Лабораторная работа № 5 «Изучение свойств арболита»

Цель работы: изучение свойств арболита – водопоглощения, средней плотности, теплопроводности; знакомство с технологией производства, сырьем и классификацией арболита.

1 Теоретическая часть

1. Арболит: понятие, достоинства и недостатки, применение

Арболит – легкий бетон на основе цементного вяжущего, органических заполнителей (до 80 – 90 % объёма) и химических добавок. Также известен как древобетон.

Разработан и стандартизирован в 60-е годы в СССР, где было построено более 100 арболитовых заводов.

Достоинства арболита:

1) Арболит инертен и долговечен:

- не горит;

- почти не гниет, так как слабо поражается микроорганизмами и грибками (плесенью);

- устойчив к воздействию химических веществ.

2) Прочен:

- обладает повышенной сопротивляемостью ударным нагрузкам, то есть не трескается. Это важно как при эксплуатации зданий, так и при перевозке арболитовых блоков автомобильным транспортом. Этим свойством не обладает ни один кладочный материал на минеральной основе;

- имеет высокий предел прочности при изгибе;

- конструкционный арболит может восстанавливать свою форму после временного превышения предельных нагрузок.

3) Технологичен:

- гвозди и крючки в арболит можно забивать так же легко, как в древесину;

- легко поддается рубке, обработке сверлением и пилением.

4) Экологичен:

- безвреден для здоровья и окружающей среды;

- обеспечивает хорошую звукоизоляцию помещений.

5) Экономичен:

- «дышит». Это его свойство позволяет снизить расход энергии на вентиляцию зданий;

- хорошо сохраняет тепло – стена из арболитного блока толщиной

30 см соответствует по теплопроводности толщине стены из кирпича в 1 м. Это позволяет уменьшить затраты на отопление, снизить расход материала при строительстве, увеличить жилую площадь дома за счет сокращения толщины стен;

- масса 1 м² арболитовой стены по весу в 2 раза легче керамзитобетонной и в 4 раза кирпичной кладки. Это позволяет использовать более простые и дешевые фундаменты.

К недостаткам арболита можно отнести высокую влагопроницаемостьи пониженнуювлагостойкость. Наружная поверхность конструкций из арболита, соприкасающихся с атмосферной влагой, должна иметь защитныйотделочныйслой. Влажность воздуха в помещениях со стенами из арболита желательно поддерживать не выше 75 %.

Кроме того, арболит неустойчив к действию агрессивных газов.

Также недостатком арболита является высокий расход относительно дорогих материалов (цемент и древесина) при его производстве.

К субъективным недостаткам арболита можно отнести его «непрестижность» по мнению некоторых застройщиков.

Из арболита изготовливают стеновые блоки, панели, плиты для возведения самонесущих стен или внутренних перегородокмалоэтажныхжилых, общественных, промышленных и сельскохозяйственныхзданий. Годится для сооружения прочных и недорогихфундаментов.

Также используется в качестве теплоизоляционногоизвукоизоляционногоматериала.

1.2 Сырьевые материалы для производства арболитовых смесей

В качестве вяжущих материалов для изготовления арболитовой смеси следует применять портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, сульфатостойкий цемент (кроме пуццоланового), соответствующие требованиям ГОСТ 10178 и ГОСТ 22266 марок не ниже:

- М300 – для теплоизоляционного арболита;

- М400 – для конструкционного арболита.

В качестве органических заполнителей должны применяться:

- 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;

- измельченная рисовая солома.

Органические заполнители должны удовлетворять следующим требованиям:

а) измельченная древесина:

- размеры древесных частиц 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 к сухой смеси заполнителей;

- показатель пригодности (удельный расход цемента на единицу прочности арболита при сжатии) должен быть не более 15;

- содержание водорастворимых редуцирующих веществ не должно быть более 2 % (данный показатель не является браковочным признаком);

б) костра конопли и льна, измельченные стебли хлопчатника и измельченная рисовая солома:

- длина частиц не должна быть более 40 мм;

- содержание очесов и пакли не должно быть более 5 % от массы сухой смеси заполнителя.

Измельченная древесина, костра конопли и льна, измельченные стебли хлопчатника и рисовой соломы не должны иметь видимых признаков плесени и гнили, а также примеси инородных материалов (кусков глины, растительного слоя почвы, камней, песка и пр.), а в зимнее время примесей льда или снега.

Фракционный состав органического заполнителя должен находиться в пределах, указанных в таблице 1.

Таблица 1 – Фракционный состав органического заполнителя

Размеры отверстий контрольных сит, мм	Полные остатки на контрольных ситах, % по массе
20	5, не более
10	20 – 40
5	40 – 75
2,5	90 – 100
2,5, менее	10, не более

Среднее значение коэффициента формы частиц (отношение наибольшего размера к наименьшему) не должно быть более 8.

Количество частиц с коэффициентом формы более 8 не должно превышать 20 % для остатка на сите с отверстиями размером 20 мм и 10 % для остатков на ситах 10 и 5 мм.

