Марка прочности арболитовых блоков

Если беду с холодом и сыростью решают отопление и вентиляция, то отсутствие прочности для стен дома критично – вплоть до опасности здоровью и жизни. Именно поэтому, кстати, большинство наших сограждан все еще предпочитает прочные, но холодные и душные стеновые материалы (вроде кирпича).

В жизни, как всегда, соотношение этих качеств чуть сложнее, чем в представлении неспециалиста. Давайте разбираться, как дело обстоит на самом деле.

О прочности, твердости и теплопроводности блоков

Маркировка прочности арболита

Требования ГОСТ

Лабораторные испытания

Испытания в полевых условиях

Факторы, влияющие на прочность арбоблоков

Соотношение прочности, твердости и плотности

У большинства стеновых материалов все довольно просто – плотность и твердость примерно сравнимы, и вторая зависит от первой. Чем плотнее кирпич или блок, тем большую нагрузку (на сжатие или удар) он будет выдерживать. Правда, фанатично доводить эти характеристики до максимума тоже не стоит: чем плотнее материал, тем быстрее внутри него происходит теплопередача – иными словами, он просто «холоднее».

Твердость и прочность, кстати, не одно и то же. Обычно вопрос о различиях между ними встает при изготовлении, например, ножей или металлических расходников/деталей станков, но касательно стройматериалов тоже хорошо бы делать подобные ремарки. Прочность характеризует, скажем так, надежность материала в целом, то есть прочный блок или кирпич трудно разбить, раздавить и тем более разорвать. Твердость еще в большей степени, чем прочность, зависит от плотности, но надежности она не гарантирует: твердыми предметами можно царапать менее твердые предметы, но зачастую сильных ударов они просто не выдерживают (как, например, стекло или чугун).

Но прочность может быть обусловлена также другими факторами, а не только плотностью; в случае с арболитом* это сама структура блока. Арболитовый блок, по сравнению с прочими стеновыми блоками, очень неплотный (в традиционном понимании): он состоит из щепы, «связанной» небольшим количеством цемента. Пористость структуры делает блок теплым (так как лучший теплоизолятор, как известно, воздух), а сцепленные намертво щепки – ту самую желанную прочность. Чуть ниже, в главе «Самостоятельная проверка арболита на прочность», мы увидим, как сложно повредить легкому и неплотному арболитовому блоку.

Говоря о прочности, мы почти всегда имеем в виду прочность арболита на сжатие (способности нести нагрузку), однако существует также понятия:

  • прочности на изгиб – то есть способности не давать трещину при неравномерной нагрузке, а после ее снятия – возвращать форму;
  • прочности на удар – способности держать целенаправленный резкий удар, например, при падении во время транспортировки.
* Строго говоря, арболитом раньше назывался любой бетон на древесном заполнителе – и стружкобетон, и опилкобетон, и щепобетон. Однако «выжил» только последний вид, так как первые два оказались менее теплыми. Соответственно, общее название всего класса уже несколько десятилетий как закрепилось именно за щепобетоном, и именно его мы имеем в виду в нашем блоге.

А теперь к цифрам

Расшифровка маркировки у разных типов арболита

Прежде всего нужно отметить, что существуют конструкционный и теплоизоляционный виды арболита. Первый, как нетрудно догадаться, служит сразу и основным, и утеплительным (благодаря своим характеристикам) материалом для возведения стен и перекрытий, второй используется только для утепления в тех домах, которые уже построены из какого-либо иного блока, а также кирпича. Впрочем, второй случай достаточно редок, и теплоизоляционный арболит встречается куда реже – в основном в виде панелей или плит для стен и полов.

Маркировка на упаковке арболитового блока может представлять из себя букву B и/или M с цифровым значением.

  • B – это кубиковая прочность в МПа с гарантированной обеспеченностью 95%.
  • M – это марка, усреднённый показатель прочности. Например, блок марки М25 выдерживает около 25 кг (плюс-минус) на каждый квадратный сантиметр поверхности.

Как вы уже догадываетесь, соответствие обоих показателей не всегда бывает точным (см. ниже первую пару марка–класс).

