CC BY
74
УДК 674.048.001:691.115.674
А.К. Матыева
канд. техн. наук, доцент, кафедра «Металлические и полимерные конструкции», Кыргызский государственный университет строительства, транспорта и архитектуры
им. Н. Исанова, г. Бишкек E-mail: [email protected]
СТРОИТЕЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АТМОСФЕРОСТОЙКОГО АРБОЛИТА
Аннотация. Рассматриваются технология получения атмосферостойкого арболита из рубленой соломы, гипсо-золощелочного минерального вяжущего и полимерсиликатной добавки с пластификаторами. Приведены основные строительно-технические свойства полученного атмосферостойкого арболита.
Ключевые слова: арболит, атмосферостойкость, трудногорючесть, плотность, прочность, водопогло-щение, строительно-технические свойства, гипс, зола, щелочь, полимерное вяжущее, пластификатор.
A.K. Matyeva, Kyrgyz State University of Construction, Transport and Architecture named after N. Isanov Kyrgyzstan, Bishkek, E-mail: [email protected]
CONSTRUCTION AND TECHNICAL PROPERTIES OF ATMOSPHERE RESISTANT WOOD CONCRETE
Abstract. We consider the technology for producing atmosphere resistant wood concrete of chopped straw, gypsum ashes-alkaline mineral binder and additives polymer silicate with plasticizers. The main construction-technical properties of the received atmosphere resistant wood concrete are given.
Keywords: wood concrete, atmosphere resistant, hardly combustibility, density, strength, water absorption, construction-technical properties, gypsum, ash, alkali, polymer binder, plasticizer.
Основным направлением отечественной промышленности в условиях энергетического кризиса во всем мире и в Кыргызстане является развитие производства энергоэффективных строительных материалов. К числу таких материалов относятся арболитовые изделия, обладающие комплексом теплоизолирующих и эксплуатирующих свойств. Их применения в строительстве снижают нагрузку на фундамент, повышают сейсмическую стойкость зданий и улучшают технико-экономические показатели строящихся комплексов [1; 2; 3].
Однако в Кыргызстане практически не выпускается арболит, хотя для его производства имеются практически неограниченные сырьевые ресурсы с активным вовлечением отходов сельскохозяйственного производства.
Более 50% земель используется у нас под выращивание зерновых культур, при уборке которых, наряду с основной частью урожая, собирают незерновую часть - солому. Благодаря этому постоянному воспроизводству и своим физическим параметрам (малая плотность, тонкостенное трубчатое строение, прочность и даже относительная водостойкость) солома должна быть вовлечена в производстве теплоизоляционных материалов, в частности арболита [4].
В данной работе приводятся результаты исследований с целью разработки технологии арболита на основе соломы и связующих, пригодных для использования в конструкциях стен и кровли. В качестве основы композиционного материала использовалась рубленая солома длиной 30-50 мм. В качестве связующего были применены органические (жидкое стекло) и неорганические вяжущие (гипс и зола).
Количество связующего в композиции варьировалась с целью достижения наиболее полного смачивания поверхности наполнителя (соломы) и, соответственно, получения максимально возможной для таких помещений прочности при минимальной плотности и, безусловно, негорючести. Заполнитель смешивался со связующим, а затем укладывался в форму с фиксирующей крышкой.
Режим уплотнения следующий: смесь соломы укладывают в формы, борта которой
имеют высоту, в 2 раза превышающую окончательную толщину изделия, спрессовывают и фиксируют в заданном положении. Затем форма помещается в обычную камеру сухого прогрева при комнатной температуре до затвердевания.
В таблице 1 приведены результаты испытаний полученного арболита на основе гипсо-золощелочного вяжущего, соломы и ПСД.
