сырьевые материалы для производства арболита. разновидности и характеристики органического заполнителя, вяжущие вещества и добавочные материалы.

Арболит - один из видов лёгкого бетона.

Русское название материала происходит из объединения двух латинских слов arbor - дерево и lithos - камень. Считается, что впервые материал, аналогичный арболиту, был выпущен в первой половине двадцатого века под торговой маркой Durisol.

Сырьем для производства арболита обычно служат органические заполнители (переработанные в однородную дробленку неделовая древесина, отходы деревопереработки, камыш, костра конопли и так далее), вяжущее (чаще всего портландцемент) и вода. Кроме того с целью минерализации заполнителя и ускорения твердения цемента в арболитовую смесь вводят хлористый кальций, сернокислый алюминий, жидкое стекло или другие добавки. Плотность арболита находится в диапазоне от 400 кг/м3 (теплоизоляционный материал или заполнитель несущего каркаса) до 800 кг/м3 (конструкционно-теплоизоляционный материал для возведения несущих ограждающих конструкций).

Для изготовления арболита и изделий из него применяют следующие материалы:

минеральное вяжущее (портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, сульфатостойкий цемент - кроме пуццоланового - по ГОСТ 10178 и ГОСТ 22266 марок не ниже 300 - для теплоизоляционного арболита и 400 - для конструкционного арболита);

органические заполнители (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 и измельченная рисовая солома);

добавочные вещества (ускорители твердения, парообразователь, пластификаторы, ингибиторы коррозии стали и др.) по ГОСТ 24211;

вода по ГОСТ 23723.

Арболит – уникальный минерально-органический строительный материал, разновидность легкого (ячеистого) бетона, уходящий своими корнями вглубь тысячелетий, признанный специалистами одним из лучших строительных материалов, с высокими тепло-, энергосберегающими и звукоизолирующими свойствами.

Арболит производится из смеси органических заполнителей (дроблёных отходов деревообработки, опилок, щепы, камыша), вяжущего компонента (обычно портландцемента), минеральных добавок и воды. Арболит используется в строительстве в виде стеновых блоков, панелей, плит, монолитно заливается в опалубку.

Арболит широко применяется зарубежом при строительстве зданий промышленного и гражданского назначения. У Арболита нет аналогов на рынке строительных материалов. Он сочетает в себе все лучшие свойства входящих в его состав элементов - дерева и бетона.

Арболит успешно прошел все технические испытания и был стандартизирован еще в 60 годы 20 столетия. На территории бывшего СССР действовало более сотни заводов по производству арболита. Здания из арболитовых блоков эксплуатируются и по сей день в различных климатических зонах – от Казахстана до Антарктиды. Однако, выбранный советским правительством путь индустриализации в строительстве с ориентацией на крупноблочное домостроение, закрыл путь развития для многих материалов, в том числе и для арболита.

Арболит – далеко не новый материал на рынке строительных материалов. Фактическим прародителем арболита является саман, который является ровесником «Ветхого Завета». Такого удивительного сочетания свойств, какое было характерно для самана, мы с Вами не встретим ни в одном другом материале. Но при всех своих плюсах у самана был один недостаток — недолговечность. Особенно это ощущалось в странах с дождливым, холодным климатом. С появлением современных строительных материалов появилась возможность заменить глину цементом, а органические заполнители обрабатывать минерализаторами для защиты от гниения и лучше, прочнее сцепить их в одно целое с вяжущими.

Производство арболита и изделий из него регулируются ГОСТом 19222-84 «Арболит и изделия из него. Общие технические условия».

В зависимости от средней плотности в высушенном до постоянной массы состояния подразделяется на:

Теплоизоляционный – средней плотностью до 500 кг/куб.м.;

Конструкционный – средней плотностью от 500 до 850 кг/куб.м.

