Đang tải... (xem toàn văn)
vật liệu cách nhiệt là loại vật liệu đặc biệt dùng trong xây dựng . có công dụng cách nhiệt , đôi khi cả cách âm . vật liệu cách nhiệt thường là xốp hoặc các loại vật liệu nhẹ và rỗng , vật liệu cách nhiệt không dùng để làm vật chịu lực . bài giảng sau đây sẽ đem đến một trải nghiệm thú vị cho các bạn
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT 2.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI 2.1.1 Khái niệm Những vật liệu vô hữu dùng để cách nhiệt cho kết cấu xây dựng, thiết bị công nghiệp loại đường ống gọi vật liệu cách nhiệt Công tác cách nhiệt, bảo vệ nhiệt giúp tiết kiệm nhiên liệu, giảm tổn thất nhiệt, tăng cường trình công nghệ cải thiện điều kiện lao động người lao động Việc sử dụng vật liệu cách nhiệt (VLCN) xây dựng cho phép nâng cao mức độ giới hóa công tác xây dựng, đồng thời giảm giá thành công trình việc giảm nhẹ trọng lượng kết cấu 2.1.2 Phân loại - Theo cấu tạo, VLCN chia ra: + Sợi rỗng (bông khoáng, thủy tinh …); + Hạt rỗng (peclit, vecmiculit, vật liệu vôi cát …); + Ống tổ ong (bê tông tổ ong, thủy tinh bọt, chất dẻo xốp) - Theo hình dáng: + Khối (tấm, blốc, ống trụ, bán trụ, hình dẻ quạt); + Cuộn (nỉ, băng, đệm); + Dây loại dời - Theo nguyên liệu VLCN chia ra: + Loại vô cơ; + Loại hữu - Theo khối lượng thể tích, có nhóm: + Đặc biệt nhẹ với mác 15,25,35,50,75,100; + Nhẹ với mác: 125, 150, 175, 200, 250, 300, 350; + Nặng với mác: 400, 450, 500, 600 - Theo tính chịu nén (biến dạng nén tương đối) tải trọng riêng VLCN chia làm loại: + Mềm (độ lún ép không lớn 30%); + Bán cứng (độ lún ép 6-30%); + Cứng (độ lún ép nhỏ 6%) - Theo tính dẫn nhiệt VLCN chia làm nhóm: + Nhóm A - dẫn nhiệt kém; + Nhóm B - dẫn nhiệt trung bình; + Nhóm C - dẫn nhiệt tốt VLCN để bảo vệ bề mặt có nhiệt độ (-) (+) nhỏ 100 oC lựa chọn theo hệ số dẫn nhiệt 25oC, từ 100 oC đến 600 oC theo hệ số dẫn nhiệt 125oC; lớn 600 oC theo hệ số dẫn nhiệt 300 oC Ký hiệu nhóm vật liệu A B C Bảng 2.1 Hệ số dẫn nhiệt nhóm vật liệu Hệ số dẫn nhiệt kcal/m.oC.h Tên nhóm vật liệu nhiệt độ trung bình > oC 25 125 Dẫn nhiệt 0,05 0,07 Dẫn nhiệt trung bình 0,10 0,12 Dẫn nhiệt mạnh 0,15 0,18 300 0,11 0,16 0,23 2.2 CÁC TÍNH CHẤT CHỦ YẾU CỦA VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT 2.2.1 Sự cấu tạo tính chất nhiệt vật lý Về cấu tạo vật liệu cách nhiệt so với vật liệu khác có độ rỗng cao (50-96%) hệ số dẫn nhiệt không lớn Vật liệu cách nhiệt có cấu tạo tổ ong, dạng hạt, dạng sợi dạng Vật liệu cách nhiệt có cấu tạo tổ ong lỗ đồng phân bố đặn, có hình dạng giống hình cầu: bê tông tổ ong, thủy tinh xốp, chất dẻo cách nhiệt Loại vật liệu cách nhiệt dạng bột nghiền từ loại đá diatomit, trepan, đá vôi xốp Vật liệu cách nhiệt dạng hạt có trị số lỗ rỗng phụ thuộc vào thành phần hạt, hình dáng, kích