Рациональное использование отходов промышленности и сельского хозяйства и создание на их основе материалов требует сочетания их прочности, теплопроводности и другими свойствами. К таким материалам относится легкий бетон — арболит, предназначенный для возведения стен жилых и общественных зданий.

Известно, что арболит — эффективный теплоизоляционный материал, изготовляемый на основе целлюлозосодержащих заполнителей растительного происхождения. Изделия из арболита имея сравнительно невысокую плотность, характеризуются отличными строительными, физико-техническими и гигиеническими свойствами, поддаются механической обработке. Для подбора состава арболитовой смеси необходимо знать, как влияют отдельные технологические факторы (вид и расход вяжущего, заполнитель, а также способ формования и условия твердения) на основные свойства арболита — прочность и плотность.

При производстве композиционных материалов на основе отходов сельского хозяйства необходимо обратить внимание на адгезию заполнителя с неорганическим вяжущим веществом. Многочисленными научно-исследовательскими работами доказано, что улучшение адгезии можно достичь за счет обработки поверхности заполнителя (минерализация, вымачивание в жидкой среде) и использованием высоко активных вяжущих смесей, что в последующем позволяет повысить прочность арболитовых изделий.

Как известно, в настоящее время существует несколько теории адгезии. Электрическая теория адгезии [1,2] оценивает это как возникновение электростатических сил на разделе фаз за счет поляризуемости материала, то электрорелаксационная теория [3] рассматривает эффект склеивания контактирующих тел силами взаимодействия между точками. К тому же абсолютное число точек контакта, расстояние между точками контакта зависят от протекания релаксационных процессов в системе “дисперсная фаза-заполнитель”, от интенсивности движения молекул, диффузии макромолекул и условий контакта (температура, давление, время). Автором в работе [4] отмечено, что с целью повышения сцепления на ряду обработки и модификации цементного камня необходимо обратить внимание на одновременное снижение влажностных деформаций за счет стабилизацией размеров заполнителя, а также повышением эластичности клеевой прослойки.

Необходимо отметить, что степень отрицательного воздействия влажностных деформаций органического заполнителя на прочность арболита в большей мере определяется показателями сцепления двух различных по своей природе материалов, то изучение влияния данных факторов целесообразно во взаимосвязи. На практике к одним из направлений повышения адгезионной прочности относится физико-химическая обработка органического заполнителя. Нами были проведены экспериментальные работы по обработке заполнителя щелочной водой с добавлением извести в количестве 1–1,5 % (получено заключение о выдаче предварительного патента) [5]. При этом происходит химическое модифицирование поверхности заполнителя — рисовой лузги, стеблей хлопчатника за счет химической реакции щелочной среды с гидроксильными группами целлюлозы. Предложенный способ приготовления арболитовой смеси позволяет повысить адгезию заполнителя с золоцементными вяжущими и в последующем прочность конечных изделий. В качестве вяжущего использованы портландцемент мари М400 и золошлаковые смеси из золоотвалов Кызылординской энергоцентрали. Освоение производства строительных материалов на основе этих сырьевых ресурсов является эффективным не только с экологической, но и с экономической точки зрения.

Были проведены экспериментальные работы по определению влияния сожержания золы на прочность арболита (табл. 1).

Таблица1

Влияние состава золоцементных вяжущих веществ на прочностные свойства арболита

Принятые методы подготовки поверхности заполнителя, несомненно улучшают поверхность заполнителя, т. е. повышают “шероховатость” поверхности и увеличивают ворсистость, способствуя таким образом плотному сцеплению компонентов арболита.

С целью исследования адгезии в контактном слое цементно-зольного камня с рисовой лузгой были проведены эксперименты по определению условного сцепления при разрыве склеенных между собой эпоксидной смолой исследуемых образцов-цилиндриков из арболита. Как влияет вид физико-химической обработки заполнителя на условное сцепление заполнителя и вяжущего приведены на рис. 1.

Рис. 1. Влияние вида обработки заполнителя на удельное сцепление с золоцементным вяжущем веществом: 1 — без обработки; 2 — термическая обработка; 3 — обработка раствором СаCl₂;4 — биоферментная обработка; 5 — обработка щелочной водой с добавлением извести

Приготовленная арболитовая смесь укладывалась в пресс-форму, представляющей собой цилиндр с внутренним диаметром 70 мм, толщиной стенок 8 мм и длиной 80 мм, пуансона и нижней крышки. Сделанные таким образом, образцы отвечали однородности по площади и объему. После достижения образцами 28-ми суточного возраста изготовленные образцы подвергались испытанию на растяжение под действием нормальной отрывающей силы. На основании анализа можно отметить, что обработка заполнителя щелочной водой с добавлением негашеной извести, а также биоферментная обработка увеличивает условное сцепление компонентов состава арболита в системе «заполнитель-вяжущее».

Литература:

1.                  Дерягин Б. В., Кротова Н. А., Смилга В. П. Адгезия твердых тел. –М., Наука, 1973. –с.27.

2.                  Дыльков М. С., и др. Влияние толщины адгезива и концентрации клеящего раствора на прочность клеевого соединения при нормальном отрыве. // “Коллоидный журнал”, 1964, т.26, 4. -с.10.

3.                  Москвитин Н. И. Физико-химические основы процессов склеивания и прилипания. –М., “Леспром”, 1974. –с.191.

4.                  Наназашвили И. Х. Строительные материалы из древесно-цементной композиций. Ленинград, 1990.

5.                  Заключение о выдаче предварительного патента по заявке № 2004/0753.1 Способ приготовления арболитовой смеси./Бисенов К. А., Акчабаев А. А., Удербаев С. С., Ермахан Б. Е.