phổ biến tiến hành theo ba giai đoạn gồm: chế tạo bọt kĩ thuật có độ ổn định cao từ dung dịch chất hoạt động bề mặt; chuẩn bị hỗn hợp vữa chảy lỏng từ vật liệu khống hay vật liệu pơlime thành phần chủ yếu tạo khung cứng cho vật liệu cách nhiệt; nhào trộn bọt kĩ thuật với vữa tạo hỗn hợp xốp có độ rỗng xác định,sau sử dụng để tạo hình sản phẩm − Phương pháp khí Theo phương pháp lượng khơng khí vào trình chuẩn bị hỗn hợp tạo thành, có chứa chất hoạt động bề mặt Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh Đây phương pháp đơn giản gồm công đoạn tạo rỗng cho phép điều chỉnh độ rỗng với độ xác cao, tạo cấu trúc rỗng khuyết tật với cấu trúc vách lỗ rỗng đặc − Phương pháp khống hóa khơ bọt kĩ thuật Phương pháp khống hóa khô bọt kĩ thuật bao gồm bước: chuẩn bị bọt kĩ thuật có độ ổn định tốt, chuẩn bị hỗn hợp phối liệu khô, nhào trộn bọt với bột khống, tức tạo cho bọt khí cơng đoạn quan trọng lúc xảy phá hủy bọt Phương pháp khống hóa khơ bọt kĩ thuật ứng dụng có hiệu sản xuất thủy tinh bọt, bê tông tổ ong chất dẻo chứa khí từ polime dạng bọt 2.1.2.2.2 Phương pháp tách chất tạo rỗng Phương pháp tách chất tạo rỗng phương pháp ứng dụng sớm sản xuất vật liệu cách nhiệt − Phương pháp tăng lượng nước nhào trộn Phương pháp thực nhờ khả giữ nước thành phần cấu thành vật liệu Việc lựa chọn thành phần phối liệu sử dụng cho phương pháp quan trọng Phối liệu phải có khả giữ khối lượng nước lớn mà không gây tách nước làm phân tầng hỗn hợp trầm lắng Phương pháp tăng lượng nước nhào trộn thường sử dụng cho sản phẩm chế tạo từ amiăng làm tơi xốp, đất sét bentônit hạt mịn vôi Phương pháp dùng rộng rãi sản xuất vật liệu cách nhiệt cách âm từ vật liệu dạng sợi như: sợi gỗ cách nhiệt, bơng khống trang trí cách âm… − Phương pháp phụ gia cháy tạo rỗng Phương pháp thường sử dụng để chế tạo vật liệu cách nhiệt sử dụng nhiệt độ cao hay vật liệu chịu lửa Phụ gia cháy thỏa mãn số yêu cầu như: cháy lượng chất khí thải khơng q lớn gây phồng nở, đặc trưng lưu biến phối liệu cho phép giữ nguyên hình dạng ban đầu sản phẩm, khơng làm đặc sản phẩm sau tách chất tạo rỗng − Phương pháp bay thành phần phối liệu Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh Theo phương pháp này, chất dễ bay dạng hạt đưa vào hỗn hợp tạo hình, trình sản phẩm rắn hay sau sản phẩm rắn chắc, chất tạo rỗng bay tạo rỗng xốp cho sản phẩm 2.1.2.2.3 Phương pháp xếp không chặt chẽ Vật liệu để tạo lớp cách nhiệt dạng thường vật liệu có sẵn thiên nhiên len, thân thảo mộc khô, mạt cưa, nham thạch xốp… Khi áp dụng phương pháp xếp không chặt chẽ để chế tạo cấu kiện cách nhiệt, độ ổn định lớp cách nhiệt có nhờ liên kết học cụ thể phớt hóa sợi kích thước ngắn trung bình, đan bện bó sợi dài lèn chặt học hạt, độ rỗng cấu kiện cách nhiệt giảm so với lớp cách nhiệt đổ đống 2.1.2.2.4 Phương pháp kết khối tiếp xúc Phương pháp phổ biến chế tạo vật liệu cách nhiệt cấu trúc rỗng lớn từ hạt đường kính lớn, sợi dài Phương pháp kết khối tiếp xúc dựa nguyên lý liên kết hai bề mặt tiếp xúc lớp keo mỏng Số lượng mối liên kết xác định hai yếu tố: tính bám dính chất kết dính với vật liệu độ bền