Сульфат алюминия для арболита

Сульфат алюминия для арболита

При производстве арболита возникает главная задача: избавится от влияния вредных сахаров и других веществ, которые выделяет древесный заполнитель (щепа). Сахара негативно влияют на цемент, на его затвердевание, а соответственно на прочность изделия. Для этого в состав вводятся химические добавки для арболита, то есть выполняется модификация цементного раствора. Из всех методов по улучшению качества арболита именно добавление химического компонента на этапе замеса раствора является наиболее эффективным, позволяет нейтрализовать вредные вещества с наименьшими экономичными и трудовыми затратами.

Применение химических добавок для модификации цементного раствора арболита

Модификация производится следующими добавками:

  • добавлением высокомолекулярных соединений. Введение жидкой резины (латекса), приводит к появлению упругих свойств цементного камня — это позволяет решить проблему усушки древесной щепы. Если использовать просто цемент без модификатора, то появляются микротрещины, и снижается прочность.
  • добавлением минеральных добавок. Они создают вокруг щепы прослойку, на которую не воздействуют сахара. К минеральным химическим добавкам относятся: сочетания измельчённого известняка с натриевым жидким стеклом, раствор полиакриламида с хлористым алюминием, раствора полиакриламида с известняком и карбонатом аммония
  • добавлением пластифицирующих добавок и вяжущих низкой водопотребности. Сам по себе пластификатор увеличивает подвижность цементного раствора. Подвижность можно оставить обычную, снизив расход воды. Чем меньше расход воды, тем меньше вымывается из щепы сахаров. Вяжущие низкой водопотребности — это цемент и пластифицирующая добавка в одном мешке.
  • добавлением воздухововлекающих добавок. К ним относят: омыленный древесный пек; смолу воздухововлекающую, смолу древесную омыленную и прочие. Добавление воздухововлекающией добавки позволяет уменьшить расход цемента. Соответственно, чем меньше цемента, тем меньше воздействий древесных сахаров на арболит. По структуре есть схожесть с газосиликатом или пенобетоном.

Самые эффективные методы модификации цементного раствора

Из вышеперечисленных методов наибольшую эффективность показали применение добавок ускорителей процессов схватывания и твердения цемента и добавки-пластификаторы. Добавление высокомолекулярных соединений и воздухововлекающих компонентов – это дорогой и сложный процесс, поэтому в практике производства арболита широкого применения они не нашли.

Не многие знают, что помимо применения известного и описанного в ГОСТе хлористого кальция и сульфата алюминия для арболита существует очень большое количество других химических компонентов. Многие составы скрыты от наших глаз патентами. Однако согласно многолетним исследованиям можно выделить следующие эффективные химические добавки для арболита ускоряющие твердение цемента: хлористый кальций, хлористый алюминий, хлористое железо, сульфат натрия, сода, жидкое стекло, соляная кислота, хлористый магний, хлористый барий, хлористый бериллий. Из эффективных добавок, выступающих в качестве пластификатора известны: СМ-1, СМ-2, ГП-1, С-3, Реламикс и др.

Чтобы уменьшить влияние древесных сахаров, и в то же время улучшить показатели прочности известна практика совместного применения ускорителей и пластификаторов.

Хлористый кальций для арболита

Самая популярная добавка для производства арболита как в странах бывшего Советского Союза, так и для производства деревобетона за рубежом это хлористый кальций.

Хлористый кальций выступает в роли пластификатора для бетонной смеси. Даже небольшое количество хлористого кальция способно ускорить схватывание и твердения бетонного раствора.

Поговорим о недостатках. Цемент для арболита по составу различается. Например, на практике российский состав цемента может отличаться от европейского состава, даже если будет указана одна и та же марка. А хлористый кальций очень чувствительный к составу и его пропорцию нужно подбирать для каждого из цементов только опытным путем. Он сильно поглощает влагу из воздуха (гигроскопичность) и поддерживает постоянную влажность бетона. Это свойство немного ухудшает показатели прочности арболита, как и ухудшает теплоизоляционные характеристики. Из-за использования хлористого кальция на поверхности бетона появляются выцветы, а его химическая стойкость по отношению к другим химикатам уменьшается.

