Глава 8 Органические техногенные продукты и

их применение

8.1 Древесные отходы

Отходы древесины образуются на всех стадиях ее заготовки и пере­работки. К ним относятся ветви, сучья, вершины, козырьки, опилки, пни, корни, кора и хворост, в сумме составляющие около 21% всей массы древесины. При переработке древесины на пиломатериалы выход продукции достигает 65%, остальная часть образует отходы в виде горбыля (14%), опилок (12%), срезок и мелочи (9%). При изготовлении из пиломатериалов строительных деталей, мебели и других изделий возникают отходы в виде стружки, опилок и отдельных кусков древесины – срезок, составляющих до 40% массы переработанных пиломатериалов.

Наибольшее значение для производства строительных материалов и изделий имеют опилки, стружка и кусковые отходы. Последние исполь­зуют как непосредственно для изготовления клееных строительных изде­лий, так и переработки на технологическую щепу, а затем стружку, дроб­ленку, волокнистую массу. Разработана технология получения строитель­ных материалов из коры и одубины – отхода производства дубильных экс­трактов.

Древесные отходы без предварительной переработки (опилки, стружка) или после измельчения (щепа, дробленка, древесная шерсть) мо­гут служить заполнителями в строительных материалах на основе мине­ральных и органических вяжущих, эти материалы характеризуются невы­сокой средней плотностью и теплопроводностью, а также хорошей обраба­тываемостью. Пропиткой древесных заполнителей минерализаторами и последующим смешиванием с минеральными вяжущими обеспечивается биостойкость и трудносгораемость материалов на их основе. Общие не­достатки материалов на древесных заполнителях – высокое водопоглаще­ние и сравнительно низкая водостойкость. По назначению эти материалы делятся на теплоизоляционные и конструктивно-теплоизоляционные.

В настоящее время выпускаются 24 разновидности различных искус­ственных строительных конгломератов (ИСК) с заполнителем из расти­тельного сырья (рисунок 8.1). Главными представителями группы материалов на древесных заполнителях и минеральных вяжущих являются арболит, фибролит и древесно-стружечные плиты, древесно-волокнистые плиты, цементно-стружечные плиты и опилкобетоны.

Рассмотрим производство материалов на древесных заполнителях на примере арболита.

Рисунок 8.1 – Классификация искусственных строительных конгломератов с заполнителями из растительного сырья

8.2 Производство арболита

Арболит – легкий бетон на заполнителях растительного происхож­дения (щепа), предварительно обработанных раствором минерализатора. Он применяется в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве в виде панелей и блоков для возведения стен и перегородок, плит перекрытий и покрытий зданий, теплоизоляционных и звукоизоляци­онных плит. Стоимость зданий из арболита на 20…30% ниже чем из кир­пича. Арболитовые конструкции могут эксплуатироваться при относи­тельной влажности воздуха помещений не более 75%. При большой влаж­ности требуется устройство пароизоляционного слоя.

Арболит является универсальным материалом для возведения несу­щих ограждающих конструкций, утепления стен, фундаментов, заборов и столбов. Арболитовые блоки могут применяться: в наружных несущих и ограждающих конструкциях зданий и сооружений различного назначения; во внутренних несущих стенах и перегородках; для тепловой изоляции ог­раждающих конструкций зданий и сооружений.

Применение арболита в строительстве является экономически обос­нованным, поскольку: снижается стоимость строительства, уменьшаются сроки возведения зданий и улучшается качество жизни населения благо­даря экологически безопасной технологии производства арболита.

Заполнителем для производства арболита являются древесные час­тицы, имеющие определенный оптимальный размер и форму в виде дроб­ленки или стружки. Эти частицы получаются в результате соответствую­щей переработки отходов древесины. Молотковые мельницы позволяют получать дробленку в виде частиц древесины игольчатого или пластинча­того вида, имеющих размеры: по длине волокна от 2 до 20 мм, по толщине

– не более 5 мм. На стружечных станках из древесины кусковых отходов и технологической щепы можно получить стружку лепесткового вида, кото­рая имеет минимальную толщину от 0,1 до 1 мм и длину в пределах от 2 до 20 мм.

