Состав арболита. Требования к сырью и его хранению. Выбор заполнителя и его производство; выбор вяжущего и добавок для арболита

Пришло время для подробного гайда по сырью для арболита: здесь мы рассказываем не только о том, что мы используем, но и о том, почему пришли именно к этим компонентам для арболита, какие были варианты, и почему они забракованы как неподходящие.

Мы рассказываем об этом по большей части для будущих франчайзи, а также для тех, кто хотел бы попробовать изготовить арболит своими руками, хотя без подходящего оборудования это сложная задача.

Часть I. Получение и характеристики сырья для производства арболита

Органический заполнитель

Минеральное вяжущее

Минерализатор (добавка)

Вода

Часть II. Работа с сырьем для производства арболита

Инородные примеси и точность дозировки сырья

Хранение сырья

Нормативные документы, касающиеся сырья для производства арболита

Неоцилиндрованное бревно

Часть I. Получение и характеристики сырья для производства арболита

Органический заполнитель

Щепа, опилки, стружка, солома и костра

Начнем с распространенной в Рунете ошибки: формулировок «арболит (опилкобетон)», «арболит (стружкобетон)», «арболит (саман)» и подобных. Все это разные материалы с разными характеристиками плотности, прочности и теплопроводности. Их объединяет только то, что все наполнители в них – органические, а значит, выпуск таких блоков регулируется одним документом – ГОСТ Р 54854-2011 «Бетоны легкие на органических заполнителях растительного происхождения».

Чем все эти компоненты отличаются от правильной, ГОСТовской щепы?

  • Опилки и стружка делают блок слишком плотным: он будет тяжелее и холоднее арболитового.
  • Саман и костра легче, но прочность на сжатие у таких блоков по сравнению с арболитовым куда меньше.

Блоки с содержанием таких заполнителей являются только подвидами арболита, но не аналогами основного вида – щепобетона, который и будет фигурировать здесь под общим термином «арболит».

В некоторые виды перечисленных блоков (чаще всего в опилкобетон) добавляют песок, что еще сильнее понижает его теплоизоляционные свойства.

Требования ГОСТ к щепе

Теперь, когда мы разобрались, что нужна именно щепа, стоит сказать, что к ней тоже есть свои жесткие требования:

  • фракция (размер) – до 30 x 10 x 5 мм (в идеале – 20 x 5 x 5);
  • форма – игольчатая (расщепленная вдоль волокон).
Щепа для производства арболита

Предпочтительнее использовать древесину хвойных деревьев, лучше всего – сосну. Почему? Дело в том, что любой органический заполнитель содержит сахара, которые замедляют схватывание цемента. Для их нейтрализации используют пищевые присадки (они же минерализаторы, см. ниже), и меньше всего их потребуется для сосны.

Допускается использовать и другие породы деревьев, как хвойные (кедр, ель), так и лиственные (тополь, осина, ольха), нужно только регулировать количество минерализатора. Самая «жадная» до него – лиственница: для нейтрализации сахаров в ней понадобится почти в два раза больше добавки, чем мы используем для сосны.

Можно использовать также смеси щепы разных пород дерева, но только после проведения лабораторных исследований на предмет выяснения средних значений по содержанию сахаров.

Оборудование для производства щепы: чем воспользоваться, кроме щепореза

Добиться нужной формы и размера щепы для арболита можно только на щепорезе, который разработан специально для получения сырья на таком производстве. Иногда некомпетентный производитель использует другие станки для дробления дерева: рубильные машины, измельчители, шредеры. Посмотрим, какая щепа получается на каждом из типов оборудования.

Щепа для производства арболита
Есть такое понятие, как «щепа технологическая»: под ее выпуск заточено большинство дробилок для дерева. Применяется она для производства топливных брикетов, в целлюлозной и лесохимической промышленности. Не подходит для производства арболита, так как ГОСТ не регламентирует ширину щепы (только длину и толщину), и она доходит до 25 мм вместо нужных нам 10 мм.

Что особенного в конструкции щепореза от «Русского Арболита»?

