Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.

АРБОЛИТ.

 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). 

 

Теплофизические характеристики арболита при условиях  эксплуатации А и Б

Теплопропроводность материала  в сухом состоянии в зависимости от органического сырья используемого при изготавлении арболита

Из арболита обычно делают мелкоштучные блоки, стеновые панели, в том числе офактуренные, плиты, используемые при возведении жилых, общественных, промышленных и зданий сельскохозяйственного назначения до трех этажей высотой. При использовании пустотных арболитовых блоков типа Durisol  в качестве несъемной опалубки возможно возведение стен зданий с большей этажностью. Стоит однако сразу заметить, что подобная дюрисоловская несъемная опалубка по своим свойствам ничем не отличается от опалубки из того же полистиролбетона - несущие свойства конструкции определяются железобетонным монолитным каркасом, а теплоизолирующие - пенопластом или жесткой минеральной ватой.

Арболит...

 

В сравнении с опилкобетоном...

 

   На просторах интернета можно встретить выражение: "арболит - тоже самое, что опилкобетон".  Это, мягко выражаясь, неверно. Общим  у арболита и опилкобетона, по большому счету, является  только то, что и в том и в другом материале используется органический заполнитель растительного происхождения, который необходимо тем или иным способом подготавливать перед введением  в бетонную смесь.  А в остальном у арболита и опилкобетона - только  существенные различия, из которых можно сделать вывод, что по своей сути арболит и опилкобетон - два разных материала. 

       Эти различия заключаются в следующем.

    1. Арболит является крупнопористым беспесчаным бетоном. В арболите затвердевший слой цемента толщиной от 0,05 мм до 0,365 мм обволакивает частицы заполнителя и служит клеем, соединяющим эти самые частицы заполнителя между собой в местах их контакта друг с другом.  В результате такого склеивания существенный  вклад в прочность и долговечность готового бетона вносят не только количество и качество цемента, используемого при изготовлении бетона, но и геометрические характеристики заполнителя. В свою очередь в опилкобетоне  конечную прочность  в основном определяет песчано-цементная смесь, особенно когда она "жирная", полностью заполняющая пространство между опилками.  То есть, чем больше вводится  песка и цемента  в опилкобетонную смесь, тем более прочным  получается бетон, но и более холодным. Разумеется, можно напихать в свободное пространство между упругими опилками столько вяжущего без песка, что оно, это пространство, будет заполнено до отказа, однако себестоимость подобного материала будет неимоверна.

 

Структура опилкобетона (увеличено):

Структура арболита:

 

    2. Из вышеизложенного вытекает, что если качественный арболит плотностью 500 кг/м3 уже гарантировано является конструкционно-теплоизоляционным, то самый лучший, экономически целесообразный опилкобетон может иметь минимальные конструкционные свойства только при плотностях выше 800 кг/м3. Это так же означает, что несущая стена из опилкобетона, равная по теплосопротивлению стене из арболита, должна быть почти в два раза толще последней. Так что в реальности, чтобы соответствовать современным требованиям по теплосопротивлению,  ограждающие конструкции из опилкобетона требуют дополнительного утепления.

 

    3. Опилкобетон делают из готовых опилок и станочной стружки, которые являются бросовыми отходами деревообработки. Сырьем же для качественного, гостовского арболита является специальным образом изготовленная  дробленка неделовой древесины (в отдельных случаях   сечка камыша или  других волокнистых растений) строго заданных размеров. В свою очередь сами размеры частиц дробленки для арболита   продиктованы как анизотропностью   материла растительного происхождения, так и оптимальным, с экономической точки зрения,  расходом вяжущего. В последнем случае имеется ввиду следующее: чем меньше размер древесных частиц, тем большую удельную поверхность они имеют, и чтобы склеить мелкие частицы в одно целое в крупнопористом бетоне необходимо тратить больше вяжущего, чем при склеивании более крупных частиц. 

 
  Оптимальными, с теоретической точки зрения, размерами органического заполнителя в арболите являются следующие величины: длина 2-20 мм, ширина 2-5 мм и толщина не более 5 мм.

