Luận văn Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện – điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng dụng trong xây dựng

g cụ hàn... 7 Đồ chơi, thiết bị giải trí và thể thao Tàu điện, ôtô đồ chơi, máy chơi điện tử cầm tay... 8 Thiết bị y tế (ngoại trừ các sản phẩm cấy ghép và truyền nhiễm) Thiết bị phóng xạ, máy lọc máu, thiết bị tim mạch, máy hô hấp... 9 Dụng cụ theo dõi và kiểm soát Máy điều nhiệt, máy dò khói, thiết bị cân đo... 10 Máy móc tự động Máy rút tiền tự động, máy pha nước nóng... 1.2.3. Thành phần vật chất của chất thải điện - điện tử Chất thải điện tử là một loại chất thải rắn không đồng nhất và phức hợp về vật chất và thành phần. Để phát triển hệ thống tái chế thân thiện môi trường và có hiệu quả điều quan trọng là phân loại và nhận dạng vật liệu có giá trị, các chất nguy hại tiếp theo là các đặc trưng vật lý của luồng chất thải điện tử [14]. Chất thải điện và điện tử chứa hơn 1000 chất khác nhau, trong đó có nhiều chất độc hại như: chì, thuỷ ngân, asen, cadmium, selennium, chất chống cháy có khả năng tạo ra dioxin khi cháy. Theo quan điểm tái chế có thể phân loại theo 2 nhóm: a. Thành phần vật chất có giá trị Theo Trung tâm các vấn đề Quản lý Tài nguyên và Chất thải Châu Âu (ETC/RWM): sắt và thép là các nguyên liệu phổ biến nhất trong các thiết bị điện và điện tử và chiếm hơn 50% tổng lượng chất thải điện và điện tử, nhựa là thành phần nhiều thứ hai chiếm xấp xỉ 21%, nhiều thứ ba chiếm khoảng 13% là kim loại khác bao gồm cả kim loại quý hiếm (Al, Zn, Cu, Pb, Sn, Cr, Au, Ag, Pt, Pd ) và thành phần còn lại là thủy tinh chiếm khoảng 10% tổng trọng lượng chất thải điện - điện tử. b. Thành phần vật chất gây nguy hại Rác thải điện tử chứa rất nhiều các kim loại nặng hoặc những hợp chất độc hại với con người và môi trường sống. Rác thải điện tử làm ô nhiễm không khí, ô nhiễm đất, ô nhiễm nguồn nước, gây ra các căn bệnh nguy hiểm. Chất độc sản sinh ra như những chất liệu không cháy được và các kim loại nặng có thể là mối nguy cơ đối với sức khỏe của công nhân sản xuất thiết bị và những người sinh sống gần các “núi rác” máy tính phế thải [17]. Rất nhiều trẻ em địa phương và công nhân làm việc tại những cơ sở tái chế kém chất lượng trên đã mắc những chứng bệnh liên quan đến đường hô hấp, bệnh ngoài da, thậm trí ung thư do linh kiện điện tử. Các nguồn thải độc hại tác động đến môi trường và con người được thể hiện ở bảng 1.2. Bảng 1.2. Các chất độc hại trong rác thải điện, điện tử và tác hại của chúng STT Các chất độc hại có trong rác thải điện, điện tử Tác hại với môi trường sống và cơ thể sống 1 Polyclo biphenyl (PCB)Tụ điện,  máy biến thế Gây ung thư, ảnh hưởng đến hệ thần kinh, hệ miễn dịch, tuyến nội tiết 2 Tetrabrombi sphenol-A (TBBA) Polybrombip chất chống cháy cho nhựa (nhựa chịu nhiệt, cáp cách điện) Gây tổn thương lâu dài đến sức khỏe, gây ngộ độc sâu khi cháy 3 Flocacbon trong bộ phận làm lạnh, bột cách điện Khi cháy gây nhiễm độc Polyvinyl clorua (PVC) 4 Cáp cách điện Cháy ở nhiệt độ cao sinh ra  dioxin và furan 5 As (lượng nhỏ ở dạng gali asenua, bên trong các diod phát quang) Gây ngộ độc cấp tính và mãn tính 6 Ba - chất thu