2.4 Сырье и полуфабрикаты

Органический целлюлозный заполнитель

Многие органические целлюлозные заполнители, в том числе и древесина (древесный заполнитель), наряду с присущими им ценными свойствами (малая средняя плотность, хорошая смачиваемость, легкость обработки, в частности дроблением и др.), имеют и отрицательные качества, которые затрудняют получение фибролита высокой прочности из высокопрочных компонентов (цементный камень и древесина). К специфическим свойствам органического целлюлозного заполнителя, отрицательно влияющим на процессы структурообразования, т.е. прочность и стойкость фибролита к влагопеременным воздействиям, относятся: повышенная химическая активность; значительные объемные влажностные

деформации и развитие давления набухания; резко выраженная анизотропия; высокая проницаемость; низкая адгезия по отношению к цементному камню; значительная упругость при уплотнении смеси.

Эти специфические свойства древесного заполнителя в разной степени влияют на процессы структурообразования и физико-механические свойства фибролита, однако для получения высококачественных изделий и конструкций должны учитываться в их технологии.

Исследования показали, что сроки твердения фибролита и его прочность зависят от химического состава древесины. Установлено, что наиболее вредное воздействие оказывают легкорастворимые простейшие сахара: сахароза, глюкоза, фруктоза и часть гемицеллюлозы, способной в определенных условиях превратиться в эти сахара. В меньшей степени опасны крахмал, танины и смолы. Щелочная среда цементного теста способствует выделению «цементных ядов», количество которых колеблется в значительных пределах в зависимости от породы древесины, условий и сроков ее хранения (табл. 1).

Было выявлено, что воздействие водорастворимых веществ древесины на твердеющий цемент проявляется в стабилизирующем эффекте.

Таблица 1

Химический состав некоторых пород древесины, %

Состав	Ель	Сосна	Осина	Бук
Целлюлоза (определяемая по хлорному методу без пентозанов)	58,3	55,6	54,1	47,9
Лигнин (определяемый по сернокислотному методу)	28,3	26,5	20,1	22,5
Гемицеллюлоза (легкогидролизуемые пентозаны)	10,3	9,6	22,4	26
Экстрактивные вещества, растворимые в горячей воде	1,9	2,3	2,3	2,4

«Цементные яды», состоящие в основном из углеводных групп НОСН, осаждаясь на поверхности частичек минералов цемента 3CaOSi0₂ (трехкальциевый силикат) и ЗСаО-А1₂0₃ (трехкальциевый алюминат), образуют тончайшие оболочки, которые затрудняют ход процессов гидратации цемента. Для уменьшения отрицательно, влияния водорастворимых экстрактивных и легкогидролизуемых веществ на прочность деревоцементных композиций были предложены различные способы и технологические приемы. Сущность, которых заключалась в частичном удалении этих веществ из древесного заполнителя, в переводе простейших сахаров в нерастворимые или безвредные для цемента соединения, в ускорении твердения портландцемента (т. е. в сокращении времени их воздействия на процессы твердения) и др.

Невысокая прочность фибролита при значительном расходе портландцемента объясняется не только отрицательным влиянием экстрактивных и легкогидролизуемых веществ, содержащихся в древевесном заполнителе (как и в других органических целлюлозных заполнителях), на процессы структурообразования фибролита, но также отрицательным влиянием объемно-влажностных деформаций и давления набухания древесного заполнителя в процессе твердения и высыхания фибролита при эксплуатации во влагопеременных условиях.[2]

При изготовлении древесной дробленки для производства фибролита предпочтение отдается тем породам древесины, в которых меньше

водорастворимых экстрактивных веществ, которые являются медлителями твердения портландцемента. Поэтому в производстве фибролита в основном применяют дробленку из ели, сосны, пихт. Древесина лиственницы из-за высокого содержания в ней экстрактивных веществ и, как следствие, высокой химической активности считается малопригодной. Кроме того, она подвержена большим влажностным деформациям по сравнению с другими хвойными порода (табл.2).

Таблица 2

Усушка древесины

Тангенциальная усушка древесины
Порода	ранней	поздней	Уп/Ур*
Ель Сосна Лиственница	8,1 8,05 7,87	10,3 11,26 13,87	1,27 1,39 1,76

* - усушка соответственно поздней и ранней древесины

Технологическое древесное сырье поставляется на предприятие как отдельно по породам, так и в смешанном виде в различных соотношениях.

Диаметр заготовок сырья в круглом виде устанавливается от 5 до 15 см. Заготовки диаметром более 15 см подлежат расколке части, наибольшая линия раскола по торцу не должна превышать 15 см.

В технологическом сырье допускаются пороки древесины (по ГОСТ 2140—81 с изм.), в том числе гниль внутренняя заболонная мягкая и наружная трухлявая, если она занимает не более 6% площади торца дровяного сырья или 5% общего объёма партии.

