Арболитовые блоки, производство, характеристики, достоинства и недостатки

Арболитовые блоки – набирающий популярность строительный материал с широким спектром полезных свойств. Чтобы лучше понять, где и как его лучше всего применять, нужно узнать о его свойствах и характеристиках, достоинствах, особенностях применения. В таком случае удастся наиболее полно использовать положительные свойства арболита и минимизировать влияние отрицательных.

Арболитовые блоки и их изготовление

Арболит – разновидность крупнопористого лёгкого бетона, наполнителем в котором выступает древесная щепа. В монолитную структуру она связывается бетоном – цементным тестом. Качество выполнения этапов процесса производства арболитовых блоков – залог наименьшего количества недостатков в готовом материале.

В строительстве используют арболит в следующих формах:

• крупноформатные кладочные блоки;
• пустотелые блоки;
• теплоизоляционные плиты;
• смеси для заливки ограждающих конструкций.

Наиболее широко распространены кладочные блоки, и часто именно они подразумеваются, когда говорят об арболите. Самый популярный типоразмер арболитовых блоков: 500х300х200 мм, однако сейчас производители предлагают купить изделия и других размеров.

Несмотря на то что изготовить арболитовые блоки несложно, существуют строгие требования нормативной документации, которые необходимо соблюдать, если в названии продукции используется слово «арболит». К документации относятся.

• ГОСТ 19222-84 «Арболит и изделия из него. Общие технические условия».
• СН 549-82 «Инструкция по проектированию, изготовлению и применению конструкций и изделий из арболита».

Читайте также Керамзитоблоки: достоинства, характеристики и практическое использование

Состав блоков

Арболитовые блоки обычно изготавливаются из таких материалов:

• древесная щепа;
• вода;
• цемент;
• химические добавки.

Древесная щепа

Прочность готового изделия напрямую зависит от калибра используемой щепы. Чтобы получить арболит со свойствами, соответствующими нормативам, нужно использовать щепу, размеры которой указаны в ГОСТе, а это означает, что размер частиц не должен превышать 40х10х5 мм.

Наилучшими свойствами обладают блоки с размерами щепы в таких интервалах:

• по длине – до 25 мм;
• по ширине – от 5 до 10 мм;
• по толщине – от 3 до 5 мм.

Важно использовать для смеси с цементом именно древесную щепу, не содержащую сторонних примесей, например, кору, листья деревьев или грунт. Опилки, древесная стружка, солома, тырса и прочие подобные материалы для производства качественного арболита не подходят. Несмотря на это считается допустимым, хоть и не желательным, наличие в составе до 10% древесной коры и до 5% листвы. Такое процентное содержание примесей не оказывает существенного влияния на итоговые характеристики арболита.

Часто причина некачественного материала кроется в том, что арболит изготавливают на непрофильных предприятиях: зачастую это деревоперерабатывающие предприятия, где при заготовке щепы в неё попадают примеси.

При подготовке щепы на специализированных предприятиях обычно используют мощное оборудование: валковые дробилки, которые способны создавать щепу нужного калибра.

Сорт древесины, из которой делается щепа, не важен для окончательного потребителя, однако по технологии изготовления арболита он влияет на дозировку минерализаторов и степень уплотнения. Например, при использовании щепы лиственницы требуется в два раза больше минеральных добавок, чем для других хвойных пород. Наиболее распространена щепа из ели и сосны, а вот лиственные породы деревьев используются редко.

Химические добавки

Древесина содержит в своём составе соединения сахара, которые являются препятствием для полной адгезии вяжущей составляющей (цементного теста) с частицами дерева.

Существует два основных способа повышения адгезии между составляющими арболита:

1. древесное сырьё заранее просушивают на протяжении нескольких месяцев;
2. поверхность щепы подвергают минерализации в специальном химическом растворе.

Однако наилучшего связывания компонентов можно добиться при комбинировании перечисленных выше методов. Одновременно они помогают решать и некоторые другие важные проблемы при изготовлении арболита, такие как повышение биоустойчивости, а также понижение влагопроницаемости готового материала.

Среди химических компонентов, используемых для минерализации щепы, вещества, соответствующие стандартам ГОСТ:

• хлорид кальция (№ 450-77)
• жидкое стекло (№ 13078-67)
• силикат-глыба (№ 13079-67)
• сернокислый глинозём (№ 5155-74)
• известь (№ 9179-77).