Механическая прочность древесного заполнителя зависит от ориен­тации волокон в изделии. Испытания образцов из арболита путем прило­жения разрушающей нагрузки перпендикулярно направлению прессования показывают, что прочность образцов на 30—50% ниже прочности образ­цов, подвергнутых испытанию нагрузкой, направление которой совпадает с направлением прессования. Такая анизотропность свойств арболита во многом обусловлена свойствами входящих в него древесных частиц, кото­рые при формовании изделия часто стремятся занять горизонтальное по­ложение.

Средняя плотность древесного заполнителя меняется в широких пределах в зависимости от породы. По средней плотности в воздушно-су­хом состоянии древесные породы можно разделить на три группы:

1 – породы легкие (средняя плотность 550 кг/м³ и менее), к которым относятся сосна, ель, пихта, кедр, тополь, липа, ива, осина, ольха;

2 – породы среднего веса (средняя плотность 560—750 кг/м³), к кото­рым относятся лиственница, береза бородавчатая, дуб, бук, клен;

3 – породы тяжелые (средняя плотность 760 кг/м³ и выше), к которым относятся береза железная, граб, груша и некоторые другие породы.

При подборе частиц древесного заполнителя следует стремиться к тому, чтобы смесь имела минимальную пористость, и тогда можно изго­товить более плотный и как следствие прочный арболит. При средней плотности древесины 0,3; 0,5 и 0,7 г/см³ пористость ее соответственно равна 81, 68 и 55%. Пористость древесного заполнителя зависит от ряда факторов, в том числе от крупности частиц, способа уплотнения смеси и др.

Влажность древесного заполнителя зависит от многих факторов и играет существенную роль при переработке отходов древесины в заполни­тель. Как показали опыты, сильно увлажненная древесина хуже поддается переработке. Средняя абсолютная влажность древесины основных пород в свежесрубленном состоянии составляет для хвойных пород 90% (в том числе для ели 91; лиственницы 82; пихты 101 и сосны 88%); для листвен­ных пород: мягких — липы 60, осины 82, ольхи 84 и тополя 80%; для твер­дых — березы 78, бука—64, дуба—70%.

Водопоглощение древесного заполнителя определяется способностью частиц древесины впитывать в себя капельножидкую влагу. Подсчитано, что сухой древесный заполнитель, применяемый для изготовления 1 м³ ар­болита, может поглотить в 2,5—5 раз больше воды, чем требуется для гид­ратации расходуемого цемента. Установлено, что щепа и дробленка впи­тывают в себя максимальное количество влаги лишь в первые 1,5 ч.

Набухание древесного заполнителя. При расчете расхода древесного заполнителя на изготовление арболитовых изделий следует учесть, что за­полнитель при набухании увеличивает свой объем и соответственно необ­ходимо скорректировать состав арболитовой смеси.

Усушка древесного заполнителя характеризуется способностью дре­весных частиц при высыхании уменьшать свои размеры. Усушка происхо­дит не на всем протяжении процесса испарения влаги, а начиная лишь с 29—30 % влажности древесины, т.е. с момента достижения точки насыще­ния волокон. Усушка древесины в различных направлениях не одинакова: наименьшая наблюдается по длине волокон и составляет 0,1%, наибольшая же в тангенциальном направлении и равна 6—12%.

Упругость древесного заполнителя характеризуется способностью частиц возвращаться к начальной форме и размерам при прекращении дей­ствия сил. Упругость древесного заполнителя зависит от ряда факторов, в том числе от величины и времени действия прилагаемого усилия, от круп­ности частиц, от температуры, влажности, режима предварительной тепло­влажностной обработки и т.д.

К древесным заполнителям для арболита предъявляются определен­ные технические требования. Рекомендуется использовать заполнители из отходов хвойных пород древесины (сосна, ель). Заполнители из древесины лиственных пород можно применять лишь после выдержки их в естест­венных воздушных условиях после дробления не менее чем 14 суток или же после специальной обработки (замачивание) с тем, чтобы экстраактив­ные вещества перешли из растворимых соединений в нерастворимые и не оказывали вредного влияния на процесс схватывания и твердения цемента. Заполнители не должны иметь гнилостного запаха и видимых признаков гнили.

Допустимы примеси хвои не более 5% и коры – не более 15% от массы к сухой древесине. Влажность заполнителей в момент смешивания с цементом и водой не нормируется, но ее необходимо учитывать при под­боре состава арболитовой смеси.