chất kết dính 2.1.2.2.5 Phương pháp kết khối thể tích đặc Thực chất phương pháp sử dụng lượng chất kết dính đủ lớn để lắp đầy độ hổng phần tử tạo khung Phương pháp ứng dụng nhiều công nghệ chế tạo vật liệu cách nhiệt từ peclit phồng nở, hạt chất dẻo chứa khí, vật liệu cách nhiệt chứa điatômit 2.1.2.2.6 Phương pháp tạo cấu trúc rỗng hỗn hợp Trong công nghệ vật liệu cách nhiệt, phương pháp tạo cấu trúc rỗng hỗn hợp sử dụng phổ biến nhằm tăng độ rỗng toàn phần, phương pháp xây dựng dựa nguyên lý tạo rỗng nêu Việc kết hợp phương pháp tạo rỗng công đoạn giúp rút ngắn quy trình cơng nghệ, cho phép cải thiện tính chất cấu trúc rỗng 2.1.2.3 Vật liệu cách nhiệt phương pháp sản xuất Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh Để giảm tổn thất nhiệt qua tường lò mơi trường xung quanh nhiệt tổn thất tích lũy lớp gạch xây (24 – 45% lượng nhiệt cung cấp), để tiết kiệm nhiên liệu, nâng cao suất, hạ giá thành sản phẩm, người ta dùng vật liệu chịu lửa cách nhiệt Có hai phương pháp sản xuất gach chịu lửa cách nhiệt: − Phương pháp dùng phụ gia cháy − Phương pháp tạo thành nhiều bọt khí nhỏ 2.1.2.3.1 Phương pháp dùng phụ gia cháy − Gạch samơt nhẹ: Gạch samơt nhẹ có khối lượng riêng 0,9 – g/cm3 Phụ gia cháy thường dùng mùn cưa loại gỗ rắn để đảm bảo tính chất đóng khn tốt Phụ gia cháy nên dùng kích thước nhỏ để sản phẩm có lỗ xốp nhỏ đồng Nếu lượng phụ gia cháy tăng độ xốp độ ẩm phối liệu tăng cường độ sản phẩm lại hạ thấp − Samôt đất sét kết dính: Có thể dùng samơt đặc samôt xốp đặc biệt Lượng samôt phối liệu 15 – 25% theo khối lượng Đất sét kết dính nghiền nhỏ với tỉ lệ 16 – 22% theo thể tích Phối liệu sau trộn đem ủ khoảng -8 ngày để phối liệu có tính chất đóng khn tốt hơn.Chế độ sấy sản phẩm phải chậm sản phẩm khó bốc nước samơt thường Nung sản phẩm lò vòng hay Tuynen Đặc tính sản phẩm độ bền nhiệt 14 – 17% lần khơng khí Độ xốp thể tích 50 – 60% − Gạch cao lanh nhẹ: Gạch sản xuất theo phương pháp ép bán khô Phụ gia cháy thường dùng cốc hay antraxit.Trong phối liệu lượng samôt xốp 30 – 35% cao lanh nghiền Đặc tính gạch: Độ xốp thể tích: 50 – 53%, cường độ nén – 5,5 N/mm Độ chịu lửa 1740 – 1750 oC, nhiệt độ bắt đầu biến dạng tải trọng 0,1 N/mm 2: 1330 – 134 oC, độ dẫn nhiệt 0,7 – 0,92 W/mK Độ bền nhiệt lớn − Gạch đinat nhẹ: Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh Sản xuất theo phương pháp bán khô Thành phần phối liệu gồm 60 – 70% khối lượng quắczit tinh thể, 30 – 35% khối lượng antraxit hay than cốc, chất liệu kết gồm 2% CaO – 1,2% keo SSB Sản phẩm nén, sấy khơ đưa vào lò nung mơi trường oxy hóa mạnh nhiệt độ 1250 - 1300 oC Tính chất gạch đinat nhẹ: Khối lượng thể tích – 1,2 g/cm3 Độ xốp thể tích 47 – 54% Cường độ nén -7 N/mm2 Độ chịu lửa 1680 – 1700 oC Độ dẫn nhiệt 0,63 – 0,79 W/mK Dãn nở nhiệt đến 700 oC 1,14 – 1,39% Gạch samôt nhẹ Gạch chịu axitGạch tiêu chuẩn lò quay ximăng Gạch trang trí Gạch mặt gng Hình 2.4 Một số loại gạch thơng dụng 2.1.2.3.2 Phương pháp tạo bọt khí a Phương pháp sử dụng chất tạo bọt: Phương pháp để sản xuất sản phẩm có độ xốp lớn, lỗ xốp tạo thành bọt dạng tổ ong sản phẩm cách cho vào