Особенности технологии производства атмосферостойкого арболитового блока и перспективы его применения в строительстве

Матыева А.К.

В условиях современного строительства производство и применение конструкционно-теплоизоляционных материалов является одним из важных направлений отечественной промышленности. Это обусловлено решением важнейших экономических, топливно-энергетических, социальных и экологических задач строительного комплекса.

В этой связи создание и применение легких эффективных материалов, таких как конструкционно-теплоизоляционный арболит является одним из актуальных проблем в строительстве. В Кыргызстане для организации его производства имеются наличие дешевого сырья сельскохозяйственного производства, минеральных гипсовых вяжущих, отходов производства и др. [1,2].

Нами предложен новый состав сырьевой композиции для получения атмосферостойкого арболита и разработана энергосберегающая технология на основе модифицированного ПСД растительного заполнителя (соломы) и местного минерального вяжущего – гипса и золы.

Отличительная особенность полученного арболита в сравнении с традиционным – высокая влаго- и атмосферостойкость, достигаемое комплексом разносторонних мер: обработкой древесных частиц, подбором специальных модификаторов на основе ПСД и ПЗЩВ, отделкой готовых изделий [3]. Создание полимерсиликатных атмосферостойких систем в технологии получения эффективного арболита и изделий на его основе представляет новое научное направление в строительном материаловедении.

В работе приводится технология изготовления арболитового блока на основе предложенной сырьевой композиции, качество которого зависит от соблюдения некоторых важных производственных моментов. Остановимся на некоторых вопросах, имеющих особое значение для улучшения качества арболита:

1) длина частиц соломы не должна быть более 50 мм, при рассеве на ситах, остаток частиц в % по массе не должен превышать на сите с отверстием 10 мм − 30; 7,5 мм − 40; 5 мм − 60; 3 мм − 5; на дне (0 мм) − 5.

2) содержание примеси листьев, шелухи, корней не должно быть более 5% по массе и не должен иметь видимых признаков гнили и плесени, а также содержать куски грунта, растительного слоя и других примесей.

3) при подготовке соломы необходимо высушить древесного сырья до применения в производстве в течение нескольких месяцев и осуществить минерализацию поверхности соломы в растворе химических компонентов.

Способ подготовки органозаполнителя из растительного сырья с последующим нанесением модифицированной полимерсиликатной защитной композицией и с целью нейтрализации заполнителя от редукцирующих веществ путем комплексной обработки гипсозолощелочным вуяжущим обеспечивает надежную консервацию атмосферостойкой композиции.

Положительной особенностью соломы, как заполнителя арболита с предварительным нанесением на него атмосферостойкой полимерсиликатной пленки, является его формостабильность, постоянство контакта поверхности частиц с пленкой, поэтому при влажностных воздействиях заполнитель практически не разбухает. Предложен модифицированный защитный пленкообразующий состав из жидкого стекла, малоконцентрированного полимера СФЖ-3066 с пластификаторами ЛСТ и СКС.

Технология изготовления предложенного арболита заключается в следующем: Минерализованные с ПСД заполнители засыпается в смеситель принудительного действия. На следующей стадии происходит добавление гипсозолощелочной композиции с пластифицирующими компонентами и затвердителями. Вода равномерно распределяется по поверхности заполнителей. Перемешивание с вяжущими компонентами длится от 3 до 5 минуты.

Точность дозирования компонентов регламентируется ГОСТом, допустимые отклонения не могут превышать нескольких процентов. В условиях недостатка воды не происходит гидратация всего объема цемента, а ее избыток нежелателен по нескольким причинам: 1) Превышение водоцементного соотношения снижает прочность изделий; 2) избыточная пластичность препятствует выниманию сырого блока из формы непосредственно после формования; 3) увеличивается время хранения блока на поддоне до первичного схватывания.

Для протекания процесса гидратации важна температура раствора воды с минерализаторами. Она не должна быть меньше 15 оС. Для набора необходимой температуры в холодной время года воду подогревают или выдерживают в отапливаемом помещении.

Формование необходимо завершить в течении 15 минут после перемешивания и может осуществляться несколькими способами:

 - ручное формование без вибрирования;

 - ручное формование с вибрированием;

 - производство на вибростанке;

 - производство на вибростанке с пригрузом.