Подготовленную дробленку следует хранить на складе или в бунке­рах, емкость которых должна быть рассчитана на бесперебойную работу предприятия в течение 1—2 суток. В зимнее время необходимо, чтобы дробленка или стружка перед смешиванием с цементом имела температуру не ниже 18—20°С.

В качестве вяжущего для приготовления арболитовой смеси эффек­тивно применять портландцемент марки 400 и выше, а также быстротвер­деющие цементы. Быстросхватывающиеся цементы в данном случае явля­ются более выгодными, так как они дают возможность получить достаточ­ную прочность арболита в ранние сроки, пока процесс выделения вредных веществ из древесины еще только начался. В результате активного взаимо­действия с водой эти цементы при перемешивании их с увлажненной дре­весиной дробленки сокращают сроки экстрагирования полисахаридов из древесины и позволяют получить относительно более высокую прочность арболита в ранние сроки.

В настоящее время известны химические добавки-минерализаторы, которые могут либо химически нейтрализовать действие вредных водорас­творимых веществ, содержащихся в древесине, либо покрыть частицы древесного заполнителя водонепроницаемой пленкой, препятствующей соприкосновению вредных веществ древесины с цементным тестом. При приготовлении арболитовой смеси желательно выбрать такую химическую добавку, которая будет являться ускорителем твердения цемента и одно­временно минерализатором для древесного заполнителя. К таким химиче­ским добавкам относятся хлористый кальций и жидкое стекло. Оптималь­ным количеством хлористого кальция следует считать 7…9% к массе су­хой древесины.

Введение химических веществ в арболитовую смесь можно осущест­влять двумя способами:

1 – добавку применяют в виде водного раствора, которую и переме­шивают с предварительно увлажненным органическим заполнителем;

2 – добавку предварительно растворяют в воде, предназначенной для замачивания древесного заполнителя.

Арматура применяется при изготовлении из арболита крупнораз­мерных изделий (например, навесных, самонесущих и несущих элементов наружных и внутренних стен) для повышения конструктивной, транспорт­ной и монтажной прочности.

В качестве арматуры в арболите используют стержни круглые сталь­ные и периодического профиля, проволочные сетки, каркасы и железобе­тонные бруски. В отдельных случаях возможно применение деревянной арматуры в виде стержней различных сечений (круглых, квадратных, пря­моугольных и треугольных реек и брусков, которые увеличивают конст­руктивную прочность арболитовых панелей).

Для изготовления армированных арболитовых изделий применяют горячекатаную арматурную сталь класса А-I и А-II в виде гладких стерж­ней или периодического профиля и обыкновенную проволоку класса В-I. Учитывая большую пористость структуры арболита, необходимо прини­мать дополнительные меры по защите металлической арматуры от корро­зии и повышению силы сцепления, например, путем предварительной об­мазки ее цементным раствором.

Свойства арболита и изделий из него. Арболит в зависимости от средней плотности в высушенном до постоянной массы состоянии под­разделяют на: теплоизоляционный – со средней плотностью до 500 кг/м³; конструкционный – со средней плотностью свыше 500 до 850 кг/м³ (таб­лица 8.1).

Таблица 8.1 – Взаимосвязь средней плотности и марки арболита

Вид арбо­лита	Марка	Класс	Средняя плотность, кг/м3 арболита на
			измель­ченной древесине	костре льна или дробленых стеблях хлопчатника	костре конопли	дробленой рисовой соломе
Теплоизоляционный	М 5	В 0,35	400…500	400…450	400…450	500
	М 10	В 0,75	450…500	450…500	450…500	-
	М 15	В 1	500	500	500	-
Конструкционный	-	В 1,5	500…650	550…650	550…650	600...700
	М 25	В 2	500…700	600…700	600…700	-
	М 35	В 2,5	600…750	700…800	-	-
	М 50	В 3,5	700…850	-	-	-

Прочность на сжатие арболита колеблется от 5 до 35 кгс/см². От этого показателя зависят многие его механические и деформативные свой­ства, в том числе упругость, прочность на растяжение при изгибе, сцепле ние с арматурой.

Арболит в зависимости от прочности на сжатие образцов-кубов подразделяют на классы (марки): В0,35 (М 5), В0,75 (М 10), В1 (М 15) – для теплоизоляционного арболита; В1,5; В2 (М 25); В2,5 (М 35); В3,5 (М 50) – для конструкционного арболита.