Для улучшения свойств арболитовой смеси и арболита следует применять химические добавки:

- ускоряющие твердение (хлорид кальция, нитрат кальция, нитрит-нитрат-хлорид кальция, сернокислый глинозем);

- регулирующие пористость арболитовой смеси и арболита;

- повышающие защитные свойства арболита к стали (ингибиторы коррозии стали);

- повышающие бактерицидные и инсектицидные свойства;

- регулирующие одновременно различные свойства арболитовой смеси и арболита (полифункционального действия).

Вода для приготовления арболита должна соответствовать требованиям ГОСТ 23732.

3. Технология производства изделий из арболита

Различные кусковые отходы от деревообработки, лесопиления поступают на приемную площадку, где их складируют, а затем транспортером подают в приемную воронку рубильной машины.

Полученная щепа доставляется в промежуточный бункер, откуда она поступает в молотковую дробилку и далее в виде дробленки – на вибрационный грохот для отсева отходов и крупных фракций.

Отсортированная дробленка, представляющая собой частицы древесины игольчатого или пластинчатого вида с длиной фракции от 2 до

20 мм, шириной от 2 до 5 мм и толщиной не более 5 мм, поступает через промежуточный бункер в ванну для замачивания и удаления из древесины водорастворимых веществ. После замачивания дробленка подается в смесительный агрегат, представляющий собой обычно бетономешалку принудительного действия. В нее же подаются из дозаторов вяжущее, вода и химические добавки.

Готовая арболитовая смесь поступает через бункер-укладчик в металлические или деревянные сборно-разборные формы, в которых она уплотняется трамбованием, прессованием, силовым вибропрокатом или виброштамповапием.

Для достижения арболитом прочности 50 % от марки изделия, изготовленные на обычном портландцементе, выдерживаются в формах около 5 суток при 15 ºС. и относительной влажности воздуха от 60 до 70 % или в течение 20 – 24 ч с прогревом при 40 °С. и при такой же влажности воздуха и последующим выдерживанием в течение 1 – 2 суток при температуре не ниже 15 °С.

После распалубки изделия направляют на склад готовой продукции.

Вместо древесной дробленки, специально приготовляемой из кусковых отходов, для производства арболита может быть рекомендована в качестве заполнителя одубина, представляющая собой щепу древесины дуба, которая является отходом от производства дубильных экстрактов.

Технология производства арболита на основе одубины более проста, так как это сырье не требует дополнительного измельчения.

Саратовским институтом «Облколхозпроект» доказана возможность использования при производстве арболита в качестве вяжущего высокопрочного гипса вместо портландцемента. В отличие от цемента высокопрочный гипс обеспечивает более быстрое твердение арболита, а также получение материала с меньшим объемным весом и большей прочностью при одинаковом расходе вяжущего.

Производство арболита на основе высокопрочного гипса значительно проще, чем па основе цемента. В связи с тем, что высокопрочный гипс при взаимодействии с водой образует нейтральную среду, которая в отличие от щелочной не вызывает выделения из древесины сахаров, отрицательно влияющих на твердение цемента, нет необходимости минерализовать древесную дробленку. Кроме того, при использовании высокопрочного гипса доказана возможность применения дробленки более крупной фракции, прошедшей одно измельчение на рубильной машине.

Наиболее механизированная технологическая линия по производству изделий из арболита способом силового вибропроката, разработанным инженерами В.И. Рябченко и Л.А. Непомнящим, эксплуатируется в цехе опытно-экспериментального Гузерипльского леспромхоза Краснодарского края. В сравнении с прессованием прокатная технология обеспечивает снижение трудовых затрат на изготовление изделий из арболита почти втрое, а с ручным трамбованием более, чем в 5 раз.

 Не менее прогрессивен способ формования изделий из арболита внброштампованпем. Он разработан ЦНПММЭ и внедрен в цехе Вахтанского леспромхоза Горьковской области. В отличие от прессования этот способ обеспечивает лучшее уплотнение арболитовой массы и уменьшает упругую послеотдачу, а в сравнении с вибропрокатной технологией значительно снижает металлоемкость формующего оборудования и стоимость его изготовления.

На рисунке 1 представлена схема производства изделий из арболита на древесных отходах.

1 – приемная площадка; 2 – конвейер; 3 – рубильная машина; 4 – циклон; 5 – ленточный конвейер; 6 – молотковая дробилка; 7 – пневмоконвейер; 8 – циклон; 9 – промежуточный бункер; 10 – виброгрохот; 11 – бункер; 12 – ванна; 13 – растворосмеситель; 14 – дозаторы; 15 – арболитоукладчик; 16 – формовочные посты; 17 – бункер для заполнителя; 18 – дозатор для воды; 19 – раствороукладчик; 20 – кран; 21 – пост выдержки

Рисунок 1 – Схема производства изделий из арболита на древесных отходах