thước dồng nhất, độ rỗng cao Vật liệu cách nhiệt dạng sợi sợi vỏ bào, sợi amiăng, khoáng, thủy tinh Vật liệu cách nhiệt dạng tấm: fibrolit, sợi gỗ, sợi amiăng Ngoài vật liệu cách nhiệt có cấu tạo rỗng gia công nguyên liệu t o cao - Làm phồng: Nung nguyên liệu đến nhiệt độ 900-1200 oC, để nước liên kết tách (vecmiculit, peclit); - Làm chảy: Biến nguyên liệu chảy thành dạng sợi khoáng, thủy tinh; - Cho chất dễ chảy vào nguyên liệu gốc (sản xuất sản phẩm gốm cách nhiệt) Khả cách nhiêt vật liệu không phụ thuộc vào độ rỗng mà vào đặc tính lỗ rỗng, phân bố, kích thước mức độ đóng kín chúng Không khí khô trạng thái tĩnh lỗ rỗng nhỏ khép kín có hệ số dẫn nhiệt thấp (ở 20 oC 0,020 kCal/m.oC.h) Tuy nhiên độ dẫn nhiệt lớp không khí tăng lên đáng kể tăng chiều dày Việc truyền nhiệt qua không khí λd λb λ thực dẫn nhiệt , đối lưu xạ Vì hệ số dẫn nhiệt tương đ λt đương lớp không khí là: λt λd λ = λb + đ+ Hình 2.1 Sự phụ thuộc độ dẫn nhiệt vào chiều dày lớp không khí Hình 2-1 mức tăng độ dẫn nhiệt lớp không khí đối lưu xạ nhiệt theo mức tăng chiều dày lớp không khí Vì để tăng độ cách nhiệt người ta cố gắng tạo rỗng cho vật liệu có dang lỗ tổ ong nhỏ lớp khí mỏng nằm lớp sợi 2.2.2 Các tính chất lý a- Cường độ Vật liệu cách nhiệt thường có cấu tạo rỗng cường độ không cao Cường độ nén biến đổi từ 2-25 kG/cm2 Những vật liệu cách nhiêt có cường độ cao gọi vật liệu cách nhiệt chịu lực dùng cho kết cấu bao che chịu lực Những sản phẩm cách nhiệt dạng tấm, vỏ cứng, chiếu nệm v.v… có cường độ uốn từ 1,5-5 kG/cm2, sợi gỗ có cường độ uốn từ dến 20 kg/cm Những loại vật liệu mềm khoáng, nỉ, tong aminăng cường độ nén có ý nghĩa lớn b- Độ hút nước Độ hút nước vật liệu cách nhiệt làm giảm tính chất cách nhiệt mà giảm cường độ tuổi thọ công trình Để giảm độ hút nước trước chế tạo sản phẩm cách nhiệt cho vào lượng phụ gia kỵ nước c- Độ ổn định nhiệt Là tính chất vật liệu giữ tính chất chịu tác dụng nhiệt độ thay đổi Tính chất phụ thuộc vào loại thành phần nguyên liệu gốc phương pháp gia công vật liệu Để đặc trưng độ ổn định nhiệt vật liệu cách nhiệt người ta dùng đại lượng nhiệt độ suer dụng giới hạn Ở nhiệt độ cao thấp hơn, nhiệt độ vật liệu thay đổi cấu trúc, giảm cường độ bị phá hủy Thậm chí vật liệu hữu bị cháy d- Độ thấm khí thấm nước Các vật liệu cách nhiệt có độ rỗng lớn độ thấm khí, thấm cao Độ thấm khí vật liệu cách nhiệt cần tính toán xây dựng, làm việc bị hút qua tường thiết bị lạnh đưa vào phía kết cấu nóng lớp thấm e- Nhiệt dung Nhiệt dung vật liệu cách nhiệt cai cí ý nghĩa quan trong điều kiện trao dổi nhiệt thường xuyên cần ý lượng nhiệt bị hút vào lớp cách nhiệt C=0,16-0,24 Kcal/kg.dộ vật liệu vô C=0,3-0,4 Kcal/kg.