Композиционные материалы в строительстве_уч.пособ. Композиционные материалы в строительстве
 Скачать 3.84 Mb.
|
|
«дышащие стены») сувеличением огнестойкости помещения. При возведении внутренних стен и перегородок ис- пользуется фибролит, армированный рейками, что обеспечивает сохранение геометри- ческих форм при укладке бетона. Своеобразную структуру фибролита можно сделать привлекательной благодаря разнообразию тонов расцветки, и таким образом, дополнительная обработка не нужна. С этой точки зрения фибролит просто идеален при отделке больших сооружений (спортивных комплексов, производственных помещений, бассейнов и т.д.), окрашенный фибролит со встроенными деревянными рейками в сочетании с пенополисти- рольными или минераловатными плитами создают эффективный дизайн стен и покрытий. 45 5.4. Арболит Арболитом (wood concrete) называется строительный материал, относящийся к органи- ческим теплоизоляционным материалам, являющийся разновидностью леегкого бетона и из- готовленный из тщательно подобранной смеси минерального вяжущего, органических за- полнителей, химических и порообразующих добавок и воды. Как правило, арболит применя- ется при строительстве малоэтажных домов высотой до трех этажей. Древесный наполнитель изготавливают на специальных рубительных машинах и под- вергают обработке минерализаторами для устранения негативного влияния растворимых са- харов других веществ, которые препятствуют развитию процесса гидратации портландце- мента и сцеплению наполнителя с цементом. В качестве минерального вяжущего могут применяться портландцемент, соответствую- щий ГОСТ 31108–2016 «Цементы общестроительные. Технические условия», сульфато- стойкий портландцемент в соответствии с ГОСТ 22266–2013 «Цементы сульфатостойкие. Технические условия», белый портландцемент по ГОСТ 965–89 Портландцементы белые. Технические условия» и цветной портландцемент по ГОСТ 15825–80 «Портландцемент цветной. Технические условия». Для производства арболита применяют такие органические наполнители, как дробленые отходы, полученных из органического древесного технологического сырья посредством дробления и дальнейшего рассева, костра льна или дробленые стебли хлопчатника, костра конопли, дробленая рисовая солома. Используемые заполнители производят из древесины ели, сосны, кедра, пихты, березы, ольхи, липы, тополя, осины и других пород и их смесей. При этом органические заполнители поставляют на предприятие как отдельно по породам, так и в смешанном виде в различных соотношениях. В качестве химических добавок для арболитовой смеси, вводимых в виде водных рас- творов, применяют известь, хлорид кальция, силикаты натрия и калия в виде жидкого стекла с силикатным модулем 𝑛 = 2,4 − 3, известь строительная, Al 2 (SO 4 ) 3 и силикат-глыба. До- пускается применение в арболитовых смесях порообразующих и комплексных добавок. Формирование свойств композиционных материалов в целом происходит с одной сторо- ны под влиянием параметров исходных компонентов, с другой стороны — в результате взаимодействия этих компонентов на границе раздела фаз. Учет такого взаимодействия осо- бенно важен для древесных композиционных материалов, так как в них в результате взаимо- действия изменяются как свойства частиц древесины, так и связующего компонента. При этом связующее, адсорбируясь в приповерхностные слои частиц древесины, способствует к возникновению в древесине областей, обладающих особыми свойствами. Кроме того, в свою очередь, древесина влияет на приповерхностные слои связующего, вызывая также формиро- вание в связующем областей с аномальными свойствами. Отсюда следует, что, целенаправ- ленно воздействуя на межфазное взаимодействие в древесных композиционных материалах можно регулировать их свойства в нужных направлениях. Основным достоинством арболита является его невысокая средняя плотность, находя- щаяся в пределах 500–850 кг/м 3 и низкая теплопроводность 0,08–0,17 мВт/(м ∙ ℃), простота изготовления, биостойкость, трудносгораемость и долговечность. Прочность арболита при сжатии и растяжении при изгибе находится в пределах 0,5–3,5 МПа и 0,4–1,0 МПа соответственно. По прочности при сжатии его подразделяют на классы или марки. В зависимости от средней плотности в высушенном состоянии и применяемого древес- ного заполнителя выпускают: − арболит теплоизоляционный — плотностью ρ = 400 − 500 кг/м 3 с марками по проч- ности при сжатии М5, М10, М15; − арболит конструкционный — плотностью ρ = 500 − 850 кг/м 3 с марками по прочно- сти при сжатии М25, М35 и М50. 46 В случае применения арболита в наружных отделочных слоях его марка по морозостой- кости должна быть не менее: − F25 — в конструкциях, эксплуатируемых при относительной влажности воздуха менее 60 %; − F35 — в конструкциях, эксплуатируемых при относительной влажности воздуха 60–75 %; − F50 — в конструкциях, эксплуатируемых при относительной влажности воздуха более 75 %, и для бетонов (растворов) наружного отделочного слоя. В табл. 5.3 приведены основные параметры арболита. Таблица 5.3 Основные физико-механические и технологические параметры арболита Показатели Древесная дробленка из отходов лесопиления и деревообработки лесозаготовок Средняя плотность, кг/м 3 400–800 500-850 Прочность при сжатии, МПа 0,5–5,0 Прочность при изгибе, МПа 0,7–1,0 Модуль упругости, МПа 250–2300 Морозостойкость, не менее, циклы 25–75 Водопоглощение, % 40–85 Усадка, % 0,4–0,5 Сорбционное увлажнение (при относительной влажности 40–90 %), % 4–8 4,5–12 Биостойкость Биостойкий (V группа) Огнестойкость, ч 0,75– 1,5 ч Коэффициент звукопоглощения (при частотах звука 125–2000 Гц) 0,17–0,6 Приготовление арболитовых смесей осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 19222–84 «Арболит и изделия из него. Общие технические условия». При укладке ар- болитовой смеси ее температура не должна быть ниже 15 ℃. В табл. 5.4 представлен при- мерный расход материалов для приготовления арболита в соответствии с его марками. Таблица 5.4 Ориентировочный расход материалов на