 В реальности в лучшем случае используется полученная на щредере или молотковой дробилке древесная дробленка подобного размера: 

С готовым арболитом следующего вида:

 


Арболит в сравнении с крупнопористым бетоном из керамзита...

 

      Толщина цементного клея, который соединяет между собой частицы  заполнителя в арболите, при оптимальном расходе цемента и оптимальном размере фракций заполнителя,  не превышает 0,19…0,27 мм, что в 6..10 раз меньше толщины прослоек в структуре крупнопористых бетонов на минеральных пористых заполнителях. Причем в крупнопористом керамзитобетоне увеличение толщины прослойки служит увеличению зоны контакта между гранулами керамзита округлой формы и, как следствие, увеличению прочности бетона.

 
 


Химические добавки для арболита.

 

 Древесный заполнитель, как и другие органические заполнители, обладает высокой химической активностью по отношению к минеральным вяжущем веществам. Это вызвано наличием в них легкорастворимых, химически активных веществ. Поэтому при проектировании состава арболита следует внимательно подходить к подбору химических добавок,  используемых в качестве минерализаторов. Согласно нормативам рекомендуются три вида "минирализатора": хлорид кальция, жидкое стекло и комплексная добавка из сернокислого алюминия и извести-пушенки. 

 Максимальный расход химических добавок кг/м3 для приготовления арболита (в пересчете на сухое вещество):


1. Ускорители твердения: хлорид кальция СаCl2 (ХК), нитрат кальция (Са(NO3)2 (HК), нитрит-нитрат-хлорид кальция(ННХК), сернокислый глинозем(СГ), жидкое стекло+хлорид алюминия (ЖС+ AlCl2), хлорид кальция + оксид кальция (CaCl2 + CaO), гидрооксид кальция Ca(OH)2.

2. Образующие пленку на поврхности заполнителя: стекло натриевое жидкое(ЖС), жидкое стекло+хлорид кальция (ЖС+ХК), жидкое стекло+сернокислый глинозем (ЖС+СГ), жидкое стекло+фуриловый спирт (ЖС+ФС).

3.Пенообразующие: жидкостекольный пенообразователь ЖСПО (ЖС+канифоль+ NaOH), алкилсульфаная паста СП-1, вещество жидкое моющее СП-3.

4.Воздухововлекающие: смола древесная омыленная (СДО), смола нейтрализованная воздухововлекающая (СНВ), омыленный древесный пек ЦНИПС-1.

5.Гидрофобизирующие: этилсиликонат натрия ГКЖ-10, метилсиликонат натрия ГКЖ-11, полигидросилоксан ГКЖ-94. 

 

            Повышение прочности арболита.

 

  1. Прочность арболита, как уже было ранее сказано, определяется сцеплением органического заполнителя с цементным камнем, а сцепление в свою очередь зависит от анизотропных свойств органического заполнителя.

   2. При постоянном расходе портландцемента существенное влияние на прочность арболита оказывает удельная поверхность древесного заполнителя. При изменении ее в пределах от 17,56 до 2,57 м2/кг прочность возрастает от 2,4 до почти 4 МПа, при этом толщина прослойки цементного камня соответственно увеличивается от 0,054 до 0,365 мм.

   3. С увеличением шероховатости древесного заполнителя до некоторого предела значение адгезии возрастает до тех пор, пока отдельные относительно крупные гребни (более 0,1…0,2 мм) не противодействуют образованию сплошной прослойки цементного камня.

  4. Прочность сцепления цементного камня с древесным заполнителем зависит от того, какая древесина - поздняя или ранняя - находится в зоне контакта с цементным камнем. Сила сцепления ранней древесины почти в 2 раза выше, чем поздней.

 5. Для повышения структурной прочности арболита имеет смысл модифицировать цементный камень с помощью бутадиенстирольного и дивинилстирольного латексов, а также поливинилацетатной дисперсии, которые широко применяются в строительстве и промышленности. Такие добавки, кроме того, что повышают прочность арболита, еще и увеличивают его гидрофобность - при увлажнении частицы полимеров, находящихся на поверхности заполнителя,  набухают и закупоривают поры, чем препятствуют проникновению влаги внутрь заполнителя. Что в свою очередь ведет к повышению долговечности арболита.