độ vật liệu hữu Khi độ ẩm tăng C tăng lên đáng kể 2.2.3 Các tính chất đặc trung an toàn độ bền vững a- Độ ổn định lửa Là khả vật liệu kết cấu chịu tác dụng cháy khoảng thời gian định Nó phụ thuộc vào thành phần vật liệu Đối với độ ổn định với lửa VLCN chia làm nhóm: - Vật liệu không cháy: Sản phẩm amiăng, sản phẩm bắng sành peclit, vecmiculit, thủy tinh bọt, sợi khoáng; - Vật liệu khó cháy: Sản phẩm từ khoáng với chất kết dính hữu fibrolite, chất dẻo xốp chất kết dính silic hữu cơ; - Vật liệu dễ cháy: Vật liệu cách nhiệt hữu cơ, sợi gỗ, cói, nhựa xốp cacbamit Người ta nâng cao độ bền lửa VLCN cách đưa them phụ gia chống cháy vào hỗn hợp nguyên liệu gốc b- Độ bền vững hóa học vá sinh vật Vật liệu cách nhiệt có độ rỗng cao nên chất lỏng , chất khí dễ thấm thâm nhật vào từ môi trường xung quanh gây phá hoại Để nâng cao độ bền vững người ta sử dụng lớp bao phủ bảo vệ khác Các vật liệu cách nhiệt hữu cần có độ ổn định sinh vật - Để loại trừ điều kiện sinh sống nấm vi sinh vật côn trùng cần chống ẩm tốt, sử dụng loại thuốc phòng mục 2.3 CÁC SẢN PHẨM CỦA VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT 2.3.1 Vật liệu sản phẩm cách nhiệt vô - Bông khoáng sản phẩm từ khoáng: Bông khoáng vật liệu cách nhiệt bao gồm khối sợi dạng thủy tinh, mảnh vụn silicat sợi ngắn cực mảnh sản xuất từ hỗn hợp nóng chảy khoáng vật tạo đá xỉ luyện kim Hình 2.2 Bông khoáng Sợi khoáng có chiều dài từ 2-30 mm đương kính 5-15 Bông khoáng chiếm vị trí hang đầu số vật liệu cách nhiệt vô Do có nguồn nguyên liệu vô tận, sản xuất đơn giản, độ hút ẩm nhỏ, giá thành tương đối thấp Đối với khoáng rời có nhiều nhược điểm chuyên chở bảo quản dễ bị lèn chặt vón cục, số bị gẫy biến thành bụi nên người ta chế tạo sản phẩm nỉ, cứng bán cứng, vỏ, hình quạt, ống trụ sản phẩm khác - Bông thủy tinh sản phẩm từ thủy tinh: Bông thủy tinh vật liệu cách nhiệt dạng sợi sản xuất từ khối thủy tinh nóng chảy λ Bông thủy tinh có tính ổn định hóa học cao, không bốc cháy không cháy âm ỉ, =0,043 γo µ km Φ o o kcal/m C.h (ở 25 C), >130 kg/m , > 21 Hình 2.3 Bông thủy tinh Sản phẩm từ thủy tinh nỉ băng Được chế tạo cách khâu phủ (bằng amiăng hay thủy tinh) lớp thủy tinh lên mặt mặt lớp sợi thủy tinh dày 1,5 mm gắn keo - Vật liệu cách nhiệt amiăng: Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất amiăng crisôtin Người ta sản xuất loai vật liệu rời (dạng hạt), sản phẩm cuộn sản phẩm dạng khối cactông, vỏ, hình hình quạt Cactông amiăng VLCN không cháy sản xuất từ 65% amiăng, 30% thạch cao, 5% tinh bột γo λ o o Chiều dài = chiều rộng = 900-1000 mm, dày 2-10 mm, = 0,125 kcal/m C.h (ở 25 C), =1000 – Rk 1400 kg/m , W không lớn 3%, > 60kg/cm2 - Bê tông tổ ong cách nhiệt: Bê tông tổ ong cách nhiệt có khối lượng thể tích không lớn 500 kg/m3, dùng để cách nhiệt cho kết cấu bao che nhà Bề mặt thiết bị công nghiệp, đường λ o ống dẫn nhiệt có nhiệt độ đến 400 C, sản