Применение полигональной формы для изделий на основе древесно-цементных композитов на примере арболита

Технические науки

УДК 69

DOI 10.21661/r-116915

М.А. Гончарова, А.О. Проскурякова, И.В. Ламов, Н.А. Матченко, Г.С. Дедяев, Р.Р. Мирзабаев

Применение полигональной формы для изделий

на основе древесно-цементных композитов на примере арболита

Аннотация

В статье рассматриваются изделия из арболита с применением полигональной формы, а также особенности состава арболитобетона. В работе выделены положительные моменты применения высокоэффективного Суперпластификатора С-3 в технологии изготовления арболитовой смеси.

| Ключевые слова: арболитобетон, паз-гребень, древесно-цементный композит, арболит, «LEGO» блок.

M.A. Goncharova, A.O. Proskuryakova, I.V. Lamov, N.A. Matchenko, G.S. Dedyaev, R.R. Mirzabaev

Application of the polygonal form for products on the basis of wood and cement composites on the example of wood concrete

Abstract

The article describes products from wood concrete with application of a polygonal form and the features of structure of wood concrete as well. The authors have noted positive moments of highly efficient Superplasticizer C-3 implementation in the technology of wood concrete mixture manufacture.

| Keywords: wood concrete, groove crest, wood and cement composite, wood concrete, «LEGO» block.

Необходимость в высококачественном, недорогом, быстровозводимом и долговечном жилье существовала уже давно, и будет существовать до этих пор, пока существует человечество. В последнее время, к отмеченным ранее свойствам здания все больше прибавляются такие, как экологичность, воздухопроницаемость, энергоэффективность. Невзирая на множество различных стандартных решений, и разнообразие строительных материалов, подбор наилучшего материала до сих пор остается проблемой [1].

Всем этим качествам соответствует древесно-це-ментный композит - арболит.

В строительстве применяются изделия из арболита в виде массивных крупноразмерных блоков. Основным минусом для любых крупноразмерных блоков является наличие, так называемых, «мостиков холода». Для их устранения можно использовать изделия полигональной формы.

Полигональная форма (далее система «паз-гребень») запроектирована для 3-х видов блоков. Необходимость такой номенклатуры объясняется тем, что форма блока имеет множество выступающих ровных граней и поверхностей, и при монтаже конструкции некоторые из них нужно было бы спиливать (арболит легко пилится ножовкой по дереву), и в углах сооружения не удалось бы избежать мостов холода.

Вид стенового блока представлен на рисунке 1.

Рис. 1. Стеновой арболитовый блок «LEGO»

Engineering sciences

Угловой арболитовый блок 1 типа представлен на рисунке 2.

Рис. 2. Угловой арболитовый блок «LEGO» тип 1

Угловой арболитовый блок 2 типа представлен на рисунке 3.

Рис. 3. Угловой арболитовый блок «LEGO» тип 2

Запроектированная полигональная форма позволяет сократить количество кладочного раствора, а также исключает появление мостов холода в конструкции.

Однако из-за неоднородной структуры арболитобе-тона, при производстве сложно получить стабильную, равномерно распределенную по всей опалубке смесь. Для этого в состав арболита вводятся химически-активные добавки.

Для создания арболитового блока полигональной формы с системой паз гребень (по принципу конструктора «LEGO») для лучшего заполнения формы-опалубки используется суперпластфикатор-С3 (ТУ 5745-00197474489-2007) [2]. Обычно, данная химически-активная добавка используется в тяжелых бетонах для увеличения текучести бетонной смеси более чем в 5 раз, повышения прочности изделия, улучшения структуры бетона. В арболитовом же блоке полигональной формы добавка необходима для равномерного заполнения всего пространства опалубки, тем самым затвердевший, конечный продукт получается правильной формы, углы и грани ровные, равномерные, уменьшается усадка смеси.

Следует отметить, что все вышесказанное справедливо при соблюдении всех норм и требований, при производстве арболита.

Таким образом, применение суперпластификатора С-3 позволяет получить арболитовые блоки с точными геометрическими размерами для снижения расхода кладочного раствора. А благодаря полигональной форме обеспечивается максимальная теплозащита здания.