 

Формование изделий из арболита.

 

       Арболитовая смесь - это  сыпучее тело, состоящее из частиц древесины, вяжущего (цементное тесто), влаги внутри заполнителя и воздуха. 

       Поскольку арболитовая смесь почти на 90 процентов по объему  состоит из древесного заполнителя, в процессе формования и уплотнения смесь также как и древесина  проявляет упругопластичные свойства. Поэтому процесс уплотнения арболитовой смеси сопровождается распрессовкой отформованного изделия после снятия приложенной нагрузки. Древесно-цементные смеси до уплотнения содержат значительное количество воздуха между частицами заполнителя, поэтому обладают очень высокой сжимаемостью. В зависимости от средней плотности формуемых изделий и фракции древесного заполнителя коэффициент уплотнения для арболитовой смеси изменяется от 1,2 до 1,8 и более. Что в свою очередь влияет на величину распрессовки, для устранения последствий которой  часто, особенно в случае вибпропрессования, при уплотнении арболитовой смеси применяют разборные формы с фиксирующими крышками.

 

 

     Обычная вибрация при формовании изделий из арболита малопригодна из-за легкого веса органического заполнителя  и его упругих свойств. Частично эти препятствия в формовке арболита на вибростоле можно обойти с помощью поризации смеси, используя пенообразующие и воздухововлекающие вещества. Коэффициент уплотнения смеси в этом случае  всего 1,0…1,02. Из чего следует, что сырье для арболита при формовании только с вибрацией должно быть очень качественным и по фракционному составу, и по обработке с помощью минерализаторов, а сама технология изготовления должна строго выдерживаться.  Порядок получения поризованной арболитовой смеси следующий. Сперва в смеситель помещают древесную дробленку, затем к ней добавляют раствор геля, предварительно полученного при смешивании хлористого кальция, жидкого стекла и 1/3 воды затворения. Щепа с гелем перемешиваются 5 минут. Затем в смеситель подается цемент и оставшаяся часть воды. В приготовленную  таким образом смесь вводят пену, полученную с помощью с центробежного насоса и продолжают перемешивание  в течении 30 секунд. Готовая смесь через раздатчик поступает в металлическую форму, установленную на вибростоле, где происходит формование. Вибростол представляет собой металлическую плиту, опирающуюся на четыре резиновые опоры, к тыльной стороне которой приделан вибратор. Далее форма снимается со стола и арболит в ней в зависимости от окружающих условий выдерживается до получения распалубочной прочности.

 

Арболит своими руками.

 

     При необходимости изготовить  своими руками арболит в первую очередь следует в первую очередь задуматься над тем, как получить "за_недорого" органический заполнитель для бетона. И если в распоряжении нет какого-нибудь специального измельчителя, типа подобного монстра:распоряжении нет какого-нибудь специального измельчителя, типа подобного монстра:

способного переработать органические материалы до нужных размеров частиц, или чего-нибудь менее производительного, но подешевле,  всего тысяч за сто рублей, а в наличие - только бесплатные обыкновенные опилки, то лучше заняться производством опилкобетона, сделав в последующем более толстые стены. Разумеется, если  на растоянии вытянутой руки находится мощная садовая дробилка, можно попробовать получить от нее щепу подходящих размеров. Опять же, если запчасти, электричество или бензин, необходимые для работы такой дробилки,  не превратят полученный с ее помощью арболит в золото.