Марки и классы прочности конструкционного арболита

  • Марка М25 – классы В1,5 и В2 (прочность на сжатие* 21–27 кгс/см2)
  • Марка М35 – класс В2,5 (прочность на сжатие 34 кгс/см2)
  • Марка М50 – класс В3,5 (прочность на сжатие 45 кгс/см2)

Марки и классы прочности теплоизоляционного арболита

  • Марка М5 – класс В0,35
  • Марка М10 – класс В0,75
  • Марка М15 – класс В1
* Прочностью арболита на сжатие (кгс/см2) называется тот минимальный показатель веса в килограммах, которые выдерживает квадратный сантиметр материала. То есть конструкционный арболит класса B1,5 с прочностью на сжатие плюс-минус 21 кгс/см2 выдержит давление двадцати одного килограмма на площади размером сантиметр на сантиметр. Обозначение «кгс» расшифровывается как «килограмм-сила» и может выглядеть также как «кГ».

К примеру, один арболитовый блок с марочной прочностью М25 и площадью поверхности 1500 см2 (500х300 мм) способен выдержать нагрузку от 31500 до 40500 кг.

***

Что полезного в этих цифрах для пользователя? Из них мы можем узнать, например, что вот этот блок с маркировкой «B2» нам подойдет, так как инженер после расчетов при проектировании заключил, что максимальное давление на стеновой материал в будущем дома будет равно, положим, 23–25 кгс/см2. Это значение «укладывается» в диапазон, который выдерживает арболит класса B2, поэтому можно не переплачивать за более «серьезную» марку.

Требования ГОСТ к прочности арболита

ГОСТов, как мы помним, у нас два: старый от 1984 года и новый – от 2011 года. Они отличаются незначительно и оба регламентируют те цифры, которые мы привели выше, говоря о соответствии маркам и классам.

ГОСТы также определяют такое понятие, как отпускная прочность. Что это и зачем это нужно производителю и покупателю? Та прочность, о которой мы говорим в статье, называется проектной: именно ее рассчитывает инженер, который ознакомился с будущим проектом дома и теперь должен определить, какое давление должен выдерживать стеновой материал. Но отпускать, то есть вывозить с территории производства на объект, арболит можно еще до того, как он дозрел, а значит, до того, как он набрал проектную прочность. Та прочность, которой обладает такой недозревший арболит, и называется отпускной; это не брак, не недосмотр и не нарушение, такие блоки можно даже помещать в кладку, и они дозреют там. Однако и у отпускной прочности есть свои нормативы – она должна составлять не менее 80 % от проектной.

марка арболита для стен

Также именно ГОСТы регламентируют лабораторные испытания прочности, но поговорить об этом имеет смысл в отдельной главе.

Испытания арболитовых блоков на прочность

Если вы хотя бы немного знакомы с арболитовой тематикой, вы знаете, как производители, а иногда и покупатели, изощряются в издевательствах над готовым блоком – переезжают машиной, разбивают кувалдой, сбрасывают с высотных зданий и многое другое. Почему не ограничиться только лабораторными исследованиями прочности? На это есть две причины.

  • Во-первых, сертификаты, к сожалению, легко подделываются или покупаются, так как объективно дешевле вложиться в мошенническое мероприятие, чем постоянно соблюдать технологии.
  • Во-вторых, настоящее исследование обходится тоже недешево, и даже у добросовестного производителя, который пока не «раскрутился», может не найтись средств на лабораторное испытание продукции, тем более – неоднократное, если сначала результаты будут по какой-то причине неудовлетворительными.

Поэтому полевые исследования сейчас имеют точно такое же право на жизнь, как лабораторные.

Для проведения полевых испытаний есть еще один мотив. Условно назовем его “серийная прочность” блоков из арболита. Ведь одно дело сделать хорошие блоки для испытаний, чтобы получить сертификат и продавать в дальнейшем всю продукцию, “прикрываясь” этим сертификатом. Другое дело регулярно поддерживать одинаковую прочность изделия, которая в том числе зависит от давления и вибрации (см. ниже главу “От чего зависит прочность арболитовых блоков”).

Рассмотрим, два способа формовки блока. Первый — с запечатыванием арболита в формах и формованием с помощью трамбовочной плиты.

Второй — мгновенная распалубка с ручной трамбовкой верхней грани блока.

