книги из ГПНТБ / Катанов Д.Д. Производство фибролитовых плит на цементе учебник

Фибролитовые плиты являются достаточно долговечным мате­ риалом, если они конструктивно защищены от непосредственных климатических воздействий. В большинстве конструкции фиброли­ товые плиты защищают от климатических воздействий, используя слои штукатурки или бетона.

ВЭстонской ССР было проверено состояние фибролитовых плит, прослуживших более 20 лет в качестве внутренней теплоизоляции стен и теплоизоляции чердачного перекрытия в 'Сравнительно сыром промышленном помещении, а также состояние фибролитовых плит, прослуживших свыше 15 лет в качестве внутренней и наружной изоляции деревянных жилых домов, и состояние неоштукатуренного фибролита, прослужившего свыше 10 лет заполнителем каркаса временного сооружения, защищенного деревянной обшивкой. Ни в одном из проверенных сооружений признаков разрушения не на­ блюдалось.

§2. ПРИМЕНЕНИЕ ФИБРОЛИТОВЫХ ПЛИТ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Всвязи со значительным ростом производства фибролитовых плит на портландцементе в последние годы расширилось н их при­ менение в различных областях строительства.

Из цементного фибролита изготовляют плиты (ГОСТ 8928—70), которые имеют следующие размеры * (в мм): по длине 2400, 3000;

по ширине 500 (550) **, 600, (1150), 1200; по толщине 30, 50, 75 и

100.Отклонения от размеров плит не должны превышать по длине

иширине ± 5 мм, а по толщине ± 3 мм.

Заводы выпускают в основном плиты размером 2400X550X75 мм. Плиты должны иметь прямоугольную форму-— на 500 мм длины грани отклонения от прямого угла не должны превышать 3 мм. Плиты не должны иметь трещин, расслоений, глубоких впадин пли выпуклостей, отколотых или надломанных ребер и углов, комков иепромешанного цемента, а также не покрытой цементным раство­ ром древесной шерсти.

На поверхности плит не должно быть высолов в виде белых пя­ тен. Поверхностный слой плит не должен осыпаться.

Фибролитовые нлиты изготовляют следующих видов: конструк­ тивные, акустические, теплоизоляционные. Применяют -их для раз­

личных целей.

Конструктивные фибролитовые плиты повышенной прочности марок 400 и 500 можно использовать и как конструктивно-тепло­ изоляционный материал для устройства наката перекрытий, пере­ городок и покрытий сельскохозяйственных и складских зданий, а также стен в деревянном стандартном домостроении.

* По согласованию между предприятием-изгото-вителем и потребителем

могут изготовляться плиты других размеров.

*'* В скобках даны размеры плит, изготовляемых на действующем оборудо­ вании до его износа. В связи с износом форм вследствие длительной эксплуата­ ции ГОСТ 8928—70 іраэрешает изготовление плит всех данных размеров.

10

La

Акустические фибролитовые плиты толщиной 30 мм как отде­ лочный материал применяют в помещениях производственных и об­ щественных здании, где требуется специальный акустический режим (здания аэропортов, помещения машиносчетных станций, фойе те­ атров, кинотеатров, кафе, рестораны и т. п.). Для звукопоглощаю­ щей облицовки изготовляют специальные акустические фибролито­ вые плиты на портландцементе с применением тонкой и узкой дре­ весной шерсти шириной не более 2 мм.

Теплоизоляционные фибролитовые плиты марки 300 применяют для утепления ограж­ дающих конструкций в качестве заполнения в стандартных деревянных домах щитовой и каркас­ ной конструкции (стены, перекрытия).

J

ках различного назначения. Эффективным является применение фибролитовых плит в качестве опалубки при строительстве различ­ ных бетонных сооружений, когда они затем остаются в конструкции и выполняют роль теплоизоляции.