  • Ножи, заточенные под 30 ⁰
  • Специальные молотки, которые помогают расщепить древесину на волокна
  • Калибровочная сетка

Замер влажности и сушка щепы

Для конечного продукта содержание влаги в заполнителе не принципиально: перед соединением с цементом щепу все равно нужно вымачивать в растворе минерализатора. Чтобы определить правильные пропорции, просто замеряют начальную влажность.

Существует требование насчет предельного значения в 30 %. Оно объясняется влиянием не на качество продукта, а на работу щепореза: настолько сырая древесина может привести к его поломке.

Полностью щепу высушивать не нужно. Мнение, что делать это обязательно, возникло на производствах, где сырьем служат исключительно сухие деревянные поддоны; там, где используют горбыль, сушка будет лишними временными и трудовыми затратами – достаточно знать влажность заполнителя, чтобы скорректировать количество воды в растворе.

Минеральное вяжущее

Эту роль играет портландцемент марок M400 (ЦЕМ I 42,5 по ГОСТ 31108) в теплое время года и M500 (ЦЕМ I 52,5Б по ГОСТ 31108) – в холодное. Однако нужно учитывать, что реальная прочность часто оказывается ниже заявленной на несколько десятков единиц, а качество сухой смеси падает при длительном ее хранении, поэтому оптимально все-таки пользоваться маркой M500.

Цемент россыпью

Допускаются портландцементы ВНВ (вяжущие низкой водопотребности), ТМЦ (тонкомолотые цементы), МКВ (малоклинкерные вяжущие).

Примесей песка в качественном арболите нет. Если они присутствуют, это видно по цвету блока, который приобретает желтоватый оттенок вместо иссиня-серого.

Минерализатор (добавка)

На момент, когда проводились первые серьезные исследования и создавалась работа Исаака Хисковича Наназашвили, было известно не обо всех возможных присадках; в частности, о той, которая массово используется сейчас – сульфат алюминия, он же пищевая добавка E520.

Добавки нейтрализуют сахара, находящиеся в древесине (см. выше) и этим ускоряют схватывание смеси.

Добавки, которые использовались при производстве арболита ранее

  • Хлорид кальция
  • Хлорид алюминия
  • Жидкое стекло
  • Окись кальция (известь)
  • Поливинилацетатная дисперсия
  • … и другие.

Некоторые из добавок для арболита, например, хлорид кальция (хлористый кальций) безопасны для человека и животных даже при употреблении в пищу, некоторые запрещены в ряде государств как потенциально опасные.

Сульфат алюминия (пищевая добавка E520)

Сульфат алюминия был выбран в качестве основного минерализатора на всех производствах сети по следующим причинам:

  • широкое распространение в продаже, что дает возможность выбрать качественный продукт по хорошей цене;
  • полная безопасность (используется при очистке воды, глазировании фруктов, мариновании мяса и овощей, дублении кожи и т.д.). После схватывания и высыхания блока сульфат алюминия деактивируется.
Сульфат алюминия

Касательно безопасности важна также следующая ремарка, поскольку тема «химия для арболита» в Рунете – это поле для споров и некомпетентных комментариев.

Иногда потребителей смущает наличие у сульфата алюминия III класса опасности (ГОСТ 12966-85). На деле о каком-то вреде здоровью можно говорить только на предприятиях водоочистки, где этот минерализатор применяют тоннами, на арболитовом производстве другая ситуация: даже в очень большом цехе производят около 10–15 м3 арболита в сутки; в пересчете на чистый сульфат алюминия это всего лишь 80–120 кг.

Для примера: к веществам того же класса опасности относятся цементная пыль, песок с примесями бензина и масел, свежий помет домашней птицы и т.д.; проверяют концентрацию этих веществ в воздухе один раз в год. Это дает представление о том, что присадка безопасна.

Вода

Есть три фактора, на которые следует обращать внимание при выборе источника воды для смеси.