Вода

Для того чтобы готовый арболит обладал полным набором заявленных свойств, водный раствор минерализаторов готовится заранее, при этом принимают следующие пропорции компонентов:

На первой стадии процесса щепа помещается в специальный смеситель, где вода с растворённым в ней минерализатором равномерно распределяется по её поверхности. Гравитационные бетономешалки для этого не используются, так как в них невозможно добиться должной степени гомогенизации. Перемешивание щепы с минерализующим раствором происходит в течение 20 секунд. На второй стадии к смеси добавляется цемент, перемешивание с ним длится 3 минуты.

Цемент

Большое значение для прочности готового материала играет марка используемого цемента. По стандартам изготовления арболита она должна быть не ниже 400, однако даже сразу после выхода с завода цемент зачастую успевает потерять марку при хранении, поэтому при производстве арболитовых конструкционных материалов желательно использование цемента 500 марки.

Арболитовые блоки и процесс их формирования

Блоки необходимо полностью сформировать не позднее 15 минут после смешивания компонентов. Часто при формировании используют механические средства. Выделяют несколько видов формирования:

• ручное формирование без вибрирования;
• ручное формирование с вибрированием;
• производство на вибростанке;
• производство на вибростанке с пригрузом.

Механизация процесса позволяет добиться большей стабильности механических параметров и линейных размеров, получить более высококачественные арболитовые блоки.

При кустарном производстве зачастую смесь для блоков оказывается слишком жидкой, и блоки приходится вынужденно выдерживать в опалубке, пока не произойдёт загустение. В общем же случае, при соблюдении технологии производства, формы снимают с блоков без выдержки, и сырые блоки оставляют для просыхания на полу цеха или на специальном съёмном поддоне.Уплотнение арболитовых блоков производят вовсе не с целью повышения их плотности: основной целью является достижение максимально равномерного распределения щепы в цементном тесте, так, чтобы ориентация её частиц была произвольной, а поверхность была полностью укрыта. Даже при одинаковом составе арболитовые блоки могут обладать различными характеристиками, если были подвергнуты разному уплотнению. Вибрация может привести к осаждению цемента, поэтому используется при уплотнении умеренно. При уплотнении блоков не происходит деформации зёрен щепы, изменяется лишь площадь их взаимного соприкосновения и ориентация в пространстве. Цемент выступает в качестве клея, и при разной степени уплотнения изменяется толщина слоя цементного клея, покрывающего частицы щепы. Поэтому после уплотнения изменения размеров блока не происходит.

Точность при изготовлении арболита

Очень важно, чтобы производство осуществлялось в соответствии с ГОСТом, и отклонения при дозировании компонентов были не более нескольких процентов. При недостаточном количестве воды в смеси будет смочен не весь цемент, а в результате её избытка может быть снижена прочность изделия, оно приобретёт чрезмерную гибкость, увеличится время, в течение которого произойдёт первичное схватывание высыхающего блока.

Оптимальные пропорции минерализирующих веществ подбирают опытным путём, так как в нормативах указаны дозировки для щепы определённого калибра при влажности 25%. Правильно подобранные пропорции обеспечат долгий срок службы готовых блоков.

Важно подобрать и температуру воды для минеральной смеси: она должна быть не меньше 15 °С, поэтому в холодное время воду подогревают, используя механический или химический подогрев (с минерализатором CaCl₂).

Физические свойства арболита

Одним из важнейших физических свойств арболита является его плотность. По назначению готовых изделий материал принято делить на два вида:

• теплоизоляционный;
• конструкционный.

В качестве теплоизоляционного используют арболит с плотностью, не превышающей 500 кг/м³. Такой материал может использоваться всюду, где нагрузка распределяется на другие элементы конструкции, например, даже в качестве теплоизоляции наружных стен, если вес кровли и перекрытий воспринимается другими несущими частями.

Конструкционный арболит обычно обладает плотностью в диапазоне от 550 до 700 кг/м³, однако встречаются изделия с экстремально высокой плотностью до 850 кг/м³. Несмотря на превосходство в прочности, такие образцы уступают более лёгким в теплоизоляционных свойствах. Измерение плотности блока производится после полного его высыхания.

Для изготовления стен возможно использование литого арболита, их итоговая плотность составит около 300 кг/м³, при этом несущая способность таких стен будет соответствовать каменным, обладающим плотностью 550 кг/м³.