phối liệu chất tạo bọt Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh Samôt, đất sét, mùn cưa hòa nước đến lúc tạo thành hồ quánh, sau trộn với bọt sản xuất thiết bị đặc biệt.Từ hồ bão hòa bọt, đúc sản phẩm khn sau đem sấy nung − Chuẩn bị bọt: Để chuẩn bị bọt dùng xà phòng cơlơphan, xà phòng sản xuất từ côlôphan (43%), NaOH (57%), nước (50%) Sau nấu xà phòng, đổ dung dịch muối ăn bão hòa vào để xà phòng lên Bọt chuẩn bị từ hỗn hợp 2,5% nhũ tương với 97,5% nước Hỗn hợp khuấy máy tạo bọt có cánh khuấy kiểu ruột gà quay với tốc độ 700 – 800 vòng/phút Khối lượng thể tích bọt 0,04 – 0,06 g/cm3 − Chuẩn bị hồ: Hồ để sản xuất gạch cao lanh hay samơt nhẹ phải có khối lượng thể tích 1,65 – 1,72 g/cm3, 90% samôt nghiền mịn 10% đất sét nghiền mịn Hồ liên tục khuấy máy khuấ y − Phối liệu đúc: Tỉ lệ bọt hồ để chuẩn bị phối liệu đúc sau phần hồ theo thể tích lấy 0,75 – 1,5 phần bọt Khối lượng thể tích phối liệu 0,85 – 0,95 g/cm Phối liệu trộn máy khuấy Đúc, sấy, nung: Sản phẩm đúc khuôn thép có láng dầu mazut Sấy nhiệt độ 80 - 90 oC.Nhiệt độ nung 1250 – 1350 oC.Sau nung phải gia cơng học (mài) hình dạng kích thước sản phẩm khơng xác b Phương pháp hóa học Chủ yếu dùng phản ứng hóa học tỏa khí hồ để làm thành bọt khí sản phẩm Để sản xuất gạch samôt nhẹ theo phương pháp với mật độ biểu kiến 0,7 – 0,8 g/cm dùng samôt nghiền mịn (< 0,2mm) 5,6% đất sét chịu lửa mịn, 2,8% đôlômit nghiền 5,6% thạch cao 2.1.2.3.3 Ứng dụng gạch cách nhiệt Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh Gạch samôt nhẹ dùng lò nung, lò hấp, lò ủ lò công nghiệp khác nhiệt độ làm việc không lớn để xây tường buồng đốt nồi Gạch đinat nhẹ dùng lót tường vòm, đáy lò lớp cách nhiệt khơng chịu bào mòn va đập mạnh, dùng ngành luyện kim, máy xây dựng… Hình 2.5 Một số ứng dụng gạch chịu lửa 2.1.3 Vật liệu cách nhiệt vô 2.1.3.1 Điatômit trêpen a Điatômit trêpen − Điatômit: Là loại đá trầm tích tạo thành từ phiến hóa thạch dong biển điatômit đơn bào Thành phần chủ yếu điatơmit oxyt silic vơ định hình (SiO = 70 – 90%) Khối lượng riêng dao động từ 350 – 950 kg/m Hệ số dẫn nhiệt 0,081 – 1,16 W/mK (ở 20 oC) độ xốp 50 – 85% Hình 2.6 Đá trầm tích (điatơmit) 10 Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh Thủy tinh bọt loại vật liệu bền băng giá bề mặt bảo vệ không làm bị ướt, tránh phá hại nước đống băng lỗ rỗng hở nằm bề mặt − Độ dẫn nhiệt thủy tinh bọt Thủy tinh bọt có độ dẫn nhiệt nhỏ có độ rỗng lớn đồng thời pha thủy tinh vách rỗng có hệ số dẫn nhiệt nhỏ Độ dẫn nhiệt dao động từ 0,055 – 0,085(W/mđộ) − Độ bền nhiệt độ thủy tinh bọt Thủy tinh bọt vật liệu không cháy , chịu nhiệt độ khoảng từ 400-500 độ C Đối với thủy tinh bọt kiềm nhiệt độ sử dụng tsd= 600 đơC Với thủy tinh có hàm lượng SiO2 tsd= 1000 đọ C − Tính hút ẩm thủy tinh bọt Thủy tinh bọt cócấu trúc lỗ rỗng kín với tần số âm có giá trị khoảng f=60012000Hz hệ số hút ẩm k = 0,5- 0,65 − Cơ sở hóa lý q trình chế trạo thủy tinh bọt từ bột nghiền mịn Khi đốt nóng hạt thủy tinh bị mềm Đối với hầu hết loại thủy tinh, trình xẩy điều kiện nhiệt độ 600 đôC Ảnh hưởng nhiệt độ tính chất sẩn phẩm rỏ rệt Nhiệt