В процессе формования арболитовые блоки, имеющие одинаковый состав могут получать различные характеристики в зависимости от способа и степени их уплотнения. Однако, основной целью прессования в форме не является повышение ее плотности, а создание равномерно распределенной по объему структуры из произвольно ориентированной, полностью укрытой гипсозолощелочным тестом. При этом гипсозолощелочное тесто работает как клей, покрывающий зерна наполнителя, концентрация, которой меняется в объеме и толщине.

Следует отметить, что предложенный состав арболита в процессе изготовления позволяет исключить из традиционного технологического процесса получения цементного арболита такие операции как вымачивания заполнителя, термообработку изделий после формования и сократить продолжительность циклов, что делает его технологию менее энергоемкой.

Таким образом, приведенные технологические приемы изготовления арболита позволяют получить атмосферостойкого арболитового блока с улучшенными характеристиками. В производственных условиях получен атмосферостойкие арболитовые блоки, характеристики которых приведены в табл.1.

Атмосферостойкий арболитовый блок рекомендуется для ограждающих конструкций зданий в качестве стеновых панелей (рис.1).

Таблица 1. Основные свойства арболита основе ГЗЩВ, соломы и ПСД

Эффективность применения арболитовых блоков [3] в качестве стенового материала заключается благодаря целым рядом их безусловных преимуществ, к числу которых относятся:

•    Экологичность арболитового блока. Блоки из арболита безопасны как в процессе производства, так в эксплуатации благодаря входящим в его состав материалам (солома пщеницы, древесная щепа, обернутая в гипсозолощелочную оболочку и полимерсиликатная композиция).

•    Арболитовый блок «дышит» благодаря крупнопористой структуре, паропроницаемость арболитового блока составляет 0,19 мг/(м∙ч∙Па), благодаря которому в помещении создается естественно-регулируемый микроклимат.

•    Низкая теплопроводность (0,08-0,17 Вт/(м×°С)). Теплопроводность арбоблоков превосходит керамзитобетона в 2-4 раза, а кирпича - в 4-6 раз. Соответственно, стена из арболита толщиной 30 см соответствует стене из кирпича толщиной 100-190 см и оказывается достаточно теплой.

•    Небольшая масса арболита при колоссальной прочности достигается соломе и древесине, которая обладает повышенной пластичностью и сопротивлением к деформационным нагрузкам. Арболитовый блок при превышении допустимых грузовых значений не растрескивается как пеноблок, газоблок или кирпич, а сжимается.

•    Огнеупорность. В отличие от дерева, арболитовый блок не подвержен горению, благодаря использованию гипсозолощелочной композиции с оболочкой соломы и деревянной щепы.

•    Хорошие строительные свойства. Арболитовые блоки в процессе строительства легко поддаются механической обработке, их можно легко пилить обычной ножовкой и точно подгонять друг к другу при возведении стен, а при необходимости в него можно вбивать гвозди и использовать шурупы. Штукатурка стен выполняется без использования специальных армирующих сеток.

•    Биостойкость. Арболит на 80-90% состоит из соломы и древесной щепы, однако гипсозолощелочная оболочка и использование экологически безопасных препаратом делает его устойчивым к действию плесневых грибов и практически не подвержены влиянию различных разрушающих микробных культур, а следовательно и к гниению.

Теплопроводность одним из ключевых параметров теплоизоляционных материалов, поэтому в работе определялась ее значение для арболитового блока, которая составило 0,09 В/м·К. Это показатель сравнивалась с показателями теплопроводности материалов, приведенные на рис. 2 и находится в пределах допустимых значений для арболита.

На основе вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

Рис.2. Сравнительные показатели теплопроводности материалов.

- Предложен новый состав сырьевой композиции атмосферостойкого арболита на основе соломы и полимерсиликатно-золощелочной композиции и разработана энергосберегающая технология производства арболитового блока;

- Разработанная технология получения атмосферостойкого арболитового блока на основе предложенной сырьевой композиции позволили повысить его строительно-технические свойства материала, характеризующихся плотностью 450-650, прочностью на сжатие 1,8-4 МПа, теплопроводностью 0,09 В/м•К.

Список литературы:

1.  Берзинш Г.В., Хрулев В.М., Курдюмова В.М. Комплексное использование древесных отходов: Обзор. Инф. – М.: ВНИПИЭИлеспром, 1987. – 25 с.

2.  Курдюмова В.М. Материалы и конструкции из отходов растительного сырья. – Фрунзе: Кыргызстан, 1990. – С.16.

3.  Матыева А.К. Особенности получения арболита на основе растительно-гипсовой композиции, модифицированной полимерсиликатными добавками. – Новосибирск: НГАУ, 2008. – С. 89-95.