Наряду с широким использованием в сельском строительстве для утепления стандартных щитовых деревянных домов и производ­ ственных построек, фибролитовые плиты применяют и в современ­ ном индустриальном строительстве в различных конструкциях жи­ лых, общественных и промышленных зданий.

В жилищном строительстве фибролитовые плиты используют в качестве утеплителя при изготовлении стеновых железобетонных

12

панелей (рис. 2), облегченных фибролито-асбестоцементных пане­ лей (рис. 3), для утепления чердачных перекрытий (рис. 4) пли со­ вмещенных кровель в общественных зданиях, утепления вентиляци­

Сырьем для производства фибролитовых плит служит древеси­ на, портландцемент, минерализатор п вода.

§ 3. ДРЕВЕСИНА И ДРЕВЕСНАЯ ШЕРСТЬ

Древесина является основным сырьем в производстве фиброли­ товых плит. Но не все породы древесины обеспечивают получение плит высокого качества. Лучшими породами являются ель и пихта.

Древесина должна быть здоровой, без гнилн; не иметь сучков диаметром более 40 мм\ допускается наклон волокон древесины от продольной оси на 1 м длины не более 0,2 диаметра верхнего торца. Древесина может иметь кривизну в одной плоскости со стрелой про­ гиба на 1 м длины не выше 5% при диаметре верхнего торца до 22 см и не выше 10% при диаметре 22 см и более. Перезрелую и сухостойную древесину не применяют.

Применяемая для изготовления фибролитовых плит древесина должна быть выдержана в штабелях в период весенне-летних меся­ цев перед использованием в производстве. Для выдержки окоренную древесину необходимо хранить на специально отведенных участках, сложив ее таким образом, чтобы воздух циркулировал между шта­ белями. Свободный доступ воздуха и солнечных лучей улучшает условия сушки, а следовательно, повышается качество древесины. Чтобы предохранить от порчи нижние ряды древесины, ее необхо­ димо укладывать на подкладки.

Древесная шерсть — это длинная тонкая древесная стружка длиной до 500 мм, шириной 1—4 мм и толщиной 0,2—0,7 мм.

13

Для изготовления 1 мг фибролитовых плит расходуют до 115 кг древесной шерсти, для получения которой необходимо около 0,25 м3 качественных чураков. Расход дров долготья для получения каче­ ственных чураков может изменяться в зависимости от качества ис­ ходного сырья, при средней норме 0,35 м3 дров долготья иа 1 м3 фибролитовых плит марки 300. Для завода фибролитовых плит мощностью 80 тыс. м3 в год необходимо примерно 28 тыс. м3 дров долготья.

Для изготовления древесной шерсти применяют дрова долготье или пригодные по сечению древесные кусковые отходы длиной не менее 450 мм.

Для производства теплоизоляционных и конструктивных фибро­ литовых плит используют древесную шерсть с шириной лент около 3—4 мм и толщиной 0,3—0,5 мм. При изготовлении акустических фибролитовых плит применяют древесную шерсть с шириной лент

1—2 мм.

Если используют ленты древесной шерсти толщиной менее 0,3 мм, то при неизменном расходе цемента прочность плит снижается. Это объясняется тем, что более тонкая древесная шерсть имеет боль­ шую поверхность лент и на единицу ее площади приходится мень­ шее количество цемента, которое может оказаться недостаточным.

При увеличении толщины ленты более 0,5 мм снижается ее эла­ стичность и опа становится ломкой. Чтобы сохранить эластичность шерсти при увеличении толщины ленты, необходимо уменьшить ее ширину. Для обеспечения выпуска качественных фибролитовых плит необходимо, чтобы лент древесной шерсти длиной 250—500 мм было не менее 75%. Древесная шерсть должна быть чистой, без гнили, коры и посторонних примесей и иметь цвет и запах здоровой древесины.