Таблица 1 - Основные строительно-технические свойства арболита
Материал Плотность, кг/м3 Прочность при сжатии, МПа Максимальное водо-поглощение, % Теплопроводность, Вт/(мК) Стойкость при вымачивании, высушивании, цикл Горючесть
Арболит на основе ГЗЩВ, соломы и ПСД 450-650 1,8-4,0 14-18 0,07-0,09 25 Трудно горючий
Из результатов исследования следует, что арболит из рубленной соломы, гипсо-золощелочного минерального вяжущего и полимерсиликатной добавки с пластификаторами является трудногорючим, достаточно водостойким, прочным и, в то же время, с эффективными теплоизолирующими свойствами.
Высокая механическая прочность при сжатии (1,8-4,0 МПа) арболита объясняется образованием кристаллических новообразований гипсо-золощелочного вяжущего, которое совместно с обработанной полимерсиликатно-пластифицирующими добавками соломой обеспечивает жесткую волокнисто-каркасную структуру материала.
Известно, что гипс и зола, активированная цементом (4-5%) и натриевым жидким стеклом с ПСД, при хранении при комнатной температуре в умеренно-влажных условиях обеспечивает твердение искусственного камня и приводит к упрочнению образцов. Использование при их активации более высокоосновных материалов совместно с щелочным компонентом способствует образованию более прочного сростка, то есть на основе малоизвестковых зол и гипса возможно получение гипсо-зольнощелочных вяжущих [5].
Происходящие физико-химические процессы в составе арболита обусловлены интенсификацией ионно-обменных процессов, происходящих в процессе твердения гипсо-золощелочного вяжущего. Наличие в составе неорганического вяжущего полимерной смолы СФЖ-3066 повышает адгезионную прочность при использовании соломы и может быть названо вяжущим с синергетическим эффектом [2; 3]. То есть в композиции происходит процесс самоорганизации структуры, характерный для кластерных систем, обусловленных избытком свободной поверхностной энергии дисперсных частиц. Суммарный эффект уплотнения полимерсиликатов слагается, во-первых, от влияния полимерных добавок на процесс структурообразования по линии защитного действия от чрезмерного сжатия кремнегеля и по линии гидрофобизации структуры. Во-вторых, действенным фактором является образование полимерных прослоек, пленок, включений из частиц дисперсий в результате реакций полимеризации и поликонденсации [3].
Атмосферостойкость арболита достигается за счет полной локализации соломы поли-мерсиликатно-пластифицирующими добавками. При этом обеспечивается формостабильность соломы, постоянство контакта поверхности его частиц с пленкой, благодаря чему при влажно-стных воздействиях заполнитель практически не разбухает. Кроме того, полимерная защитная пленка блокирует выделение водорастворимых экстрактивных веществ и не препятствует нормальному твердению гипсозолощелочного вяжущего.
Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:
- разработана технология получения атмосферостойкого арболита на основе измель-
ченной соломы, гипсо-золощелочного минерального вяжущего и полимерсиликатной добавки с пластификаторами;
- установлен синергетический эффект разработанного способа минерализации сырьевых компонентов на свойства арболита;
- получен атмосферостойкий арболит с плотностью 450-650 кг/м3 и теплопроводностью 0,07-0,09 Вт/(МК) при прочности от 1,8 до 4,0 МПа.
Список литературы:
1. Пат. № 210011255РФ. Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционного материала / Хозин В.Г., Петров А.Н., Санникова В.И., Загоскин С.В., Артеменко Н.Ф. - 96107067/03; опубл. В бюл. № 1, 1998г.
2. Щербаков А.С., Гамова И.А, Мельникова Л.В. Технология композиционных древесных материалов. - М.: Экология, 1992. - 192 с.
3. Бурковская Н.М., Пичугин А.П. Технология производства арболита улучшенного качества // Технология строительства с/х зданий и сооружений из местных материалов: сборник научных трудов. - Новосибирск, 1997. - С. 79-80.
4. Курдюмова В.М. Материалы и конструкции из отходов растительного сырья. - Фрунзе: Кыргызстан, 1990. - 112 с.
5. Курдюмова В.М., Матыева А.К. Полимерсиликатные системы в производстве арболита на основе растительно-гипсовой композиции // Рахматулинские чтения: междунар. сборник научных трудов «Композиты и наноматериалы». - Бишкек: НАН КР, 2011. - С. 172-176.
