Арболитовые блоки

Рекламные статьи превозносят арболитовые блоки, недостатки материала скромно умалчиваются. Но чудес не бывает, недостатки тоже есть. Чтобы по максимуму использовать положительные качества и нивелировать отрицательные, стоит хорошенько разобраться со свойствами арболита, его характеристиками и особенностями применения.

Состав и производство арболитовых блоков
Начнем наш материал именно с состава и процесса производства. Все дело в том, что от качества выполнения определенных процессов зависит наличие или отсутствие определенных недостатков материала. А это является очень важным. Арболит позиционируется, как одна из разновидностей крупноячеистых легких бетонов. В качестве наполнителя в нем используется древесная щепа. Щепа связывается в монолитную структуру цементным тестом.


Материал используется в строительстве в нескольких видах:

крупноформатные кладочные блоки;

пустотелые блоки;

теплоизоляционные плиты;

смеси для заливки ограждающих конструкций по месту.

Кладочные блоки нашли наиболее широкое применение и под понятием «арболит» понимаются, прежде всего, они. Самым распространенным размером арболитовых блоков является 500×300×200 мм. Но в последние время производители стали расширять свои производственные линейки и предлагают арболит в других типоразмерах.

Технология изготовления блоков относительно проста, но как и везде, имеются свои тонкости. Качество будущих изделий зависит от соблюдения нескольких важных производственных моментов. Если производитель использует в наименовании своей продукции термин «арболит», он должен соблюдать требования нормативной документации на такие изделия, это:

1. ГОСТ 19222-84 "Арболит и изделия из него. Общие технические условия".

2. СН 549-82 "Инструкция по проектированию, изготовлению и применению конструкций и изделий из арболита".

Состав арболитовых блоков
Для изготовления арболитовых блоков используется:

Древесная щепа;

Химические добавки;

Вода;

Цемент.


Структура арболитовых блоков

1. Древесная щепа.
Итоговая прочность сильно зависит от калибра щепы. Чтобы на выходе был именно арболит, свойства которого строго нормированы, для производства должна использоваться именно щепа. Ее размеры регламентированы. ГОСТ рекомендует максимальный размер частиц 40×10×5 мм (длина/ширина/толщина).

Наилучшие показатели у блоков с размерами щепы из интервалов:

длина – до 25 мм;

ширина – 5..10 мм;

толщина – 3..5 мм.

Опилки, стружки, тырса, костра, солома и все остальное, что пытаются смешивать с цементом для производства арболита, для его изготовления не подходит. Только чистая щепа без коры, листьев, грунта и прочих нежелательных примесей. Считается, что добавление до 10 % коры или 5 % листвы не оказывает серьезного влияния на характеристики арболита. Но лучше когда эти примеси отсутствуют.

Зачастую производства арболитовых блоков, организованы при лесопилках и других деревоперерабатывающих предприятиях. Для них арболит не является профильным направлением. В результате недобросовестные производители, для увеличения рентабельности производства, кроме самой щепы добавляют то, что имеется. Отсюда непредсказуемое качество продукции.


Щепа для арболитовых блоков

На специализированных предприятиях устанавливают производительные валковые дробилки, откалиброванные под нужный размер щепы.

Для конечного потребителя не имеет большого значения сорт древесины, из которой производится сырье, но технологи должны это учитывать для правильной дозировки минерализаторов и выбора степени уплотнения. Так, щепа лиственницы требует двойного количества добавок относительно других хвойных пород. Чаще других на производство щепы идут сосна, ель, реже лиственные породы.


2. Химические добавки.

Древесный наполнитель содержит сахара, которые препятствуют качественной адгезии цементного теста с поверхностью частичек дерева.


Для решения этой проблемы применяются 2 основные стратегии:

1. Высушивание древесного сырья до применения в производстве в течение нескольких месяцев.

2. Минерализация поверхности щепы в растворе химических компонентов.

Наилучшие результаты достигаются при комплексном подходе к решению задачи. Снижение содержания сахаров и минерализация сырья позволяет решить и другие важные задачи:

повышение биологической стойкости материала;

снижение водопроницаемости при эксплуатации готового изделия.

Для решения всех этих задач, при производстве арболита могут использоваться следующие компоненты: хлорид кальция (ГОСТ 450–77), жидкое стекло (ГОСТ 13078–67), силикат-глыба (ГОСТ 13079–67), сернокислый глинозем (ГОСТ 5155–74), известь (ГОСТ 9179–77).


3. Вода.

Получать арболитовые блоки, характеристики которых соответствуют заданным, можно, следуя определенному порядку технологических операций. Вода с добавлением минерализаторов готовиться заранее. Расход компонентов принимается в следующих соотношениях:

ДОБАВКА CACL2 AL2(SO4)3 AL2(SO4)3+ CA(OH)2

Расход на 1м3 арболита, кг 12 12 8+4

Щепа засыпается в смеситель принудительного действия. Обычные гравитационные бетономешалки не обеспечивают достаточной гомогенизации. Вода с растворенным минерализатором перемешивается и равномерно распределяется по поверхности щепы. Перемешивание происходит на протяжении 20 секунд. На следующей стадии происходит добавление цемента. Перемешивание с цементом длится 3 минуты.