изготовление 1 м 3 арболита по маркам Материалы Расход материалов в зависимости от марки арболита 10 15 25 35 Заполнитель, кг 180–190 200–210 220–230 240–250 Портландцемент М400, кг 280–300 300–330 330–360 360–400 Хлористый кальций (𝐶𝑎𝐶𝑙 2 ), кг 8 8 8 8 Вода, л 330–360 360–390 390–430 430–480 Примечание. В таблице приводятся верхние пределы расхода материалов для приготовления арболитовых сме- сей в случае применения отходов лесозаготовительных предприятий. Технология производства арболитовых изделий. Технологический процесс производ- ства арболита близок к процессу производства обычного бетона, только присутствуют неко- торые особенности, обусловленные введением древесного сырьевого материала. Производство состоит из следующих технологических переделов: − подготовка заполнителя; − дозирование компонентов; 47 − перемешивание бетонной смеси; − подача смеси к посту формования изделий; − формование; − тепловая обработка; − выдержка; − хранение готовой продукции. Зарубежные аналоги арболита: в Швейцарии — дюрисол, в США и Канаде — вундстроун, в Чехии — пилинобетон, в Японии — чентери боард, в Германии — дюрипанель, в Австрии — велокс. Они применяются в малоэтажном и высотном строительстве. Отличительной особенностью строительства с использованием арболита является уменьшение массы зданий и сокращение трудоемкости их возведения с одновременным снижением расходов сырьевых материалов. В индивидуальном строительстве особенно ощутим экономический эффект при возведе- нии несущих стен из блоков арболита: при толщине стен 390 мм наблюдается экономия до 60 % стенового материала, при этом сокращаются расходы по обогреву (охлаждению) поме- щений в неблагоприятный климатический период года в 2,5 раза. 5.5. Цементно-стружечные плиты Цементно-стружечные плиты (ЦСП) (cement bonded particle board) представляют со- бой строительный композиционный материал на основе деревянной стружки, портландце- мента, специальных химических добавок и воды. Цементно-стружечные плиты обладают рядом преимуществ по сравнению с традицион- ными древесными материалами, применяемыми в строительстве, являются негорючими, не- токсичными, био- и атмосферостойкими. Основные недостатки цементно-стружечных плит: большая плотность, невысокое сопротивление ударным нагрузкам и трудность обработки. Впервые способ получения цементно-стружечных плит был предложен в 1930-х годах в США, но практическое внедрение получил лишь в 1974 г. в виде цементно-стружечной плиты под названием «дюрипанель» — совместной разработки швейцарской фирмы Durisol и немецкой фирмы Bison-Verke. Вскоре после запуска первого завода по выпуску ЦСП было построено и запущено в производство еще около 40 заводов по всему миру. В Советском Союзе выпуск этих плит начат с конца 1980-х гг. Так, в 1983 г. Костромской опытно-экспериментальный завод впервые выпустил ЦСП на оборудовании фирмы Bison. В на- стоящее время в России цементно-стружечные плиты производятся на многих предприятиях. По своим физико-механических характеристикам и структуре цементно-стружечные плиты подразделяют на две группы: − ЦСП-1 и ЦСП-2; − однослойные и многослойные. Цементно-стружечные плиты ЦСП-1 применяются в качестве конструкционного мате- риала. В табл. 5.5 и 5.6 приведены основные физико-механические характеристики ЦСП, выпускаемых в России. На физико-механические характеристики ЦСП наибольшее влияние оказывают качество и количество применяемой древесины, содержание экстрактивных водорастворимых саха- ров, фракционный состав, плотность, пористость, деформативность; количество и качество минерального вяжущего — цемента, его активность и минералогический состав; расход хи- мических добавок и воды; плотность и толщина плит; технологические особенности произ- водства (режимы твердения, обеспечивающие оптимальные условия твердения и структуро- образования цементного камня). Цементно-стружечные плиты объединяют в себе лучшие свойства цемента и древесины, обладают высокой прочностью, стойкостью к воздействию окружающей среды, морозостой- костью, устойчивостью к воздействию плесени. 48 Таблица 5.5 Физико-механические характеристики плит ЦСП-1 и ЦСП-2 Наименование показателя Норма для плит марок ЦСП-1 ЦСП-2 Плотность, кг/м 3 1100–1400 Влажность, % 6–12 Разбухание по толщине за 24 ч, %, не более 1,5 Водопоглощение за 24 ч, %, не более 16,0 Прочность при изгибе, МПа, не менее для плиты толщиной: Менее 12 мм 12– 15 мм 15– 19 мм Более 19 мм 12,0 9,0 10,0 8,0 10,0 8,0 9,0 7,0 Прочность при растяжении, перпендикулярно пласти плиты, МПа, не менее 0,5 0,35 Шероховатость пласти Rz по ГОСТ 7016–82, мкм, не более, для плит: нешлифованных шлифованных 320 320 80 100 Таблица 5.6 Физико-механические характеристики ЦСП и методы испытаний Наименование показателя Значение для плит ЦСП Метод испытания Модуль упругости при изгибе, МПа не менее 3500 ГОСТ 10635–78 Твердость, МПа 45–65 ГОСТ 11843–76 Ударная вязкость, Дж/м2, не менее 1800 ГОСТ 11842–76 Удельное сопротивление выдергиванию шурупов из пластин, Н/м 4–7 ГОСТ 10637–78 Удельная теплоемкость, кДж (кг · °С) 1,15 – Теплопроводность, Вт/(м °С) 0,26 – Класс биостойкости 4 ГОСТ 17612–83 Снижение прочности при изгибе, % (после 20 циклов температурно-влажностных воздействий), %, не более 30 ГОСТ 26816–86 Разбухание по толщине (после 20 циклов температур- но-влажностных воздействий), %, не более 5 ГОСТ 26816–86 Горючесть Группа трудно сгораемых СТ СЭВ 2437–80 Морозостойкость, (снижение прочности при изгибе после 50 циклов, %, не более 10 ГОСТ 8747–83 Сырьевые материалы. Сырьем для производства цементно-стружечных плит могут слу- жить тонкомерная деловая древесина, кусковые отходы деревообработки и лесопиления, стружка хвойных и лиственных пород, портландцементное вяжущее, химические добавки и вода. Перед применением древесина подвергается окорке, а потом выдерживается в течение не менее 3 месяцев на складе при положительных температурах. Содержание водорастворимых сахаров в древесине не должно превышать выше 0,5 % для хвойных пород и не более 0,2 % для лиственных. Кроме того, в древесине содержание дубильных веществ (таннинов) должно быть не более 0,4 %, масел, жиров и смол — не более 1,5 %. Для изготовления ЦСП предпочтительнее применять хвойные породы древесины — пихту, ель, сосну, которые заготавливают в зимне-осенний период. Лиственные породы дре- весины можно использовать для производства ЦСП, однако при прочих равных условиях прочностные показатели плит снижаются на 10–15 %. 