khí màn hình CRT Gây nổ nếu ẩm ướt bộ chỉnh lưu, bộ phận phát tia độc nếu nuốt phải 7 Pin Ni-Cd sạc lại, lớp huỳnh  quang (đèn hình CRT), mực  máy in và trống, máy  photocopy ( trống máy photo) Độc cấp tính và mãn tính 8 Cr(VI) Băng và đĩa ghi dữ liệu Độc cấp tính và mãn tính, gây dị ứng 9 Pb - màn hình CRT, pin, bản mạch máy in Gây độc với hệ thần kinh, thận, mất trí nhớ đặc biệt với trẻ em 10 Li Pin liti Gây nổ nếu ẩm 11 Hg - trong đèn hình màn hình LCD, pin kiềm và công tắc Gây ngộ độc cấp tính và mãn tính 12 Pin Ni-Cd sạc lại hoặc trong màn hình CRT Gây dị ứng 13 Lớp huỳnh quang màn hình CRT Gây độc với da và mắt 14 Kẽm sunfua các bộ phận bên trong màn hình CRT, trộn với nguyên tố đất hiếm độc nếu nuốt phải 1.2.4. Hiện trạng phát sinh chất thải điện tử ở Việt Nam Theo kết quả điều tra năm 2005 Việt Nam có khoảng 50 cơ sở sản xuất, lắp ráp linh kiện, thiết bị điện tử. Định hướng phát triển ngành công nghiệp này đến năm 2020, tổng số các cơ sở công nghiệp điện tử sẽ tăng lên khoảng 120 - 150 cơ sở. Hiện tại đã hình thành một số các cơ sở sản xuất linh kiện điện tử như đèn hình ti vi, monitor, tụ điện, điện trở, mạch in và trong tương lai không xa ngành công nghiệp vật liệu điện tử - bán dẫn cũng sẽ ra đời. Bước đầu công nghiệp điện tử ở Việt Nam cùng với các ngành khác như bưu chính viễn thông, tự động hóa, công nghệ thông tin đã mang lại bộ mặt mới trong đời sống sinh hoạt xã hội, góp phần đáng kể vào thu nhập quốc dân. Hình 1.3. Lượng chất thải thiết bị điện và điện tử ở Việt Nam từ 2002-2006 và ước tính đến năm 2020. Hình 1.3 Mô tả sự phát sinh một số loại đồ điện, điện tử thải từ năm 2002-2006 và dự báo lượng chất thải tương ứng của các thiết bị này vào năm 2020 theo ước tính của công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên Môi trường Đô thị (URENCO) [19]. Hình 1.3 cho biết dự báo đến năm 2020, đáng chú ý nhất trong việc gia tăng lượng thải là mặt hàng tivi (tăng khoảng 1230% so với năm 2006), tiếp đến là điện thoại di động (tăng khoảng 600%). Đây cũng chính là hai loại thiết bị điện tử được sử dụng phổ biến nhất trong xã hội tại thời điểm hiện tại. Tuy nhiên, đồng hành với sự phát triển công nghiệp điện tử là sự phát sinh một lượng không nhỏ chất thải điện tử, bao gồm: chất thải công nghiệp điện tử và thiết bị điện, điện tử thải sau sử dụng. Chất thải công nghiệp điện tử (E - Waste) bao gồm vụn kim loại, dây dẫn điện, bản mạch in hỏng, linh kiện hỏng, chất thải hàn, thủy tinh... Theo kết quả điều tra, ước tính tổng lượng chất thải công nghiệp điện tử trên toàn lãnh thổ Việt Nam là khoảng 1630 tấn/năm, khối lượng trung bình chất thải điện tử ở các vùng được trình bày tại bảng 1.3. Bảng 1.3. Khối lượng trung bình chất thải điện tử ở các vùng trong cả nước STT Vùng, miền Khối lượng (Tấn) Phần trăm (%) I Khu vực kinh tế trọng điểm phía Bắc 1370,00 84,0 II Khu vực kinh tế trọng điểm miền Trung 6,00 0,4 III Khu vực kinh tế trọng điểm phía Nam 254,00 15,6 1 Thành phố Hồ Chí Minh 12,5 2 Đồng Nai 237,33 3 Long An, Bình Dương 4,17 Tổng 1630,00 100 Loại chất thải này chứa một lượng lớn các hợp chất độc hại là tác nhân làm cho các vấn đề môi trường ngày càng