Дрова и кусковые отходы укладывают, принимают и учитывают в соответствии с ГОСТ 3243—46 (с изм.). Древесное технологическое сырье в круглом виде хранят в соответствии с ГОСТ 9014.0—75 (с изм.).

Кусковые отходы древесины должны измельчаться в щепу и выдерживаться в кучах под навесом не менее 1 мес. при положительной температуре.

Применение свежесрубленной древесины всех пород для производства фибролита допускается при соблюдении следующих требований: показатель пригодности (удельный расход цемента на единицу прочности фибролита при сжатии) должен быть не более 15; содержание водорастворимых редуцирующих веществ не более 2%.

При дроблении и рассеве необходимо применять древесину равновесной относительной влажности не более 39%, при влажности выше этого предела нарушается нормальная работа дробилок, сит и грохотов.

Органическими заполнителями служат измельченная древесина из отходов лесозаготовок, лесопиления и деревообработки хвойных (ель, сосна, пихта) и лиственных (береза, осина, бук, тополь) пород, костра конопли и льна, измельченные стебли хлопчатника и измельченная рисовая солома.

Размеры древесных частиц измельченной древесины не должны превышать по длине 40, по ширине 10, а по толщине 5 мм. Содержание примеси коры в измельченной древесине не должно быть более 10%, а хвои и листьев — более 5% по массе сухой смеси заполнителя. Содержание водорастворимых редуцирующих веществ в измельченной древесине не должно превышать 2% (данный показатель не является браковочным признаком).

Фракционный состав органического заполнителя должен находиться в следующих пределах:

Размеры отверстий контрольных сит, мм 20, 10, 5, 2,5, менее 2,5

Полные остатки на контрольных ситах,

% по массе до 5, 20—40, 40—75, 90—100, до 10.

Вяжущие вещества

Вяжущие вещества, применяемые для приготовления фибролита по ГОСТ 19222—84, должны удовлетворять требованиям следующих Стандартов: портландцемент и быстротвердеющий портландцемент — ГОСТ 10178—76 (с изм.); цемент сульфатостойкий — ГОСТ 22266—76 с изм.); портландцемент белый — ГОСТ 965—78; портландцемент цветной-ГОСТ 15825-80.

Марка цемента должна быть не ниже 300 — для теплоизоляционного фибролита и 400 — для конструкционного.[7]

При возможности выбора портландцемента предпочтение отдается алитовым цементам, содержащим в основном трехкальциевый силикат. Такой цемент обеспечивает в первые сутки более интенсивный набор прочности по сравнению с белитовым цементом.

С увеличением тонкости помола портландцемента прочность цементного камня возрастает. Средний размер зерен портландцемента примерно 40 мкм. Глубина гидратации зерен через 6-12 мес. твердения обычно не превышает 10—15 мкм. Таким образом, при обычном помоле портландцемента 30-40% клинкерной части его не участвует в твердении и формировании структуры камня. С увеличением тонкости помола цемента возрастает содержание клеящих веществ — гидратов минералов и повышается прочность цементного камня. Цементы должны иметь тонкость помола, характеризуемую остатком на сите № 008 не более 15 %.

Тонкость помола цемента характеризуется также удельной поверхностью (см²/г) — суммарной поверхностью зерен (см²) в 1 г цемента. Удельная поверхность цементов 2500-3000 см²/г. Для повышения активности цемента и получения быстротвердеющего цемента тонкость помола повышают. Условно считают, что прирост удельной поверхности цемента на каждые 1000 см²/г повышает активность на 20—25%.

Химические добавки

В фибролитовую смесь химические добавки вводят для повышения марочной прочности; ускорения процессов твердения; улучшения технологических свойств фибролитовой смеси (удобоукладываемость, однородность) повышения защитных свойств фибролита по отношению к стали арматуре (ингибиторы коррозии стали); улучшения строительных свойств.

Добавками служат химические вещества, которые локализуют замедляющее действие экстрактивных веществ, содержащихся в органическом целлюлозном заполнителе, или покрывают частицы заполнителя водонепроницаемой пленкой препятствующей соприкосновению вредных веществ заполнителя с цементным тестом. Многие добавки являются также ускорителями твердения фибролита, что позволяет сократить срок воздействия вредных веществ на гидролиз гидратацию цемента.

При использовании древесного заполнителя химическая добавка выбирается в зависимости от его активности — содержания сахара в водорастворимых экстрактивных веществах. При применении заполнителя из хвойной выдержанной древесины (атмосферное хранение в течение 3 мес. и более) эффективным ускорителем твердения фибролита является хлорид кальция и комплексные добавки на его основе, а для заполнителя из свежесрубленной древесины —сульфат алюминия и комплексные добавки на его основе. Если используют заполнитель из смешанных пород древесины или лиственницы, наиболее эффективны комплексные добавки: хлорид кальция + жидкое стекло и хлорид кальция + известь.