В зависимости от марки прочность на растяжение при изгибе находится в пределах от 4 (для М 10) до 10 кгс/см² (для М 35). Прочность арболита на растяжение при изгибе зависит от его средней плотности. Сцепление арболита с арматурой не превышает 1 – 2 кгс/см² при наличии гладких стержней и 3 – 4 кгс/см² при использовании стержней периодического профиля. Стержни с гладкой поверхностью имеют прочность сцепления с арболитом 1 кгс/см² в 28 – суточном возрасте, или в 2 раза ниже, чем стержни периодического профиля такого же диаметра. При предварительной обмазке стержней цементным тестом слоем толщиной 2 – 3 мм (за сутки до формования) сила сцепления гладкой и профильной арматуры равна 3 кгс/см².

Усадка арболита по мере его высыхания примерно равна 0,5 %, или 5мм на 1 м. Большая усадка арболита связана не только с уменьшением объема цементного камня при его высыхании, но и с усыханием органиче­ского заполнителя. Учитывая такую повышенную усадку, изделия из арбо­лита до монтажа должны иметь минимальную влажность в соответствии с техническими условиями. предварительное высушивание изделий из арбо­лита резко уменьшает их последующую усадку и коробление.

Набухание арболита в воде составляет примерно 0,25…2 %. Однако в ряде случаев этот показатель может значительно возрасти и доходить даже до 4 %. В связи с тем, что арболит имеет способность к набуханию его нельзя использовать во влажных помещениях без изоляции. Характерно, что арболит набухает неравномерно по длине, ширине и толщине изделия.

Теплопроводность арболита, высушенного до постоянной массы, в зависимости от вида заполнителя, определяемая при температуре (20±5)°С, не должна превышать указанной в таблице 8.2.

Таблица 8.2 – Теплопроводность арболита

Вид заполнителя	Теплопроводность арболита Вт/ м·°С, при средней плотности, кг/м3
	400	450	500	550	600	650	700	750	800	850
Древесный	0,08	0,09	0,095	0,105	0,12	0,13	0,14	0,15	0,16	0,17
Стебли соломы	0,07	0,075	0,08	0,095	0,105	0,011	0,12	-	-	-

Коэффициент теплопроводности арболита растет с повышением расхода цемента, а также с увеличением влажности.

Водопоглощение арболита на дробленке колеблется от 30 до 80 %по весу, а на камыше и костре конопли – доходит до 120 %. Уменьшить водо­поглощение арболита в конструкции можно защитой его открытых по­верхностей различными пленками и покрытиями.

Удельная теплоемкость арболита в зависимости от марки находится в пределах от 0,31 до 0,41 ккал/кгград.

Долговечность. У арболита, изготовленного на портландцементе, на­блюдается рост прочности при его хранении во влажных условиях. При сухих же условиях рост прочности замедляется и особенно после 3…6 ме­сяцев.

Водостойкость цементного арболита в среднем характеризуется ко­эффициентом размягчения, доходящим иногда до 0,5 при максимальном водопоглощении. В среднем же этот показатель равен 0,7…0,8. Уменьше­ние прочности арболита особенно заметно при влажности его более 20 %. Учитывая, что влажность снижает прочность арболита до 50 %, его сле­дует защищать от увлажнения.

Морозостойкость арболита на древесной дробленке достаточно вы­сока и после 25 циклов замораживания и оттаивания коэффициент морозо­стойкости составляет более 0,8. Потеря же в весе после испытания не на­блюдается.

Атмосферостойкость. После 25 циклов переменного увлажнения и сушки при температуре до 60⁰С прочность арболита снижается и достигает 50 % первоначальной прочности на сжатие.

Биостойкость. Арболит, изготавливаемый на древесном заполни­теле, обработанном минерализатором, относится к категории труднозара­жаемых грибками материалов. Он не может быть разрушен грызунами и насекомыми.

Как показали многократные испытания на огнестойкость, арболит относится к числу трудносгораемых материалов. При воздействии огня он только обугливается и тем самым не способствует быстрому распростра­нению горения, при устранении огня – горение прекращается. При нагре­вании арболит расширяется и коэффициент теплового расширения его при изменении температуры на 1⁰С примерно равен 1510^-6.

Арболит легко поддаётся механической обработке – пилению (все­гда возможна точная и аккуратная подгонка блока до нужного размера), сверлению, рубке. Хорошо держит шурупы и гвозди.