Несмотря на вышеперечисленные недостатки, хлористый кальций и сейчас активно применяют в производстве арболита, потому что это очень сильный ускоритель твердения.

Сульфат алюминия (сернокислый глинозём)

В сравнении с хлористым кальцием сульфат алюминия не обладает сильной гигроскопичностью, на поверхности арболита не образует выцветов, а химическая стойкость бетона не ухудшается.

Но в то же время введение сульфата алюминия уменьшает прочность арболита на 10-12%.

Жидкое стекло

Жидкое стекло в арболите работает по-другому, нежели хлористый кальций и сернокислый глинозем: образует пленку, которой обволакивает щепу, таким образом, защищает цемент от древесных ядов щепы.

Но изготовленный арболит на жидком стекле имеет на 50% более низкую прочность, в сравнении с хлористым кальцием.

Поэтому, если и использовать жидкое стекло, то только совместно с другими модификаторами. Известно совместное использование жидкого стекла и хлористого кальция. Определена пропорция: 1% жидкого стекла и 4% хлористого кальция от массы цемента. Применения этой комплексной добавки требует проведения термообработки древесного заполнителя, что увеличивает затраты при производстве, а соответственно стоимость изделия из арболита.

Известно также применение комплексной добавки состоящей из сернокислого глинозема и жидкого стекла. Это сочетание повышает прочность арболита в 1,5-2 раза, при этом щепу не обязательно подготавливать (вылеживать, минерализовать и т.д.).

Другие комплексные химические добавки для арболита

Кроме вышеперечисленных популярных компонентов известны другие не менее эффективные химические добавки для арболита, однако их применение по разным причинам ограничено:

  • Фосфорная кислота и окислы металлов

Благодаря вяжущим свойствам этого модификатора увеличивается прочность, огнестойкость, и теплоизоляционные и звукоизоляционные свойства арболита. Но, чтобы приготовить такой состав нужно сырье (большое количество отходов металлургических заводов), которое найти проблематично.

  • Глицерин
Читайте также:  Резиновая краска для дерева на улице

Глицерин в количестве 1,5-4% от массы цемента увеличивает прочность арболита, способствует быстрому твердению цемента, улучшает прочность сцепления щепы с цементным вяжущим. Его сочетание с хлористым кальцием позволяет полностью растворить зерна цемента, улучшить однородность цементного камня и его адгезионных свойств. Однако глицерин – это дорогое удовольствие, по стоимости в 4 раза превышающее стоимость хлористого кальция.

  • Карбамидная смола и борогипс

Карбамидная смола в сочетании с борогипсом образует нерастворимое соединение, которое не дает выходить экстрактивным веществам, содержащимся в древесном заполнителе. Широкого применения этот состав не нашел из-за дефицита борогипса.

  • Гидроокись кальция и карбонат аммония

Два компонента вступают в реакцию: на поверхности щепы образуется твердая корка из карбоната кальция. Древесный заполнитель становится химически менее активен по отношению к цементу. Количество добавки 5-7% от массы цемента. Комплексная добавка ускоряет процесс твердения, улучшает сцепление древесного заполнителя с цементным камнем. Однако использование комплексного состава ограничено из-за аммиака, который выделяет карбонат аммония.

  • Хроматы (соли хромовой кислоты)

Модифицированная добавка, содержащая хромат-ион, применяется для изготовления армированных арболитовых изделий. Ее использование замедляет коррозию арматуры. Сочетание хромат-иона с нитрит-нитратом хлорида кальция (в количестве 4-5% от массы цемента) позволяет ускорить процесс твердения и увеличить прочность арболита на 57%.

Благодаря использованию древесного гидролизного лигнина, у арболита уменьшаются показатели водопоглощения (снижение гигроскопичности в 3,9-4,2 раза при испытаниях в 100% влажной среде), прочность на сжатие увеличивается в 2 раза. Лигнин – безопасный для человека компонент (его даже используют в медицине), предназначен для производства арболитовых изделий, которые будут эксплуатироваться при большой влажности. Здания из такого арболита будут более долговечными. К сожалению, лигнин произвести очень сложно и дорого. Этот факт ограничивает его применение в качестве добавки в арболит.