  • Чистота – отсутствие механических, химических и бактериологических загрязнений.
  • Жесткость. Этот показатель не должен превышать 7 мг-экв/л, в противном случае смесь не будет схватываться с нужной скоростью, и из-за этого пострадает прочность.
  • Температура. Наиболее эффективно гидратация (схватывание) цемента происходит при температуре воды от 15 ⁰C. Если жидкость охлаждена до 7–8 ⁰C, реакция может вообще не пройти.
Вода для арболитовой смеси – жесткость не более 7 мг-экв/л, температура не менее 15 °C

Если в качестве минерализатора используется хлорид кальция, то из-за химической реакции температура раствора сама поднимется на несколько градусов.

Часть II. Работа с сырьем для производства арболита

Инородные примеси и точность в дозировке сырья

Стерильно чистой смеси с точным соблюдением дозировки можно все-таки не добиваться: в ГОСТе предусмотрены отклонения, которые не повлияют на качество конечного продукта.

Содержание инородных примесей

  • Древесные опилки – не более 5–10 %
  • Частицы коры – не более 10 %
  • Хвоя/листья – не более 5 %
Кора содержит суберин, близкий по составу к животному жиру – это вещество отталкивает воду, и в количестве 10 % не снижает прочность.

Признаков плесени, грибка, земляных и глинистых включений, камней, песка, снега и льда в смеси быть не должно. Нормативный документ СН 549-82 допускает содержание гнилой щепы в количестве не более 5 %, но технологи «Русского Арболита», тем не менее, не рекомендуют пользоваться этим допущением.

Отклонения в дозировке

По массе:

  • цемент – ±2 %;
  • щепа – ±3 %;
  • вода – ±2 %;
  • раствор минерализатора – ±2 %.

По объему:

  • щепа – ±5 %;
  • вода – ±2 %;
  • раствор минерализатора – ±2 %.

Хранение сырья

Для хранения сырья (в емкостях или навалом) на производстве организуют специальный сырьевой склад в соответствии следующим требованиям:

  • площадь от 50 м2 (при работе на линии «Русский Арболит-1» в одну смену);
  • температура выше нуля;
  • относительная влажность не более 60 %.

При хранении сульфата алюминия в количестве нескольких тонн желательно организовать вентиляцию.

Нормативные документы, касающиеся сырья для производства арболита

Органический заполнитель

  • ГОСТ 19222-84 «Арболит и изделия из него. Общие технические условия»
  • ГОСТ Р 54854-2011 «Бетоны легкие на органических заполнителях растительного происхождения»

Отдельного ГОСТа для подходящего органического заполнителя нет. Существует ГОСТ, который нормирует технологическую щепу, но, как мы уже выяснили, для производства арболита она не подходит, поэтому этот документ здесь мы не приводим.

Минеральное вяжущее

  • ГОСТ 10178–76: «Портландцемент и шлакопортландцемент»
  • ГОСТ 22266–76: «Цементы сульфатостойкие»
  • ГОСТ 965–78: «Портландцементы белые»
  • ГОСТ 15825–80: «Портландцемент цветной»

Минерализатор

  • ГОСТ 24211-80: «Добавки для бетонов»
  • ГОСТ 450-77: «Кальций хлористый технический»
  • ГОСТ 3759-75: «Реактивы. Алюминий хлористый 6-водный»
  • ГОСТ 13078-81: «Стекло натриевое жидкое»
  • ГОСТ 8677-76: «Реактивы. Кальция хлорид»
  • ГОСТ 18992-80: «Дисперсия поливинилацетатная гомополимерная грубодисперсная»

Вода

  • ГОСТ 23732-79: «Вода для бетонов и растворов»

Арболитовая смесь и готовый блок

  • ГОСТ 19222-84 «Арболит и изделия из него. Общие технические условия»
  • ГОСТ Р 54854-2011 «Бетоны легкие на органических заполнителях растительного происхождения»

Строительство из арболитового блока

  • СН 549-82 «Инструкция по проектированию, изготовлению и применению конструкций и изделий из арболита»

***

Остались вопросы касательно сырья для арболита? Ответим на любые. А еще будем рады общению с опытными и не очень опытными производителями легких бетонов: оставляйте комментарии здесь или в социальных сетях.