Прочность блоков

Основной характеристикой блоков, используемой для классификации их несущей способности, является прочность на сжатие, которая даёт изделию класс и марку. Она определяется по средним результатам испытаний, производимых над всей партией образцов. Класс арболита определяет его гарантированную прочность, и его наличие у партии означает, что хотя бы 95% её образцов ему соответствуют.

Между маркой и классом принято устанавливать зависимость при помощи коэффициентов вариации. Разрыв между этими характеристиками может многое рассказать об особенностях организации работы производства. Принято считать, что чем он меньше, тем организация работы выше. Допустимым разрывом для первой категории является значение не более 18%, для высшей – 15%.

Класс обычно имеет смысл присваивать крупным кладочным камням, к которым относятся и арболитовые блоки, в то время как к мелкой кирпичной кладке это понятие не применимо.

Существуют рекомендации по использованию классов в зависимости от задачи. Так, для несущих стен одноэтажных зданий (высота до трёх метров) следует использовать материалы от В 1.0 класса, если же высота стен больше трёх метров – от В 1.5 класса. При строительстве двухэтажных и трёхэтажных зданий нужны блоки классов В 2.0 и В 2.5, соответственно.

Арболит обладает рядом преимуществ по своей прочности в сравнении с пенобетоном, газобетоном и другими пористыми видами бетона: он в гораздо меньшей степени подвержен образованию трещин, так как обладает высокой прочностью на изгиб (от 0.7 до 1.0 МПа), а значение его модуля упругости может составлять 2300 МПа. При этом его прочность на сжатие не меньше – она является типичной для пористых бетонов.

Читайте также Производство газобетонных блоков для строительства дома

Теплопроводящие свойства арболита

Ещё одним очень важным параметром арболита является его теплопроводность. Её зависимость от плотности материала проиллюстрирована графиком:

Существует рекомендованная ГОСТом толщина ограждающих конструкций, изготавливаемых из арболита. Для умеренных широт она составляет 38 см, однако на практике это значение несколько завышено, и очень часто при строительстве жилых домов используют блоки с размерами 500х300х200 мм, выкладывая их в один ряд. При наличии внешней и внутренней отделки таких стен внутри помещения будет поддерживаться нормальная температура.

Распространённый вид дополнительной теплоизоляции – перлитосодержащие тёплые штукатурные системы (толщина 1,5 – 2 см).

При строительстве бани и других помещений, в которых отапливание происходит периодически, часто используют специальный вид кладки блоков: на ребро.

Арболит и влага

Водопоглощение арболита различно для теплоизоляционных и конструкционных блоков: 85% и 75%, соответственно. При этом вода практически не накапливается внутри блоков, так как они являются слабо смачивающимися, и вода, попадающая на арболитовый блок, свободно протекает насквозь. Именно поэтому при строительстве стен арболит не используют без внешней, фасадной отделки растворами штукатурки или навесных систем защиты.

Арболитовые блоки и холод

Строительные материалы разрушаются при воздействии низких температур из-за того, что вода, содержащаяся в их порах, расширяется при замерзании. Это значит, что чем больше воды может поглотить материал, тем меньшей морозоустойчивостью он обладает. Для арболита характерна низкая сорбционная влажность, и это означает, что он достаточно устойчив к замерзанию (от F25 до F50). Даже для стен, ничем не защищённых от влияния окружающей среды, реальный срок эксплуатации может достигать 7 – 10 лет, а при наличии защиты стены от прямого попадания влаги можно ещё значительно повысить устойчивость арболита к низким температурам.

Усадка готовых блоков

Основные процессы усадки заканчиваются ещё на этапе изготовления блоков. После этого, сокращение размеров некритично (не более чем 0,4% — 0,8%), может происходить в первые месяцы использования блока уже после его укладки, а также под действием нагрузки в виде перекрытий, кровли. В связи с этим следует придерживаться рекомендации не проводить отделочные работы в течение первых 4 месяцев после завершения основных работ по созданию конструкций.

Негорючесть арболита

Арболит имеет высокие огнеустойчивые показатели:

• трудногорючий материал (группа Г1);
• трудновоспламеняемый материал (группа В1);
• материал, образующий мало дыма (группа Д1).

Низкая проводимость звука

Арболитовые блоки являются отличной звукоизоляцией и превосходят по свойствам подавления шума обыкновенную древесину и кирпич, абсолютным показателем может послужить коэффициент шумопоглощения, который варьируется от 0,17 до 0,6 в диапазоне звуковых частот 135 – 2000 Гц.