Коэффициент звукопоглощения стеновых блоков из арболита от 0.17 до 0.6 (при частотах звука 125…2000 Гц), в то время как у кирпича при 1000 Гц звукопоглощение менее 0.04, а у дерева 0.06-0.1

Особая поверхность арболитовых блоков обеспечивает качественное сцепление с бетоном и штукатуркой без дополнительного армирования

Стеновые блоки из арболита имеют вес значительно меньший, чем у многих других конструкционных строительных материалов, позволяя ис­пользовать дешевый облегченный фундамент и значительно снижая слож­ность и стоимость строительно-монтажных работ

При превышении максимально допустимых нагрузок арболит не рас­трескивается, как практически все бетонные строительные материалы, а сжимается, впоследствии восстанавливая свою форму – что позволяет без повреждений переживать усадку здания.

По сравнению с легкими бетонами на минеральных заполнителях и кирпичом арболит имеет хорошие теплоизоляционные и звукоизоляцион­ные свойства, малый вес. По теплоизоляционным показателям арболит превосходит керамзитобетон в 3…4 раза, кирпич – в 6…8 раз. Для обог­рева помещений со стенами из арболита толщиной 20 см требуется в два раза меньше энергоносителей, чем для помещений со стенами из кирпича толщиной 50 см (два кирпича). По теплотехническим показателям арболит превосходит большинство традиционных строительных материалов. Со­поставление основных физико-технических показателей традиционных строительных материалов и арболита приводится в таблице 8.3.

Таблица 8.3 – Сопоставление основных физико-технических показателей традиционных строительных материалов и арболита

Наимено­вание ма­териала	Основные физико-технические характеристики материала
	Плотность, кг/м3	Теплопро­водность, Вт/м*0С	Морозостойкость, циклов	Водопоглощение, % по масее	Предел прочности при сжатии, МПа
Кирпич керамический	1550...1700	0,56…0,95	25	12	2,5…25
Кирпич силикатный	1700...1950	0,85…1,15	25	16	5…30
Керамзитобетон	900…1200	0,5…0,7	25	18	3,5…7,5
Газобетон	600…800	0,18…0,28	35	20	2,5…15
Пенобетон	200…1200	0,14…0,38	35	14	2,5…7,5
Дерево	450…600	0,17	-	До 30	1,5…4
Арболит	400…850	0,08…0,17	25…50	40…85	0,5…2,5

Технология изготовления изделий из арболита. Для разработки технологии арболитовых изделий и конструкций руководствуются СН 549—82 «Инструкция по проектированию, изготовлению и применению конструкций и изделий из арболита» древесно-цементное отношение (Д/Ц) в арболите принимают 0,6, а водоцементное (В/Ц) — в пределах 1,1...1,3.

В производственных условиях число компонентов и вид добавок вы­бирают, исходя из конкретных условий: качества применяемого древесного заполнителя, назначения и условий эксплуатации изделий и конструкций. Технология арболита в основном включает те же операции, что и техноло­гия обычного бетона на пористых заполнителях. Однако органический цел­люлозный заполнитель как специфический материал вносит свои коррек­тивы во все технологические операции. Технологический процесс изготов­ления арболитовых изделий и конструкций состоит из следующих переде­лов:

• дробление и подготовка заполнителя по гранулометрическому составу,

• обработка заполнителя химическими растворами,

• дозировка компонентов арболита,

• приготовление арболитовой смеси,

• укладка ее в формы и уплотнение,

• термообработка отформованных изделий,

• вызревание при положительных температурах,

• транспортировка изделий на склад.

Важнейший из технологических факторов, влияющий на физико-ме­ханические свойства арболита и экономические показатели его производ­ства, способ формования и уплотнения. От него прежде всего зависит мак­роструктура и такие ее функции, как средняя плотность, тепло- и звукопро­водность, влагостойкость. Получают арболитовую смесь практически на том же оборудовании, что и обычный бетон на пористых заполнителях. Приме­няют бетоносмесители С-773, С-951, СБ-138 или лопастный растворосмеси­тель типа С-209, СМ-290.

Большое влияние на качество смеси оказывают дозирование и способ введения воды и химических добавок. Нестабильная влажность органиче­ского целлюлозного заполнителя обусловила необходимость на ряде пред­приятий замачивать заполнитель в воде (холодной или горячей) или в рас­творе химических добавок в течение 7...10 мин перед подачей в смеситель. Однако при этом не удается точно дозировать воду, а также значительно нейтрализовать химически агрессивные вещества заполнителя.