Однако, несмотря на вышеперечисленные характеристики изделий из арболита, необходимо их улучшение путем введения химических добавок в состав композиционного материала. Основными показателями для любого строительного материала являются прочность, теплопроводность и морозостойкость. Также немаловажным фактором является скорость набора прочности арболитобетона.

Очевидным является тот факт, что основными показателями увеличения прочности арболита является несколько факторов: внесение специальных химических добавок (ускорители твердения, замедлители твердения и другие), рационально подобранная смесь, замена основных сырьевых материалов. Подробно остановимся на подборе смеси и сырьевых материалах.

В качестве органического наполнителя может применяться: измельчённая древесина из отходов лесозаготовок, лесопиления, деревообработки хвойных пород (ель, сосна, пихта), размеры которых находятся в установленном диапазоне, в соответствии с ГОСТ 19222-84 «Арболит и изделия из него. Общие технические условия».

Размеры органического наполнителя не должны превышать:

- по ширине - 10 мм;

- по длине - 40 мм;

- по толщине - 5 мм.

Наполнитель в бетоне занимает до 90% от общего объема изделия и скрепляется вяжущим веществом. Применяемый наполнитель влияет на технологические свойства и качество затвердевшего изделия. Правильно подобранные наполнители позволяют получать экономичный арболитобетон с минимальным расходом вяжущего вещества.

Содержание примесей коры в применяемой древесине не должно превышать 10%, а хвои - не более 5% по массе к сухой смеси заполнителя.

Кроме этого, содержание в органическом заполнителе водорастворимых веществ не должно превышать 2% по массе.

Применяемые органические заполнители не должны иметь признаков гнили, плесени, инородных материалов (глин, грунта), а в зимнее время быть безо льда и снега.

Цемент используется производства ЗАО «Липец-кцемент», который соответствует ГОСТ 31108-2003 «Цементы общестроительные. Технические требования». Химический и минералогический составы клинкера представлены в таблице 1.

Технические науки

Химический и минералогический составы клинкера ЦЕМ I 42,5 Н

Таблица 1

Показатели Значение

1. Химический состав клинкера, %

СаО бЮ2 А1А MgO БОз Щелочные оксиды в пересчете на Ыа^О 66,20 ± 0,20 21,70 ± 0,03 5,10 ± 0,20 4,10 ± 0,10 1,90 ± 0,10 0,14 ± 0,01 0,54 ± 0,05

2. Минералогический состав клинкера, %

СзБ С2Б СзА C4AF 65,0 ± 2,0 13,0 ± 2,0 6,5 ± 0,5 12,4 ± 0,4

В качестве химических добавок используется для По физико-механическим характеристикам хлори-ускорения твердения: хлорид кальция (ХК) по ГОСТ стый кальций соответствует нормам, указанным в та-450-77 «Кальций хлористый технический. Техниче- блице 2. ские условия».

Таблица 2

Физико-химические показатели хлористого кальция

Наименование показателя Кальцинированный Гидратированный Жидкий

Высший сорт 1-й сорт

Внешний вид Порошок или гранулы белого цвета Чешуйки или гранулы белого или серого цвета Раствор желтовато-серого или зеленоватого цвета прозрачный или с легкой мутью

Массовая доля хлористого кальция, %, не менее 96,5 90 80 35

Массовая доля магния в пересчете на MgCl2, %, не более 0,5 0,5 Не нормируется Не нормируется

Массовая доля прочих хлоридов, в том числе MgCl2, в пересчете на №С1, %, не более 1,5 Не нормируется 5,5 3

Массовая доля железа, ^е), %, не более 0,004 То же Не нормируется Не нормируется

Массовая доля не растворимого в воде остатка, %, не более 0,1 0,5 0,5 0,15

Массовая доля сульфатов в пересчете на сульфат-ион, %, не более 0,1 Не нормируется 0,3 Не нормируется

Для образования плёнки на поверхности органиче- Технические характеристики жидкого стекла пред-ских частиц: стекло натриевое жидкое (ЖС) по ГОСТ ставлены в таблице 3. 13078-82 «Стекло жидкое натриевое. Технические условия» производства ОАО «Контакт».

