О ПРОБЛЕМАХ И ПЕРСПЕКТИВАХ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА СТЕНОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ АРБОЛИТА

ON THE PROBLEMS AND PROSPECTS OF OBTAINING AND PRODUCING WALL MATERIALS FROM WOOD CONCRETE

Aigerim Shulenbaeva

Lecturer at the Department of Architecture, Polytechnic College, Kazakhstan, Shymkent

Victorina Dobrovolskaya

Lecturer, Manap Higher College of New Technologies Utebayeva, Kazakhstan, Shymkent

Zhanar Tazhbenova

Master of Fine Arts and Drawing, Polytechnic college, Kazakhstan, Shymkent

Аннотация. В статье представлены перспективы и проблемы получения легкого бетона - арболита на основе органических заполнителей и производства стеновых материалов на его основе.

Abstract. The article presents the prospects and problems of obtaining lightweight concrete - wood concrete based on organic fillers and the production of wall materials based on it.

Ключевые слова: арболит; шлакощелочный; бетон; стеновый материал; вяжущие материалы.

Keywords: arbolite; slag-alkaline; concrete; wall material; astringent materials.

Качество, долговечность, стоимость зданий и сооружений, а также темпы жилищного и промышленного строительства в большой мере зависят от правильного выбора стеновых материалов, изготавливаемых, чаще всего, из легких бетонов.

В массовом строительном производстве требуется постоянное увеличение объема выпуска различных видов легких бетонов, разработки которых посвящены многие исследования. В этой области известны работы Ахвердова И.Н. [1, с. 15], Иванова И.А. [2, с. 36], Волженского А.В. [3, с. 25], Путляева  И.Е. [4, с. 5] и других ученых, результаты которых позволили широко применять такие бетоны в практике строительства. Однако их исследования касаются, в основном, бетонов на пористых неорганических заполнителях, таких как керамзит, зольный гравий, шлаковая пемза и т.д., требующих специального изготовления.

В то же время в странах СНГ ежегодно образуются огромное количество отходов лесопиления и деревообработки, которые можно использовать при изготовлении строительных материалов, в том числе стеновых. Кроме того, значительные сырьевые ресурсы имеются и в сельскохозяйственном производстве. Так, например, в Казахстане и других странах Центральной Азии неиспользованные сельскохозяйственные отходы составляют миллионы тонн.

Поэтому особый интерес представляют исследования, направленные на разработку стеновых материалов на основе органических заполнителей, т.е. арболита.

Немалое внимание уделяется материалу типа арболита и в зарубежной практике строительства. В Бельгии по лицензии Швейцарии фирма «Дюризол» [6, с. 12] производит стеновые навесные панели и малогабаритные пустотелые блоки размером 500x250x150-300 мм. В Австрии по лицензии той же фирмы выпускают блоки под названием «Велокс». Средняя плотность таких блоков 500 - 600 кг/м³, тем не менее теплофизические характеристики их при использовании в жилых помещениях приходится улучшить путем применения дополнительного слоя пенополистирольных плит. Широкое применение во всем мире находят цементностружечные плиты, изготавливаемые на оборудовании немецкой фирмы «БИЗОН ВЕРКЕ» [7, с. 50]. В настоящее время подобный материал изготавливают в Японии, Канаде, Венгрии, Италии, России, Украине, Узбекистане и др. странах.

Основные характеристики арболита, как специфического вида бетона, определяются главным образом, адгезионной прочностью сцепления органического заполнителя с вяжущим. Органический заполнитель, деформируясь под воздействием переменной влажности в процессе твердения арболита, может нарушать целостность структуры материала, а выделяемые экстрактивные вещества препятствуют нормальному протеканию процессов гидратации.

Известно [5. с. 46], что арболит относится к группе легких бетонов и изготавливается на основе органических заполнителей (дробленные отходы древесины, дробленые стебли хлопчатника, рисовой соломы и лузги, костры конопли и льна и т.п.) минерального вяжущего, химических добавок и воды. Этот материал биостоек, трудносгораем, имеет хорошие показатели по тепло- и звукоизоляции, легко пилится, гвоздится, имеет хорошую сцепляемость со штукатурными и кладочными растворами, красками, может отделываться различными плитками.

Плотность арболита обычно составляет 400-900 кг/м³, а предел прочности при сжатии 0,5-3 МПа.

Себестоимость конструкций из арболита ниже, чем конструкций из бетонов на минеральных заполнителях или из ячеистых бетонов. Сравнительная оценка технико-экономических показателей стеновых изделий из различных материалов показала, что удельная стоимость арболита составляет около 56% от стоимости керамзитобетона и 76% от стоимости ячеистого бетона. В то же время использования арболита в качестве теплоизоляционного материала экономически менее выгодно.

Арболит как отмечено в работе Олехновича К.А. и др. [8, с. 22], выгодно отличается от других строительных материалов из отходов производства своей экономической надежностью, его использование в жилищном строительстве не приводит к отрицательным последствиям для здоровья человека. Наназашвили И.Х. также подчеркивает нетоксичность композиционных материалов типа арболита и считает, что их производства является стабильно обеспеченной отраслью [9, с. 3].

Все эти достоинства арболита способствуют довольно широкому его применению в строительстве для малоэтажных жилых домов, гражданских построек, сельскохозяйственных сооружений, а также для стен производственных зданий [10, 11, 12, 13]. По данным Российского научно-исследовательского института железобетона имеется весьма широкий перечень изделий из арболита (табл. 1).

Таблица 1.

Изделия, изготавливаемые из арболита

Современные технологии изготовления стеновых изделий из арболита на портландцементе, отличающиеся трудоемкостью, металлоемкостью и сложностью технологического оборудования, требующие значительных энергозатрат для получения материалов заданной плотностью, не предусматривают возможности внутри композиции достаточно активного противодействия вредному влиянию экстрактивных веществ и деформациям упругого заполнителя и не гарантирует достижение высоких показателей прочности и долговечности таких изделий.

Одним из путей получения прочных и долговечных стеновых изделий из арболита является применение в технологии таких материалов вяжущих систем, характеризующихся быстрым набором прочности уже в ранние сроки твердения и создающих жесткие обоймы в зоне контакта с органическим заполнителем, способных создавать прочную матрицу, обеспечивающую заданные свойства материалу при минимальных внешних затратах энергии. К таким вяжущим относятся гипсовые и шлакощелочные вяжущие.

Получение эффективного арболита на шлакощелочном вяжущем обусловлено тем, что в его составе содержится едкая щелочь, активно взаимодействующая с органическим заполнителем, в том числе с экстрактивными веществами, с образованием щелочных водорастворимых соединений, представляющих собой натриевые мыла, обладающие свойствами ПАВ и способствующие формированию щелочных органоминеральных продуктов, которые наряду с продуктами гидратации вяжущего участвуют в процессах структурообразования в материале.

Для обработки низкоэнергоемкой технологии получения арболита использование гипсового вяжущего, обладающего короткими сроками схватывания, наиболее эффективно при введении арболитовую смесь специальных добавок-активаторов, участвующих в процессах твердения и позволяющих направлению регулировать их с целью управления конечными свойствами материала.

Сформулированные теоретические предпосылки позволяет выдвинуть научную гипотезу о возможности разработки низкоэнергоемких технологических приемов получения изделий из арболита для наружных и внутренних стен путем применения высокоактивных шлакощелочных и быстротвердеющих гипсовых вяжущих с химическим добавками, обеспечивающих создание условий, при которых без дополнительных внешних нагрузок внутри твердеющей композиции действует физико-химические силы, направленные на формирование структуры, определяющей заданные свойства материала.