Арболитовые конструкции и изделия формуются в стальных формах. Для заполнения стальных форм могут быть рекомендованы двухбункерные бетоноукладчики типа С-166А. Главная задача при укладке смеси в форму — равномерно распределить ее по всей форме. Это достигается заполне­нием формы в уровень с бортами или в уровень с насадкой.

Самая ответственная операция при изготовлении арболитовых изде­лий — уплотнение смеси. Из-за упругих свойств к арболитовой смеси не­применимы общие закономерности, характерные для смесей на минераль­ных заполнителях. Обычно вибрация малоэффективна из-за низких грави­тационных и упругих свойств арболитовой смеси, а прессование приводит к тому, что после снятия нагрузки упругая смесь распрессовывается и на­рушается целостность структуры. Эти особенности арболитовой смеси объ­ясняются свойствами древесного заполнителя, энергично поглощающего капельную влагу в смесителе в процессе приготовления смеси, в резуль­тате чего смесь получается малоподвижной даже при больших расходах воды. Поэтому на практике приходится поддерживать высокие значения В/Ц, равные 1,1...1,3.

Появились самые различные технологии уплотнения: уплотнение в го­ризонтальных или вертикальных формах ручными или механическими трамбовками; прессование в горизонтальных или вертикальных формах; си­ловой вибропрокат, вибропрессование, вибрирование с пригрузом, послойное уплотнение, циклическое прессование.

Технологическая схема изготовления изделий из арболита на древес­ных отходах приведена на рисунке 8.2.

Отходы древесины поступают на приемную площадку 1, где их складируют, затем транспортером 2 подают в приемную воронку рубиль­ной машины 3. Полученная щепа через циклон 4 направляется на ленточ­ный транспортер 5, который подает ее для измельчения в молотковую дро­билку 6. Измельченная древесина-дробленка пневмотранспортером 7 пода­ется в циклон 8 и промежуточный бункер 9, откуда поступает на вибраци­онный грохот 10. На грохоте установлены два сита — верхнее с ячейками 10 мм, которое задерживает крупную дробленку, нижнее — с ячейками 2 мм, предназначенное для отделения мелкой дробленки и пыли. Крупная дробленка возвращается на повторное дробление, а мелкая дробленка и пыль поступают в бункер отходов. Фракционированная таким образом дробленая древесина поступает в бункер 11, из которого в сетчатых контейнерах поступает в ванну 12 для замачивания. По необходимости в бункере дробленка в зимнее время может быть подогрета. При отсутствии процесса замачивания данная операция исключается и дробленка из бункера 11 направляется в бункер 13, откуда через дозатор поступает в растворомешалку 14.

При наличии процесса замачивания насыщенная водой дробленка из ванны 12 подается в бункер с дозатором 13, откуда поступает в растворомешалку 14; сюда же из бункера с дозатором 15 поступает цемент, а из дозаторов 16 и 17 поступают вода и химические добавки в виде водного раствора. Арболитовая смесь, приготовленная в растворомешалке 14, поступает в арболитоукладчик 18, при помощи которого на формовочных по-

Рисунок 8.2 – Технологическая схема изготовления изделий из арболита на древесных отходах

стах 19 формы заполняются арболитовой смесью и уплотняются. Массу можно уплотнять прессом или пневмотрамбовками.

Раствор для фактурного слоя приготовляют в специальном растворном узле, оборудованном растворомешалкой 20, бункером для заполнителя (песка) 21, дозатором для воды 22 и раствороукладчиком 23.

Формы с изделиями кран 24 подает на пост выдержки и сушки изделий 25, где они находятся до приобретения арболитом прочности от 7 до 8 кг/см². После распалубки изделие поступает на пост отделки, где на него наносят защитно-отделочное покрытие и после необходимой выдержки изделие поступает на закрытый склад готовой продукции.

Технологическая схема производства арболита из древесной дробленки, предусматривающая формование и прессование панелей в вертикальных прессах представлена на рисунке 8.3. Производство арболитовой панели размером 6х1,2х0,2 м поточным методом из отходов лесозаготовок и деревообработки приведено на рисунке 8.4.

В зависимости от производителя цена на 1 м³ арболита колеблется в пределах от 3400 до 6000 рублей.