4.Цемент.

Достаточная для применения в строительстве прочность материала достигается только при применении цемента с маркой не ниже 400. Цемент имеет свойство быстро терять марку при хранении. Даже на выходе с завода цемент часто не соответствует заявленным характеристикам. Поэтому лучше когда, арболитовые блоки, технические характеристики которых должны соответствовать требованиям, предъявляемым к конструкционным материалам, изготавливаются из 500-го цемента.


Формование блоков

Формование необходимо завершить в течении ближайших 15 минут после перемешивания. В зависимости от степени механизации последующих процессов различают следующие способы формования:

ручное формование без вибрирования;

ручное формование с вибрированием;

производство на вибростанке;

производство на вибростанке с пригрузом.

Механизация процессов позволяет получать более высокие по качеству и стабильные по параметрам арболитовые блоки. При этом размеры, геометрия и плотность сохраняются от изделия к изделию.

Выдерживание изделия в опалубке применяют при кустарном производстве, когда снятию опалубки сразу после формования препятствует слишком жидкая консистенция раствора. В общем случае формы снимают без выдержки.


Блоки на поддоне

Сырые блоки остаются на съемном днище-поддоне или прямо на полу цеха.

Арболитовые блоки, состав которых одинаков, могут получать различные характеристики в зависимости от способа и степени их уплотнения. Основной целью прессования смеси в форме не является повышение ее плотности. Главная задача – это создание равномерно распределенной по объему структуры из произвольно ориентированной, полностью укрытой цементным тестом, щепы.

Вибрация при уплотнении применяется очень дозировано. Чрезмерное вибрирование приводит к осаждению цементного теста на дне формы. Важно сохранять его равномерное распределение по объему с полным укрытием зерен наполнителя. Даже в арболите высокой плотности щепа не плавает в растворе цемента с водой. Цементное тесто работает, как клей, покрывающий зерна наполнителя. Меняется только концентрация щепы в объеме и толщина покрывающего ее цементного камня.

Уплотнение блоков производится на значения, достаточные для взаимной переориентации зерен наполнителя и увеличения площади их соприкосновения. Сжатия и деформации самой щепы не происходит. Это обеспечивает сохранение размеров блока после снятия уплотняющего усилия.

Необходимость точной дозировки всех компонентов и соблюдения технологии
Точность дозирования компонентов регламентируется ГОСТом. Допустимые отклонения не могут превышать нескольких процентов. В условиях недостатка воды не происходит гидратация всего объема цемента. Ее избыток нежелателен по нескольким причинам:

Превышение водоцементного соотношения снижает прочность.
Избыточная пластичность препятствует выниманию сырого блока из формы непосредственно после формования.

Увеличивается время хранения блока на поддоне до первичного схватывания.

Концентрация минерализаторов щепы, идущей в арболит, важна для прочности и долговечности материала. Дозировки компонентов, приводимые в нормативах, рассчитаны на определенный калибр заполнителя и его влажность на уровне 25 %. Оптимальную дозировку подбирают опытным путем на основе испытаний готовых образцов.

Для протекания процесса гидратации важна температура раствора воды с минерализаторами. Она не должна быть меньше 15 °С. Для набора необходимой температуры в холодное время года воду подогревают или выдерживают в отапливаемом помещении. Возможен также химический нагрев воды при применении в качестве минерализатора CaCl2.


Плотность арболита
По назначению материал условно делят на 2 типа:

теплоизоляционный;

конструкционный.

Определяющим фактором является плотность изделия. Считается, что блоки с плотностью до 500 кг/м3 не подходят для использования в составе несущих конструкций. Но они могут применяться для теплоизоляции при возведении наружных стен в строениях, где нагрузка от кровли или перекрытий воспринимается колонами или другими элементами.

Типичными для конструкционных блоков являются значения плотности из интервала от 550 до 700 кг/м3. Но можно купить изделия и с плотностью до 850 кг/м3. Слишком высокие величины указывают на хорошую несущую способность элементов, но уступают более легким в теплоизоляционных качествах. Плотность материала замеряется при установившейся массе, когда блок прекращает терять влагу.

Стены из литого арболита могут иметь плотность порядка 300 кг/м3, но по несущей способности не уступают сложенным из камней с плотностью 550 кг/м3.


Сравнение плотности арболита и других материалов

Прочность арболитовых блоков

Несущая способность блоков характеризуется их прочностью на сжатие. По результатам испытаний изделиям может присваиваться марка и класс по прочности на сжатие. В общем случае они связаны с плотностью материалов.


ПЛОТНОСТЬ, КГ/М3 МАРКА КЛАСС

400 - 500 М 5 В 0,35

450 - 500 М 10 В 0,75

500 М 15 В 1,0

500 - 650 - В 1,5

500 - 700 М 25 В 2,0

600 - 750 М 35 В 2,5

700 - 850 М 50 В 3,5

Как и в случае изделий из тяжелого бетона, марка является средней величиной по результатам испытаний партии образцов. Класс характеризует гарантированную прочность, 95 % образцов должны соответствовать по классности.

