И. X. НАНАЗАШВИЛИ, канд. техн. наук, Структурообразование древесно-цементных композитов на основе ВНВ
В нашей стране ежегодно образуется более 110 млн м3 отходов лесопильного и деревообрабатывающего производства и 36 млн м3 отходов лесозаготовок. Существенная их часть пока не используется. Значительные сырьевые ресурсы для изготовления древесно-цементных композитов (Д1ДК) образуются и в сельскохозяйственном производстве, где объем неиспользуемых отходов ежегодно составляет: костры льна и конопли около 0,9; стеблей хлопчатника 2...2,5; рисовой соломы 1 млн т.
Если учесть, что производство нетоксичных ДЦК, обладающих положительными свойствами древесины и цементного камня, базируется на использовании некондиционной древесины и отходов ее переработки, а также отходов сельскохозяйственного производства, то такую отрасль можно считать стабильно обеспеченной сырьем.
Одним из направлений повышения показателей ДЦК является применение высокоэффективного вяжущего низкой водопотребности. Предпосылками его использования является высокий темп набора прочности - и особенно в начальный период твердения. Это важно для ДЦК, так как сокращаются сроки отрицательного воздействия легкогидролизуемых, содержащихся на поверхности древесного и других органических целлюлозосодержащих заполнителей на процессы гидролиза и гидратации клинкерных цементов. Имеющийся опыт получения арболита с высокими прочностными показателями на основе БТЦ и ОБТЦ подвсрждает эффективность применения для ДЦК вяжущих с высокий темпом набора прочности.
Исследовали возможность замены портландцемента ВНВ.
Образцы получали на основе ВНВ-100, ВНВ-50 и ВНВ-30 с содержанием клинкерного составляющего (портландцемента марки 400) соответственно 100, 50 и 30 %. В качестве заполнителя использовала соломы, рисовую солому, (сечка стебля хлопчатника), отходы хлопкоочистительных предприятий (смесь, коробочки, отчесы хлопка), пылевидные фракции зеленой массы и минеральные примеси (в сочетании 36, 52, 5 и 7 %). В качестве добавок- минерализаторов- применяли: хлорид кальция СаС1. хлорид алюминия АЮз и натриевое жидкое стекло. Сернокислый глинозем при использовании портландцемента был исключен как наиболее дефицитный н агрессивный по отношению к стальной арматуре.
По результатам экспериментов (рис. 1) для каждого вида заполнителя были выбраны оптимальные соотношения В/Ц или В/В (водовяжущее отношение), а древесноцементное (или заполнитель-вяжу- шее 3/В) отношение для всех составов принимали равным 0,6.
Наилучшие результаты по прочностным показателям арболита были получены на ВНВ-100 при обработке древесного заполнителя раствором жидкого стекла в количестве 4 % массы вяжущего (5,98 МПа при р—725 кг/м3) несколько ниже на ВНВ-50 (4,96 МПа) и ВНВ-30 -(4,03 МПа) рис. 2...4). Однако при принятом расходе вяжущего прочность такого арболита выше, чем у контрольного образца на портландцементе марки 400.
Для всех трех составов водопоглощение (рис. 5) и коэффициент размягчения выше, чем у контрольных образцов; для класса В3,5— 42 % и 0,61.
Более высокие результаты арболита по основным показателям получены на ВНВ при использовании жидкого стекла. Это объясняется тем, что темпы набора прочности и без эффективных ускорителей твердения достаточно высоки, а введение хлоридов увеличивает темпы и степень гидратации вяжущего, усугубляя процессы структурообразования на границе контакта с древесным заполнителем, где процессы гидролиза и гидратации клинкерного составляющего ВНВ заторможены.