Торфяная вытяжка повышает прочность арболита, увеличивая подвижность цементного раствора, улучшая обволакивание древесного заполнителя. Недостаток использования торфяной вытяжки: щепу предварительно нужно вымачивать в растворе метанола при температуре 80-100 градусов. А если в арболитовый состав добавить волокна верхового торфа, то они, перемешиваясь со щепой и цементом, переплетутся и создадут своего рода арматуру для арболита. Прочность «армированного» торфяными волокнами каркаса будет высокая во всех направлениях.

Частицы аморфного кремнезема из которых состоит кремнеземсодержащий отход при перемешивании с арболитовой смесью обволакивают щепу. Таким образом, повышается прочность при статистическом изгибе, уменьшается водопоглощение. Ограничение использования: в странах СНГ трудно найти кремнеземсодержащие отходы.

  • Сульфатный щёлок (черный щелок)

Черный щелок выступает как минерализатор щепы. Обеспечивает хорошее сцепление цементного камня с древесным заполнителем, увеличивая плотность. Ограничение применения: сульфатный щелок является дефицитным сырьем.

  • Комплекс: полиметаллический водный концентрат, тонкодисперсный минеральный продукт газоочистки и тонкодисперсный доломитовый утяжелитель

Этот комплексный состав улучшает физико-механические свойства арболита, препятствует влиянию древесных ядов, ускоряет процесс твердения.

  • Комплекс: высококальциевая зола-унос, поливинилацетатом (ПВА), жидкое стекло

Химические добавки, входящие в этот комплекс позволяют произвести арболит с высокой прочностью и низкой теплопроводностью. Однако добавка достаточно нестабильно действует на цементный камень.

Существует много различных исследований по применению комплексных добавок. В основном комплексные химические добавки для арболита улучшают его физико-механические свойства, но в то же время имеют определенные недостатки, а некоторые имеют ограничения в применении.

Поэтому научный вопрос разработки новой эффективной добавки остается актуальным. В то же время открыт вопрос разработки «экспресс-методики» по оценке влияния химических компонентов на арболит. Все исследования обычно выполняются прямым методом: изготавливается и испытывается большое количество образцов арболита.

Исследование влияния химических компонентов на прочность арболита

Специалисты проекта Stavba.ru по разработанной экспресс-методике исследовали известные химические добавки для арболита: хлористый кальций, сода, соляная кислота, жидкое стекло, магний сернокислый, марганец сернокислый, кальциевая селитра, сульфат аммония, цинк сернокислый, медный купорос, хлористый калий, хлористый натрий.

Исходные данные: цемент ПЦ 500 Д0 с густотой цементного теста 28%, расход цемента 400кг/м3, расход щепы 240кг/м3, отношение воды к цементу = 1,1. В состав каждого образца добавляли химический компонент.

По результатам в таблице видно, что химические добавки, такие как хлористый кальций, жидкое стекло, добавка Stavba дают такую плотность и прочность арболита, что позволяют отнести его к конструкционно-теплоизоляционному виду материала.

  • Добавка хлористого кальция – оптимальный расход 2% от массы цемента, прочность арболита на сжатие 4,1 МПа, плотность 650 кг/м3
  • Добавка жидкого стекла – оптимальный расход 2% от массы цемента, прочность арболита на сжатие 2,98 МПа, плотность 650 кг/м3
  • Добавка Stavba – оптимальный расход 2% от массы цемента, прочность арболита на сжатие 3,76 МПа, плотность 650 кг/м3

Изготовить своими руками арболит (деревобетон) нетрудно. Основное удобство данного процесса состоит в том, что осуществляется оно непосредственно на строительной площадке. Однако ни в коем случае не стоит забывать, что самостоятельное изготовление деревобетона предполагает следование комплексу требований. В первую очередь, необходимо правильно определиться, из каких компонентов состоит представленный материал, их пропорции, рецептуру изготовления.

