При производстве ДЦК широко применяются химические добавки. В смесь их вводят для повышения марочной прочности композиции, ускорения процессов твердения, улучшения техно­логических свойств смеси (удобоукладываемость, однородность), повышения защитных свойств конструкций по отношению к стальной арматуре (ингибиторы коррозии стали), улучшения строительных свойств материала.

Добавками служат химические вещества, которые локализуют замедляющее действие экстрактивных веществ, содержащихся в целлюлозном заполнителе, или покрывают частицы запол­нителя водонепроницаемой пленкой, препятствующей соприкосновению вредных веществ заполнителя с цементным тестом. Многие добавки ускоряют твердение ДЦК, что позволяет сокра­тить срок воздействия вредных веществ на гидролиз и гидратацию цемента. Для поризации арболита используют пснообразующие и воздухововлекающие добавки. В табл. 2.24 перечислены химические добавки, рекомендованные для приготовления композиционной смеси.

Выбор химических добавок зависит от вида и качества целлюлозного заполнителя, а также плотности ДЦК и степени армирования конструкций.

При использовании древесного заполнителя и других заполнителей растительного происхождения химическая добавка выбирается в зависимости от их активности — содержания Сахаров и водорастворимых экстрактивных веществ. При применении заполнителя из хвойной выдержанной древесины (атмосферное хранение в течение 3 месяцев и более) эффективным ускорителем твердения арболита является хлорид кальция и комплексные добавки на его основе, а для заполнителя из свежесрублен-ной древесины — сульфат алюминия и комплексные добавки на его основе. При использовании заполнителя из смешанных пород древесины или лиственницы наиболее эффективны комплексные
растворов. При приготовлении раствора химических добавок пользуются следующими расчетами.

Необходимое количество воды для заправки емкости доставляет Ф—Vdp- Р.

Введение химических веществ в смесь ДЦК можно осуществлять двумя способами. При первом способе химическую добавку применяют в виде водного раствора определенной концентрации и перемешивают с предварительно увлажненным целлюло-зосодержащим заполнителем. При втором способе химическую добавку предварительно растворяют в воде, предназначенной для замачивания заполнители. В обоих случаях химическое вещество осаждается на поверхность заполнителя и частично заполняет его поры.

Механизм «минерализации» волокнистых материалов — цел-люлозосодержащих заполнителей сводится к тому, что при их погружении в ванну для замочки (пропитки) с химическим раствором «минерализатора» его частички адсорбируются (поглощаются) внешней поверхностью заполнителя, а затем диффундируют внутрь волокна. Количество адсорбированного вещества при равновесной адсорбции зависит от ряда технологических факторов и в первую очередь от концентрации раствора, продолжительности пропитки, температуры и сродства химического раствора (адсорбента — «минерализатора») и частиц заполнителя. При низких температурах наблюдается высокая выбираемость, т. е. более высокое сродство адсорбента волокну.

Постепенный переход адсорбента из раствора на волокно ограничен пределом, после достижения которого распределение химического вещества—«минерализатора» между волокнистым заполнителем и раствором остается постоянным, устанавливается равновесие в системе. При этом наблюдается явно выраженное избирательное поглощение адсорбента волокном, вплоть до полного истощения ванны.

Проникание в волокнистый целлюлозосодержащий заполнитель химического вещества — «минерализатора» проявляется вследствие диффузии адсорбента. В начальной стадии пропитки на поверхности волокнистого заполнителя образуется слой адсорбента повышенной концентрации. Наличие градиента концентрации заставляет адсорбент диффундировать во внутренние слои волокна со скоростью, пропорциональной градиенту. В условиях пропитки древесины и других заполнителей растительного происхождения диффузия «минерализаторов» в толщу заполнителя происходит со скоростью, во много раз меньшей скорости адсорбции частиц поверхностью, и более чем в 1000 раз медленнее, чем в водном растворе. Это объясняется трудностью преодоления субмикроскопической и микроскопической структур и действия заряженности древесных волокон и заполнителя растительного происхождения.

При диффузии «минерализатора» его концентрация изменяется с расстоянием нелинейно, в таком случае пользуются дифференциальным уравнением, выражающим второй закон Фика;

Коэффициент диффузии D (см2/с) представляет собой количество вещества, проникающего в единицу времени через единицу площади при перепаде концентрации адсорбента также равном единице. Отрицательный знак перед скобкой означает перемещение адсорбента от участков с высокой концентрацией к участкам с более низкой концентрацией. Скорость диффузии зависит от структуры ионов и величин рН раствора и волокна, величины набухания волокна, температуры, наличия активных групп. На процесс диффузии благоприятно действуют высокая дисперсность адсорбента, его молекулярный вес (малый), рыхлость структуры ткани заполнителя растительного происхождения, повышение температуры, ослабление сил сродства и электрических сил отталкивания.

Химический потенциал «минерализатора», или мера сродства адсорбента древесине или другим целлюлозосодержащим заполнителям растительного происхождения, может быть определен в г • моль/л по выражению Викерстафа:

Как видно из табл. 2.25, при одинаковой концентрации в ванне раствора хлорида кальция и жидкого стекла за равные промежутки времени жидкого стекла осаждается на древесине больше. Это показывает, что химический потенциал, или мера сродства, у жидкого стекла выше по отношению к древесине, чем у хлорида кальция.

Из приведенного выражения видно, что глубина проникания раствора (вещества) в древесину в большей степени зависит от поверхностных явлений раствора вязкости, поверхностного натяжения и смачивания.

