Химическая агрессивность заполнителя растительного происхождения по отношению к цементу

ХИМИЧЕСКАЯ АГРЕССИВНОСТЬ ЗАПОЛНИТЕЛЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ ПО ОТНОШЕНИЮ К ЦЕМЕНТУ

Полищук А. И., Рубинская А. В.

В данной работе рассмотрены вопросы о влиянии заполнителя на свойства ар-болитовых блоков и его агрессивности по отношению к цементу.

This paper deals with the influence of the filler on the properties arbolitovyh blocks and aggressiveness towards cement.

Ключевые слова: арболит, заполнитель, цемент.

Key words: arbolit, aggregate, cement.

Древесный заполнитель, как и многие другие органические целлюлозные заполнители, наряду с присущими им ценными свойствами (малая средняя плотность, хорошая смачиваемость, легкость обработки, в частности, дроблением и др.) имеет и отрицательные качества, которые затрудняют получение материала высокой прочности из высокопрочных компонентов (цементный камень и древесина). К специфическим особенностям органического целлюлозного заполнителя, отрицательно влияющим на процессы структурообразования, прочность и стойкость арболита к влагопеременным воздействиям, относятся: повышенная химическая агрессивность; 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.

Наиболее изучена химическая агрессивность. Исследование свойств композиции "древесина — цементный камень" началось с 1924 г. Было выдвинуто предположение, что низкая прочность этой композиции связана с химическим составом древесины (табл. 1) [2]. Первые исследования показали, что древесина содержит легкогидролизуемые и экстрактивные вещества — "цементные яды", вредные для цемента, которые и замедляют набор прочности изделий. Поэтому все усилия исследователей и практиков были направлены на нейтрализацию их вредного влияния. Позднее работами, проведенными отечественными и зарубежными исследователями, было установлено, что наиболее вредное воздействие оказывают легкорастворимые простейшие сахара: сахароза, глюкоза, фруктоза и часть гемицеллюлозы, способной в определенных условиях превратиться в эти сахара, и в меньшей степени опасны крахмал, тонниды 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.

Таблица 1- Химический состав некоторых пород древесины

Составные части, % Ель Сосна Осина Бук

Целлюлоза (определяемая по хлорному методу без пентозанов) 58,3 55,6 54,1 47,9

Лигнин (определяемый по сернокислому методу) 28,3 26,5 20,1 22,5

Гемицеллюлоза (легкогидролизуемые пенто-заны) 10,3 9,6 22,4 26,0

Экстрактивные вещества, растворимые в го- 1,9 2,3 2,3 2,4

рячей воде

Было выявлено, что воздействие водорастворимых веществ древесины на твердеющий цемент проявляется в стабилизирующем эффекте. "Цементные яды", состоящие в основном из углеводных групп НОСН, осаждаясь на поверхности частичек минералов цемента образуют тончайшие оболочки, которые затрудняют ход процессов гидратации цемента [1]. Для уменьшения отрицательного 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). В большинстве своем предложенные способы "минерализации" древесного заполнителя предусматривают достаточно сложные технологические процессы, требующие многоступенчатой обработки заполнителя различными химикатами с последующим кипячением или промывкой, выдержки для стабилизации в силосах или сушки и др. [1, 2, 3].

Из многочисленных добавок, опробованных в отечественной и зарубежной практике приняты такие, при которых "минерализатором" органического целлюлозного заполнителя служат хлористый кальций и жидкое стекло (исключение составляет технология, используемая фирмами "Велокс" и "Дюризол").

Однако применяемые в отечественной и зарубежной практике способы "минерализации" древесного заполнителя, хотя и повышают скорость нарастания прочности в начальный период, но все же, как видно из таблицы 2, не позволяют получать достаточно прочный материал.

Таблица 2- Прочность и расход компонентов в композиции «древесина-цементный камень»

Материал Средняя плотность, кг/м3 Прочность, МПа Расход компонентов, кг на 1 м арболита

при изгибе при сжатии древесный заполнитель цемент химические добавки вода

Арболит (М10-35) ГОСТ 19222-73 500-800 0,5-0,95 1,0-3,5 180-240 280400 8 300400

Дюризол 600-700 0,9-1,2 1,5-3,5 200-230 325350 37 70100

Велокс 550-600 1,2-2,2 - 366-414 200 16 150

Пилинобетон (в абсолютно сухом состоянии) 600-700 1,45 1,97 166 411 16,5 284

Проведенные исследования показали, что при почти полном удалении лег-когидролизуемых веществ из древесного заполнителя удается увеличить прочность арболита лишь на 10-15% по сравнению с прочностью арболита на необработанном заполнителе. Следовательно, наличие легкогидролизуемых веществ можно рассматривать лишь как один из недостатков древесного заполнителя. Это означает, что кроме химической агрессивности (содержание экстрактивных и легкогидролизуемых веществ) древесный заполнитель обладает и другими

специфическими свойствами, которые отрицательно воздействуют на структурную прочность арболита.

Список использованных источников

1. http://www.arbolit.net/.

2. ГОСТ 19222-84 Арболит и изделия из него. Общие технические условия.

3. Миронов Г.С. Комплексное использование древесины: Курс лекций для студентов специальности 26.01.00 «Лесоинженерное дело» направления 65.63.00 «Технология лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств» очной, заочной и трёхгодичной форм обучения / Сост. Миронов Г.С. - Красноярск: СибГТУ, 2006.