Что это такое?

Деревобетон является одним из разновидностей легковесного бетона, в структуру которого включается древесная щепа (дробленка), высокопробный цемент, химдобавки и вода. Потребность в химдобавках в структуре арболитовых блоков сопряжена с тем, что в органической составной части требуется нивелировать остаточный полисахарид, чтобы увеличить связь дробленки и цемента, а также дополнительно усовершенствовать характеристики готового стройматериала, такие как ячеистость, форсирование затвердевания, способность убивать бактерии и т. д. Экономический эффект от применения подобного типа отходов подтвержден лидирующими компаниями по производству деревобетона. Существенную роль в этом вопросе исполняет и рационализм потребления древесины.

Читайте также:  Как вывести чернильное пятно с белой рубашки

Главным компонентом для производства деревобетона являются отходы древесины мебельного и столярного предприятий, из которых в результате выходит дробленка требуемого размера. Технологические характеристики деревобетона находятся в зависимости от химдобавок. Наряду с хлоридом кальция, это может быть жидкое стекло, сульфат алюминия, гашеная известка, они дают возможность усовершенствовать арбоблоки и добавить им дополнительные характеристики.

Техпараметры деревобетона, в структуре которого присутствует добавка (щепа из отходов), такие.

  • Усредненная плотность. 400-850 кг/м3.
  • Устойчивость при сдавливании. 0,5-1,0 МПа.
  • Устойчивость при изломе. 0,7-1,0 МПа.
  • Теплопроводимость деревобетона. 0,008-0,17 Вт/ (м*с).
  • Морозоустойчивость. 25-50 циклов.
  • Влагопоглощение: 40-85%.
  • Сжимание. 0,4-0,5%.
  • Степень биостойкости. V группа.
  • Огнеупорность. 0,75-1,50 ч.
  • Шумопоглощение. 0,17-0,80 126-2000 Гц.

Состав

Как и любой бетон, материал содержит в себе вяжущий материал и наполнитель – исключительно органика, а также всевозможные присадки. Происхождение и характеристики компонентов оказывают большое влияние на качество готового изделия. Органические добавки придают арболиту весьма существенные звуко- и теплоизоляционные характеристики.

По прочности стройматериал практически ничем не хуже бетона с аналогичными параметрами плотности. Подобная комбинация достоинств получается только при грамотном подборе исходного сырья.

Химические добавки

Цемент имеет крайне маленькую адгезиею к древесине по причине присутствия в ней разных полисахаридов и сахаров. Полисахариды, оказавшись в щелочной среде, какой является цементная смесь, вследствие процесса разложения становятся легко растворимыми в воде сахарами, которых считают «убийцей бетона». Все растворимые сахара, оказавшись в водном растворе цемента, разрушают химические процессы затвердевания, эффектом которого должен стать целостный цементный камень.

Чем больше в воде полисахаридов, тем меньше вяжущее вещество трансформируется в камень за требуемый отрезок времени. Плодом данных действий будет не монолитный, а сыпучий камень из цемента. Не имеющий высокой прочности и не в силах связать древесную добавку в целостный материал.

Существует всего один метод противостоять этому – вымывка сахаров из древесной массы, для этого применяют составы разных реактантов в разогретой воде. К подобным реактантам причисляют:

  • сернокислый алюминий;
  • силикат калия и (или) натрия (стекло жидкое);
  • кальция хлорид;
  • гашеная известка.

Органические компоненты

В качестве древесной добавки практикуют несколько разновидностей сырья. Отнюдь не каждая щепа подходит в роли исходного сырья – не следует связывать арболит с опилкобетоном. Последний ГОСТ ясно устанавливает габариты и форму примешиваемых в деревобетон включений.