trở nên nghiêm trọng. Theo số liệu thống kê qua nghiên cứu cho thấy, lượng thiết bị điện, điện tử gia dụng thải tăng khoảng 15%/năm. Tái chế chất thải điện tử không đúng cách gây những tác động tiêu cực lên môi trường và sức khỏe con người vì trong chất thải điện tử chứa nhiều chất độc hại (đặc biệt là kim loại nặng như thủy ngân, chì, selen, các tác nhân gây cháy sinh ra dioxin khi đốt). Hiện nay lượng chất thải điện tử tại Việt Nam không hề nhỏ. Tuy nhiên vấn đề tái chế cũng như xử lý an toàn lượng rác thải này vẫn chưa nhận được sự quan tâm đúng mức của các cơ quan chức năng. Đối với những phần không thể tái chế, tái sử dụng, cách thức xử lý phổ biến nhất được sử dụng ở Việt Nam hiện nay là chôn lấp như chất thải rắn đô thị và hoặc đốt tận thu nhiệt. Nhìn chung việc xử lý chất thải điện tử ở Việt Nam mới chủ yếu tập trung vào thu hồi các phụ tùng để phục vụ cho thay thế, sửa chữa hoặc tháo dỡ lấy các linh kiện, bộ phận có giá trị cao để bán lại. 1.2.5. Tình hình thu gom và xử lý rác thải điện tử ở Việt Nam Việc tái chế thường bao gồm các bước sau: - Phân loại rác thải nhập về. - Tách riêng những nguyên liệu khác nhau (nhựa, kim loại, thủy tinh), lấy ra những thứ còn dùng được. Dây kim loại thì đốt nhựa để lấy kim loại, đối với nhựa thì nghiền nhỏ, rửa sạch, phơi khô. - Đóng gói và chuyển đến các nơi tiêu thụ (thường dùng làm nguyên liệu đầu cho các ngành sản xuất khác). Hiện nay ở Việt Nam có nhiều hộ gia đình làm nghề thu gom và tái chế rác thải điện tử, có những nơi cả làng cùng làm nghề này. Việc xử lý và tái chế rác thải điện tử còn rất lạc hậu. Các công việc này được làm thủ công bằng tay và các thiết bị xử lý rất thô sơ, thiết bị bảo hộ lao động cho những người tham gia làm hầu như không có, đồng thời họ còn tận dụng ngay cả nhà mình là nơi chứa, xử lý, tái chế các loại rác thải này [1]. Với các điều kiện làm việc này, chất độc có thể bám vào quần áo, dính vào tay, ngoài ra chất độc còn có thể lọt qua đường hô hấp. Các lao động thủ công đập vỡ các thiết bị, làm chảy các mối hàn chì để tháo rời các chip máy tính đem bán lại. Chì được gom lại, nung nóng trên chảo, từ đó làm bay các hơi kim loại độc như chì, cadimi, thủy ngân và giải phóng chúng vào không khí dưới dạng hơi sương độc hại. Sau khi các “chip” được lấy ra, chì được “tự do” chảy xuống đất. Thế nhưng, không mấy người làm nghề này hay biết rằng, chì nằm trong số những chất độc thần kinh mạnh nhất, gây tác hại đặc biệt lên trẻ em và những bé sơ sinh. Các phế liệu thừa và nước thải của quá trình ngâm rửa sau khi sử dụng không được xử lý mà thải ngay ra môi trường. Để thu hồi đồng và vàng trong biến thế máy tính, bo mạch chủ, chip vi tính, người ta cho nung chảy các thiết bị này. Theo những người này giải thích “Chúng cho rất nhiều vàng”. Vì vậy, hàm lượng các kim loại độc hại tích lũy trong đất ngày càng nhiều, không khí cũng bị ô nhiễm nặng. Việc xử lý lạc hậu, không đúng cách đang làm ô nhiễm nghiêm trọng môi trường sống xung quanh, gây rất nhiều bệnh nguy hiểm. Trong các loại rác thải điện tử đó, phải kể đến một phần không nhỏ các loại bóng đèn huỳnh quang cháy không được xử lý đúng cách, gây nguy hại cho môi trường. 