Для реальных испытаний с хорошей выборкой зависимость между маркой и классом через переводные коэффициенты не является корректной. В этом случае разрыв между маркой и классом может рассказать о культуре производства на предприятии. Чем меньше разрыв, тем выше организация производства. В отечественной практике изготовления арболитовых блоков это учитывается с помощью коэффициентов вариации. Для изделий 1-ой категории качества допускается значение 18 %, для высшей – 15 %.

В кирпичной кладке мелкий размер изделий делает понятие классности бессмысленным. При покупке крупных кладочных камней, каковыми и являются арболитовые блоки, стоит отдавать предпочтение изделиям с присвоенным классом.

Для возведения несущих стен одноэтажных зданий высотой до 3 м допускается использовать блоки класса от B 1.0. Для более высоких стен нужны элементы класса от B 1.5. Для 2-х - 3-х этажных строений используют блоки классов B 2.0 и B 2.5.

Прочность арболита на сжатие типична для ячеистых бетонов. Важным отличием является прочность блоков на изгиб, которая составляет от 0,7 до 1,0 МПа. Модуль упругости элементов может доходить до 2300 МПа. Такие величины делают арболит особенным среди ячеистых бетонов. Если для пенобетона и газобетона велика вероятность трещинообразования, то для арболита такая проблема не стоит.


Теплопроводность арболита

Теплопроводность для арболита является одним из ключевых параметров.

Она растет с увеличением его плотности в следующей прогрессии:

Теплопроводность арболитовых блоков и ее зависимость от плотности

Рекомендованная ГОСТом толщина ограждающих конструкций из арболита в умеренных широтах составляет 38 см. Но стены такой толщины возводятся редко. На практике для стен жилых домов блоки 500×300×200 мм кладут плашмя в один ряд. Вместе с внутренней и наружной отделкой этого достаточно для поддержания комфортной температуры в помещениях без появления проблем с выпадением конденсата.

Дополнительная теплоизоляция часто выполняется с помощью теплых штукатурных систем толщиной 1,5-2 см с добавкой перлита. Для не отапливаемых или периодически отапливаемых помещений (бани) нередко применяют кладку блоков на ребро.


Сравнение теплопроводности арболита

Влагопоглощение арболита

В характеристиках арболита указывают величину водопоглощения до 85 % для теплоизоляционных блоков и до 75 % для конструкционных. Эти значения требуют осмысления. Структура блока представляет собой склеенные цементным камнем разрозненные зерна щепы. Они ориентированы относительно друг друга случайным образом.

Вода, наливаемая на поверхность блока, свободно протекает сквозь него. Естественно, что при окунании вода способна вытеснить большой объем содержащегося внутри блока воздуха. Если блок вытащить из воды, вода вытекает, а цементный камень быстро высыхает.

Арболитовые блоки находящиеся в естественной среде, например в стене дома, фактически не накапливают в себе влагу из окружающего воздуха. Это происходит благодаря очень низкой сорбционной влажности материала, т. к. минерализованные щепа и цемент являются негигроскопичными и слабо смачивающимися материалами. Именно это стало причиной популярности использования материала для строительства бань.
Если поливать ничем не закрытую стену из арболита с внешней стороны водой, есть вероятность увидеть ее и внутри. Поэтому материал не используют без фасадной отделки. Для арболита рекомендуют отделку штукатурными растворами или устройство навесных фасадных систем.


Морозостойкость

Постепенное разрушение изделий при замораживании и размораживании происходит в результате расширения замерзающей в пустотах воды. Чем больше воды в них содержится, тем меньше циклов замораживания - размораживания способен выдержать материал без разрушения.

Низкое сорбционное влагопоглощение дает арболиту хорошую стойкость к промерзанию. Минимальное значение составляет F25 и доходит до F50. Защита арболита от прямого воздействия влаги, позволяет повысить реальную морозостойкость материала в конструкции. Кроме этого существуют реальные примеры эксплуатации зданий из арболита на протяжении 7 - 10 лет без повреждений для стен. Причем речь идет о стенах, которые ни чем не защищены от воздействия внешних факторов среды.


Сравнение морозостойкости арболита

Усадка материала

Считается, что арболит совершенно не подвержен усадке. Но небольшие усадочные процессы в первые месяцы все же присутствуют. В основном они прекращаются еще на этапе созревания блока на производстве. Некритичное уменьшение размеров блока (на 0,4 - 0,8 %) возможно уже после укладки блоков в конструкцию.

Некоторое сокращение высоты блоков может происходить и под весом вышележащих элементов, перекрытий и конструкций кровли. Для предотвращения проблем с отделкой не рекомендуется выполнять штукатурные работы в первые 4 месяца после завершения основного комплекса работ.


Огнестойкость арболитовых блоков

По огнестойкости арболитовые блоки имеют следующие параметры:

группа горючести - Г1, т. е. это трудногорючий материал;

группа воспламеняемости - В1, трудновоспламеняемый материал;

по дымообразующей способности - Д1, малодымообразующий материал.


Звукоизоляция

По шумапоглощению арболитовые блоки превосходят такие материалы как кирпич и древесина.