  • Дробленка изготавливается методом измельчения неликвидного леса – сучков, горбыля, макушек и т. п. Для создания арболита практикуют дробленку: длина – 15-20 миллиметров – не больше 40 миллиметров, ширина – 10 миллиметров и толщина в 2-3 миллиметра. В промышленном масштабе измельчение осуществляют специализированные агрегаты. Практика показывает, что для получения оптимального качества при производстве измельченная дробленка для деревобетона должна иметь конфигурацию иголок и быть поменьше в своих параметрах: длина не больше 25 миллиметров, ширина – 5-10 миллиметров, толщина – 3-5 миллиметров.

Суть в том, что дерево неодинаково вбирает влагу поперек и вдоль волокон, а означенные выше параметры балансируют такую разницу.

  • Для дробленки подходит не каждое дерево: можно применять сосну, елку, осину, бук, березу, а вот древесина лиственницы не годится. Древесину перед употреблением в обязательном порядке дезинфицируют антисептиками, чтобы предотвратить формирование грибка либо плесени.
  • Раздробленные кора и елочные иголки тоже могут употребляться. Только вот процент их ниже: коры может быть не больше 10% от веса продукта, а елочных иголок – не больше 5%.
  • Сырьевым материалом также служит солома рисовая, одревесневшие части стебля канабиса и льна, а также одревесневшие стебли хлопчатника. Их дробят: длина не больше 40 миллиметров, ширина – 2-5 миллиметров. Очесы (отходы при очистке волокнистого материала) и пенька, если они попадают в смесь, не должны быть выше 5% от веса. ГОСТ 19222-84 регулирует параметры фракций, получаемых в процессе дробления различных видов сырья. И даже если в соотношении компонентов возможны отступления, отходить от стандартов сырья, запрещается.

Лен содержит значительное скопление сахаров, которые, входя в химическое взаимодействие с цементом, уничтожают его. Чтобы этого избежать, одревесневшие части стебля льна изначально замачивают в гашеной извести 1-2 дня либо держат на улице 3-4 месяца.

Неорганические вещества

Цементирующими в арболите являются такие ингредиенты:

  • портланд-цемент – классический материал, он особенно популярен;
  • портланд-цемент с минеральными вспомогательными элементами – как правило, подобным методом увеличивают морозоустойчивость блоков;
  • сульфатостойкий цемент, не считая пуццоланового, гарантирует устойчивость к агрессивным химическим веществам;
  • в соответствии с условиями ГОСТа применяться может только материал марки, которая соответствует следующим условиям: не меньше, чем 300 (это касается теплоизолирующего арболита) или не меньше, чем 400 (для конструкционного).

ГОСТом регламентируется показатель очищенности воды, но на деле употребляют различную – из центрального водопровода, скважин, колодцев. Для надлежащего качества деревобетона решающим считается температура воды. В смесь она примешивается совместно со вспомогательными компонентами.

Чтобы скорость твердения раствора была оптимальной, требуется подогретая вода не меньше +15 C. Уже около +7 +8 C скорость затвердевания цемента существенно снижается.

Пропорции замеса

Разберем соотношение раствора дополнительно на 1 м3 деревобетона своими руками. Для варианта хлористый кальций плюс сульфат алюминия на 1 куб. м готового раствора: 500 килограмм портландцемента М400, такое же количество по весу либо немного больше щепы, по 6,5 килограмм каждого типа химиката, примерно 300 л воды. Если вы собираетесь применять известку с жидким стеклом, пропорция будет 9 плюс 2,5 килограмма при других равных.

Читайте также:  Внутренняя отделка стен пластиковыми панелями под кирпич

Для наглядности не обязательно использовать таблицы, можно просто подсчитать на 1 куб. м эти соотношения для замеса в ведрах по 10 литров:

  • цемент – 80;
  • дробленка – 160;
  • наполнители – кальций и хлор немного больше полведра;
  • оксид алюминия – третья часть.

Смешав все это, получим немного больше 1м3 сырой щепы, а после утрамбовки и схватывания ее в опалубке – 1м3 деревобетона марки 25.