У блоков, напечатанных на автоматическом оборудовании, характеристики блоков из разных партий будут совпадать. А там, где применяется ручная формовка, не гарантированы одинаковые характеристики даже в рамках одной смены, потому как надо брать в расчёт человеческий фактор (в данном случае — усталость сотрудников к концу смены).

Полезный совет! Перед покупкой блоков посетите производство и уточните все моменты касательно технологии производства блоков и сырья. Тоже самое, не выходя из дома, можно сделать на сайте KBLOK, где выложены обзоры многих производителей.

Лабораторные испытания: методика, оборудование, процесс

Как мы отметили чуть выше, такие исследования полностью регламентируют ГОСТы.

Испытание прочности проводится на гидравлическом прессе. Для них используют не целые блоки, а несколько контрольных групп кубиков с гранью 100 или 150 мм.

арболит прочность видео

«Возраст» одних кубиков соответствует времени полного набора прочности для цементных изделий – 28 дней, другие проверяются на «отпускную» прочность (см. главу «Требования ГОСТ…») по истечении 7 суток с момента производства.

Как выглядит подобное испытание, можно увидеть на видео ниже.

Гидравлический пресс уже настроен под такой размер куба, так как он используется для проверки самых разных материалов именно в таком формате. Когда кубик размещают на площадке, лаборант настраивает пресс на то давление, которое должен выдержать образец (соответственно тому, проверяют сейчас готовый арболит с проектной прочностью, или же недозревший – с отпускной).

Проверка завершается, когда станок фиксирует начало разрушения блока. Если это случилось, когда давление уже превысило требуемое ГОСТом для этого класса – все в порядке, испытание пройдено.

Самостоятельная проверка на прочность арболитовых блоков

Если лабораторных исследований недостаточно (а такое бывает чаще всего), проводятся полевые – разной степени суровости и изобретательности.

Первое и самое доступное – это попытки разбить блоки кувалдой. Конечно, в готовом доме блок будет испытывать немного не такую нагрузку, там важнее прочность на сжатие, чем на стойкость к удару, но такой эксперимент все равно очень и очень ценен. Он покажет, как поведет себя блок при резкой усадке здания, если таковое произойдет. Разломать хороший арболитовый блок исключительно сложно даже физически сильному человеку, поэтому можно говорить о том, что по готовой стене из такого материала не пойдет трещина.

Если есть возможность, можно испытать блок суровой нагрузкой на сжатие. Например, как на видео ниже, где по блоку проехал нагруженный бревнами «Урал». Блок, как вы можете видеть, выдержал, хотя нагрузка была очень неравномерная, и частично пришлась на углы и ребра, чего в естественных условиях, в кладке, не бывает.

Еще одна хорошая проверка на ударную прочность – это сброс блока с высоты. Хороший арболит выдерживает падение и отделывается легкими вмятинами на ребрах. Чтобы доказать достаточную для транспортировки или резкой усадки прочность, следующего видео вполне достаточно.

Ну и последняя банальная проверка – это долговременная нагрузка блока. На одном из производств арболита в Ивановской области, где располагается также пилорама, на четырех арболитовых блоках лежит весь горбыль, заготовленный на щепу – а это кубометры и тонны влажного леса.

От чего зависит прочность арболита

Все факторы, которые определяют итоговую прочность, можно разделить на две большие группы: правильное/неправильное сырье (состав) и соблюдение/несоблюдение технологий производства.