Средняя плотность арболита

Вид арболита

Класс по прочности на сжатие

Марка по прочности при осевом сжатии

Средняя плотность, кг/м3, арболита на

измельченной древесине

Теплоизоляционный

В0,35

М5

400-500

Теплоизоляционный

В0,75

-

500-650

Теплоизоляционный

В1,0

М15

500

Конструкционный

В1,5

-

500-650

Конструкционный

В2,0

М25

500-700

Конструкционный

В2,5

М35

600-750

Конструкционный

В3,5

М50

700-850

Технические характеристики арболитаНаименование показателей Заполнитель-дробленка из отходов

лесопиления

Средняя плотность, кг/м3 400-800

Прочность при сжатии, МПа 0,5-3,5

Прочность при изгибе, МПа 0,7-1,0

Модуль упругости, МПа 250-2300

Морозостойкость, не менее, циклы 25-50

Водопоглощение, % 40-85

Усадка, % 0,4-0,5

Сорбционное увлажнение (при относительной влажности 40-90%) 4-8

Биостойкость Биостойкий (V группа)

Огнестойкость Трудносгораемый (огнестойкость 0,75-1,5 ч)

Коэффициент звукопоглощение (при частотах звука 125-2000 Гц) 0,17-0,6

Приведенные характеристики наглядно демонстрируют идеальное сочетание качеств материала, позволяющих построить теплые и экологичные 2х-3х этажные здания.

Арболит - единственный из легких бетонов, работающий на изгиб, благодаря этому важному качеству при колебаниях фундамента в зимнее время не трескается.

Арболит не подвержен гниению, поражению грибками и микроорганизмами

Относится к трудносгораемым материалам. Трудно сгораемые материалы - с трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются, но процессы горения и тления прекращаются при устранении огня или высоких температур. Согласно испытаниям (Исследование огнестойкости конструкций из арболита), арболит не поддерживает горения в течение 0,75-1,5 часа

Экологически безопасный: состав материла, как и его производство, безопасны для здоровья человека и окружающей среды. В состав входит древесная щепа, цемент и добавка, которая используется в промышленной очистке воды, что исключает негативное воздействие.

Сочетание дерева и ячеистого бетона придают арболиту прекрасные звукоизолирующие свойства

Арболит устойчив к механическим и ударным воздействиям, в то же время хорошо обрабатывается, пилится, рубится, легко сверлится, прекрасно держит крепежные элементы.

Легкость стен из арболита по сравнению с традиционной кирпичной стеной позволяет снизить нагрузки на фундаменты и несущие элементы строения.

Поверхность арболита легко обрабатывается при дальнейшей отделке стен, имеет высокую адгезию к штукатурке, лакокрасочным покрытиям.

Учитывая отсутствие хрупкости материала возможно применение любого вида наружной отделки (кирпич, сайдинг, блок-хауз, природный камень и.т.д.)

При превышении максимально допустимых нагрузок арболит не растрескивается, как практически все бетонные материалы, а сжимается (до 10 %), впоследствии восстанавливая свою форму – что позволяет без повреждений переживать усадку здания. Отделка сразу после возведения здания

Арболит обладает хорошей паропроницаемостью (порядка 0,11мг/(м•ч•Па) для сравнения сосна, ель поперек волокон дает паропроницаемость всего 0,06 мг/(м•ч•Па)). А это значит в доме будет не только тепло зимой и прохладно летом, но и влажность воздуха всегда будет комфортно низкой.

Обладает низким теплоусвоением, а это значит что начиная отапливать помещение, Вы сразу нагреваете воздух в нем, а не стены.

30-ти сантиметровая стена из арболита соответствует по теплопроводности полутораметровой стене из кирпича

Именно из-за сочетания конструкционо-теплоизоляционных свойств арболит получил заслуженное уважение в строительной отрасли.

Вводная информация о пустотелых конструкциях

Сборные плиты перекрытия и, в частности, пустотные плиты перекрытия обладают многими преимуществами, такими, как изготовление на стройплощадке монолитных конструкций с использованием металлической или деревянной опалубки. Предварительно напряженные пустотные плиты перекрытия обеспечивают наиболее экономичное техническое решение для широчайшего спектра применений при возведении кирпичных, стальных и бетонных сооружений, обеспечивая максимальные преимущества с точки зрения темпов строительства.

Предварительно напряженные пустотные плиты перекрытия имеют массу преимуществ:

– Высокая скорость возведения сооружения;

– Возможность немедленного использования в качестве рабочей платформы;

– Минимальное применение бетонной укладки непосредственно на стройплощадке;

– Длинные пролеты;

– Действие перемычек жесткости;

– Гибкость конструктивных решений;

– Предварительно отформованные заготовки для работ на стройплощадке;

– Конструктивная эффективность;

– Обеспечение строгих стандартов качества в условиях заводского производства.

Предварительно напряженные пустотные плиты перекрытия имеют продольные пустоты, основное назначение которых – снизить вес перекрытия. Эти элементы выполняются разной глубины, чтобы удовлетворять различным конструктивным требованиям в отношении пролета и несущей способности.

Предварительно напряженные пустотные плиты перекрытия обычно имеют ширину 1200 мм и длину до 20 м. Пустотные плиты чаще всего используются в зданиях с увеличенными пролетами или нагрузками – офисных зданиях, больницах, школах, предприятиях розничной торговли, гостиницах, студенческих общежитиях, промышленных сооружениях и спортивных аренах. Предварительно напряженные пустотные плиты представляют собой оптимальную форму конструкции перекрытия в домах гостиничного типа и общественных зданиях. Пустотные перекрытия – преобладающая форма конструкции перекрытий в индивидуальном жилищном строительстве, как на нулевом, так и на промежуточных уровнях. Пустотные плиты перекрытия широко используются из-за их оптимальной стоимости и быстроты монтажа, обеспечивающих значительные выгоды для заказчика и подрядчика.

Процесс производства

С тех пор как предварительно напряженные пустотные плиты начали применяться в строительстве, существовало несколько методов их изготовления. В наши дни для их производства наиболее широкое распространение получили две основные технологии: бетонирование в скользящей опалубке и экструзия (формование под давлением). Обе технологии основаны на применении длинных формующих оснований для изготовления бетонных конструкций, где изделия формуются в цепочках опалубок или форм длиной от 70 до 200 метров. При этом суточная производительность может варьироваться от 200 м2 до 1500 м2.

Обычная конфигурация состоит из конвейерной линии, доставляющей бетон от БСУ, где производится подбор состава, замес бетонной смеси и дозирование ее подачи, и нескольких параллельных стендов с упорами для предварительного напряжения арматуры, установленными в концах формовочных линий (см. иллюстрацию на следующей странице). Имеется также ряд модернизированных конфигураций. Некоторые из них имеют подвижные опалубки (или формующие основания) и/или стационарные станции распиливания. Цель состоит в том, чтобы повысить производительность, улучшить безопасность и условия труда.

Основной технологический процесс на таких заводах ЖБИ включает в себя следующие основные стадии:

– Подготовка формующих оснований

– Натяжение и закрепление арматурной проволоки или прядей

– Создание предварительного напряжения

– Формовка плиты с элементами арматуры

– Маркировка и идентификация плит

– Выполнение отверстий и т.п.

– Пропарка длинных, не разрезанных плит

– Разрезание плит на отрезки требуемой длины

– Сверление дренажных отверстий

– Подъем плит с формующих оснований для штабелирования на складе готовой продукции

1. Предварительное натяжение арматуры

Натяжение и закрепление на упорах арматурной проволоки или прядей является одним из первых этапов производства. Для этой операции могут использоваться два разных материала: пряди 7-жильного троса и отрезки проволоки диаметром 4–6 мм. Однако большинство производителей использует пряди 7-жильного троса, дающие возможность сильного натяжения и изготовления изделий высокого качества. Обычно сила натяжения каждой пряди составляет от 1100 до 1300 МПа. Пряди натягиваются по отдельности или в пучках, в зависимости от требуемой прочности. Количество прядей зависит от поперечного сечения изделия и величины нагрузки, которая будет прилагаться к изделию. Общее усилие предварительного напряжения может достигать 250 тонн, а для наиболее тяжело нагружаемых профилей – даже больше.

2. Принципы систем формовки изделий

Процесс экструзии характеризуется компактностью необходимых производственных мощностей. Другими преимуществами современной экструзии являются низкий уровень шума и автоматическое управление технологическим процессом. В большинстве экструдеров, выпускаемых в наши дни, больше не используются высокочастотные вибраторы. Их принцип действия основан на давлении экструзионных винтов.

Второй разновидностью производства является процесс бетонирования в скользящей опалубке. Это относительно простой принцип, согласно которому бетон заливают в изделие в два-три этапа (слоя) и на каждом этапе обычно уплотняют вибраторами. Система бетонирования в скользящей опалубке используется главным образом для изготовления сравнительно тонких пустотелых поперечных профилей и ряда других поперечных профилей, подобных тавровым балкам со стенкой, обращенной вверх. Тем не менее, существуют системы бетонирования в скользящей опалубке, которые способны формовать 0,7-метровые пустотелые профили.

Скорость производства для каждой системы варьируется в зависимости от используемого сырья, толщины изделий и типов используемых устройств. Диапазон скоростей составляет от 1 до 3 м/мин.

3. Маркировка

В плитах все чаще требуется выполнять различные отверстия и вырезы. Они наиболее эффективно маркируются на верхней поверхности плиты автоматическими графопостроителями. Кроме того, графопостроитель может одновременно наносить идентификационные данные на боковые поверхности плит. В современном графопостроителе используется та же краска определенного типа, что и в струйных принтерах.

Новшеством является установка на плиты маяков-ответчиков RFID. Эти маяки помогают идентифицировать плиты и предоставляют информацию относительно, например, использованного армирования, даты изготовления и т.п. Эти данные можно считывать при помощи электронных считывающих устройств, как на складе готовой продукции, так и в уже построенном здании.

4. Разрезание плит

Плиты разрезаются на участки необходимой длины после освобождения арматурных прядей от крепления к упорам по истечении 8–20 часов с момента формовки. Бетон должен достичь прочности на сжатие 35 МПа или другой величины, указанной в государственных нормативах.

Разрезание производится полотном циркулярной пилы, представляющим собой диск с алмазной режущей кромкой. Обычно пила движется по направляющим формующего основания. Установка пилы в нужное положение во многих случаях все еще является ручной операцией, однако все более популярным становится автоматическое управление позиционированием. На некоторых из новейших систем разрезание производится в стационарных станциях распиливания, чтобы ограничить шум и разлет цементной пыли.

5. Подъем и транспортировка

Отрезанные плиты поднимают на приемное штабелирующее устройство и транспортируют на склад готовой продукции. Подъем производится мостовыми кранами с применением грузовой траверсы с зажимами для захвата плиты. Специальные плиты должны иметь грузоподъемные крюки для их надлежащей транспортировки. Вес крупной плиты может доходить до 14 тонн, а длина – до 22 метров.

6. Техническое обслуживание формующих оснований

Формующие основания являются основным фактором, определяющим качество продукции. Все дефекты оснований напрямую отражаются на изделиях. Поэтому очень важно после каждого цикла формования надлежащим образом чистить и смазывать основания при помощи соответствующего оборудования. Обычно такие машины для обслуживания производства выполняют несколько функций, например, помимо подготовительных операций они натягивают новые арматурные или проволочные пряди вдоль формовочных оснований.

7. Переработка отходов

Производство пустотелых конструкций, к сожалению, создает отходы в виде шлама и кусков бетона. Все производители должны стремиться минимизировать отходы и максимизировать вторичную переработку и использование отходов. Существуют специализированные технические решения для утилизации отходов бетонного производства.

8. Планирование выпуска продукции

Для того чтобы упорядочить производство и гарантировать своевременную поставку продукции на строительную площадку, необходимо внедрить на предприятии эффективную систему планирования отправки изделий и распределения загрузки грузового транспорта, которая оптимизировала бы использование производственных мощностей и включала бы в себя надежную подсистему отслеживания каждой плиты. Это обычно подразумевает привлечение персонала, имеющего опыт использования современного программного обеспечения, предназначенного для планирования выпуска продукции.