Для однородной «минерализации» древесного и других заполнителей растительного происхождения способом замочки (пропитки) в ванне с учетом выбираемости адсорбента из раствора, зависящей от химического потенциала — меры сродства с заполнителем, необходимо поддерживать концентрацию раствора в оптимальном диапазоне, для чего ее следует систематически проверять и корректировать.

Изложенные теоретические положения «минерализации» органического целлюлозосодержащего заполнителя для производства ДЦК дают более правильное и полное понимание процессов и закономерностей. Это позволяет сделать технологические процессы более управляемыми, дает возможность активного вторжения теоретических положений в технику и технологию «минерализации», а также интенсификации этого процесса путем использования новых химических веществ с учетом оптимального химического потенциала и конкретного вида заполнителя растительного происхождения. Теоретически обоснованный подход к подготовке заполнителя в целом направлен на улучшение процесса структурообразования и качества ДЦМ, увеличение долговечности.

Для поризации цементного камня в арболите необходимо применять порообразователи, обеспечивающие стабильность свойств поризованного арболита. Арболитовую смесь поризуют технической пеной или воздухововлекающими добавками.

Техническую пену приготовляют преимущественно из пенообразователей промышленного производства на основе первичных и вторичных алкилсульфатов (соответственно ТУ 38-10755—80, ТУ 38-10719—77) и др. На пеногенераторе конструкции ЦНИИЭПсельстроя можно готовить техническую пену и из жид-костекольного пенообразователя.

В качестве воздухововлекающих добавок при приготовлении поризованного арболита рекомендуются омыленный древесный пек (ЦНИПС-1 по ТУ 81-05-16—76), смола нейтрализованная воздухововлекающая (СНВ по ТУ 81-05-75—74), смола древесная омыленная (СДО по ТУ 13-05-02—83).

Для изготовления изделий из поризованного арболита могут использоваться различные химические добавки в соответствии с классификацией ГОСТ 24211—80*.

В качестве химических добавок при приготовлении поризованного арболита рекомендуются хлорид кальция технический (ГОСТ 450—77*); стекло натриевое жидкое (ГОСТ 13078— 81 *), сернокислый глинозем, известь-пушонка (ГОСТ 9179— 77).

Водные растворы химических добавок (хлористый кальций, сернокислый глинозем и т. д.) при изготовлении изделий из поризованного арболита допускаются к применению только в виде комплексных добавок (в пересчете на сухое вещество): например, жидкое стекло и хлорид кальция в соотношении 2: 1 по массе — в количестве 2...6% массы цемента; жидкое стекло и сернокислый глинозем в соотношении от 1 : 1 до 1 :2 по массе — в количестве 5...7% массы цемента; сернокислое железо, гидроксид и хлорид кальция в соотношении от I ;8: 1 до 2: 10: 2 по массе — в количестве 10...12% массы цемента.

При изготовлении армированных изделий используют комплексную химическую добавку, состоящую из жидкого стекла и фурилового спирта в соотношении от 1 :0,01 до 1 :0,03 по массе, в количестве 3,7...3,9% вяжущего.

Добавки ГКЖ-10 и ГКЖ-11 (ТУ 6-02-696—72) применяются для улучшения физико-механических свойств ДЦК; возможное содержание ГКЖ в растворе показано в табл. 2.31.


Для улучшения физико-механических, реологических и формовочных свойств ДЦК, а также с целью экономии вяжущего применяются минеральные добавки в виде отходов камнепиле-ния — известняковый штыб (отсевки — мелкая фракция), шлаки, строительный песок и др.

Химические вещества -добавки поступают на арболитовое производство в металлических оцинкованных барабанах вместимостью 70...100 кг, в полиэтиленовых мешках или в жидком виде в железнодорожных цистернах. Хранят химические вещества в закрытых складах, оборудованных принудительной вентиляцией.


Жидкие химические добавки —хлорид кальция, жидкое стекло и др. хранит в емкостях из нержавеющей стали.

Растворы рабочей концентрации, подготовленные в отделении приготовления химических добавок, по трубопроводам направляются в расходные емкости смесительного отделения с помощью насосов типа НД (рис. 2.22), применяемых в качестве дозаторов химических растворов (табл. 2.32). Для этих же целей может быть использован насос-дозатор жидкости типа СБ-32.

Вязкие растворы жидкого стекла перекачивают шестеренчатым насосом типа Г-11 с подачей 35 л/мин. Насос приводится в действие электродвигателем ПМУ6М12У4 мощностью 1,5 кВт, который может бесступенчато изменять частоту вращения вала от 150 до 1500 мин-1, соответственно меняя его производительность.


При применении химических добавок в производстве арболита необходимо соблюдать правила техники безопасности, согласно требованиям СНиП Ш-4—80, Техника безопасности в строительстве.

Хранить нитраты натрия и кальции, ННК и ННХК разрешается только в специальных складах отдельно от кислот. В помещении, где хранится кристаллический нитрат натрия, нельзя курить и вести работу с открытым пламенем. Жидкие концентраты химических добавок должны храниться в соответствующих емкостях, твердые — в закрытой таре и в сухом помещении.

В отделении приготовления растворов добавок и арболитовой смеси необходимо предусмотреть принудительную вентиляцию.

В процессе работы с рекомендуемыми химическими добавками следует принимать меры предосторожности, предотвращающие их попадание на кожу рабочих и в пищу.


Все рабочие, занятые приготовлением арболитовой смеси и укладкой арболита, должны пройти специальный инструктаж, иметь резиновые перчатки, брезентовую спецодежду и защитные очки.

Находящееся под напряжением оборудование необходимо надежно заземлить.

Эксплуатацию смесительного и другого электрифицированного оборудования по приготовлению, транспортированию и укладке арболитовой смеси следует осуществлять в полном соответствии с требованиями СНиП 111-4—80.