§ 4. МИНЕРАЛИЗАТОР И, ВОДА

Минерализатор. Изготовленную на древошерстных станках дре­ весную шерсть перед смешиванием с цементом обрабатывают раст­ вором минерализатора. В качестве минерализатора применяют хлористый кальций, дистиллярную жидкость, жидкое стекло и не­ которые другие вещества.

Наиболее распространенным минерализатором является х л о ­ р и с т ы й к а л ь ц и й т е х н и ч е с к и й (ГОСТ 450—70), который промышленность выпускает 3 видов: 'кальционированный, плавле­ ный и жидкий. Каждый из этих видов может быть 1-го или 2-го сорта. Характеристики хлористого кальция технического приведены

в табл. 4.

Кальционированный хлористый кальций выпускают в виде по­ рошка и гранул. Плавленый хлористый кальций, содержащий мень­ шее количество хлористого кальция, чем кальционированный (см. табл. 4), изготовляют в виде порошка, чешуек и гранул.

Жидкий хлористый кальций представляет собой концентриро­ ванный водный раствор минерализатора. Применение более кои-

14

Т а б л и ц а 4

Характеристики кальционированного, плавленого и жидкого хлористого кальция технического

центрированного раствора жидкого хлористого кальция 1-го сорта сокращает его потребление примерно на 18% н уменьшает объем его перевозок.

Д и с т и л л я р н аУя ж и д к о с т ь — отход при производстве соды; основными ее компонентами являются хлористый кальций и хло­ ристый натрий. Последний — менее активный минерализатор. При­ менение для минерализации древесной шерсти раствора дистилляриой жидкости плотностью 1,030 и 1,045 дает нормальное качество фибролитовых плит. Дистиллярная жидкость — дешевый и эффек­ тивный минерализатор, что подтверждается технико-экономически­ ми расчетами.

Ж и д к о е с т е к л о применяют в качестве минерализатора при использовании древесины лиственных пород. Промышленность про­ изводит содовое жидкое стекло, представляющее собой густую жид­ кость желтого или серого цвета, и содово-сульфатное в виде густой жидкости от желтого до коричневого цвета, без механических вклю­ чений, видимых невооруженным глазом. Характеристика жидкого стекла приведена в табл. 5.

При применении выдержанной древесины хвойных пород для изготовления древесной шерсти в качестве минерализатора лучше использовать растворы хлористого кальция. При этом достигается большая прочность и лучшее качество фибролитовых плит. Но по­ скольку хлористый кальций слабо противостоит отравляющему

15

воздействию водорастворимых сахаров при применении древесины лиственных пород (осины) или невыдержанной древесины хвойных пород, в качестве минерализатора древесной шерсти можно исполь­ зовать раствор жидкого стекла. Однако конечная прочность фиб­ ролитовых плит в этом случае будет меньше, чем при использова­ нии хлористого кальция и выдержанной древесины.

Вода. Для изготовления фибролитовых плит следует использо­ вать воду, не содержащую вредных примесей, которые препятству­ ют нормальному схватыванию и твердению цемента.

Болотные и промышленные сточные воды, а также воды, загряз­ ненные вредными примесями (кислоты, соли, мыла и т. д.), имеющие водородный показатель рН <4 и содержащие сульфаты в расчете на ионы SO4 более 0,27% от массы воды, применять в производстве фибролитовых плит нельзя.

§ 5. ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ

Сцепление отдельных частиц древесной шерсти друг с другом и образование твердого материала — фибролитовых плит — происхо­ дит вследствие твердения портландцемента.

Кроме портландцемента, при изготовлении фибролитовых плит используют быстротвердеющий, особо быстротвердеющий порт­ ландцемент и быстротвердеющий шлакопортлаидцемент.

щее в воде и на’воздухе, получаемое путем совместного тонкого из­ мельчения клинкера, необходимого количества гипса (1,54-3,5%) и специальных добавок.