49 В качестве минерального вяжущего используется портландцемент ЦЕМ по ГОСТ 31108–2016. В качестве химических добавок для устранения отрицательного влияния выделяющихся из древесины при гидратации портландцемента и замедляющих схватывание вяжущего и сни- жающих щелочность цементного теста водорастворимых сахаров применяют жидкое стекло, Al 2 (SO 4 ) 3 , Fe 2 (SO 4 ) 2 ∙ 𝑛H 2 O, CaO и CaCl 2 В производстве ЦСП основное применение полу- чили жидкое стекло и Al 2 (SO 4 ) 3 , используется также обычная водопроводная вода. В табл. 5.7 приведены примерные составы смесей, применяемых на предприятиях по произ- водству цементно-стружечных плит. Отмечается возможность использования невыдержанной осины и березы по способу, разработанному в Московском государственном институте леса (МГУЛ), со следующим составом смесей для цементно-стружечных плит из расчета на 1 м 3 : 300– 320 кг стружки из осины или березы (или их смесь) в абсолютно сухом состоянии; 500–620 кг портландцемента ЦЕМ I 42,5, 150 кг молотой извести негашеной, 80 кг CaCl 2 , 420 л воды. Таблица 5.7 Составы смесей из расчета на 1 м 𝟑 цементно-стружечных плит Исходные компоненты, кг Состав смесей Костромской завод ЦСП Деревообра- батывающий комбинат № 5 Состав ЦНИИСК и МГУЛ Чайковский завод ЦСП Стружка в абсолютно сухом состоянии 280 280 260 370 Портландцемент ЦЕМ I 42,5 770 847 700 847 Ускоритель твердения 11,6 (сульфат алюминия) 12,4 (сульфат алюминия) 25 (хлорид алюминия) 12,4 (сульфат алюминия) Жидкое стекло 27 28 30 28 Известь воздушная – – 20 – Вода 470 470 400 470 Технология производства ЦСП. Технология производства цементно-стружечных плит состоит из следующих операций и может осуществляться на оборудовании различных произ- водителей, поскольку существенные различия в технологических схемах отсутствуют. На рис. 3.2 приведена технологическая схема производства ЦСП с применением оборудова- ния фирмы Eltomation. Основными операциями по производству цементно-стружечных плит являются: − сортировка сырьевых компонентов, их складирование; − очистка древесины от коры (окорка) и разделка сырья на заготовки; − выдержка древесины; − изготовление древесных частиц и их сортировка; − доизмельчение частиц; − раздельное хранение стружки для различных слоев; − приготовление цементно-стружечной смеси − послойное смешивание компонентов; − формирование цементно-стружечной смеси ковра; − пакетирование в силовых тележках и их прессование; − тепловая обработка; − разборка пакетов и укладка плит в штабель; − твердение плит; − кондиционирование плит; − обрезка кромок и сортировка и шлифование плит; − контроль качества и складирование. 50 В зависимости от вида и состояния сырья, а также от применяемого оборудования неко- торые операции могут быть исключены, а другие введены дополнительно. Древесина поступает на склад сырья железнодорожным или автомобильным транспор- том, ее разгружают башенным краном и подают на разобщитель бревен, который поштучно выдает бревна на продольный лесотранспортер в отделение подготовки сырья. Выдержан- ную и рассортированную по породам древесину с открытого склада леса подают в главный корпус на окорку. Окорку древесины выполняют на станках роторного типа ОК-63-1, а удаление гнили — на станке типа Н-10. Окоренную древесину сортируют по породам и качеству и направляют в карманные накопители для выдержки в течение 2–6 месяцев для уменьшения содержание водорастворимых сахаров, а также для более равномерного распределения влажности по се- чению и длине бревен. Далее древесина ленточным конвейером направляется в стружечное отделение. Промышленное производство цементно-стружечных плит наилучшего качества стало воз- можным при обработке древесины на станках с ножевым валом и получением специально резаной тонкой и гладкой стружки с размерами: − для наружного слоя ЦСП — толщиной 0,2 мм, шириной 1,0 мм и длиной 5,0 мм; − внутреннего слоя ЦСП — толщиной 0,4 мм, шириной 10 мм и длиной 40 мм. Пройдя первичное измельчение, при помощи пневмотранспорта стружка поступает на клас- сификацию с ситами, имеющими с отверстия для внутреннего слоя ЦСП — 25 × 25, 20 × 20 и 15 × 15 мм; для наружных слоев ЦСП — 10 × 10; 5 × 5 и 2 × 2 мм. Доизмельчение стружки наружных слоев производят на молотковых дробилках типа ДМ-7. Далее стружку направляются на классификацию. Готовый классифицированный про- дукт помещают на хранение в вертикальные бункеры для обеспечения бесперебойной рабо- ты автоматизированных цехов. Современное оборудование позволяет одновременно изготавливать и фракционировать стружку без разделения по слоям, а ее непосредственное разделение осуществляется в самой формирующей машине. Качество получаемой продукции всецело зависит от точного дозирования исходных ком- понентов и получения цементно-стружечной смеси заданного состава. На заводах по произ- водству ЦСП возможно весовое и объемное дозирования дозирование компонентов. Портландцемент поступает в цех со склада цемента пневмотранспортом. Приготовление растворов химических добавок осуществляется в специальных емкостях с пропеллерными мешалками, в которые их загружают, заливают водой и перемешивают до заданной плотности раствора или разбавляют в той же емкости до заданной плотности, если находятся в виде раствора. Современные предприятия по изготовлению цементно-стружечных плит оборудуют сме- сительными агрегатами периодического действия, позволяющими раздельно производить сме- си для внешнего и внутреннего слоев ЦСП. Однако, когда послойное распределение смеси осуществляется в формирующей