 

 Но в том случае, когда  рядом, почти за забором вокруг вашего двора находятся заросли тростника:

а по эту сторону забора - что-то типа исправной соломорезки, которую достаточно слегка подрегулировать, возможно, имеет смысл изготовить самодельный арболит из сечки камыша:

поскольку переработка камыша является менее энергонасыщенным процессом. При равном использовании вяжущих и добавок арболит, получаемый из сечки камыша, по своему качеству уступает по прочности арболиту из калиброванной древесной дробленки. Но с учетом использования в переработке камыша более доступных механизмов это уменьшение прочности несущественно. Тем более, если планировать возведение одноэтажных строений. Ну а если объемы изготовляемого арболита не превышают пары кубов в сутки, то его вполне возможно мешать вручную лопатой в какой-нибудь стальной емкости. Нужно только следить, чтобы частицы органического заполнителя полностью обволакивались цементным тестом, а само тесто не стекало с частиц. 

 

При изготовлении блоков излишняя подвижность цементного теста проявляется в том, что пространство между частицами заполнителя на нижней  плоскости сформованного блока полностью заполняется раствором цемента.

 

    Согласно научным  исследованиям, проведенным в советские времена Гипросельстроем,  принято считать, что максимальную прочность имеет арболит, сделанный из сечки камыша (насыпной плотностью около 100 кг/м3)  следующих фракций: крупная - 15…35 мм, средняя - 10…25 мм и мелкая - 7…15мм.

Важной особенностью изготовления арболита  из камыша считается то, что  на прочность  арболита  значительно влияет способ обработки сечки. Самой низкой прочностью обладает арболит без обработки. При кипячении сечки в течении часа прочность арболита в семисуточном возрасте составляет 0,17 МПа; после шестичасового замачивания сечки при комнатной температуре прочность  арболита в том же возрасте - 0,3 МПа. Наибольшей прочностью - 0,45МПа , после все той же недели твердения при прочих равных условиях,  обладает арболит, полученный после последовательной обработки сечки  камыша растворами сульфата алюминия и извести. Использование для минерализации сырья из камыша только сульфата алюминия или только жидкого стекла -  практического смысла не имеет.

 

    И еще раз о том,  что прочность арболита из камыша ниже прочности арболита, произведенного из древесной дробленки при прочих равных условиях. Одной из главных причин такого положения вещей является то, что у сечки камыша относительно низкая сцепляемость с цементным камнем из-за глянцевитости поверхности. Так же снижает прочность арболита из камыша то, что частицы посеченного камыша при укладке и уплотнении из-за своей уплощенной формы укладываются преимущественно  "плашмя" параллельно плоскостям формы,  создавая у арболита слоистую структуру. В то же время из-за такой структуры прочность арболита из камыша на изгиб равна или немного выше прочности на сжатие.

 

    Ориентировочный расход материала для изготовления конструкционно-теплоизоляционного арболита плотностью 700 кг/м3 и прочностью около М15 на основе сечки камыша: 200 кг сухой сечки, 350 кг цемента М400, 420 л воды и от 8 до 40 кг химических добавок. Делать же сегодня теплоизоляционный арболит плотностью 400 кг/м3, когда пенопласт и минвата по сравнению с советскими временами стали более доступны и по относительной цене и в плане физического наличия самого утеплителя, представляется нерациональным.

 

Монолитный арболит своими руками.

 

 Поскольку для изготовления арболитовых блоков необходимо использовать множество разборных форм, причем более сложных чем при изготовлении самодельных керамзитобетонных или шлакобетонных блоков, частному застройщику в теплое время года имеет смысл своими руками делать  монолитные стены из арболита с помощью скользящей (съемной) опалубки  (деревянных щитов,  "ламинированных" пластиком, железом или водостойкой фанерой), послойно укладывая готовую смесь в опалубку и трамбуя ее там. О типовой съемной опалубке рассказано на странице СЪЕМНАЯ ОПАЛУБКА.

 

   В самострое при наличие опилок возможно изготовление оболочек из опилкобетона плотностью 1000 кг/м3, которые, после набора достаточной прочности, следует в дальнейшем использовать при возведении стены в качестве элементов несъемной опалубки с заполнением полостей последней уже монолитным арболитом. В этом случае достигается относительная однородность стены из-за минимального наличия сквозных растворных швов, а так же появляется возможность применить арболит более низкой плотности, а следовательно и более теплый.