Основным компонентом портландцемента является клинкер, по­ лучаемый в результате обжига до спекания сырьевой смеси, состоя­ щей из известняка и глины, взятых в определенном отношении. Из­ меняя состав клинкера, можно получать портландцементы с опре­ делен иыми физико-мех аническими свойствам и.

При помоле к клинкеру для замедления сроков схватывания до-

16

баівляют необожженный гипс CaS04-2H20 , так как измельченный клинкер после затворення водой схватывается (загустевает) в те­ чение нескольких минут. Гипс вводят в портландцемент с таким рас­ четом, чтобы общее количество ангидрида серной кислоты S 0 3 в портландцементе было не менее 1,5 и не более 3,5% по массе.

При помоле смеси клинкера с гипсом вводят 15% активных ми­ неральных добавок. Активными минеральными добавками называ­ ют вещества природные или искусственные, которые при смешива­ нии их с воздушной известью и затворенип водой образуют тесто, способное после твердения на воздухе продолжать твердеть под водой.

Природные активные минеральные добавки могут быть вул­ канического происхождения (пеплы, туфы, пемзы, витрофиры, трас­

вый (нефелиновый) шлам-отход глиноземного производства, кис­ лые золы-уноса — отход, образующийся при сжигании твердого топлива и улавливаемый в пылевидном состоянии.

Введение активных минеральных добавок замедляет рост проч­ ности цемента в начальный период твердения. Поэтому при про­ изводстве фибролитовых плит не следует применять цементы с вы­ соким содержанием минеральных добавок. Исключением является быстротвердеющий шлакопортландцемент. Допускается введение в

портландцемент и инертных минеральных добавок (кварцевого пес­ ка, известняка и т. д.) до 10%. При изготовлении шлакопортланд­ цемента разрешается введение гранулированного доменного шлака до 60% от массы цемента.

Состав портлаидцементного клинкера характеризуется содержа­ нием в нем отдельных окислов и соотношением между ними, а так­

Суммарное количество клинкерных минералов составляет 95— 98%. Оставшаяся часть приходится на свободные окислы или дру­ гие малозначимые для портландцемента минералы.

Важнейшим из четырех основных минералов портландцементно-

Kunn’ 'iTO1П V С в

сокую прочность, сроки схватывания цементного теста и скорость твердения портландцемента, особенно важные для производства фибролитовых плит. Эти характеристики зависят также от содер­ жания в клинкере трехкальциевого алюмината (СзА), который наи­ более быстро гидратируется при затворении цемента водой.

Значительное влияние на скорость твердения и прочность це­ ментного камня оказывает тонкость помола портландцементного клинкера, характеризующаяся удельной поверхностью зерен цемен­ та, содержащихся в 1 см3 материала. Цементы с высоким содержа­ нием элита (C3S больше 60%) и трехкальциевого алюмината (СзА больше 12%) обеспечивают быстрый рост прочности цементно­ го камня и являются наиболее пригодными для производства фиб­

1780 кг/м3. Угол естественного откоса для цемента равен 41—42°. Портландцемент делится на четыре марки 300, 400, 500 п 600.

Марку цемента определяют пределом прочности при изгибе образ- цов-балочек размером 40X40X160 мм и при сжатии их половинок в возрасте 28 суток (см. § 35). Предел прочности половинок балочек при сжатии должен быть не менее величины марки цемента (например, для цемента марки 400—400 кгс/см2 и т. д.).

Твердение портландцемента. При затворении цементного порош­ ка водой он образует пластичное тесто, которое постепенно загусте­ вает и теряет пластичность. Этот процесс первоначального уплот­ нения цементного теста называется схватыванием. Дальнейшее продолжение процесса приводит к постепенному увеличению проч­ ности цементного теста и образованию камневидного материала.

При затворении цемента водой клинкерные минералы, входящие в портландцемент, взаимодействуют с ней и образуют новые соеди­ нения — гидраты (гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферри­ ты кальция), которые составляют основу' цементного камня.