Таблица 3

Технические характеристики жидкого стекла

Наименование показателя Норма показателя

Двуокиси кремния, % 21-24

Окиси железа и окиси алюминия макс, % 0,25

Окиси кальция максимальное макс., % 0,2

Серного ангидрида макс, % 0,15

Окиси натрия, % 7,9-8,8

Силикатный модуль, % 2,7-3,4

Плотность, г/см3 1,28-1,34

Engineering sciences

Для создания арболитового блока полигональной формы с системой паз гребень (по принципу конструктора «LEGO») для лучшего заполнения формы-опалубки используется суперпластфикатор-С3 (ТУ 5745001-97474489-2007). Обычно, данная химически-активная добавка используется в тяжелых бетонах для увеличения текучести бетонной смеси более чем в 5 раз, повышения прочности изделия, улучшения структуры бетона. В арболитовом же блоке полигональной формы добавка необходима для равномерного заполнения всего пространства опалубки, тем самым затвердевший, конечный продукт получается правильной формы, углы и грани ровные, равномерные, уменьшается усадка смеси.

Применение высокоэффективного Суперпластификатора С-3 в технологии изготовления арболитовой смеси обеспечивает:

1. По реологическим свойствам: - улучшение удобоукладываемости, связности и однородности смеси;

- получение водоредуцирующего эффекта до 25%;

- увеличение времени сохранения подвижности смеси на 1-1,5 ч.

2. По физико-механическим показателям:

- увеличение прочностных характеристик арболи-тобетона на 15% и более, относительно первоначального состава.

3. По технико-экономическим показателям:

- экономию вяжущего (цемент) на 15-20% без снижения прочности материала;

- замену высокомарочного цемента на цемент с более низкой маркой;

- сокращение энергетических затрат при теп-ло-влажностной обработке арболитобетона;

- снижение температуры изотермического прогрева на 10-15°С;

- улучшение качества поверхности изделий, а также предотвращение высолообразования.

Литература

1. Ламов И.В. Применение арболитовых блоков «LEGO» в малоэтажных жилых и производственных зданиях и сооружениях [Текст] / И.В. Ламов, М.А. Гончарова // Научные исследования: от теории к практике: Материалы V Междунар. науч.-практ. конф. (Чебоксары, 6 нояб. 2015 г.). В 2 т. Т. 2 / Редкол.: О.Н. Широков [и др.]. -Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2015. - №4 (5). - С. 47-50.

2. ТУ 5745-001-97474489-2007 Суперпластификатор «Пластификатор С-3» инструкция по применению.

3. Корнеев А.Д. Технология композиционной черепицы с теплоизоляцией из наполненного пенополиуретана / А.Д. Корнеев, М.А. Гончарова, Г.А. Шаталов // Строительные материалы. - 2014. - №4. - С. 92-95.

4. Гончарова М.А. Прогнозирование долговечности наполненного пенополиуретана в кровельной сэндвич-панели / М.А. Гончарова, Б.А. Бондарев, А.О. Проскурякова // Научный вестник ВГАСУ Строительство и архитектура. - 2014. - №3 (35). - С. 31-37.

5. Ламов И.В. Применение арболитовых блоков «LEGO» в малоэтажных жилых и производственных зданиях и сооружениях / И.В. Ламов, М.А. Гончарова // Научные исследования: от теории к практике: Материалы V Междунар. науч.-практ. конф. (Чебоксары, 6 нояб. 2015 г.). - Чебоксары, 2015. - С. 47-50.

6. Формирование систем твердения композитов на основе техногенного сырья / М.А. Гончарова, М.А. Чернышев // Строительные материалы. - 2013. - №5. - С. 60-63.

7. Разработка SIP-панелей для легковозводимых домов с повышенными теплотехническими свойствами / Г.С. Дедяев, М.А. Гончарова // Научные исследования: от теории к практике. - 2015. - Т. 2. - №4 (5). -С. 29-31.