độ phồng nở cao khối lượng thể tích nhỏ Lý độ nhớt giảm tốc độ phân hủy chất tạo khí diễn nhanh Chỉ nên tăng nhiệt độ đến giới hạn định, vượì qua giới hạn tạo lỗ hổng lớn − Thành phần hóa học thủy tinh bọt Khi sản xuất thủy tinh bọt yêu cầu quan trọng nhiệt độ mềm thủy tinh phải thấp trình giảm độ nhớt nhiệt độ tăng phải chậm :thủy tinh dạng bột không kết tinh trước kết thúc trình phồng nở phối liệu : thủy tinh phải rẻ góp phần tang tính khả thi mặt kinh tế Thành phần học gồm oxit: SiO2 73% ; Al2O3 1% ; MgO 4% ; Na2O 16% ; SO3 0,5 % − Ứng dụng 27 Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh Thủytinh bọt có hiệu cách nhiệt cao, sử dụng để cách nhiệt kết cấu tường ngăn, vách ngăn kết cấu nhà làm lạnh, bọc ống dẫn nhiệt đặt đưới đất thủy tinh bọt chịu tải trọng áp lực bị ẩm đất 2.1.4.3.6 Silicat canxi Được tạo thành từ hổ hợp vơi, khơng có liên kết hữu cơ, có tính chất vật lý ổn định điều kiên nhiệt độ cao Silicat canxi có khả cách nhiệt tốt phần lớn loại vật liệu khác làm việc điều kiện nhiệt độ cao Hình 2.24 silicat canxi 2.1.4.7 Perlite expanded Chếtạo từ khống chất thiên nhiên cách kéo dãn nhiệt độ cao để tạo kết cấu có lỗ rỗng chứa khơng khí nhỏ bao bọc thủy tinh Các liên kết hữu vô với sợi gia cường tạo độ bền cho vật liệu 28 Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh Là loại vật liệu hút ẩm ,tuy nhiên vật liệu hữu bị oxi hóa , hút ẩm sẻ tang lên nhiều Vật lệu có dạng cưng có khả chịu tải Có độ nén thấp, hệ số dẫn nhiệt cao dòn nhiều so với silicat caxi Hình 2.25 Perlite expanded 2.1.4.3.8 MIN-K Được chế tạo từ hạt silicat mịn hun khói để tạo tế bào chứa khí nhỏ quảng đường tự phân tử khí Hệ số dẫn nhiệt nhỏ điều kiện nhiệt độ cao Chế tạo dạng thảm mềm khơng có liên kết chứa loại vải dính khác nhau.Ngồi người ta sản xuất dạng khối có liên kết hữu Gía thành MIN-K cao so với sản phẩm bảo ơn thong thường có khả cách nhiệt nhiệt độ cao với chiều dày bảo ôn nhỏ Nó sử dụng nhiều cơng nghiệp có nhiều ưu điểm 29 Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh 2.1.4.3.9 Bơng gốm Có gốm silicat-nhơm, gồm hai dạng :kết tinh dạng kim kết tinh dạng hữu Có thảm bảo ôn kết tinh dạng kim không chứa liên kết, trì độ bền độ mềm dẻo nhiệt độ cao Các nỉ liên kết hữu có độ bền tốt điều kiên lạnh cho phéo xử lý nén lưu hóa để đạt đến trọng lượng riêng 380kg/m 3.Tuy nhiên sau liên kết bị phá hủy nhiệt độ bền nỉ giảm cách rỏ rệt Bông gốm sử dụng dạng khối lớn cách tạo hình chân khơng có phận đặc biệt u cầu phải có hình dạng dặc thù Hình 2.26 Môt sô loai gâm 2.1.4.3.9 Gạch bảo ôn 30 Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh Sản xuất từ sét chịu lửa có độ tinh khiết cao cớ bổ sung alumin để làm tăng khả chịu nhiệt Các chất hữu có tác dụng điền đầy bị thiêu cháy trình chế taọ làm cho sản phẩm có cấu trúc xốp, tăng khả cách nhiệt Gach bảo ơn nhẹ nên trữ nhiệt vật chịu lửa loại nặng có giá trị nhiều xét quan điểm hiệu nhiệt • Ứng dụng Gạch samot nhẹ dùng lò nung, lò hấp, lò ủ lò cơng nghiệp khác ,để xây tường buồng đốt nồi Gạch đinat nhẹ dùng lót tường vòm, đáy lò, dùng ngành luyện kim, máy xây dựng