Аналогичные результаты получены при использовании в качестве заполнителя рисовой лузги (арболит на основе ВНВ-100 и жидкого стекла). Впервые в отечественной и зарубежной практике на основе рисовой лузги получен арболит с пределом прочности 4 МПа при р=700 кг/м3, т. е. класс арболита В2,5. При этом водопоглощение составило лишь 22,9 %, а коэффициент размягчения /(=0,7. Арболит на рисовой соломе можно рекомендовать в качестве стенового материала. Арболит на рисовой лузге и ВНВ-50 и ВНВ-30 также имеет достаточно высокие результаты; соответственно /?сж=2,07 и 2,54 МПа, т. е. класс прочности В2, водопоглощение 24,5 и 26,2 %, коэффициенты размягчения 0,68 и 0,66. - . -
Арболит на рисовой соломе имеет невысокие показатели по прочности, водопоглощению и коэффициенту размягчения (0,52... 1,62 МПа, 58,7...50,2 % и (=0,35...0,47) и соответствует классам В0,35...В1. Арболит на рисовой соломе классов В0.35 и В0.75 можно применять лишь в качестве тепло- и звукоизоляции при использований в качестве вяжущего ВНВ-50 и ВНВ-30, а класса В1 — в качестве мелкоштучных перегородочных плит.
Арболит на сечке гуза-паи имеет более низкие физико-механические показатели, чем арболит на древесной дробленке и рисовой лузге, но выше, чем на рисовой солОме. Составы арболита при р=685.,.700 кг/м3, расходе ВНВ-100 400 кг/м3 и при р=600 кг/м3, расходе ВНВ-50-350 кг/м3 соответствуют классам В2,5 и В2, имеют удовлетворительные показатели коэффициента размягчения (0,66 и 0,61) и могут быть рекомендованы для стенового материала. При расходе ВНВ 300 кг/м3 его можно применять в качестве перегородочного и изоляционного материалов.
При использовании в качестве заполнителя отходов хлопкоочистительных предприятий арболит имеет невысокие показатели: 0,4... 1,13 МПа, т. е. класс по прочности ВО,35...ВО,75, соответственно водопоглощение 0,65...74,2, коэффициент размягчения 0,35...0,43. Арболит этого состава можно использовать для изготовления звуко- и теплоизоляционных изделий, при этом целесообразно использовать ВНВ-50 и ВНВ-30 при расходе вяжущего не более 300 кг/м3.
Теплопроводность арболита на ВНВ близка к такому показателю арболита на портландцементе и зависит от средней плотности материала. Для древесного заполнителя при р=725 кг/м3 она составляет 0,14 Вт/(м-°С), а при р = = 540 кг/м3 — 0,95 Вт/(м-°С), для арболита на отходах хлопкоочистительных предприятий при р = 550... 600-0,08...0,95 Вт/(м-°С). Усадка арболита связана с его высыханием в процессе твердения и зависит от усадки цементного камня и вида заполнителя. В среднем для арболита разной плотности на основе ВНВ усадка составила 0,3... 0,5%, т. е. 3...5 мм на 1 пог. м. Минеральная усадка наблюдается у арболита на рисовой лузге, максимальная — на древесном заполнителе и отходах хлопкоочистительных предприятий.
Для предотвращения усадки ар- болитовых блоков в возведенных зданиях, образования открытых швов и трещин в стенах и простенках изделия из арболита следует выдерживать на закрытых, а затем и открытых складах до стабилизации размеров.
Выводы
Экспериментально подтверждена возможность получения арболита с улучшением физико-механическими свойствами на основе вяжущего низкой водопотребности (ВНВ).
Производство арболита на ВНВ может сушественно расширить сырьевую базу для получения заполнителя, так,наряду с древесной дробленкой и лесопильными отходами целесообразно использовать гуза- паю, рисовую солому, рисовую лузгу и отходы хлопкоочистительных предприятий.
Учитывая, что прочность при сжатии арболита, полученного на основе ВНВ-100, лишь на 18...20 % превышает прочность арболита на ВНВ-50 и то, что на получение ВНВ-50 значительно сокращаются энергозатраты и материалоемкость, для производства арболита рекомендуется использовать ВНВ-50 и ВНВ-30.
Применение эффективных традиционных химических добавок (минерализаторов органического целлюлозосодержащих заполнителей), хлоридов, в частности для арболита на портландцементе с применением в качестве вяжущего ВНВ,менее эффективно, чем жидкое стекло.
При производстве арболита, как при получении бетонов на минеральном заполнителе, применение ВНВ снижает его водопотребность.
Бетон и железобетон, 1991