машине, перемешивание компонентов происходит в одной установке. Приготовление цементно-стружечной смеси производится в смесителях принудительного действия в определенной последовательности. Первоначально в смеситель подается стружка, далее отходы от обрезки, вода затворения, раствор сульфата алюминия, за ним раствор жидкого стекла и портландцемент. Длительность перемешивания цементно-стружечной смеси не должна быть более 10 мин. Влажность полученной смеси должна находиться в пределах 40–43 %. Повышение влажности свыше указанных значений ухудшает качество смеси и способствует загрязнению формирующей машины. Понижение влажности формовочной смеси ниже ука- занной величины ухудшает условия ее нормального твердения и оказывает негативное влия- ние на качество полученных изделий. Готовая смесь после окончания перемешивания попа- дает в дозирующий винтовой бункер, а далее поступает посредством ленточного конвейера в формующую машину, задача которой сформировать ковер с необходимыми качественными характеристиками из готовой смеси на специальных поддонах. 51 Из формовочной машины смесь поступает на специальные стальные, непрерывно посту- пающие, смазанные поддоны. Они заполняются трехслойным ковром из цементно-стружечной смеси, которая представляет собой трехслойный ковер. При формировании цементно-стружеч- ной плиты ее наружные слои формируют методом воздушной сепарации, а распределение внутреннего слоя осуществляют через вращающийся валик с дисковыми ножами. Поддоны с полученным ковром подают к крану-штабелеру, который складывает их в шта- бель и перемещает для прессования под пресс. Давление прессования в зависимости от плот- ности плит составляет 2,8–3,2 МПа. Штабель из прессованных плит поступает в камеру тепловой обработки, где изделия приобретают начальную прочность, необходимую для распалубки. Температура тепловой обработки зависит от свойств цемента, породы применяемой древесины, вида химических добавок и других факторов и находится в диапазоне 50–80 ℃. При этом влажность окру- жающего воздуха должна быть не менее 50–60 % для предотвращения их высыхания. Про- должительность тепловой обработки с учетом технологических особенностей смеси состав- ляет от 6 до 8 ч. Из камеры твердения после распрессовки пакеты поступают к участку расформовки, где происходит отделение металлических поддонов от полученной цементно-стружечной плиты. Пакеты с плитой укладывают на промежуточном складе, откуда после вылежки не менее 14 дней транспортируют на участок первичной обрезки. Окромленную плиту поштучно подают в камеру сушки, где в вертикальном положении выдерживают в течение нескольких часов при определенной влажности и температуре, раз- личающейся по зонам камеры сушки. Вышедшая из сушильной камеры плита окончательно окромляется и штабелируется в пакеты. Общая производительность цикла производства плиты составляет 16–18 дней. Про- изводство плиты ЦСП происходит с в автоматическом режиме. На рис. 5.2 и 5.3 представлена современная технологическая линия по производству ЦСП с использованием инновационного оборудования фирмы Eltomation, позволяющая не только максимально использовать отходы древесины, но и применить древесину как хвойных и ли- ственных пород. Неокоренная древесина обрабатывается на специальном окорочном станке. Специально разработана линия для окорки древесины и дальнейшей переработки отходов в топливные брикеты, которая включает бункер хранения, ее сушку, пресс для брикетирования. После выдержки древесины на складе сырья готовят стружку, которая повторно измель- чается и сортируется. Измельчение грубой стружки производится в дезинтеграторе, после чего посредством дозирования по массе стружка направляется в смеситель. Предварительно приготовленные химические добавки и вяжущее загружаются в смесительную установку и подвергают перемешиванию. Приготовленную цементно-стружечную массу подают в фор- мовочную машину. Металлические поддоны, проходящие по конвейеру под машиной, рав- номерно и непрерывно заполняются смесью из формовочной машины. Далее ковер разделя- ют по длине на пакеты при помощи электронного устройства контроля плотности и равно- мерности укладываемого настила. Пакеты, не соответствующие требованиям по плотности, сбрасывают на специальную систему конвейеров, которые отправляют смесь обратно в фор- мующую машину, производящую укладку среднего слоя плиты. Пакеты сметаллическими поддонами укладывают на силовые тележки в штабель, на- правляемый далее под гидравлический пресс для прессования и придания плитам необходи- мой толщины. По достижении плитами номинальной толщины силовая тележка замыкается с помощью специального устройства и направляется в термокамеру для тепловой обработки. После термообработки плиты, уложенные в силовых тележках, выходят из камеры и рас- прессовываются в прессе. После выдержки в тепловой камере и распрессовки плиты обрезают и они поступают в сушильную камеру. При сушке изделия устанавливают вертикально, при этом их остаточная влажность составляет 9 ± 3 %. Раскройку готовых плит до изделий требуемых размеров произ- 52 водят на обрезном станке. Образующиеся при разделке отходы поступают по конвейеру в дро- билку для доизмельчения, далее их разделяют по фракциям и загружают в смеситель. Готовая продукцию хранят и складируют в сухих и закрытых помещениях в штабеле вы- сотой 4500 мм в пачках, уложенных горизонтально на поддонах или деревянных паллетах. Пачки загружают в транспортные средства с помощью автопогрузчиков и также разде- ляют прокладками. Плиты в пачке фиксируют в поперечном направлении крепежными лен- тами, что полностью гарантирует их сохранность при обычных условиях транспортировки автомобильным транспортом. Рис. 5.2. Технологическая схема производства ЦСП на оборудовании фирмы Eltomation 53 Области применения ЦСП. Области применения ЦСП регламентированы стандартом. Цементно-стружечные плиты, являясь трудногорючими, трудновоспламеняемыми строитель- ными материалами, используются в качестве строительных изделий: подоконных досок, об- лицовок, ограждений, несущих конструкционных элементов, экранов, обшивок сэндвич- панелей с внутренним слоем из пенопласта. Высокая плотность, твердость и влагостойкость дают возможность применять их для стен, пола и потолков в помещениях с любой влажно- стью, в том числе и в ванных комнатах. Цементно-стружечные плиты легки в обработке, фрезеровке, сверлении и шлифовании. ЦСП применяются в панельном деревянном домостроении, что позволяет значительно сни- зить потребление высокосортной древесины и изделий на ее основе и повышает производи- тельность труда. Рис. 5.3. Внешний вид технологической линии по производству ЦСП на оборудовании фирмы Eltomation 5.6. Гипсоволокнистые листы Приоритет создания технологии производства гипсоволокнистых изделий принадлежит Советскому Союзу. Разработкой занимались ряд научно-исследовательских и проектных ор- ганизаций. Впервые промышленное производство гипсоволокнистых изделий было органи- зовано в Москве и Ленинграде. Гипсоволокнистые листы (ГВЛ) являются листовым отделочным материалом, изго- товленным методом полусухого прессования из формовочной массы, состоящей из гипсово- го вяжущего и армирующих бумажных волокон, равномерно распределенных по всей тол- щине листа. ГВЛ применяются при устройстве подвесных потолков, межкомнатных перегородок, для внутренней облицовки стен, оснований под полы, используются для облицовки конструкций с целью повышения их предела огнестойкости. В зависимости от свойств листы подразделяются на обычные (ГВЛ) и влагостойкие (ГВЛВ). Листы ГВЛ применяют в зданиях и помещениях с сухим и нормальным влажност- ными режимами, ГВЛВ — в зданиях и помещениях с сухим, нормальным и влажным режи- мами в соответствии с действующими нормами по строительной теплотехнике. При приме- нении ГВЛВ в зданиях и помещениях с влажным режимом следует предусматривать вытяж- ную вентиляцию, обеспечивающую нормативный воздухообмен. Поскольку в состав ГВЛ 54 входит в гипс (80–83 %), химически связанная вода которого способствует эффективному обеспечению огнестойкости, обеспечиваются высокие пожарно-технические показатели кон- струкций. Гипсоволокнистые листы относятся: − к слабогорючим материалам с группой по горючести Г1 по ГОСТ 30244–94 «Материа- лы строительные. Методы испытаний на горючесть»; − трудновоспламеняемым материалам с группой воспламеняемости В1 по ГОСТ 30402–96 «Материалы строительные. Метод испытания на воспламеняемость»; − материалам с малой дымообразующей способностью Д1 по ГОСТ 12.1.044–89 «Сис- тема стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения»; − малоопасным материалам по токсичности Т1 по ГОСТ 12.1.044–89. Геометрические размеры листов в соответствии с ГОСТ Р 51829–2001 «Листы гипсово- локнистые. Технические условия», мм: − длина — 1500; 2000; 2700; 3000; − ширина — 500; 1000; 1200; − толщина — 10,0; 12,5; 15,0; 18,0; 20,0. Твердость лицевой поверхности листов должна быть не менее 20 МПа. Поверхностное водопоглощение листов ГВЛВ не должно быть более 1,0 кг/м 2 В качестве сырьевых материалов для производства ГВЛ используют как природный, так и химический гипс (гипсовое вяжущее), макулатуру. Для придания листам противопыльных и водоотталкивающих свойств применяется по- верхностная обработка растворами латекса или силиконовой жидкостью. Для получения водостойких ГВЛ и ГВП их необходимо производить из водостойкого модифицированного вяжущего. Основные принципы, заложенные в основу производства гипсоволокнистых изделий, сохраняются и в современных технологиях. Они заключаются в подготовке (измельчении и превращении в тонкое волокно) макулатуры, тщательном смешении волокна с гипсовым вяжущим для получения формовочной массы, формовании, сушке в специальных сушилах и окончательной отделке изделий. Однако в способах выполнения отдельных операций и применяемом оборудовании име- ются существенные различия. Особенно это касается способов расщепления макулатуры на волокна и формования изделий. Существуют несколько способов подготовки сырьевой смеси и формования гипсоволок- нистых листов и плит. Основные из них детально рассмотрены в технической литературе. Практическое применение нашли разработанные фирмой Siempelkamp (ФРГ) установки и технология, предусматривающие сухую распушку макулатуры при изготовлении гипсово- локнистых листов, либо волокна из древесины. Технологический процесс производства гипсоволокнистых листов заключается в сле- дующем (рис. 5.4). Со склада предприятия грейферным захватом 1 макулатуру подают к до- зирующему ленточному конвейеру 2. Перерабатываемую макулатуру измельчают на мелкие куски размером 2 × 2 см в дробилке 3 и передают с помощью пневматической установки 7 в бункер 4 предварительного хранения бумажных обрезков. Система ленточных конвейеров и регулируемые перебросные ленты посредством загру- зочного шнека 5 и лотков перераспределяют бумажные обрезки в три мельницы 6 для из- мельчения бумаги. Измельченная бумажная смесь просеивается сквозь сито с величиной ячеек 1,5−2 мм, отбирается пневматической установкой и, пройдя через циклонный сепара- тор 8, отправляется на ленточный питатель, оснащенный весовым дозирующим устройством 9 для взвешивания. На ленточные весы также попадает и гипсовая смесь, которая после взве- шивания поступает вместе с бумажной массой в смеситель. Все компоненты будущего строительного материала интенсивно перемешивают, в итоге получают гипсоволокнистая смесь, распределяемую на настилочной ленте в виде непрерывной ковровой дорожки. 