Выбор и дозирование химических добавок для фибролита оcyществляется заводской лабораторией с учетом конкретных условий вида заполнителя.

Химические добавки в фибролитовую смесь вводят в виде водных растворов взамен воды затворения или частично заменяя ее. Для поддержания принятого водоцементного отношения (В/Ц) количество воды, содержащееся в растворах, учитывается при расчете состава, фибролитовой смеси. Вода для приготовления растворов химических добавок и корректировки В/Ц фибролитовой смеси должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23732—79.

Растворы химических добавок готовят в специальных установках или емкостях с учетом коррозионной агрессивности этих растворов.

При приготовлении раствора химических добавок пользуются следующими расчетами.

Количество сухой добавки Р для приготовления рабочей концентрации раствора определяется из условия:

Р = (Vd_pC)/B,

где V — объем приготовляемого раствора, м³;

d_р — плотность раствора нужной концентрации, т/м³;

С — концентрация приготовляемого раствора, %;

В — содержание основного вещества в товарном продукте, %.

Для ускорения растворения химических веществ при приготовлении растворов рекомендуется подогревать воду до 40—70°С перемешивать растворы.

Перед использованием раствора следует определять его плотность, в соответствии с которой устанавливают дозировку. При необходимости плотность корректируют добавлением в раствор воды и химической добавки. Плотность растворов определяют при температуре 18—20°С ареометром со шкалой от 1 до 1,4 г/см³ или денсеметром.

Количественное соотношение компонентов химических добавок устанавливают с учетом конкретных свойств применяемых материалов для приготовления фибролитовой смеси. Его корректируют в переходе на другие сырьевые материалы.

Таблица 3

Содержание хлорида кальция в растворах

Концентрация раствора, %	Плотность раствора при 20°С, г/см3	Содержание безводного СаС12, кг
		в 1 л раствора	в I кг раствора
2	1,015	0,02	0,02
4	1,032	0,041	0,04
6	1,049	0,063	0,06
8	1,066	0,085	0,08
10	1,084	0,108	0,1
12	1,102	0,132	0,12
14	1,12	0,157	0,14
16	1,139	0,182	0,16
17	1,148	0,195	0,17
18	1,158	0,209	0,18
19	1,168	0,222	0,19
20	1,178	0,236	0,2
21	1,18	0,25	0,21
22	1,198	0,264	0,22
23	1,208	0,278	0,23
24	1,218	0,293	0,24
25	1,228	0,307	0,25
26	1,239	0,322	0,26
27	1,249	0,337	0,27
28	1,26	0,353	0,28
29	1,271	0,369	0,29

При изготовлении армированных изделий используют комплексную химическую добавку, состоящую из жидкого стекла и фурилового спирта в соотношении от 1:0,01 до 1:0,03 по массе в количестве 3,7-3,9% вяжущего.

Материалы для отделочных работ

Заполнители для бетона (раствора) наружных и внутренних отделочных слоев конструкций из фибролита должны соответствовать требованиям: плотный песок—ГОСТ 8736—77 (с изм.); плотный щебень или гравий — ГОСТ 8267—82 и ДОСТ 8268—82; неорганические пористые мелкий и крупный заполнители — ГОСТ 9757—83

Предельная крупность щебня или гравия должна быть 20 мм при толщине бетонного слоя более 30 мм и 10 мм при толщине бетонного слоя до 30 мм.

Вода для затворения бетона и раствора отделочных слоев должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23732—79.

В многослойных блоках и панелях слои выполняют из цементного бетона на плотных или пористых заполнителях классов В15—В25.

Для отделки фасадных поверхностей конструкций из фибролита применяют коврово-мозаичную плитку (ГОСТ 17057—80), ковры из керамической плитки «брекчия», краски ХВ-161, МЧ-112 и полимер – цементные составы.

Арматурная сталь

Для армирования конструкций из фибролита используют арматуру классов A-I, А- II и A-III диаметром не более 16 мм и проволочную арматуру класса Вр-1. Арматурные изделия и закладные металлические детали должны удовлетворять требованиям ГОСТ 19222— 84 и ГОСТ 10922—75, а также дополнительным указаниям, приведенным в рабочих чертежах конструкций. Арматура должна иметь заводской сертификат с указанием марки стали. Применение арматурных изделий и закладных металлических деталей со следами ржавчины, грязи и масла не допускается.

Рабочая арматура в многослойных конструкциях должна выполняться в виде сварных сеток или каркасов из стали класса Вр-1и располагаться в бетонных слоях.