1.3. Bóng đèn huỳnh quang và nguồn phát thải 1.3.1. Cấu tạo của bóng đèn huỳnh quang - Cấu tạo của bóng đền huỳnh quang gồm 3 phần chính: phần tạo dòng electron, phần ống thủy tinh và phần bột huỳnh quang. - Phần tạo dòng electron: được chế tạo bằng kim loại, đặt ở hai đầu của ống thủy tính. - Phần ống thủy tinh: là một ống trụ được làm bằng thủy tinh có công thức hóa học là 2Na2O.CaO.6SiO2. - Phần bột huỳnh quang: là phần bột nằm trong ống thủy tinh. Phần này chứa hơi thủy ngân (khoảng 5mg/bóng) và chất phát quang (thường là silicat kẽm). Phần này rất độc nếu không được xử lý đúng cách. Hình 1.4. Bóng đèn huỳnh quang và sơ đồ cấu tạo 1.3.2. Nguồn phát sinh rác Do bóng đèn huỳnh quang là loại bóng đèn có khả năng tiết kiệm điện năng gấp 4-5 lần so với các loại bóng khác có cùng cường độ chiếu sáng, nên nó được sử dụng khá phổ biến trong các nhà máy - xí nghiệp, các cơ quan, trường học và trong hầu hết các hộ gia đình để nâng cao hiệu quả kinh kế và góp phần bảo vệ môi trường. Nhưng cũng như các thiết bị chiếu sáng khác chúng cũng có tuổi thọ nhất định và khi bóng hỏng chúng được thải ra ngoài môi trường tạo thành rác [11]. Chúng thuộc loại rác thải không phân hủy, chúng vô cùng nguy hiểm với môi trường và con người nếu không được xử lý đúng cách. Ước tính hiện nay ở Việt Nam ta có khoảng hơn 80 triệu bóng đèn huỳnh quang đang được sử dụng. Vì thế mỗi năm lượng bóng đèn hỏng bị thải ra là rất lớn. Nếu được thu gom và xử lý thì không những chúng ta có nguồn nguyên liệu mang lại hiệu quả kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường. 1.3.3. Tính chất của thủy tinh bóng đèn huỳnh quang Thủy tinh bóng đèn huỳnh quang có tất cả các tính chất của thủy tinh chứa natri thông thường như [16]: độ cứng và độ giòn cao, trơ với axit và kiềm ở điều kiện thường (trừ HF), dễ nghiền mịn và nóng chảy ở 1000oC. Nhờ các tính chất đó, người ta tiến hành nghiên cứu để tận dụng nguồn SiO2 như một nguồn thay thế cát xây dựng để sản xuất gạch bê tông xốp nhẹ sử dụng trong ngành xây dựng. 1.4. Giới thiệu công nghệ sản xuất gạch bê tông xốp siêu nhẹ Bê tông siêu nhẹ xốp dùng nguyên liệu chính là xi măng có chứa các tế bào ổn định, các tế bào khí này được phân bố đồng nhất trong cấu trúc bê tông, giữ vai trò như một dạng cốt liệu [6]. Hỗn hợp bê tông xốp nhẹ được tạo than, từ xi măng, nước phụ gia tạo bọt, phụ gia dẻo, phụ gia khoáng, đặc biệt khi sản phẩm hoàn thiện có thể tự lèn chặt, lèn đều, không cần đầm rung. Công nghệ này có hai phương thức sản xuất và sử dụng nguyên liệu khác nhau có tên là bê tông siêu nhẹ bằng phương pháp tự sinh bọt khí đó là: - Phương pháp sản xuất sử dụng nguyên liệu bằng: Cát + xi măng Portland + Xi măng Polymer + Phụ gia + nước. - Phương pháp sản xuất sử dụng nguyên liệu bằng: Tro bay + Xi măng Portland + Xi măng Polymer + Phụ gia + Nước. Quy trình sản xuất được thực hiện như sau: - Cân chính xác từng thành phần theo bài phối liệu. - Trộn đều. - Đổ khuôn. - Bảo dưỡng ở nhiệt độ thường 20 - 30oC trong vòng 12 - 24h. - Tháo khuôn. - Bảo dưỡng khuyết tật: từ 5-7 ngày. - Để mẫu 28 ngày rồi kiểm tra các thông số kĩ thuật. Với ưu điểm như khối