Арболитовые блоки и пар

Степень паропроницаемости арболитовых конструкций составляет порядка 35%, а это значит, арболит пропускает воздух, что гарантирует комфорт в доме в любое время года, а также отсутствие излишней влажности. Это значит, в помещениях, где стены выполнены из арболита, не будет появляться плесени и грибка.

Читайте также Резиновая плитка: технология производства, преимущества и недостатки

Отрицательные свойства арболита

Несмотря на обилие полезных качеств и свойств, арболит обладает и отрицательными качествами, о которых нужно знать, чтобы иметь возможность учитывать их. Так, вопросы и сомнения при выборе строительного материала могут вызвать следующие факты:

1. Наличие на рынке большого количества низкокачественной продукции. Качество и объективные характеристики материала, произведенного в кустарных условиях, невозможно ни гарантировать, ни даже оценить точно, так как вне заводского производства очень трудно выполнить все нормативные требования к технологическому процессу, при этом в регионах не всегда легко найти в продаже заводскую продукцию, так как её объёмы не очень велики.
2. Нестабильность геометрических размеров блоков.Неточные соответствия размеров и ориентации поверхностей арболитовых блоков часто вызывают проблемы при кладке, вынуждают увеличивать толщину швов, а это приводит к избыточному расходу материала, снижению скорости работы, а также ухудшает общие свойства готовой конструкции. Причина часто кроется в использовании ручного труда при производстве. Противостоять этому недостатку всё же возможно: рекомендуется использовать при кладке тёплые перлитовые растворы, в это же время производители работают над повышением точности геометрии блоков, производя фрезерование их поверхностей.
3. Влагопроницаемость незащищённых поверхностей.Существует неподтверждённое предположение, что кладка из арболитовых блоков, не покрытая никакой защитой, может быть проницаемой даже для ветров большой силы. Но уберечь конструкцию от внешних влияний можно легко, произведя наружную отделку поверхности.
4. Цена блоков.Так как процесс производства арболитовых блоков обычно сочетает не очень высокий объём производства и низкую степень автоматизации процесса, себестоимость готовой продукции может превосходить таковую для пенобетонных и газобетонных блоков в полтора раза.
5. Ограниченный выбор отделки.На самом деле при работе с конструкциями из арболитовых блоков важно соблюдать лишь одно правило: сочетать с арболитовой кладкой исключительно «дышащие» варианты отделки.

Положительные свойства арболита

Есть немало достоинств арболита, о которых не нужно забывать:

1. Экологическая безопасность арболита.
   Арболит не выделяет токсичных веществ в воздух, он безвреден и может использоваться в качестве конструктивного материала при строительстве жилых помещений.
2. Паропроницаемость.Благодаря высокой паропроницаемости в постройках из арболита всегда будет поддерживаться комфортный уровень влажности, жидкость не будет собираться на стенах и становиться причиной развития плесени.
3. Лёгкость.Примечательные упругие свойства арболита, а также его лёгкость позволяют обойтись без возведения тяжёлого фундамента, кроме того, постройкам из арболита не страшны сейсмические угрозы.
4. Простота обработки.Арболит легко поддаётся всевозможной обработке.
5. Лёгкость произведения монтажаПодобно дереву, в арболите можно легко проделывать отверстия, вкручивать саморезы, вбивать гвозди, монтировать крепежи разных типов.
6. Невысокая теплопроводность.Благодаря низкой теплопроводности арболита, в малоэтажных зданиях, где нагрузки не слишком велики, можно добиться однослойной структуры стены, так как нет дополнительной необходимости устанавливать теплоизоляцию.
7. Хорошая звукоизоляция.Благодаря низкой проводимости арболита для звуковых волн при обычных условиях в постройках можно обойтись без дополнительной звукоизоляции отдельных помещений.
8. Высокая прочность.В силу прочности арболитовых блоков при строительстве небольших объектов можно не производить армирование кладки.
9. Биоустойчивость.Биологические разрушения не страшны для арболита, он не поражается грибком, на нём не развивается плесень, он не является благоприятной средой для размножения микробов.
10. Высокая огнеупорность.
    Арболит способен в течение долгого времени выдерживать влияние высоких температур, он трудногорюч, создаёт мало дыма и не способствует распространению очага пламени.