55 Из бункера 10 гипсовое вяжущее с помощью разгрузочного шнека 11 и весового устрой- ства 12, попадает в смеситель. Одновременно из бункера 13 посредством загрузочного шнека 14 и весов 15 поступает гипсовая пыль. В смесителе 16 гипсовое вяжущее и гипсовая пыль смешиваются и поступают по винтовому конвейеру 17 к ленточному питателю, оснащенно- му весовым дозирующим устройством 9. Измельченная макулатура подается через дози- рующее устройство макулатуры 9 в смеситель непрерывного действия 18, где смесь подвер- гается интенсивному перемешиванию, а далее последовательно проходит винтовой конвейер 19 , качающийся конвейер 20 и поступает в формовочную машину 21. Гипсовая смесь равно- мерно распределяется по лентев виде настила (ковра) 22 при помощи выравнивающего уст- ройства в виде валка с шипами 23 с одновременным удалением ее излишков. Далее отфор- мованный ковер взвешивается весами 24, его боковыекромки обрезаются с помощью специ- альногоустройства 25 с возможностьюрегулирования высоты настила выравнивающим валком 29. Излишки отработанной смеси поступают в винтовой конвейер 27, и по элевато- ру 28 смесь повторно подается в формовочную машину 21 винтовым конвейером 19. Далее ковер из гипсоволокнистой массы уплотняется на треть валком на специальной водопрони- цаемой сетчатой ленте и обильно увлажняется водой, поступающей из форсунки 30. После увлажнения 32 материал прессуется с помощью гидравлического пресса 31 при давлении 5 МПа и продолжительности прессования, равной 28 с. Для изготовления гипсоволокнистых листов требуется провести несколько циклов прессования. Склад готовой продукции Рис. 5.4. Технологическая схема производства гипсоволокнистых плит После гидравлического пресса ковер из гипсоволокнистой массы длиной 37 м разрезается сильной водяной струей 32 на двойную номинальную длину и подается на ленточный кон- вейер 33—35 и 37, проходя по которому он твердеет. Изделия по ленточным конвейерам 35 и 37 загружают в этажерку 38, а далее после заполнения всех ярусов этажерки изделия поступают в накопитель 39. Накопитель отправляется для высыхания в сушильную камеру 40, в котором сушка производится газовоздушной смесью. После сушки изделия поступают из разгрузочно- го накопителя 41 на разгрузочную этажерку 42, а далеена линию 43 окончательного раскроя гипсоволокнистых листов пилами 44 — одной пилой поперечного среза и двумя кромкообраз- 56 ными. Направляемые по роликам 46, 53 и 55, изделия шлифуются с обеих сторон абразивным инструментом 47, грунтуются, обрабатываются силиконовым маслом 48 и опять высушивают- ся в сушилке 52. На последнем этапе производства на листах обрезают 54 и фрезеруют кромки 56 , складывают в штабеля 57 и через промежуточные стадии 58 и 59 отправляют на склад 60. 5.7. Гипсостружечные плиты Современной альтернативой ГВЛ является гипсостружечная плита (ГСП). Гипсостру- жечные плиты (gypsum-bonded particle board) на 85 % состоят из гипса и на 15 % из напол- нителя органического происхождения, который при введении в гипсовое тесто способствует приданию плитам необходимых прочностных свойств. Исходными материалами для произ- водства гипсостружечных плит являются гипс, древесная стружка из березы и сосны, вода и замедлители схватывания. ГСП применяются в качестве строительных элементов для устройства стеновых конст- рукций, могут выполнять роль облицовочного отделочного материала для внутренней отдел- ки стен, обладают огнестойкостью (класс В, с поверхностью невоспламеняемой и не распро- страняющей огонь), влагостойки, отличаются хорошими звукоизоляционными свойствами, легки в обработке при сверлении и пилении, легко поддаются окрашиванию и облицовке различными материалами. Применяются ГСП только во внутренних помещениях. В России гипсостружечные плиты появились сравнительно недавно. Первые ГСП, со- стоящие из гипсового вяжущего и древесного наполнителя (стружки) были получены в Гер- мании. В 1982 г. гипсостружечные плиты были впервые представлены на одной из конфе- ренций. В 1984 г. финская компания SasmoX году приобрела право на изготовление гипсост- ружечных плит в Финляндии, а в 1985 г. впервые в мире было запущено производство ГСП. В европейских странах гипсостружечные плиты являются довольно распространенным строи- тельным материалом. Только в 2010 г. гипсостружечные плиты стали выпускать на Пеше- ланском гипсовом заводе. Основным сырьем для производства гипсостружечных плит являются окоренная древеси- на и гипс. Производство гипсостружечных плит осуществляется полусухим способом формо- вания на конвейере при водогипсовом отношении 0,25–0,35 и отношении древесины к гипсо- вому вяжущему 0,2–0,3. Получение древесной стружки осуществляется в две стадии. Первоначально на специаль- ном рубительном станке готовится древесная щепа, из которой далее в стружечном станке она превращается в специальную гибкую стружку длиной 10–15 мм и толщиной 0,2–0,3 мм. Полученная стружка подвергается классификации на ситах, после чего оставшиеся грубые фракции отправляются на измельчение в специальную мельницу. Измельченная стружка да- лее поступает в сушильный барабан для получения продукта с влажностью до 80 %. Приготовление гипсостружечной смеси производится в специальном смесителе, в кото- рый поступают дозированные по весу материалы. Количество воды затворения определяется в автоматическом режиме и зависит от влажности древесной стружки, определяемой специ- альным устройством. Возможно применение химических добавок, ускоряющих или замед- ляющих схватывание гипсостружечной смеси. Приготовленная гипсостружечная смесь подается в непрерывном режиме при помощи четырех насыпных головок на транспортные поддоны, предварительно обработанные разде- лительным средством, которые представляют собой бесконечный движущийся конвейер. На участке, следующем за формовочной машиной, непрерывный ковер на поддонах разделя- ется на отдельные плиты с помощью транспортера быстрого отвода поддонов и перемещает- ся к загрузочной установке. В случае придания плитам рельефной поверхности, на них свер- ху помещают форму с необходимым профилем. Специальное контрольное приспособление дает возможность прессовать только те плиты, качество которых полностью соответствует предъявляемым требованиям. Готовые поддоны укладываются в пакет с помощью штабеле- ра. Далее пакет помещают под пресс и фиксируют с помощью специального зажимного кар- каса. Зафиксированные зажимным каркасом пакеты направляют на выдержку специальную 57 площадку для окончания