lượng riêng 450 – 960kg/m3, so với bê tông thường là 2300-2500 kg/m3, bền, ổn định, dễ dàng tạo hình, chịu được rung, không dẫn điện, cách âm, chống thấm Công nghệ này có thể áp dụng cho những công trình xây dựng có nền đất yếu, các công trình chắn sóng và chịu va đập. Nếu so sánh với nhà máy sản xuất gạch Tuynel cùng công suất thì nhà máy sản xuất bê tông nhẹ nổi trên mặt nước giảm được 50% kinh phí đầu tư, giảm 60% diện tích đất cho mặt bằng sản xuất và giảm 90% năng lượng sản xuất [8]. Đối với chủ đầu tư các công trình xây dựng, sử dụng sản phẩm bê tông nhẹ sẽ giảm được 40% tổng tải trọng truyền xuống móng công trình, từ đó giảm chi phí gia cố nền móng, tiết kiệm được năng lượng điều hòa không khí cho nhà ở và các công trình công nghiệp do bê tông nhẹ có tính năng cách âm, cách nhiệt tốt hơn so với gạch đất nung và bê tông thường. Đối với các nhà thầu xây dựng sử dụng bê tông nhẹ thay thế cho gạch đất nung sẽ giảm được 70% vữa xây, tăng 150% năng suất lao động của thợ xây và giảm 50% chi phí vận chuyển so với gạch đất nung và chi phí vận chuyển chỉ bằng 70% so với bê tông thường. Sản xuất gạch bê tông siêu nhẹ là công nghệ thân thiện với môi trường, nếu so sánh với sản xuất gạch lò nung Tuynel hay lò nung thủ công thì nó có những ưu điểm vượt trội như sau: - Do không nung nên giảm thiểu được việc thải các khí thải độc hại (CO, CO2, H2S) vào môi trường sống và đóng góp tích cực hạn chế tối đa việc sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch - nguồn nhiên liệu không tái sinh và ngày càng cạn kiệt. - Do sử dụng nguồn nguyên liệu từ các nguồn phế thải nên không làm mất đi đất canh tác của nông dân, giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường sinh thái và giải quyết được nguồn lao động đang dư thừa tại các địa phương, góp phần mang lại hiệu quả kinh tế cao và sự nghiệp phát triển đất nước. - Sử dụng thủy tinh của bóng đèn huỳnh quang làm vật liệu nhẹ không nung sử dụng cho ngành xây dựng. Đây là hướng nghiên cứu phát triển công nghệ xử lý chất thải theo khía cạnh tái chế thu hồi vật liệu giảm thiểu lượng chất thải trong môi trường. Bảng 1.4. Các thông số của gạch bán trên thị trường và tiêu chuẩn yêu cầu Mô tả Đơn vị Gạch bê tông nhẹ Tiêu chuẩn yêu cầu (TCXDVN 316:2004) TÍNH CHẤT CƠ HỌC Trọng lượng khô Kg/m3 550 -950 300 - 1500 Cường độ chịu nén Kg/cm2 30.5 – 40 10 - 40 Cường độ chịu uốn Kg/cm2 6 - 8 Không yêu cầu Độ hút nước % 8 - 14 Không yêu cầu TÍNH CHẤT CÁCH ÂM 10 cm Decibel 43 Cách âm cực tốt 20 cm Decibel 50 TÍNH CHẤT CÁCH NHIỆT Hệ số dẫn nhiệt Kcal/m.0C.h 0,2 - 0,3 Chống nóng tối ưu TÍNH CHỐNG CHÁY 10 cm H 4 Giảm thiểu tối đa tổn thất khi hỏa hoạn 20 cm H 4 - 8 Chương 2. THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Các phương pháp nghiên cứu 2.1.