Основные технико-экономические показатели линии по производству строительных блоков из арболита производительностью 2400 м³ в год приведены в таблице 8.4.

Таблица 8.4 – Основные технико-экономические показатели линии по

производству строительных блоков из арболита

Наименование показателя	Значение показателя
Производительность в год – м3; 1 смена; 8 часов	2400
Размеры выпускаемых блоков, мм	500х200х300 500х200х200 500х200х150
Количество обслуживающего персонала, чел	4…5
Срок окупаемости, мес.	4
Коэффициент рентабельности, %	от 50

Уникальность технологической линии по производству арболитовых строительных блоков в том, что: оборудование не сложное, легкое в монтаже, маневренное; не требует больших производственных площадей; быстрый срок окупаемости капитальных вложений; 100% использование древесных отходов; небольшой штат обслуживающего персонала; короткий срок обучения персонала. Основные требования для запуска производства строительных блоков из арболита приведены в таблице 8.5.

1 — склад отходов древесины; 2 — ленточный транспортер; 3 — лоток; 4 — рубильная машина; 5 и 9 — пневмотрубопровод; 6 — циклон; 7 — транспортер с плужковыми сбрасывателями; 8 — молотковые дробилки; 10 — накопительный бункер; 11 — транспортер; 12 — шнек-увлажнитель; 13 — элеватор; 14—16 — мешалки; 17 и 18 — бункер с дозаторами для дробленкн и цемента; 19 — вододозирующий бачок; 20 — дозатор для раствора хлористого кальция; 21 — бункер для песка; 22 — арболитоукладчик; 23 — вертикальный пресс; 24 — кран-балка; 25 — отделение твердения изделий; 26 — укладчик смеси; 27 — прокатный стан; 28 — самоходная вагонетка

Рисунок 8.3 – Технологическая схема производства арболита в вертикальных прессах

1 — склад отходов древесины; 2—питатели; 3 — транспортер; 4 — спусковой желоб; 5 — рубильная машина; 6 — пневматический трубопровод; 7 — бункера с циклонами; 8 — спускные трубы; 9 — молотковые дробилки; 10 — грохот; 11 — бункер для отходов дробленки; 12 — транспортер; 13 — увлажнитель дроб­ленки; 14 — растворомешалка; 15 — мешалка для приготовления раствора; 16 — бункер с дозатором для дробленки; 17 — бункера с дозаторами для це­мента; 18 —дозатор воды; 19 — дозаторы раствора хлористого кальция; 20 — бун­кер для песка: 21—22 — укладчики раствора и арболитовой смеси; 23 — пресс вертикального формования; 24 — пресс горизонтального формования; 25 — кран-балки; 26 — отделение твердения изделий; 27 — самоходные вагонетки; 28 — отде­ление сушки изделий; 29 — окрасочный агрегат

Рисунок 8.4 – Технологическая схема производства панелей из арболита поточным методом

Таблица 8.5 – Основные требования для запуска производства строительных блоков из арболита

Наименование показателя	Значение показателя
Площадь производственных помещений	400…450 м2
Площадь склада готовой продукции	200 м2 Продукцию можно хранить под навесом на территории
Площадь участка переработки и хранения щепы	100 м2 Хранение щепы – на открытом воздухе, рубильная машина – под навесом
Используемое технологическое сырьё	100% использование древесных отходов. Щепу можно применять без дополнительного вылеживания.
Количество потребляемого технологического сырья	От 180 м3 плотных отходов деревообработки или 230 м3 лесозаготовок в месяц
Коммуникации	Электричество, водопровод, в зимний период в производственном помещении необходимо отопление
Количество обслуживающего персонала	4…5 человек
Требования к квалификации персонала	Обучение в течении 3…5 дней

Подбор состава арболита. Для подбора состава арболитовой смеси задаются: требуемая средняя плотность арболита в высушенном состоянии; марка (класс) арболита по прочности при сжатии; характеристики исходных материалов, удобоукладываемость арболитовой смеси [52].

При подборе состава арболита используют расчетно-эксперимен­тальный способ, включающий обязательное изготовление и испытание об­разцов по расчетным данным с последующим определением фактического расхода материалов на 1 м³ уплотненной смеси.

Порядок подбора состава обычного и поризованного арболита приведен в нормативной литературе, а также в монографии И.Х. Наназашвили [53, 54].

Заданная величина средней плотности арболита в высушенном состоянии не должна превышать величин, приведенных в таблице 8.6.

Таблица 8.6 – Максимальная величина средней плотности арболита

Марка по прочности при сжатии	Класс по прочности при сжатии	Средняя плотность, кг/м3, с заполнителем
		лесозаготовок	деревообработки
М 5	В 0,35	500	450
М 10	В 0,75	500	500
М 15	В 1	600	550
М 20	В 1,5	650	600
М 25	В 2	700	650
М 35	В 2,5	750	700

Ориентировочный расход портландцемента марки 400 на 1 м3 арболита определяется по таблице 8.7 в зависимости от вида заполнителя и марки арболита. Указанные в таблице 8.7 расходы цемента приведены для арболита, твердеющего в стандартных условиях (28 суток).

Таблица 8.7 – Расход портландцемента

Заполнитель	Расход цемента, кг/м3
	Марка арболита
Дробленка из отходов:	М 5	М 10	М 15	М 25	М 35
1. лесопиления и деревообработки хвойных пород	260	280	300	330	360
2. то же смешанных пород	290	310	330	360	390
3. лесозаготовок хвойных пород	280	300	320	350	380
4. то же смешанных пород	310	330	350	380	-

При ускоренных способах твердения расход уточняется опытным путем. При использовании цемента других марок величина расхода цемента умножается на коэффициент увеличения при марке цемента 300, равный 1,05…1,15, и коэффициент уменьшения при марке 500, равный 0,96…0,94, при марке 600 – 0,93…0,90.

Ориентировочный расход воды и сухого органического заполнителя на 1 м³ арболита (при марке цемента 400) принимают по таблице 8.8.

Таблица 8.8 – Расход заполнителя и воды

Заполнитель	Марка арболита
Дробленка из отходов:	М 5	М 10	М 15	М 25	М 35
1. лесопиления и деревообработки хвойных пород	160 280	180 300	200 330	220 360	240 400
2. то же смешанных пород	180 330	200 360	220 390	240 430	250 460
3. лесозаготовок хвойных пород	170 300	190 320	210 350	230 380	250 420
4. то же смешанных пород	160 330	180 360	200 390	220 430	240 460
Примечание – в числителе – расход заполнителя, кг; в знаменателе – расход воды, л.

Необходимо отметить, что расход материалов зависит от давления прессования при формовании изделий. Например, для арболита марки 35 при увеличении давления прессования с 0,2 до 1,2 МПа расход цемента уменьшается с 500 до 300 кг, расход дробленки увеличивается со 130 до 280 кг, а расход воды уменьшается с 370 до 240 л на 1 м³ арболита.

Ориентировочный расход химических добавок (минерализаторов) в расчете на сухое вещество на 1 м³ арболита на основе древесной дробленки составляет: хлорид кальция – 8 кг; стекло натриевое жидкое – 8 кг; смесь сернокислого алюминия и извести-пушонки – 45 кг.

По результатам подбора назначают первый исходный состав смеси для пробного замеса и несколько опытных замесов, отличающихся от исходного содержанием составляющих компонентов, прежде всего цемента на ± 15 % от исходного.

На основе анализа полученных результатов испытания образцов на прочность по истечении 28 суток выбирают оптимальный состав арболитовой смеси и рассчитывают фактический расход материалов на 1 м³ уплотненного арболита.

, (8.1)

где А – расход каждого из составляющих смесь компонентов на 1 м3 арболита, кг;

а – то же на один пробный замес, кг;

∑Р – масса всех материалов, израсходованных для приготовления данного замеса, кг;

ρ_а – средняя плотность уплотненной арболитовой смеси, кг/м³.

При использовании заполнителя с естественной влажностью при назначении производственного состава арболита корректируется расход воды и заполнителя по сравнению с расчетным.

Расход заполнителя с естественной влажностью по массе определится по формуле:

, (8.2)

где З – расчетное количество сухого заполнителя, кг;

W_З – естественная влажность заполнителя, % по массе.

Содержание влаги в заполнителе равно , расход воды в производственном составе арболита будет меньше на величину В_З. Например, расход материалов на 1 м³ арболита класса В 2,5 (R_сж=3,5 МПа) на древесном заполнителе составляет: цемент – 360 кг; заполнитель – 240 кг; вода – 400 л; расход химической добавки (СаСl₂) в расчете на сухое вещество – 8 кг [60].