Thông tin KHCN
 
Bọt thủy tinh - vật liệu cách nhiệt của tương lai
4/2/18 3:00 PM

Vật liệu này được tạo ra ở nhiệt độ cực cao, do đó, việc sản xuất tại nhà là không thể. Thủy tinh được nghiền mịn (tới trạng thái bụi), hòa với dioxide carbon và đưa vào lò nung, ở nhiệt độ 750o C hỗn hợp tan chảy, trong đó có rất nhiều bong bóng khí nhỏ, kín khí. Sau đó, các viên (hay hạt) được hình thành từ hỗn hợp thu nhận được. 

Bọt thủy tinh dạng viên được sử dụng để giữ nhiệt cho các bức tường, được phối trộn để đưa vào tường trong giai đoạn thi công. Hãy hình dung chiếc bánh nhiều lớp được hình thành, bao gồm lớp vỏ, lớp giữ nhiệt và lớp trong cùng. Bọt thủy tinh dạng hạt được áp dụng chủ yếu để giữ nhiệt cho tường xây, và để cách nhiệt cho sàn và mái nhà, thậm chí cả móng.

Bọt thủy tinh còn được sử dụng để cách nhiệt cho các đường ống bởi nó có thể thuận theo cấu hình các ống dẫn (thẳng hay vòng vèo) trong các khu vực khác nhau. Bọt thủy tinh dạng hạt cũng được sử dụng để làm cốt liệu trong chế tạo các kết cấu bê tông nhẹ; làm lớp lót cách nhiệt bên dưới lớp lót sàn.

Bọt thủy tinh có rất nhiều ưu điểm. Khác với bê tông khí và đất sét nung (những vật liệu tương tự chất cách nhiệt, và thông dụng nhất), bọt thủy tinh không hấp thu hơi ẩm, tức là có thể sử dụng làm vật liệu chống thấm.

Mặc dù quy trình sản xuất bọt thủy tinh tương đối phức tạp, song quy trình làm việc với vật liệu này lại rất đơn giản. Về mặt này, vật liệu tương tự như đất sét hoặc bê tông khí. Khối bọt thủy tinh được xây xếp giống như bê tông khí, với sự hỗ trợ của keo dính chuyên dụng. Việc lựa chọn loại keo tùy theo mục đích xây xếp.

Khả năng cách âm của bọt thủy tinh cũng rất cao. Vật liệu không bị hư hại khi chịu tác động của oxy. Bọt thủy tinh là chất hoàn toàn không bắt lửa - ở nhiệt độ cao hơn 750oC, nó chỉ bắt đầu tan chảy. Ngoài ra, xử lý vật liệu cũng khá đơn giản - có thể dễ dàng cắt bằng một lưỡi cưa gỗ thông thường.

So với nhiều vật liệu xây dựng, bọt thủy tinh có cường độ nén rất cao (về đặc điểm này, nó giống như ván ép - có thể bị gãy khi chỉ có một lớp ván, nếu mười lớp ván sẽ không thể bị gãy). Hàng triệu quả cầu bọt thủy tinh có thể chịu áp suất tới 4 Mpa / cm2. Do đó, một bức tường xây từ bọt thủy tinh có thể chịu được khối lượng cả tấm trần bê tông.

Tính sinh thái cũng là một đặc tính nữa của bọt thủy tinh, bởi vì cấu tạo của nó hoàn toàn từ thủy tinh vụn và dioxide carbon, ngoài ra không có chất nào khác. Bọt thủy tinh được sản xuất bằng công nghệ tái chế, đảm bảo an toàn sinh thái, không gây ô nhiễm tới môi trường xung quanh, và không độc hại trong quá trình sử dụng.

Do các đặc tính ưu việt, bọt thủy tinh được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Vài năm trước, các chuyên gia giao thông của Mỹ đã nghiên cứu thành công chất độn nhựa masterbatch, với một hàm lượng nhất định bọt thủy tinh đã thay thế được thành phần nhựa gốc dầu mỏ, làm nhẹ một số linh kiện, từ đó giảm tiêu thụ nhiên liệu của động cơ các phương tiện giao thông.

Việc sử dụng các yếu tố làm giảm tỷ trọng cho các vật liệu nhựa nhiệt dẻo không phải là ý tưởng mới. Song nếu so sánh với các chất độn giảm tỷ trọng cho nhựa nhiệt dẻo, bọt thủy tinh có hiệu quả rất rõ về cải thiện cường độ, tăng tính ổn định kích thước, giảm co ngót. Các chất độn vô cơ truyền thống như hạt amiang, sợi thủy tinh, bột canxi carbonate có thể tích thay thế nhựa ít hơn nhiều so với bọt thủy tinh. Một con số để so sánh: 01 kg bọt thủy tinh có thể tích xấp xỉ 1666 cm3, trong khi canxi carbonate chỉ khoảng 370 cm3.

Trong giao thông, thuỷ tinh bọt với trọng lượng rất nhẹ (dưới 400kg/m3), nên được sử dụng làm lớp cách nhiệt, chống lại hiện tượng đóng băng trên mặt đường mà không gia tăng độ dày mặt đường theo thiết kế. Đó còn là loại sản phẩm được dùng trong lĩnh vực xây dựng đảm bảo độ an toàn cao đối với môi trường tự nhiên bằng công nghệ tái chế, không độc hại và gây ô nhiễm trong quá trình sử dụng.

Xu hướng bảo vệ môi trường trên toàn cầu đã được các chuyên gia trong lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng tích cực ủng hộ, thông qua việc nghiên cứu và ứng dụng các loại công nghệ tái chế, tận dụng các phế liệu trong lĩnh vực xây dựng giao thông và xây dựng công nghiệp. Từ những năm đầu thế kỷ XXI, Cơ quan quản lý đường bộ Na Uy (NPRA) đã khởi xướng chương trình ứng dụng các loại vật liệu tái chế trong xây dựng đường bộ. Tất nhiên, thủy tinh bọt cần được sử dụng kết hợp với loại vật liệu khác theo các tiêu chuẩn hướng dẫn thiêt kế.

Các thử nghiệm về tính no nước và năng lực chịu tải của bọt thuỷ tinh cho thấy vật liệu có khả năng thấm nước rất nhanh và ổn định cường độ trong khi mức tải thay đổi, có tính đàn hồi, do đó rất phù hợp khi ứng dụng xây mặt đường.

Bọt thuỷ tinh là loại chất liệu có độ bền cao, chịu được sự thay đổi của nhiệt độ môi trường (trong điều kiện khô hoặc ẩm ướt, nóng hoặc những khu vực băng giá) nên đã trở thành phương án thích hợp nhất để làm mặt đường giao thông, đặc biệt tại những khu vực nhiệt độ trung bình năm thấp.

Công trình đường bộ tại thành phố Steinkjer (Na Uy) là một trong những thử nghiệm đầu tiên với loại vật liệu tái chế này. Công trình được hoàn thành đưa vào sử dụng từ năm 2005, cho tới nay vẫn trong tình trạng ổn định; độ biến dạng gần như tuyệt đối (nhỏ hơn 1%).

Một trong những nhược điểm của vật liệu là giá thành cao. Trong số các vật liệu cách nhiệt phổ biến hiện nay, bọt thủy tinh vẫn là phương án đắt tiền nhất. Bên cạnh đó, cũng cần tính tới một đặc điểm (đã được đề cập tới) – để bọt thủy tinh có thể bền với áp suất, cần thiết lập lớp bảo vệ vững chắc.

Cho dù vậy, cho tới thời điểm hiện tại, đây vẫn được coi là vật liệu cách nhiệt tốt nhất, hiệu quả nhất, chưa có vật liệu nào thay thế được./.


ND : Lệ Minh 


Các bài mới
Các bài đã đăng

LIÊN KẾT WEBSITE