Гидратные новообразования первоначально выкристаллизовыва­ ются из раствора в виде мельчайших частиц. Эти мельчайшие час­ тицы и продолжающие 'взаимодействовать с водой частицы клин­ керных минералов образуют ,в начальный период схіватывания рых­ лую структуру, представляющую собой сетку, ячейки которой за­ полнены раствором клинкерных минералов в воде. После образова­ ния такой структуры в ней начинают развиваться процессы кри­ сталлизации гидроалюминатов кальция, создающие кристалличе­ ские сростки, которые пронизывают структуру и вызывают схваты­ вание цементного теста. Далее более медленно начинает развивать­ ся процесс кристаллизации гидросиликатов, определяющий нара­ стание прочности цементного камня при твердении. По мере разви­ тия этого процесса зерна цемента начинают •покрываться оболочка­ ми гидратных новообразований, а процесс гидратации начинает по­

18

степенно замедляться. Это приводит к тому, что в затвердевшем цементном камне внутренняя часть зерен цемента остается, в ос­ новном, не гидратированной, а потенциальные возможности цемен­ та .использованными н е‘полностью.

В процессе твердения цемента выделяется тепло (экзотермиче­ ский процесс). Это выделение тепла цемента зависит от его мине­ ралогического состава и тонкости помола. Наибольшее количество тепла выделяется при твердении элита и трехкальциевого алюмоси­ ликата, наименьшее — при твердении белита. Это необходимо при­ нимать іво -внимание, внося соответствующие коррективы в техно­ логический процесс изготовления фибролитовых плит-

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ). Быстротвердеющин портландцемент отличается более интенсивным нарастанием проч­ ности в начальный период твердения. Получают его путем более тонкого помола клинкера с повышенным содержанием (не менее 55%) в клинкере трехкальциевосо силиката и трехкальциевого алю­ мината (8— 10%)- Содержание активных минеральных добавок в таком портландцементе должно быть не более 10% от массы це­ мента, а доменных гранулированных шлаков не более 15%.

Присущая БТЦ повышенная прочность цементного камня в пер­ вые дни твердения определяется в основном минералогическим составом клинкера, тонкостью помола цемента (удельная поверх­ ность около 3500 см2/г, вместо 2800—3000 см2/г для обычного порт­ ландцемента) и снижением количества вводимых активных мине­ ральных добавок. Быстротвердеющин портландцемент должен обе­ спечивать получение при испытании стандартных образцов в возра­ сте 3 суток прочности на изгиб 40 кгс/см2 и прочности на сжатие 250 кгс/см2. В последующем прочность образцов растет более мед­ ленно. Однако в возрасте 28 суток стандартные образцы, изготов­ ленные на цементе БТЦ, должны иметь марку не ниже 400.

Быстротвердеющий шлакопортландцемент— разновидность шла-копортландцемента; обладает более интенсивным, чем обычный шлакопортландцемент, нарастанием прочности в начальный период твердения. Особенностью этого цемента является использование активного алитово-алюминатного клинкера и пониженного, по--срав­ нению с обычным шлакопортландцем-ентом, содержания доменного гранулированного шлака, количество которого должно быть не ме­ нее 30% и не более 50% :от массы цемента, а также повышенная тонкость помола. В возрасте 3 -суток стандартные образцы-бал-очки, изготовленные на шлакопортландцемеите, должны иметь прочность при изгибе не менее 35 кгс/см2, а при сжатии не менее 200 кгс/см2. Конечная 28-суточная марка цемента должна быть не менее 400.

§ 6. «ЦЕМЕНТНЫЕ ЯДЫ» В ДРЕВЕСИНЕ

Первые -попытки изготовить фибролитовые плиты на портланд­ цементе относятся к началу XX в. Однако они не увенчались успе­ хом, -поскольку или цемент не схватывался с древесной шерстью, или прочность полученного материала была недостаточной. Тогда

19