Ảnh hưởng của hàm lượng Cenosphere và sợi gốm đến tính chất của vữa phủ chống cháy – cách nhiệt bảo vệ kết cấu thép

Từ khóa:

Vữa chống cháy – cách nhiệt
cenosphere
sợi gốm
độ lưu động
cường độ bám dính
hệ số dẫn nhiệt
tính không cháy.

Tóm tắt:

Trong những năm gần đây, an toàn cháy cho nhà và công trình ngày càng được quan tâm. Vữa chống cháy phun phủ là một trong những giải pháp hiệu quả để bảo vệ kết cấu trước tác động của hỏa hoạn. Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng hạt vi cầu rỗng từ tro bay (cenosphere) và sợi gốm đến các tính chất của vữa chống cháy – cách nhiệt. Các cấp phối chứa 50–70% cenosphere theo thể tích được nghiên cứu; trong đó, cấp phối chứa 60% cenosphere được lựa chọn để đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng sợi gốm 0,25 và 0,5% theo thể tích vữa. Các tính chất được khảo sát gồm độ lưu động, khối lượng thể tích, độ co ngót khi nung, cường độ chịu nén, cường độ bám dính, hệ số dẫn nhiệt và tính không cháy. Kết quả cho thấy hàm lượng cenosphere ảnh hưởng rõ rệt đến khối lượng thể tích và cường độ của vữa. Việc bổ sung sợi gốm làm giảm độ lưu động nhưng cải thiện cường độ chịu nén, cường độ bám dính và khả năng hạn chế co ngót khi nung. Với hàm lượng 0,5% sợi gốm, cường độ chịu nén sau nung đạt 10,09 MPa, cường độ bám dính trên nền thép và bê tông lần lượt đạt 0,14 MPa và 0,19 MPa, trong khi độ co thể tích giảm còn 4,96%. Các mẫu nghiên cứu đáp ứng các yêu cầu đánh giá về tính không cháy và có hệ số dẫn nhiệt thấp, đạt 0,136–0,139 W/(m·°C). Kết quả cho thấy cenosphere có nguồn gốc trong nước có tiềm năng thay thế cốt liệu nhẹ nhập khẩu trong chế tạo vữa chống cháy – cách nhiệt nhẹ.

Nội dung:

Tài liệu tham khảo:

[1]      X. Ma, J. Pan, J. Cai, Z. Zhang, and J. Han (2022). A review on cement-based materials used in steel structures as fireproof coating. Construction and Building Materials, 315: 125623.

[2]      P. N. Balaguru (1998). Geopolymer for protective coating of transportation infrastructures, New Jersey. Dept. of Transportation

[3]      J. Temuujin, A. Minjigmaa, W. Rickard, M. Lee, I. Williams, and A. Van Riessen (2009). Preparation of metakaolin based geopolymer coatings on metal substrates as thermal barriers. Applied clay science,  46: 265-270.

[4]      Z. Zhang, X. Yao, and H. Zhu (2010). Potential application of geopolymers as protection coatings for marine concrete: II. Microstructure and anticorrosion mechanism. Applied clay science, 49: 7-12.

[5]      M. I. Khan, K. Azizli, S. Sufian, and Z. Man (2015). Sodium silicate-free geopolymers as coating materials: Effects of Na/Al and water/solid ratios on adhesion strength. Ceramics International, 41:2794-2805.

[6]      F. Koksal, K. Coşar, M. Dener, A. Benli, and O. Gencel (2023). Insulating and fire-resistance performance of calcium aluminate cement based lightweight mortars. Construction and Building Materials, 362: 129759.

[7]      S.-J. Lee, S.-H. Kim, and J.-P. Won (2017). Strength and fire resistance of a high-strength nano-polymer modified cementitious composite. Composite Structures, 173: 96-105.

[8]      Z. Cai, F. Liu, J. Yu, K. Yu, and L. Tian (2021). Development of ultra-high ductility engineered cementitious composites as a novel and resilient fireproof coating. Construction and Building Materials, 288: 123090.

[9]      X. Ming and M. Cao (2020). Development of eco-efficient cementitious composites with high fire resistance and self-healing abilities-a review. Resources, Conservation and Recycling, 162: 105017

[10]   P. Vyas, R. G. Chaudhuri, G. Gopalakrishnan, and M. Baladhandapani (2020). Development of novel formulation for high performance fire retardant cementitious mortars. Materials Today: Proceedings, 28: 1245-1253.

[11]    P. T. V. Nga (2010). Nghiên cứu chế tạo sơn vô cơ chống ăn mòn cho kết cấu thép và kim loại, Mã số:  RD 38-09. Viện Vật liệu Xây dựng.

[12]   Đ. V. Phú (1983). Nghiên cứu sơn silicat trang trí công trình xây dựng và sơn silicat chịu nhiệt. Luận án tiến sĩ, Đại học Tổng hợp Hà Nội.

[13]   L. T. Vinh (2015). Công nghệ sản xuất sơn vô cơ chịu nhiệt/sản phẩm sơn vô chịu nhiệt - BKV, tại Chợ Công nghệ và Thiết bị quốc tế Việt Nam.

[14]   D. N. Phụng (2018). Nghiên cứu sơn cách nhiệt từ silica aerogel.  Phòng nghiên cứu Vật liệu mới, Phân viện Vật liệu xây dựng miền Nam.

[15]   N. T. Anh (2011). Nghiên cứu sản xuất tấm vật liệu nhẹ chống cháy. Bộ Công thương.

[16]   L.H. Sơn , T. T. M. Hải, N.T. Kim (2021). Vữa phủ chống cháy siêu nhẹ cho kết cấu thép. Tạp chí Vật liệu và Xây dựng - Bộ Xây dựng, 11(01): 10-17.

[17]   M.-R. Wang, D.-C. Jia, P.-G. He, and Y. Zhou (2011). Microstructural and mechanical characterization of fly ash cenosphere/metakaolin-based geopolymeric composites. Ceramics International, 37: 1661-1666.

[18]   A. Chávez-Valdez, A. Arizmendi-Morquecho, G. Vargas, J. M. Almanza, and J. Alvarez-Quintana (2011). Ultra-low thermal conductivity thermal barrier coatings from recycled fly-ash cenospheres. Acta Materialia, 59: 2556-2562.