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) [2] Nhiễu xạ tia X là thiết bị dung để nghiên cứu, xác định pha cấu trúc tinh thể của vật liệu. Nó là một trong những công cụ quan trọng nhất được sử dụng trong nghiên cứu hóa học chất rắn và khoa học vật liệu. Nguyên lý hoạt động của nó dựa trên hiện tượng nhiễu xạ tia X. Khi chiếu chùm tia X vào hệ tinh thể, trong tinh thể ta chọn hai mặt phẳng nút song song với nhau có khoảng cách là dhkl, góc hợp bởi tia tới với mặt phẳng nút là q. Nếu hiệu lộ trình của tia tới và tia phản xạ bằng một số nguyên lần bước sóng thì xảy ra hiện tượng nhiễu xạ tia X. M1 N1 M2 N2 q P q S q q T dhkl Q Hình 2.1. Nhiễu xạ tia X theo mô hình Bragg Các tia X phản xạ từ hai mặt mạng cạnh nhau có hiệu quang trình: ∆ = M2QN2 – M1PN1 = 2dsinθ Khi các tia này giao thoa với nhau ta sẽ thu được cực đại nhiễu xạ thỏa mãn phương trình Vulf-Bragg: M2QN2 – M1PN1 = nλ = 2dsinθ Trong đó: d: Khoảng cách giữa hai mặt mạng song song. θ: Góc giữa tia X và mặt phẳng pháp tuyến. n: Số bậc phản xạ (n=1,2,3,4). λ: Độ dài bước sóng. Chúng tôi tiến hành phân tích nhiễu xạ tia X trên máy D8ADVANCE BRUKER-LB Đức tại khoa hóa trường ĐHKHTN. 2.1.2. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM – Scanning Electron Microscope) Phương pháp này cho những bức ảnh về cấu trúc vật liệu đến cỡ hàng chục nm (10-8m). Nguyên tắc của phương pháp [2]: một chùm tia điện tử đi qua các thấu kính (điện tử) để tụ thành một điểm rất nhỏ chiếu lên mặt của mẫu nghiên cứu. Nhiều hiệu ứng xảy ra khi các hạt điện tử của chùm tia va chạm với các nguyên tử ở bề mặt vật rắn. Từ điểm ở bề mặt mẫu mà điện tử chiếu đến, có nhiều loại tín hiệu (loại hạt, loại tia) phát ra. Mỗi loại tín hiệu phản ánh một đặc điểm của mẫu tại điểm được điện tử chiếu đến. Cho chùm điện tử quét trên mẫu và quét một cách đồng bộ một tia điện tử trên màn hình của màn hình, thu và khuyếch đại một loại tín hiệu nào đó từ mẫu phát ra để làm thay đổi cường độ ánh sáng của tia điện tử quét trên màn hình, ta có được ảnh. Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý kính hiển vi quét điện tử 2.1.3. Hệ số dẫn nhiệt Tính dẫn nhiệt của vật liệu là tính chất để cho nhiệt truyền qua từ phía có nhiệt độ cao sang phía có nhiệt độ thấp. Khi chế độ truyền nhiệt ổn định và vật liệu có dạng tấm phẳng thì nhiệt lượng truyền qua tấm vật liệu được xác định theo công thức [5]:  Trong đó : F : Diện tích bề mặt của tấm vật liệu (m2)   δ : Chiều dày của tấm vật liệu (m) t1, t2 : Nhiệt độ ở hai bề mặt của tấm vật liệu (0C) τ : Thời gian nhiệt truyền qua (h)  λ : Hệ số dẫn nhiệt, Kcal/m.0C.h Khi F = 1m2; δ = 1m; t1 - t2 = 1oC; τ = 1h thì λ = Q. Vậy hệ số dẫn nhiệt là nhiệt lượng truyền qua một tấm vật liệu dày 1m có diện tích 1m2 trong một giờ khi độ chênh lệch nhiệt độ giữa hai mặt đối diện là 1oC. Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Loại vật liệu, độ rỗng và tính chất của lỗ rỗng, độ ẩm, nhiệt độ bình quân giữa hai bề mặt vật liệu. Do độ dẫn nhiệt của không khí rất bé (λ = 0,02 Kcal/m.°C.h) so với độ dẫn nhiệt của vật rắn vì vậy khi độ rỗng cao, lỗ rỗng kín và cách nhau thì hệ số dẫn nhiệt thấp hay khả năng cách nhiệt của vật liệu tốt. Khi khối lượng thể tích của vật liệu càng lớn thì dẫn nhiệt càng tốt. Trong điều kiện độ ẩm của vật liệu là 5÷7%, có thể dùng công thức của V.P.Necraxov để xác định hệ số dẫn nhiệt của vật liệu: Trong đó: ρv là khối lượng thể tích của vật liệu, T/m3.  Nếu độ ẩm của vật liệu tăng thì hệ số dẫn nhiệt tăng lên, khả năng cách nhiệt của vật liệu kém đi vì nước có λ = 0,5 Kcal/m.°C.h. Khi nhiệt độ bình quân giữa 2 mặt tấm vật liệu tăng thì độ dẫn nhiệt cũng lớn, thể hiện bằng công thức của Vlaxov: λt = λ0 (1+0,002 t) Trong đó:  λ0- hệ số dẫn nhiệt ở 0°C  λt - hệ số dẫn nhiệt ở nhiệt độ bình quân t. Nhiệt độ (t) thích hợp để áp dụng công thức trên là trong phạm vi dưới 100°C. Trong thực tế, hệ số dẫn nhiệt được dùng để lựa chọn vật liệu cho các kết cấu bao che, tính toán kết cấu để bảo vệ các thiết bị nhiệt [4]. Giá trị hệ số dẫn nhiệt của một số loại vật liệu thông thường được thể hiện ở bảng 2.1: Bảng 2.1. Hệ số đẫn nhiệt của một số vật liệu Bê tông nặng λ = 1,0 - 1,3 Kcal/m.0C.h Bê tông nhẹ λ = 0,20 - 0,3 Kcal/m.0C.h Gỗ λ = 0,15 - 0,2 Kcal/m.0C.h Gạch đất sét đặc λ = 0,5 - 0,7 Kcal/m.0C.h Gạch đất sét rỗng λ = 0,3 - 0,4 Kcal/m.0C.h Thép xây dựng λ = 50 Kcal/m.0C.h 2.1.4. Cường độ kháng nén Cường độ kháng nén được tinh theo công thức: Trong đó: Rn – Cường độ kháng nén P – Áp lực chịu được cực đại F – Diện tích tiết diện chịu nén. Cường độ kháng nén được tiến hành đo mẫu trên máy AG – TS 100 KNSSHIMADZU. Cường độ kháng nén được tính bằng giá trị áp lực cực đại trên một diện tích nén xác định. 2.1.5. Độ rỗng Xác định bằng công thức: Trong đó: g0: Là khối lượng thể tích được xác định bằng khối lượng chia cho thể tích của vật thể - thể tích của vật thể được xác định bằng các kích thước hoặc bằng thể tích chất lỏng bị nó chiếm chỗ. Pa: Khối lượng thể tích tuyệt đối – được xác định bằng khối lượng của nó chia cho thể tích dạng đặc khít của nó. Thể tích đặc khít được xác định bằng thể tích lỏng bị chiếm bởi bột của nó. 2.1.6. Khối lượng riêng Khối lượng riêng d của vật được xác định bằng tỷ số của khối lượng m và thể tích V (tại nhiệt độ t) của vật, tính bằng g/cm3. 2.2. Thực nghiệm 2.2.1. Dụng cụ, thiết bị và hóa chất 2.2.1.1. Nguyên liệu và hóa chất - Thủy tinh bóng đèn: có thành phần hóa học 2NaO.CaO.6SiO2. - Xi măng: - Chất tạo bọt: Natri claurinsunfat - Dầu nhớt bôi trơn khuôn - Chất kết dính: PVA - Natri silicat - Tro bay - Hóa chất rửa thủy tinh: dung dịch HCl 10% - Nước máy 2.2.1.2. Dụng cụ và thiết bị - Cốc thủy tinh 500ml. - Ống đong 100ml. - Lọ nhựa tròn khuấy trộn phối liệu. - Thìa, bát nhựa, đũa thủy tinh, que khuấy, chổi rửa và bay vét mẫu. - Máy nghiền bi Fritsh (Đức). - Cân khối lượng độ chính xác 10-2g. - Tủ sấy. - Máy khuấy. - Khuôn thép. 2.2.2. Thực nghiệm 2.2.2.1. Các công đoạn chính của quá trình thực nghiệm 2.2.2.1.1. Chuẩn bị phối liệu, dụng cụ a. Chuẩn bị nguyên liệu Ban đầu thủy tinh bóng đèn được đập nhỏ, ngâm trong HCl 10% với thời gian 12 giờ, sau đó đem rửa sạch bằng nước cất, sấy khô, đập nhỏ và cuối cùng nghiền mịn bằng máy nghiền bi Fritsch tới kích thước hạt mong muốn. b. Khuấy trộn đồng nhất nguyên liệu - Cân đong thành phần chính xác theo đơn phối liệu. - Bột thủy tinh và xi măng được trộn khô đều với nhau. - Phụ gia tạo bọt và dính được hòa tan vào nước để thu được dung dịch đồng nhất. - Trộn bột và dung dịch phụ gia rồi khuấy trộn trên máy khuấy theo tốc độ và thời gian theo yêu cầu của từng mẫu để thu được khối nhão đồng nhất. c. Chuẩn bị khuôn đổ mẫu Khuôn mẫu có kích thước 5x5x5 cm được lắp vào khuôn, bề mặt khuôn được bôi trơn bằng dầu nhớt mỏng với mục đích chống dính giữa khuôn với phối liệu khi tháo dỡ mẫu. 2.2.2.1.2. Gia công và hoàn thiện mẫu a. Đổ khuôn Sau khi đã chuẩn bị xong phối liệu và khuôn, hồ nhão được đổ vào khuôn mẫu có đánh dấu tránh nhầm lẫn giữa các mẫu khác nhau làm thí nghiệm. Tiếp đó mẫu được bảo dưỡng ở nhiệt độ thường 20 - 30oC trong vòng 12 - 24h b. Tháo khuôn Mẫu sau khi được bảo dưỡng sẽ được tháo khuôn và để 28 ngày sau đó đem kiểm tra các thông số kĩ thuật cần thiết. 2.2.2.2. Thực nghiệm chi tiết a. Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian nghiền đến kích thước hạt thủy tinh Kích thước hạt của thủy tinh có ý nghĩa quan trọng trong công nghệ gạch bê tông nhẹ vì nó ảnh hưởng đến nhiều tính chất kĩ thuật của nguyên liệu như tính ngậm nước, khả năng liên kết, Các tính chất này thể hiện càng mạnh khi nguyên liệu chứa càng nhiều hạt mịn. Thông thường với gạch nhẹ không nung thì kích thước hạt nhỏ hơn 100µm. Quá trình nghiền có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc, kích thước hạt của nguyên liệu. Khi tăng thời gian nghiền thì kích thước hạt trung bình của nguyên liệu giảm và diện tích bề mặt của nguyên liệu tăng. Chính vì vậy trong nghiên cứu này tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thời gian nghiền đến kích thước hạt của thủy tinh. Thủy tinh sau khi đã rửa sạch, sấy khô và tán thô được nghiền mịn trong máy nghiền hành tinh Fritsh với bi corundum. Để khảo sát thời gian nghiền đến kích thước hạt thủy tinh, tiến hành nghiền 100.00g thủy tinh, 3 viên bi corundum (308.40g) và tốc độ 250 vòng/phút, với các thời gian nghiền từ 25 đến 50 phút. Thủy tinh sau khi nghiền được sàng qua các sàng có kích thước tương ứng để tính lượng trên sàng (sót sàng). Thí nghiệm chi tiết được thực hiện theo bảng 2.2. Bảng 2.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian nghiền đến kích thước hạt thủy tinh STT Thời gian (phút) Sót sàng (g) Sàng 100µm Sàng 50µm 1 25 2 30 3 35 4 40 5 45 6 50 b. Khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ lỏng/rắn (L/R) Tỷ lệ L/R rất quan trọng trong công nghệ sản xuất gạch bê tông nhẹ vì không những nó ảnh hưởng đến sự trơn chảy của hồ liệu xuống khuôn mẫu mà nó ảnh hưởng tới khả năng hình thành mẫu, độ xốp và thời gian đóng rắn của mẫu. Do đó, tiến hành khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ L/R đến khả năng hình thành mẫu bê tông nhẹ. Thí nghiệm chi tiết được thực hiện theo bảng 2.3. Bảng 2.3. Khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ lỏng/rắn (L/R) Tên mẫu A1 A2 A3 A4 A5 Tỷ lệ L/R (theo khối lượng) 2.0 : 10 2.5 : 10 3.0 : 10 3.5 : 10 4.0:10 c. Khảo sát sự ảnh hưởng của Natri claurinsulfat tới các tính chất của vật liệu Natri claurinsulfat là chất phụ gia có vai trò tạo bọt xốp cho hồ liệu, vừa làm trơn bề mặt nên có thể làm giảm khối lượng thể tích, giảm lượng nước cho hồ liệu nên nó tạo điều kiện hình thành nên vật liệu xây dựng nhẹ. Thí nghiệm chi tiết được thực hiện theo bảng 2.4. Khối lượng phối liệu là 600.00g Bảng 2.4. Khảo sát sự ảnh hưởng của Natri claurinsulfat tới các tính chất của vật liệu Tên mẫu B1 B2 B3 B4 B5 B6