схватывания гипсового вяжущего и набора прочности в течение не- скольких часов. После этого приступают к распалубливанию изделий. Распалубенные плиты отправляют в сушильную камеру, а пустые поддоны возвращают на линию формования. Перед отправкой потребителю изделия поступают в сушильную камеру проходного типа для сушки при температуре 40 °С до остаточной влажности 2 ± 0,5 %. Высушенные гипсост- ружечные плиты подаются к обрезному станку для выравнивания кромок плиты. Находя- щийся сразу за обрезной пилой штабелер, складывает плиты в пакет, далее перемещаемый внутрицеховым транспортом перемещается к шлифовальной линии на склад готовой про- дукции или к установке для раскроя гипсовых плит. Гипсостружечные плиты выпускают толщиной 10 и 12 мм, их плотность равна 1250 кг/м 3 , прочность при изгибе — не менее 8 МПа при толщине плиты 10 мм и не менее 7,0 МПа при толщине 12 мм. Они могут быть обычными и влагостойкими. Помимо пожаробезопасности ГСП имеют отличные тепло- и звукоизоляционные свойст- ва, не чувствительны к воздействию плесени, грибков и бактерий, не повреждаются насеко- мыми и грызунами. Структура плит, армированных древесными волокнами, делает их износо- стойкими и ударопрочными, поэтому при монтаже и эксплуатации механические повреждения сводятся к минимуму. 5.8. Системы КНАУФ КНАУФ-листы. Компания КНАУФ выпускает гипсокартон или гипсовые строительные плиты по ГОСТ 32614–2013 (EN 520:2009) «Плиты гипсовые строительные. Технические ус- ловия» под собственным торговым названием «КНАУФ-лист». КНАУФ-листы выпускают следующих типов: − А — обычный; − H2 — влагостойкий; − DF — заданной плотности с повышенной стойкостью к воздействию открытого пламени; − DFH2 — влагостойкий с заданной плотности с повышенной стойкостью воздействию открытого пламени. КНАУФ-листы применяют при устройстве легких каркасно-обширных конструкций пе- регородок, облицовок и подвесных потолков. Тип листов выбирают исходя из влажностного режима помещения по СП 50.13330.2012 «Свод правил. Тепловая защита зданий». Кроме гипсокартона КНАУФ выпускает и другие листовые материалы на основе гипса. Каркас перегородок, облицовок и подвесных потолков может выполняться из дерева или металлического оцинкованного профиля, но применение профиля, как показывает практика, более технологично. Особенностью КНАУФ является то, что компания предлагает потребителям комплект- ные системы. Понятие комплектной системы включает в себя возможность приобретения у производителя всех необходимых компонентов систем, а также варианты технических ре- шений и техническую поддержку. Комплектность важна не только с точки зрения удобства для потребителя, но и сточки зрения качества готовой конструкции. Перегородки КНАУФ. Перегородки КНАУФ применяют там, где требуются качествен- ные легкие конструкции с ровной поверхностью, пригодной к любым видам отделки, с вы- сокими параметрами по звукоизоляции, огнестойкости и прочности. Конструкции перегоро- док могут включать одинарный или двойной каркас. Для формирования каркаса используют направляющий и стоечный профили, изготовленные из оцинкованной стали толщиной 0,6 мм. Профиль может быть шириной 50 мм, 75 мм или 100 мм. Обшивка выполняется как в один слой, так и в несколько слоев. Тип каркаса и количество слоев КНАУФ-листов определяют характеристики конструкций и их назначение. Например, перегородки С111 и С112 относят- ся к стандартным конструкциям. Перегородка С113 обладает наилучшими характеристиками по пределу огнестойкости (не менее 240 мин). Перегородка С115 является лучшей по звуко- изоляции, С116 имеет пространство между каркасами, что позволяет укладывать внутри ин- женерные сети. 58 В табл. 5.8 представлены основные конструкции перегородок с обшивкой из КНАУФ- листов. Таблица 5.8 Перегородки с обшивкой КНАУФ-листов С111 С112 С113 С115 С116 Облицовки КНАУФ. Облицовки КНАУФ являются элементом сухого строительства, даю- щего возможность быстро и качественно выровнять поверхность стен, колонн, пилястр и т.п. Облицовки бывают бескаркасные (С611), когда листы приклеиваются непосредственно к стене помещения с помощью специальных смесей, и на металлическом каркасе. На метал- лическом каркасе обшивка может выполняться в один или два слоя. В случае с конструкцией С623 для формирования каркаса используются потолочный и направляющий потолочный профили. Для каркасов облицовок С625 и С626 применяется такой же профиль, как и в слу- чае перегородок. В табл. 5.9 ппоказаны основные конструкции облицовок. Таблица 5.9 Основные конструкции облицовок КНАУФ С611 С623 С625 С626 Подвесные потолки КНАУФ. Подвесные потолки КНАУФ — это оптимальное решение конструктивно-планировочных задач, проблем акустики, устранения неровностей перекры- тия и скрытого размещения инженерных коммуникаций. Каркас подвесных потолков КНАУФ формируется из потолочного профиля, который с помощью подвесов закрепляется к пере- крытию и затем к каркасу с помощью шурупов. 59 В табл. 5.10 представлены основные конструкции потолков. Таблица 5.10 Основные конструкции потолков КНАУФ П112 П113 Различие потолков заключается в типе каркаса. У потолка П112 каркас двухуровневый и опирается только на подвесы, закрепленные к перекрытию. Потолок П113 имеет одноуровне- вый каркас, который кроме подвесов, опирается на профиль направляющий потолочный, за- крепленный по периметру к стене помещения. Условия монтажа перегородок, облицовок и подвесных потолков. Монтаж перегоро- док, облицовок и подвесных потолков следует выполнять в период отделочных работ (в зим- нее время при подключенном отоплении), до устройства чистых полов, когда все мокрые про- цессы в помещении закончены и выполнена разводка электротехнических и сантехнических систем, в условиях сухого и нормального влажностного режима согласно СП 50.13330.2012. При этом температура в помещении не должна быть ниже 10 °С. 5.9. Строительные композиты на основе магнезиальных вяжущих и древесных наполнителей Композиционные материалы на основе магнезиальных вяжущих нашли