Коррекция состава

Если вы применяете другой сорт цемента, то соотношение вычисляется с внедрением коэффициента: для М300 он будет 1,05, для М500 – 0,96, для М600 – 0,93. Соотношение дробленки дано для совершенно сухого сырья. В основном такое редкость. В связи с этим ее количество надо подкорректировать в соответствии со степенью влажности – добавить небольшое количество. Для расчета дополнительного объема множим упомянутую выше массу на коэффициент, рассчитываемый как процент влажности дробленки, поделенный на 100%.

Рецептура

Практикуется масса рецептов изготовления монолитного деревобетона своими руками в домашних условиях. В каких-то рецептах готовится и обрабатывается лесоматериал, в иных – примешивают химический элемент. По одному из методов дробленку отмачивают в известке (80 килограммов известки на 1 м3 древесины), отжимают. Потом поверху обсыпают негашеной порошкообразной известью (80 килограммов), размешивают, ровняют, просушивают и добавляют в состав. Тем самым избавляются от древесной сахарозы, воздействующей на качество монолитного деревобетона.

Возиться с дробленкой, да тем более в таких объемах – занятие довольно затратное по времени, требующее пространства. В связи с этим быстрым способом изготовления деревобетона станет применение хлорида кальция либо сернокислого алюминия. И тогда дробленку можно не подвергать обработке, но станет лучше, если дать ей отлежатся на улице, под дождем и солнцем парочку месяцев. Если имеется возможность, ее надо вымочить в воде, а накануне приготовления раствора просушить. Вымачивание и вылежка – это просто обычная подготовка древесной массы, дающая возможность немного убрать сахар.

На стадии подготовки смеси арболита примешивается хлорид кальция либо сернокислый алюминий – 2-5% от веса цемента. Так какое все же соотношение химдобавки для арболита 2% либо 5%? Это зависит от сорта и от свойств цемента. Состав одного сорта (к примеру, М500) только различных изготовителей может различаться качественными характеристиками. В связи с этим советуют выполнить пробный замес.

Если при добавлении хлорида кальция 5% от общей массы цементирующего вещества на затвердевшем материале покажется соляной налет белого цвета (высолы, выцветы), значит, долю содержимого химического элемента надо убавлять. Точного соотношения химической составляющей для монолитного деревобетона не существует. Ее постоянно нужно устанавливать самостоятельно в соответствии с качеством применяемого цемента и дробленки.

Кто-то не желает связываться с подборкой соотношения хлорида кальция. И, дабы не появлялись высолы, примешивают в смесь силикат натрия. К примеру, 2% кальция хлорида и 3% силиката натрия от веса цемента. Но силикат натрия довольно дорого стоит, в связи с этим для большинства дешевле провести парочку пробных замесов и выяснить соотношение хлорид кальция. Для придания арболиту различных дополнительных свойств практикуется применение гашеной и негашеной извести, жидкого стекла, сернокислого алюминия, кальция.

О плюсах и минусах арболита смотрите в следующем видео.

Что происходит с блоком, в составе которого есть только цементный раствор и щепа? Он крошится, подобно пенопласту, и оббивается при транспортировке и укладке. От такого «арболита» можно руками оторвать кусок.

Минерализатор – такой же ключевой компонент, как цемент и щепа.

«Русский Арболит» выбирает для минерализации сульфат алюминия, так как он полностью безопасен: его используют для очистки питьевой воды или в качестве пищевой добавки Е-520. После высыхания блока он полностью деактивируется.

При изготовлении арболита своими руками добавка иногда заменяется известью, что, во-первых, не так эффективно, во-вторых, создает проблемы при армировании конструкции (известь провоцирует корродирование металлических элементов).

Как сульфат алюминия делает блок прочнее?

При взаимодействии древесных сахаров с раствором бетона образуются «цементные яды». Для человека они не несут вреда; такое название дано им за то, что они замедляют схватывание цемента. Чтобы нейтрализовать сахара, нужны минерализаторы – соли. Самой эффективной и экономически выгодной признан сульфат алюминия.

В щепе лиственных деревьев сахаров больше, именно поэтому она не так предпочтительна, как щепа сосновых пород. Если все же приходится использовать древесину лиственных – увеличится и количество минерализатора.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector