Комплексное использование древесины

Раздел: Учебники

Арболитом называют легкий бетон на органических заполнителях. Его получают в результате формирования и твердения смеси, состоящей из древесной дробленки, минерального вяжущего, химических добавок и воды. Согласно ГОСТ 19222— 73 он подразделяется на пять марок, которые означают прочность на сжатие в 0,1 МПа. Арболит марок 5 и 10 применяют для изготовления теплоизоляционных, а марок 15, 25 и 35 — для конструкционно-теплоизоляционных изделий. Его достоинства сочетают в себе многие положительные свойства и древесины и бетона. Материал легок, не горит, относительно био- и морозостоек, нетоксичен, легко поддается механической обработке, благодаря своим хорошим теплофизическим свойствам способствует поддержанию устойчивых тепловых режимов в помещениях.

К недостаткам арболита следует отнести значительный расход вяжущего, масса которого в 1,5—1,6 раза превышает массу древесины. Сравнительно низки прочностные показатели этого материала, которые более чем в 15 раз ниже соответствующих показателей у исходных компонентов. Содержащиеся в древесине сахара и водорастворимые вещества тормозят процессы гидратации цемента, особенно при использовании свежесрубленной древесины лиственных пород. Неравномерная усадка анизотропной древесины при удалении связанной влаги приводит к необратимым разрушениям в пограничном с ней слое цементного камня. Наблюдения за процессом твердения арболита, проведенные неразрушающим ультразвуковым способом, показали, что возрастание его прочности по времени периодически сопровождается резкими спадами из-за внутренних разрушений. Наружная поверхность ограждающих конструкций, соприкасающихся с атмосферой, периодически подвергается увлажнению и высыханию. В результате этого происходит дальнейшее снижение прочности арболита. Одни из его недостатков устранимы, другие, в силу различной природы древесины и цементного камня, устранить невозможно. Наружный слой ограждающих конструкций должен иметь отделочный слой, обеспечивающий защиту арболита от увлажнения. Влияние водорастворимых веществ и Сахаров можно снизить длительной выдержкой древесины или введением ускорителей твердения цемента.

Из арболита изготовляют панели, блоки, стеновые камни, тепло- и звукоизоляционные плиты. Эти изделия применяют для малоэтажного строительства жилых, общественных и промышленных зданий. Использование этого экономичного материала позволяет индустриальным методом ускоренно возводить поселки лесозаготовителей, здания сельскохозяйственного и промышленного назначения. Он существенно снижает трудозатраты и экономит для народного хозяйства дорогостоящий брус.

Технологический процесс производства арболита включает следующие основные операции: приготовление древесной дроб- ленки, минерализацию древесины, приготовление арболитовой смеси, формование, твердение, хранение и транспортировку арболитых изделий. Сырьем для производства арболита могут служить отходы лесозаготовок и лесообрабатывающих производств, которые предварительно измельчаются в щепу. Окорка сырья не требуется. Длина частиц должна быть не более 40 мм при наибольшей толщине 5 мм и ширине 10 мм. Щепа не должна содержать более 20 % коры, 5 хвои и листьев, 2 гнили и 4 % минеральных примесей. Сырье рекомендуется выдерживать на открытом воздухе в течение не менее 2 месяцев [35].

Для получения плотной и связной структуры арболита необходимы древесные частицы небольшой толщины и значительной длины, что способствует лучшему их проклеиванию между собой. Поэтому процесс получения таких частиц включает вторичное измельчение щепы в дробленку.

В качестве вяжущего используют в основном портландцемент марки 400 и 500. Для получения арболита повышенной прочности рекомендуются быст- росхватывающие цементы. Разработана технология арболита на белитошла- мовом цементе из отходов металлургического производства. Его отличительная особенность в том, что влияние водорастворимых веществ древесины здесь относительно невелико и предварительная выдержка сырья может не производиться.

Для лучшего схватывания цемента и древесины дробленку подвергают минерализации, под которой понимают обработку ее растворами минеральных солей. Они действуют как коагулянты и адсорбенты органических, вредных для твердения цемента примесей. В качестве минерализатора используют хлористый кальций, жидкое стекло и комплексную добавку из сернокислого алюминия и извести-пушонки. Разработаны более эффективные, комбинированные химические добавки, позволяющие использовать даже маловыдержанную древесину. Лучшими минерализаторами являются составы с трехвалентным сернокислым алюминием и окисным сернокислым железом в комбинации с известью или жидким стеклом, хлористым кальцием, нитратом кальция. Действие минерализатора лучше всего протекает в щелочной или слабощелочной среде. Поэтому в комбинации, например, с сернокислым железом вводят значительное количество извести, увеличивающей щелочность среды. Для уменьшения плотности арболита и улучшения формовочных свойств смесей иногда применяют порообразующие добавки. Для по- ризованного арболита рекомендуются жидкостекольный пенообразователь или синтетические поверхностно-активные вещества.

Состав арболитовой смеси подбирают расчетно-экспериментальным путем. Исходный состав зависит от используемого древесного сырья, марки арболита и определяется действующими нормативными документами. Так для 1 м3 изделия из арболита марки 10 требуется следующее количество исходных материалов: дробленки из отходов лесозаготовок хвойных пород 190 кг сухой массы, портландцемента (марки 400) 300 кг, хлористого кальция или жидкого стекла 8 кг, воды 330 кг. Экспериментальными замесами в заводской лаборатории делают опытные образцы и уточняют состав смеси, который дополнительно подвергается корректировке непосредственно в производственных условиях.

Арболитовую смесь приготовляют в смесителях циклического действия с принудительным перемешиванием компонентов. Для приготовления смеси используют оборудование, применяемое на заводах сборного железобетона.

Дозирование материалов производится с помощью весовых дозаторов. Качество арболптовой смеси зависит не только от тщательности перемешивания компонентов, которое должно продолжаться не менее 3 мин, но и от последовательности их ввода. Дробленку подают в смеситель предварительно замоченную в воде или с естественной влажностью. В зимнее время ее замачивают в подогретой до 50 °С воде, что позволяет оттаять древесину, освободиться от снега и льда и более эффективно использовать химические добавки. Замоченную дробленку подают в смеситель, куда вводят минерализатор, а после их непродолжительного перемешивания — цемент. По другой технологии дробленка подается без предварительного замачивания, а необходимое количество воды вводится в смеситель перед подачей минерализатора.

Формование и уплотнение арболитовой- смеси при изготовлении изделий производится различными способами: послойным укатыванием, силовым вибропрокатом, вибропрессованием, прессованием или послойным механическим трамбованием. Выбор способа зависит от требуемой массы арболита, вида изделий, применяемого оборудования и должен быть обоснован технико-эко; номическими расчетами. Формование изделия производят в металлических горизонтальных или вертикальных формах. Формы снабжают зажимными металлическими крышками, которые снимают после приобретения арболитом необходимой прочности. Поризованная арболитовая смесь, образуемая введением технической пены, позволяет отказаться от металлоемкого формовочного оборудования. Формование изделий в этом случае достаточно произвести на обычных виброплощадках без дальнейшего прессования.

Твердение изделий из арболита может проходить как в естественных условиях, при температуре воздуха не ниже 15 °С и относительной влажности 60—80 %, так и в процессе тепловой обработки в камерах. В естественных условиях арболит приобретает прочность, равную 50 % от проектной, через 5—6 суток. Этот срок сокращается в 2 раза при использовании быстротвердеющих цементов и до 20—24 ч при тепловой обработке или электроподогреве изделий. При достижении необходимой прочности, обычно через сутки, производят распалубку изделий и доводку их выдержкой в теплом помещении не менее 5—6 суток, после чего они хранятся на открытом складе. Изделия из арболита чаще всего отделывают на строительной площадке или в процессе формования.

Разработаны технологические комплексы оборудования на 12 ( 78) и 24 тыс. м3 арболитовых изделий в год [30]. Древесное сырье лесотранспортером 1 подается в барабанную рубительную машину 2 типа ДУ-2А. Полученная щепа выбрасывается в циклон и ссыпается в накопительный бункер 3. Отсюда винтовым дозатором она равномерно подается на повторное измельчение в молотковую дробилку 4. Полученная дробленка выбрасывается в циклон и ссыпается в расходный бункер 5. Смонтированным в его днище винтовым дозатором дробленка периодически загружается в устройство 6, где происходит ее замачивание. Отсюда она подается скиповым подъемником 7 в смеситель 8, куда дозированно вводятся минерализатор и затем портландцемент. Одновременно в другом смесителе 9 приготовляется цементно-песчаная смесь, которая используется для облицовки наружных слоев арболитовых изделий. Смесители 8 и 9 оборудованы укладчиками-дозаторами 10 и 11, которые подают приготовленную смесь в формы.

Формование изделий размерами до 3,6X1,2X0,3 м осуществляется на формовочной линии ЛВ-24М, которая состоит из вибротележки 12, пресса 14, кран-балки 16 и роликового конвейера 17. Форму 13 с предварительно уложенной арматурой и закладными деталями кран-балкой устанавливают на вибротележку 12 и передвигают под бункер-дозатор 11. Здесь в форму укладывают цементно-песчаную смесь, которая под действием вибрации равномерно растекается по ее днищу. После этого вибротележку передвигают под бункер-дозатор 10 и заполняют арболитовой смесью. Равномерность заполнения достигается при помощи вибрации. Для формирования верхнего отделочного слоя вибротележка повторно проходит под бункером-дозатором 11. После этого на форму кран-балкой ставят крышку и вибротележку перемещают под пресс 14. Здесь арболитовая смесь уплотняется. С помощью специальных замков крышку прочно скрепляют с бортами формы, в результате чего смесь остается в запрессованном состоянии после снятия давления пресса. Форму с изделием снимают с вибротележки и укладывают на роликовый конвейер 17 в стопы 15. Конвейер 17 имеет вместимость, рассчитанную на суточную производительность комплекса. Через сутки изделия подвергают распалубке и кран-балкой 19 укладывают на конвейер 18, где процесс твердения продолжается в течение 6 суток. Освободившиеся формы чистят, смазывают и вновь направляют на формование изделий. После шестисуточной выдержки изделия направляют на склад готовой продукции.

Более мощный технологический комплекс оборудован формовочной линией JIB-125M, который позволяет изготовлять арболитовые изделия размером до 6,0X1,2X0,3 м. В состав комплексов входят механизированный склад цемента и аппараты для приготовления водных растворов минерализатора.