широкое применение в строительстве благодаря своим уникальным свойствам и высокой энергоэф- фективности, что связано с более низкой температурой получения по сравнению с портланд- цементом. Строительные композиты на основе магнезиальных вяжущих являются экологи- чески чистыми материалами, гигиеничны, противостоят гниению, обладают фунгицидными и бактерицидными свойствами, незначительным пылеотделением, негорючи и температуро- устойчивы до 400 ℃, обладают защитными свойствами от действия радиации, имеют повы- шенные показатели прочности на растяжение при изгибе, ударной стойкости и высокой прочности сцепления с различными материалами, в том числе органическими, проявляют химическую стойкость по отношению к агрессивным растворам щелочей, солей и других минерализованных вод. Имеют высокую стойкость к истиранию, не уступающую таким ма- териалам, как порфир, базальт и гранит. Основные свойства строительных материалов на основе магнезиальных вяжущих изменя- ются в широких пределах и зависят от вида применяемого заполнителя, наполнителя и добавок. На основе магнезиальных вяжущих производят следующие виды строительных материалов теплоизоляционного и декоративного назначения: стеновые перегородки, наливные полы, фиб- ролит, ксилолит, пеномагнезит, подоконные доски, лестничные ступени, абразивные круги и т.д. Из строительных материалов на основе магнезиальных вяжущих производят: − высокопрочные полы и разного рода покрытия, изготовленные из тяжелых бетонов, жернова, точильные камни, ступени для лестниц, плитки для пола, кровельные плиты, искусственный̆ мрамор; 60 − штукатурные, шпатлевочные, цементно-песчаные составы для малых скульптурных форм, минеральные краски, материалы специального назначения, включающие соста- вы для огнезащиты и защиты от биологической коррозии строительных сооружений, изделия для огнеупорной промышленности, абразивы; − прессованные плитки с использованием в качестве заполнителя древесной мелочи, ко- торые могут заменить паркет; − стекломагнезитовые плиты для внутренней и наружной отделки, представляющие со- бой ксилолитовую плиту, снизу и сверху армированную стеклотканью. Плиты хорошо поддаются окраске, их отделывают минеральной крошкой и используют для оформле- ния фасадов и внутренней отделки. Такие плиты в 2008 г. начали выпускать в Екате- ринбурге. Ксилолит представляет собой разновидность легкого бетона и является композицион- ным материалом на основе древесных опилок, магнезиального вяжущего, затворенного рас- твором солей. Для улучшения эксплуатационных свойств в его состав вводятся тонкодис- персные минеральные наполнители в небольших количествах (мраморная мука, тальк, тре- пел, кварцевый песок) и красители и щелочестойкие пигменты. В табл. 5.11 представлены основные свойства ксилолита. Таблица 5.11 Основные свойства ксилолита Основные свойства Прессованный ксилолит Монолитный ксилолит Теплопроводность, Вт/(м ∙ ℃) 0,24–0,26 0,08–0,21 Водопоглощение в течение 12 ч, % 2,1 – Водопоглощение в течение 9 сут, % 3,8 – Средняя плотность, кг/м 3 1550 1000–1200 Прочность при сжатии, МПа 85,4 20–35 Прочность при растяжении, МПа 25,4 3–5 Прочность при изгибе, МПа 48,9 – Ксилолит, полученный на основе каустического магнезита, прочнее ксилолита на основе каустического доломита. Для изготовления ксилолита применяются опилки с влажностью до 20 % , размером частиц не более 2 мм для верхнего слоя покрытия и 10 мм для нижнего слоя покрытия. В табл. 5.12 приведены рекомендуемые составы ксилолитовых смесей для устрой- ства полов. Таблица 5.12 Примерные составы ксилолитовых смесей для устройства полов Виды покрытия пола и интенсивность движения Состав смеси объему Концентрация раствора MgCl 2 , г/см 3 эластичное покрытие магнезит – опилки жесткое покрытие магнезит – опилки – песок Однослойное и двуслойное с верхним слоем из ксилолита: – с небольшим движением – с интенсивным движением – в особо изнашиваемых (лест- ничные площадки, проходы) 1 : 2 1 : 1,5 Не применяется 1 : 1,4 : 0,6 1 : 1 : 0,5 1 : 0,7 : 0,3 1,18 1,2 1,24 Основной технологической операцией по производству прессованных ксилолитовых из- делий является приготовление формовочной массы, которое осуществляется в следующей последовательности. В бетоносмесителе принудительного действия первоначально готовится 61 сухая смесь на основе каустического магнезита, пигмента и опилок, которая подвергается со- вместному перемешиванию в течение 30–40 с. Далее в полученную сухую смесь вводится за- творитель и смесь тщательно перемешивается еще 60–90 с. При этом общая продолжитель- ность цикла приготовления ксилолитовой смеси с операциями загрузки, перемешивания и выгрузки составляет 4 мин. Приготовленная смесь выгружается в объемный дозатор, откуда выдается в металлические разъемные формы. Уплотнение ксилолитовой смеси при формовании плит для пола произво- дится на гидравлических прессах. После окончания поверхность отформованных изделий не- обходимо укрыть до приобретения первоначальной прочности. Применяются методы тепло- вой обработки в специальных камерах для ускорения процесса твердения и сокращении цикла формовании ксилолитовых плит. Температура обработки составляет 30–40 ℃. После остывания производится распалубка изделий и обработка их краев на фрезерных станках со специальными фрезами. Далее изделия подвергаются выщелачиванию в течение 12– 24 ч для удаления избыточных солей магния путем погружения в ванны с подогретой во- дой. После этого изделия сушатся в сушильных камерах, работающих по схеме многократ- ного насыщения, при температуре не более 60–70 ℃ в течение 12–24 ч. Заключительным этапом в производстве ксилолитовых плит является их фрезеровка, шли- фовка, полировка воском и маслом для придания изделиям внешнего вида и точных размеров. Далее изделия поступают на закрытый склад готовой продукции, где хранятся на рас- стоянии 20–25 см от пола для защиты сырости. При устройстве покрытий необходимо применять оцинкованные крепежные детали, за- щищенные антикоррозионным покрытием. 62 |