Gạch cao lanh nhẹ để lót vòm lò tường lò nung thiết bị đốt nóng , buồng đốt nồi áp suất cao tàu biển 2.1.4.4 sản phẩm chứa amiăng - Sản phẩm chứa amiăng phổ biến kể đến sóng amiăng – ximăng hay gọi fibrơ – ximăng - Các sản phẩm cách nhiệt chứa amiăng sử dụng phổ biến xây dựng công nghiệp dân dụng - Amiăng loại loại khống có kết cấu sợi, có khả tách thành sới mềm, đàn hồi mỏng Các khống hydrơsilicat manhê hydrơsilicat sắt 2.1.4.4.1 Vật liệu khống – đặc điểm amiăng - Amiăng chất khống thuộc nhóm secpentin amphibon có cấu trúc sợi, có khả tách thành dợi mảnh.Theo thành phần hóa học amiăng silicatmagiê, silicatsắt, silicatcanxi silicatnatri ngậm nước.Khối lượng nước có amiăngsecpentin 13 – 14,5%, amiănamphibon 1,5 – 3% - Amiăngcrizotin có cường độ học cao kéo dọc trục.Cường độ sợi amiăng chưa bị biến dạng dao động khoảng 22.103 – 36,5.103Mpa - Do nhiệt độ sử dụng tới hạn sản phẩm chứa amiăng 600 oC Amiăng nóng chảy nhiệt độ 1500 oC Loại : I II III IV V VI VII VIII Chiều dài trung bình mm 16 12 5,5 2,5 0,7 < 0,7 31 Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh - Sợi từ loại I đến III dùng làm sợi dệt vải amiăng - Sợi từ loại IV trở lên dùng chế tạo sản phẩm dùng xây dựng 2.1.4.4.2 Các sản phẩm dạng ximăng cốt sợi không chứa amiăng So với vật liệu bêtông cốt sợi, sản phẩm thường không chứa cốt liệu lớn Hàm lượng sợi amiăng sản phẩm amiăng – ximăng đạt đến 15% Hơn sản phẩm amiăng – ximăng lại có độ bền nhiệt tốt 2.1.4.4.3 Sản phẩm từ amiăng + Cactông amiăng: − Là vật liệu dạng tấm, cấu tử chrizotil amiăng Thành phần cactông amiăng: amiăng 65%, caolin 30%, tinh bột 5% Cactong amiăng có kích thước sau: 900 x 900, 900 x 1000, 1000 x 1000 mm dày ; 2,5 ; ; 3,5 ; 4,…mm − Độ ẩm cho phép 3% Khối lượng riêng 1000 – 1300 kg/m hệ số dẫn nhiệt λ = 0,155 + 0,000185ttb Nhiệt độ giới hạn sử dụng 600 oC, nhiệt độ cao khơng bền trở nên giòn • Ứng dụng: - Cactơng amiăng dùng làm vật liệu cách nhiệt phòng cháy vật liệu cách điện để bịt kín chỗ ghép nối ống dẫn Cactông amiăng không sử dụng độc lập kết cấu cách nhiệt hiệu cách nhiệt cactông amiăng thấp + Giấy amiăng: − Là vật liệu dạng cuộn hay dạng chịu nóng, cấu tử chrizotiltal amiăng Bề mặt giấy amiăng mặt trơn nhẵn, mặt có in hằn sợi thớ nỉ kĩ thuật Giấy hạn sử dụng 500 oC, hệ số dẫn nhiệt : 32 Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh λ =0,155 + 0,000185ttb Khối lượng riêng 1350 kg/m3 • Ứng dụng: Việc sử dụng vài lớp giấy amiăng có hiệu dùng lớp dày Giấy amiăng dùng làm đệm cách nhiệt cách nhiệt ống dẫn nhơm mỏng + Dây amiăng: − Dây amiăng có đường kính đến 6mm chế tạo từ vài dây hay sợi quấn lại đồng thời − Độ ẩm dây > 4%, hệ số dẫn nhiệt λ =0,14 + 0,00032ttb, nhiệt độ giới hạn sử dụng 200oC − Dây amiăng cần bảo vệ chỗ khơ kín + Vải amiăng: − Là dải băng sản xuất phương pháp đan sợi sợi ngang máy dệt Nhiệt độ sử dụng 200oC, đơi tới 500oC Kích thước vải amiăng sau : rộng :1040, 1500, 1550mm Dày 1,6 ; 1,9mm,… hệ số dẫn nhiệt λ = 0,123 + 0,000185ttb, khối lượng riêng : 600 – 700kg/m3 • Ứng dụng : Vải amiăng hiệu cách nhiệt thấp đủ bền học hay dùng để cách nhiệt ống dẫn, thiết bị nồi hơi, nhà máy điện, chỗ nối ống có đường kính nhỏ 2.1.4.5 Gốm cách nhiệt  Đặc tính: Vật liệu gốm cách nhiệt loại vật liệu tạo hình từ khối ceramic tạo rỗng khơng có cốt liệu, từ khối ceramic đặc (hoặc tạo rỗng) chứa cốt liệu khó chảy chịu lửa, sau nung để ổn định cấu trúc Vật liệu gốm cách nhiệt gồm hai nhóm: vật liệu cách nhiệt ceramic vật liệu chịu lửa nhẹ -Vật liệu chịu lửa nhẹ vật liệu nung cách nhiệt chế tạo từ khối vật liệu chịu lửa tạo rỗng Chúng có nhiệt độ sử dụng giới hạn 1000 – 1200 oC, nhiều trường hợp cao 1650 oC  Các loại cấu kiện cách nhiệt cêramic chịu lửa nhẹ, tính chất chúng Bảng 2.3 Tính chất ceramic loại cấu kiện khác: 33 Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh Vật liệu cấu kiện Khối lượng thể tích kg/m3 Cường độ chịu nén, Mpa khơng Các cấu kiện cách nhiệt cêramic Cêramic perlit 200-400 0,5 – Các cấu kiện perlit 400 – 1,2 – samôt siêu nhẹ 700 nhẹ 0,2 – Các cấu kiện 350 – 0,3 vibrôvermiculit – 420 cêramit từ sét dễ chảy 0,6 – Cêramic xốp 250 – 1,7 điatômit sét với 460 vermuclit Vật liệu chịu lửa nhẹ Samôt chịu lửa nhẹ 400 – – 1,5 Vật liệu chịu lửa 1300 – 3,5 cao nhôm 1300 – 1,4 – Cấu kiện rỗng cao 1400 sở nhơm 330 – oxyt nóng chảy 400 Độ dẫn nhiệt khơng lớn 0oC W/(m.oC) 600 (ở mặt nóng) 200 0,07 – 0,14 0,21 – 0,35 0,082 – 0,093 Nhiệt độ sử dụng giới hạn (độ chịu lửa) oC 9900 150 – 1250 100 20 0,067 – 0,85 50 600 600 800 0,23 – 0,7 0,58 – 0,7 0,29 150 – 1400 290 – 1300 900  Các sản phẩm gốm cách nhiệt: + Công nghệ sản phẩm cách nhiệt điatômit (trepel) Vật liệu cách nhiệt điatơmit nung có dạng gạch, rẻ quạt vỏ trụ, sử dụng khoảng nhiệt độ 800 – 900 oC + Công nghệ sản phẩm gốm peclit: Thành phần phối liệu gồm 10% peclit, 90% đất sétvà 10% licnin làm phụ gia cháy Tạo hình phương pháp đúc rót hay ép với áp lực 0,4 Mpa Nhiệt độ nung tương ứng 800oCvà 900oC + Công nghệ vật liệu chịu lửa nhẹ samôt: Vật liệu chịu lửa nhẹ samơt thuộc nhóm vật liệu chịu lửa alumơsilicat 34 Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh Samôt sét nung sơ đến thiêu kết nghiền nhỏ đến kích thước hạt định Người ta có vật liệu chịu lửa nhẹ samơt cách nghiền máy nghiền hay nghiền gạch chịu lửa vỡ • Ứng dụng : Dùng cách nhiệt bảo vệ lò ,buồng đốt thiết bị làm việc điều kiện nhiệt độ cao A Bông gốm chiụ nhiệt B Bơng gốm hộp chịu lửa Hình 2.28 Bơng gốm 2.1.4.6 TẤM SỢI GỖ − Tấm sợi gỗ loại vật liệu dạng có kích thước lớn chế tạo cách nghiền gỗ thành sợi, thành hình gia cơng nhiệt − Tấm cách nhiệt (còn gọi mềm) dung cho mục đích cách nhiệt hâm cho nhà cửa, cơng trình − Tấm cứng gồm có: bán cứng :tấm có độ cứng cao, sử dụng làm vật liệu trang trí vật liệu chịu lực cho ngành xây dựng, dung để sản xuất đồ gỗ, bao bì sử dụng cho mục đích khác 2.1.4.6.1 Các tính chất sợi gỗ + Cườngđộ: Đối với sợi gỗ, cường độ uốn tiêu quan trọng, sản phẩm phân thành mác Tấm mềm có mác: M – ;M – 12 ; M – 20 Tấm bán cứng có mác: HT – 100 35 Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh Tấm cứng có mác: T – 350; T – 400 Tấm có độ cứng cao có mác: CT – 500 Cường độ kéo sợi gỗ nhỏ 1,5 lần so với cường độ uốn + Độ rỗng : Độ rỗng sợi gỗ điều chỉnh khoảng rộng cách thay đổi độ nghiền mịn sợi gỗ, áp lực ép tạo hình nhiều yếu tố cơng nghệ khác Độ rỗng có ý nghĩa với mềm dùng cho mục đích cách âm, cách nhiệt Với loại sản phẩm độ rỗng đạt tới 80% + Độ hút nước, hút ẩm : Độ hút nứơc mềm cao Đối với có độ cứng cao độ hút nứơc thường thấp Khi độ ẩm tương đối khơng khí đạt RH = 100%, độ hút ẩm bão hòa W = – 8% cứng Khi bị làm ẩm, sợi gỗ bị trương nở, cong vênh Cường độ giảm hệ số dẫn nhiệt tăng Tấm bị ẩm môi trường thuận lợi cho nấm mốc phát triển Để tạo cho sợi gỗ có khả kỵ nước sợi gỗ chất kỵ nước trước rót hồ sợi lên lưới thành hình mềm, hay sản phẩm sau ép với cứng + Độ dẫn nhiệt : Độ dẫn nhiệt sợi gỗ thấp phụ thuợc vào độ ẩm, độ rỗng sản phẩm mềm λ = 0,054 – 0,093 W/m.oC ; cứng λ = 0,163 – 0,233 W/m.oC + Một số tính chất khác sợi gỗ Tấm sợi gỗ dễ bắt lửa cháy âm ỉ Để nâng cao khả chống cháy sợi gỗ thường đưa vào hồ sợi gỗ chất phụ gia chống cháy phủ lên sản phẩm lớp chống cháy Nhiệt độ sử dụng tới hạn sợi gỗ tsd = 100 oC Tấm sợi gỗ loại vật liệu có khả cách âm tốt 36 Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh Hệ số hút âm phụ thuộc vào độ rỗng, độ dày trạng thái bề mặt sản phẩm tần số âm f = 1000 Hz, hệ số hút âm k = 0,40 – 0,55 Để tăng hệ số hút âm xẻ rãnh, đục lỗ sợi gỗ • Ứng dụng: Dùng làm tường cách nhiệt, trần, sàn, tường ngăn cơng trình công nghiệp, dùng cho phận cách âm phòng hòa nhạc, phòng phát thanh, rạp hát,… Dùng sản xuất bao bì, đồ gỗ cho trang trí 2.1.4.6.2 Nguyên vật liệu để chế tạo sợi gỗ − Tấm sợi gỗ chế tạo từ vật liệu sợi loại thực vật có sợi dài, mảnh bền − Nguyên liệu để chế tạo sợi gỗ thân số lồi thảo mộc 2.1.4.7 FIBRƠLIT -Fibrơlit vật liệu dạng hình thành từ hỗn hợp xơ gỗ chất kết dính vơ phương pháp ép 2.1.4.7.1 Các tính chất fibrolit:  Độ rỗng: Fibrơlit có lỗ rỗng lớn khơng đồng nhất, cấu trúc dạng sợi chủ yếu lỗ rỗng thong nhau.Khi sản phẩm có khối lượng thểtích γ o = 300 - 500 kg/m3 độ rỗng dao động khoảng 87 – 77%  Độ đặc cường độ: − Khối lượng thể tích fibrolite thay đổi phụ thuộc vào lượng dùng chất kết dính áp lực ép q trình tạo hình − Khối lượng thể tích tang cường độ uốn tính chống cháy tang nhiên khả cách nhiệt giảm 37 Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh − Cường độ fibrolite phụ thuộc chủ yếu vào kích thước chất lượng xơ gỗ, lượng dung chất kết dính, chiều dày tấm, áp lực ép chế độ gia công nhiệt Giá trị cường độ uốn dao động khoảng 0,4 – 1,2 Mpa − Fibrôlit vật liệu bền nước, cần giữ cho fibrolite khơng bị làm ẩm trình sử dụng − Độ hút nứơc tang khối lượng thể tích vài lượng dung chất kết dính giảm.Giá trị độ hút nước dao động khoảng 35 – 60%  Độ dẫn nhiệt: − Fibrơlit có độ dẫn nhiệt thấp, nhiên bị làm ẩm, độ dẫn nhiệt tăng − Fibrơlit có khả cách âm tốt có cấu trúc rỗng hở lớn Hệ số hú tâm fibrolite phụ thuộc vào tần số âm chiều dày tấm.Tấm có độ dày 30mm f = 1000 Hz, có hệ số hút âm k = 0,4 − Fibrôlit vật liệu khó cháy − Tuổi thọ fibrolite cao trường hợp bảo vệ khỏi tác động xấu mơi trường Sản phẩm fibrolite dễ cưa, khoan đóng đinh dễ sơn trát vữa 2.1.4.7.2 Nguyên vật