phẩm có = 0,069-0,095 kcal/moC.h (ở trạng thái khô), W không vượt 15% - Vật liệu gốm cách nhiệt: Hiện người ta sản xuất loại gạch có khả cách nhiệt cao Gạch có lỗ gạch rỗng ruột sản phẩm tạo trình tạo hình γo Có =700 –1400 kg/m3, dùng dể xây tường ngăn, tường bao che cách nhiệt, cách nhiệt cho mái Gạch xốp sản phẩm sản xuất cách trộn chất phụ gia dễ cháy mùn cưa, γo than bùn, tro trấu vào đất sét- Khi nung chất hữu cháy để lại nhiều lỗ nhỏ gạch mà λ =700 –1200 kg/m3, = 0,4 kcal/moC.h 2.3.2 Vật liệu sản phẩm cách nhiệt hữu - Tấm sợi gỗ: Tấm sợi gỗ dùng để cách nhiệt cách âm kết cấu bao che Chúng sản xuất từ gỗ xẻ tới tận dụng loại gỗ phế liệu, thứ phẩm công nghiệp gia công gỗ, vùng lanh, vụn đay – gai, thân lau sậy, rơm rạ, v.v… Kích thước: Dài 1200-3000 mm Rộng 1200-1600 mm Dày 8-25 mm γo Ru λ o không lớn 0,06 kcal/m C.h, =250 kg/m , =12 kg/m2 - Sản phẩm than bùn cách nhiệt: Sản phẩm than bùn cách nhiệt sản xuất dạng tấm, vỏ hình quạt sử dụng cho kết cấu bao che nhà cấp III, bề mặt thiết bị công nghiệp, đường ống dẫn khí nhiệt độ từ 60-100oC Nguyên liệu sản xuất loại than bùn tầng trên, bị phân rã có cấu tạo sợi thuận tiện cho việc chế tạo sản phẩm ép có chất lượng cao Dạng có kích thước 1000x500x30 mm, sản xuất cách ép than bùn khuôn Ru λ o o thép có phụ gia sau đem sấy nhiệt độ 120-150 C = 0,052 kcal/m C.h, =3 kg/m2, W không lớn 15% - Tấm fibôlit: Được chế tạo từ hỗn hợ xi măng poolang, nước, dăm gỗ sử dụng làm vật liệu cách nhiệt, chịu lực – cách nhiệt cách âm tường sàn trần ngăn Tấm fibôlit có mác 300,350,400,500 với cường độ tương ứng 4, 5, 12 λ γo o = 0,078 – 0,13 kcal/m C.h, =250 kg/m3, độ hút nước Hp không lớn 20% - Chất dẻo xốp: Bao gồm nhóm: Xốp bọt, xốp khí xốp tổ ong Loại vật liệu dẻo xốp cách nhiệt phổ biến chất dẻo xốp khí polistiron, mipo Chất dẻo xốp polistiron vật liệu giữ nhiệt tốt panen phân lớp, phối hợp tốt với nhôm, xi măng amiăng chất dẻo thủy tinh Nó sử dụng rộng rãi để làm vật liệu cách nhiệt công nghiệp lạnh, đóng tàu biển, đóng toa tàu hỏa, cách nhiều cho tường, trần mái nhà Mipo chất dẻo xốp dùng để cách nhiệt cho kết cấu xây dựng, thiết bị công nghiệp v.v… .. .2. 2 CÁC TÍNH CHẤT CHỦ YẾU CỦA VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT 2. 2.1 Sự cấu tạo tính chất nhiệt vật lý Về cấu tạo vật liệu cách nhiệt so với vật liệu khác có độ rỗng cao (50-96%) hệ số dẫn nhiệt không... cao Vật liệu cách nhiệt dạng sợi sợi vỏ bào, sợi amiăng, khoáng, thủy tinh Vật liệu cách nhiệt dạng tấm: fibrolit, sợi gỗ, sợi amiăng Ngoài vật liệu cách nhiệt có cấu tạo rỗng gia công nguyên liệu. .. thấm e- Nhiệt dung Nhiệt dung vật liệu cách nhiệt cai cí ý nghĩa quan trong điều kiện trao dổi nhiệt thường xuyên cần ý lượng nhiệt bị hút vào lớp cách nhiệt C=0,16-0 ,24 Kcal/kg.dộ vật liệu vô