7.3. Материалы на основе цемента

Асбоцемент – искусственный композиционный каменный строительный материал, получаемый в результате затвердевания смеси, состоящей из цемента, асбеста (10-20% от массы цемента) и воды. Такой материал обладает высокой прочностью, огнестойкостью, долговечностью, малыми водонепроницаемостью, теплопроводностью и электропроводностью.

Асбестом называют природный тонковолокнистый минерал, со­стоящий из водных или безводных силикатов магния, а некоторые разновидности – из силикатов кальция и натрия. 95% мировой добычи асбеста составляет хризотил – асбест (3MgO·2SiО₂·2H₂O), который и применяется для производства асбестоцементных изделий. Диаметр волокон асбеста 1 мкм, однако при гидромеханической обработке асбестовый камень расщепляется до среднего диаметра волокон 20 мкм. Хризотил-асбест имеет очень высокую прочность при растяжении вдоль волокнистости. Введение гибких волокон в качестве армирующего компонента в цемент (10-20%) позволяет в 3-5 раз увеличить прочность цементного камня при растяжении и изгибе, а также стойкость к ударным воздействиям.

Способы производства асбестоцементных изделий в зависимости от количества воды, которое используется при их изготовлении, под­разделяются на: мокрый, полусухой и сухой. Сущность формования изделий для любого способа производства состоит в отфильтровывании воды из асбестоцементной массы до необходимого уплотнения и придания ей заданных формы и размеров на специальной формовочной машине, представленной на рис.9.

Рис. 9. Схема формовочной машины для производства асбестоцементных изделий: 1 - металлическая ванна; 2 - желоб подачи асбестоцементной массы; 3 - лента конвейера; 4 –прижимной вал; 5 - слой асбестоцементной массы; 6 – вакуум-коробка; 7 - форматный барабан; 8 - ведущий вал; 9 - натяжной валик; 10 - барабан, обтянутый металлической сеткой

Твердение асбестоцементных изделий, как правило, осуществ­ляется в две стадии: предварительное твердение до набора прочно­сти, обеспечивающей дальнейшее бездефектное внутризаводское транспортирование, и окончательное.

Предварительное твердение изделий, после выдержки при нор­мальных условиях в течение 6-8 часов, осуществляется в пропарочных камерах при температуре 50-60°С в течение 12-16 часов. Окончательное твердение изделий на песчаном цементе производится в автоклавах при давлении пара 0,8 МПа и температуре 172-174°С в течение 12-16 часов. Основные виды асбестоцементных изделий включают: кровель­ные, стеновые, декоративные, погонажные и специальные трубы.

8. Строительные материалы из древесины

8.1. Общие сведения, состав, строение и свойства древесины

Древесина является одним из самых распространенных строительных материалов с многовековым опытом применения. Потребность в лесоматериалах удовлетворяется путем комплек­сной и глубокой переработки древесины. Высокая прочность и упругость древесины сочетаются с малой плотностью, а следовательно, с низкой теплопроводностью. Древе­сина морозостойка, не растворяется в воде и органических раство­рителях. Хорошо известна легкость обработки древесины, удобство скрепления деревянных элементов с помощью клея, врубок, гвоздей и пр. Вместе с тем древесина имеет ряд недостатков, ограни­чивающих область ее применения в строительстве: анизотропию свойств, вследствие волокнистой структуры; пороки структуры; гигроскопичность и, как следствие, влажностные деформации; загниваемость и горючесть.

Наряду с такими тради­ционными материалами, как круглый лес, доски, брусья, шпалы и т.п., все шире применяют клееные деревянные конструкции и раз­нообразные изделия, получаемые из отходов лесообработки.

Рис. 10. Основные разрезы ствола дерева: 1 - поперечный (торцовый); 2 - радиальный; 3 - тангенциальный;

Рис. 11. Строение ствола дерева на поперечном разрезе: 1 -кора; 2 - луб; 3 - камбий; 4 - заболонь; 5 - ядро; 6 - сердцевина

Древесные по­роды подразделяются на две основные группы: хвойные и лист­венные. К хвойным породам, широко используемым в строительстве, относят сосну, лиственницу, ель, пихту и кедр. Лиственные породы в строительстве используют значи-тельно реже, чем хвойные. Среди многообразия лиственных пород наибольшее применение в строи­тельстве имеют дуб, ясень, бук, береза, осина.

Растущее дерево состоит из корневой системы, ствола и кроны. Промышленное значение имеет ствол, так как из него получается от 60% до 90% древесины.

Обычно изучают три основных разреза ствола: по­перечный (торцовый) (1), радиальный (2), проходящий через ось ствола, и тангенциальный (3), проходящий по хорде вдоль ствола (рис. 10). При рассмотрении поперечного разреза ствола дерева можно различить следующие основные его части: сердцевину, кору, камбий и древесину (рис. 11).

Сердцевина состоит из клеток с тонкими стенками, слабо связан­ных друг с другом. Эта часть ствола дерева легко загнивает и имеет малую прочность.

Кора защищает дерево от вред­ных влияний среды и механических повреждений. Луб проводит пи­тательные вещества от кроны в ствол и корни

Под лубяным слоем располагается тонкий кольцевой слой живых клеток – камбий. Ежегодно в вегетативный период камбий откладывает в сторону коры клетки луба и внутрь ствола, в значительно большем объеме - клетки древесины, поэтому древесина ствола (часть ствола от луба до сердцевины) в поперечном разрезе состоит из ряда концентрических, так называе­мых, годичных колец, располагающихся вокруг сердцевины. В процессе роста дерева стенки клеток древесины внутренней час­ти ствола, примыкающей к сердцевине, постепенно изменяют свой состав и пропитываются у хвойных пород смолой, а у лиственных - дубильными веществами, и она становится более прозрачной, твердой и менее способной к загниванию. Эту часть ствола, состоящую из мертвых клеток, называют у некоторых пород ядром, у других - спе­лой древесиной.

Истинная плотность древесины изменяется незначительно, так как древесина всех деревьев состоит в основном из одного и того же ве­щества - целлюлозы. В связи с этим истинную плотность древесины можно принять равной 1,54 г/см³.

Влажность выражают обычно в % по отношению к массе сухой древесины. В древесине различают гигроскопическую влагу, свя­занную в стенках клеток, и капиллярную влагу, которая свободно заполняет полости клеток и межклеточное пространство.

Усушка, разбухание и коробление. Колебания влажности во­локон древесины влекут за собой изменение размеров и формы изделий из древесины. Усушка и разбухание древесины вызывают коробле­ние и растрескива­ние лесных мате­риалов. Коробление деревянных изделий является следствием разницы в усушке древесины в тангенциальном и радиальном направлениях и неравномерности высыхания. Неравномерность усушки и коробление вызывают появление внутренних напряжений в древеси­не и растрескивание пиломатериалов.

Текстура – это рисунок древесины, зависящий от сочетания ее ви­димых элементов: годовых слоев, сердцевинных лучей, сосудов. Цвет и текстура древесины характерны для каждой породы дерева.

Прочность древесины определяют путем испытания малых, чис­тых (без видимых пороков) образцов древесины. Прочность древеси­ны характеризуется пределами ее прочности при сжатии, растяжении, статическом изгибе, скалывании..

Пороки древесины возникают в процессе роста дерева и подразделяются на: сучки, трещины, сбежистостъ ствола (уменьшение диаметра круглых лесоматериалов от толстого к тонкому концу), кривизна (искривление продольной оси бревен), грибковые поражения и др.