liệu chế tạo fibrôlit ximăng: -Nguyên vật liệu để chế tạo fibrolite bao gồm gỗ dạng xơ mảnh dài, ximăng, chất khống hóa nước • Ứng dụng: Dùng làm tường ngăn sàn điều kiện khô 38 Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh Mục Lục 2.1 Vật liệu cách nhiệt nóng 2.1.1 Cơ sở truyền nhiệt 2.1.1.1 Truyền nhiệt 2.1.1.2 Điều kiện ổn định 2.1.1.3 Điều kiện độ 2.1.1.4 Các trình truyền nhiệt 2.1.2 Các phương pháp tạo rỗng, bọt xốp chế tạo vật liệu cách nhiệt 2.1.2.1 Phân loại phương pháp tạo rỗng cho vật liệu cách nhiệt 2.1.2.1.1 Phương pháp phồng nở 2.1.2.1.2 Phương pháp tách chất tạo rỗng 2.1.2.1.3 Phương pháp xếp không chặt chẽ 2.1.2.1.4 Phương pháp kết khối tiếp xúc 2.1.2.1.5 Phương pháp kết khối thể tích 2.1.2.1.6 Phương pháp tạo cấu trúc hỗn hợp 2.1.2.2 Cơ sở hóa lí việc tạo cấu trúc rỗng lớn cho vật liệu cách nhiệt 2.1.2.2.1 Phương pháp phồng nở 2.1.2.2.2 Phương pháp tách chất tạo rỗng 2.1.2.2.3 Phương pháp xếp không chặt chẽ 2.1.2.2.4 Phương pháp kết khối tiếp xúc 2.1.2.2.5 Phương pháp kết khối thể tích đặc 2.1.2.2.6 Phương pháp tạo cấu trúc rỗng hỗn hợp 2.1.2.3 Vật liệu cách nhiệt phương pháp sản xuất 2.1.2.3.1 Phương pháp dùng phụ gia cháy 2.1.2.3.2 Phương pháp tạo bọt khí 2.1.2.3.3 Ứng dụng gạch cách nhiệt 2.1.3 Vật liệu cách nhiệt vô 2.1.3.1 Điatômit trêpen 2.1.4 Vật liệu bảo ơn 2.1.4.1 Các tính chất vật liệu bảo ôn 39 Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh 2.1.4.2 Nguyên lý bảo ôn 2.1.4.3 Các loại vật liệu bảo ơn 2.1.4.3.1 Bơng khống / len khoáng 2.1.4.3.2 Sợi thủy tinh sản phẩm từ sợi thủy tinh 2.1.4.3.3 Bông thủy tinh 2.1.4.3.4 Thủy tinh xốp 2.1.4.3.5 Thủy tinh tổ ong 2.1.4.3.6 Silicat canxi 2.1.4.7 Perlite expanded 2.1.4.3.8 Min-k 2.1.4.3.9 Bông gốm 2.1.4.3.9 Gạch bảo ôn 2.1.4.4 Các sản phẩm chứa amiăng 2.1.4.4.1 Vật liệu khoáng – đặc điểm amiăng 2.1.4.4.2 Các sản phẩm dạng ximăng cốt sợi không chứa amiăng 2.1.4.4.3 Sản phẩm từ amiăng 2.1.4.5 Gốm cách nhiệt 2.1.4.6 Tấm sợi gỗ 2.1.4.6.1 Các tính chất sợi gỗ 2.1.4.6.2 Nguyên vật liệu để chế tạo sợi gỗ 2.1.4.7 Fibrơlit 2.1.4.7.1 Các tính chất fibrolit 2.1.4.7.2 Ngun vật liệu chế tạo fibrôlit ximăng 40 Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh Danh sách nhóm Trịnh Quốc Anh 12068741 Từ 2.1 - hết 2.1.2.2.6 Ngơ Đình Ánh Từ 2.1.2.3 – hết 2.1.4.2 Nguyễn Thái Bảo 12079701 Từ 2.1.4.3 – hết 2.1.4.3.2 Nguyễn Trọng Chiến 12066141 Từ 2.1.4.3.3 – hết 2.1.4.3.9 Cảnh Từ 2.1.4.4 – hết 2.1.4.7.2 41 Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh ... xuất vật liệu cách nhiệt cách âm từ vật liệu dạng sợi như: sợi gỗ cách nhiệt, bơng khống trang trí cách âm… − Phương pháp phụ gia cháy tạo rỗng Phương pháp thường sử dụng để chế tạo vật liệu cách. .. cường tạo độ bền cho vật liệu 28 Vật Liệu Kỹ Thuật Nhiệt - Lạnh Là loại vật liệu hút ẩm ,tuy nhiên vật liệu hữu bị oxi hóa , hút ẩm sẻ tang lên nhiều Vật lệu có dạng cưng có khả chịu tải Có độ nén... chế tạo vật liệu cách nhiệt từ peclit phồng nở, hạt chất dẻo chứa khí, vật liệu cách nhiệt chứa điatơmit 2.1.2.2.6 Phương pháp tạo cấu trúc rỗng hỗn hợp Trong công nghệ vật liệu cách nhiệt, phương