  • Прежде всего, это марка цемента и его количество. ГОСТ допускает марку M400, однако из отзывов изготовителей арболита мы знаем, что она нежелательна, так как не все производители цемента добросовестны, и заявленная марка часто ниже реальной. Кроме того, с «возрастом» (уже примерно через полгода от даты выпуска) этот показатель снижается. Хорошо, если производитель использует марку M500 и соблюдает необходимые пропорции для того класса прочности блока, который он планирует получить (для B2, соответственно, будет использовано чуть меньше цемента, чем для B2,5).
  • Еще один столь же важный фактор – обработка щепы минерализатором. В качестве этого вещества чаще всего используют сульфат алюминия: он нейтрализует древесные сахара, которые при взаимодействии с цементом образуют так называемые «цементные яды». Если производитель пожадничал и плохо обработал щепу, эти яды просто разрушат весь цемент, и блок будет рассыпаться на глазах, как следующем видео.
  • Третий фактор, тоже не уступающий по важности предыдущим, это правильное давление и вибрирование при формовании блока – не менее 200 МПа. Если смесь не вибрируется так, чтобы она максимально четко заполнила форму, нижняя часть блока получится слабой и непрочной; давление же отвечает за хорошее сцепление щепок в блоке. Важно заметить, что после снятия давления щепа редеформируется и может возвращать до 80 % прежнего объема, поэтому схватываться блок должен все под тем же давлением – то есть в запертой со всех сторон форме. Подробнее о формировании арболитового блока и распалубке можно почитать в нашем блоге. В основном по этому пункту «грешит» арболит, сделанный своими руками без хорошего оборудования.
  • Размер щепы – четвертый важный фактор, влияющий на итоговую прочность. Слишком мелкие щепки (размером менее 20 x 5 x 5 мм, то есть больше напоминающие опилки) не сцепляются друг с другом, а мы помним, что прочность арболита определяет сама его структура.
  • Температура и жесткость воды также оказывают большое влияние на итоговую прочность. «Правильная» вода имеет температуру от 15-и градусов (так как при меньшей температуре гидратация цемента не происходит или происходит слабовыраженно, некачественно) и жесткость не более 7 мг-экв/л.

Интереснейшая, но довольно сложная для неспециалиста глава есть в работе Исаака Хисковича Наназашвили, «отца» арболитовой промышленности в странах бывшего СССР. Она называется «Пути повышения прочности арболита и интенсификации процесса его твердения»; сейчас ее можно рассматривать как описание проблемы, уже решенной в наше время, то есть чисто как факультатив для более глубокого понимания химической стороны производства.

На момент написания работы основными проблемами достижения прочности блока в арболитовой промышленности были агрессия древесного заполнителя при контакте с цементом и редеформация щепы. Как нам уже известно, первая проблема решается добавлением сульфата алюминия (вместо жидкого стекла, которое использовалось в СССР, и не могло полностью нетрализовать «цементные яды»), вторая – использованием опалубки, в которой блок схватывается под тем же давлением, под которым формировался.

Сравнение прочности арболита и других стеновых материалов

В заключение предлагаем вам небольшую информацию для размышления – таблицу, где указаны данные по плотности (весу), теплопроводности и прочности основных строительных материалов. Если бы мы ограничились только прочностью, обосновывая это тем, что мы рассматриваем в статье только эту характеристику, картинка была бы неполной – все-таки при выборе материала мы смотрим на разные показатели. Например, гиперпрессованный и силикатный кирпичи, а также пескобетон, имеют высочайшие показатели прочности, но использовать их для строительства жилых зданий нежелательно: за счет плотности у них очень высокая теплопроводность, а это серьезный недостаток.

Примечания к таблице:

* плотность указываем только для конструкционных марок всех материалов. Теплоизоляционные менее плотные и более легкие, но их в расчет мы сейчас не берем;
* предел прочности для всех материалов указан в диапазоне «до», так как меньшие значения актуальны для утеплительных, а не конструкционных марок материала.
Материал Теплопроводность, Вт/м*К Вес куба, кг, он же плотность, кг/м3 Прочность на сжатие, МПа
Арболит 0,08–0,17 699 до 8,5
Газобетон 0,072–0,17 1000–1800 до 3,2
Газосиликат 0,1–0,3 400 до 5
Пенобетон 0,1–0,4 900–1200 до 7,5
Керамзитобетон 0,2–0,8 900–1200 до 7,5
Опилкобетон 0,2–0,3 500–950 до 3
Пескобетон 0,7 2000–2400 до 30
Клееный брус 0,1 520 до 4
Строганный (обычный) брус 0,15 700 до 4
Теплая керамика 0,2–0,36 800–1200 до 10
Керамический кирпич 0,5–0,95 1550–1770 до 10
Силикатный кирпич 0,85–1,15 1900 до 30
Гиперпресованный кирпич 1–1,1 2400 до 30

Остались вопросы? Пишите нам: с удовольствием ответим.