На качество фибролитовых плит большое влияние оказывает порода и размеры древесной стружки. Толщина стружки влияет на эластичность, прочность, качество поверхности, внешний вид и состояние кромок плит, а также на удобоукладываемость шихты прн формовании. От ширины древесной стружки зависит удельная ее поверхность и связанные с этим расход цемента, плотность, прочность, био- и огнестойкость фибролита.

Исследования зависимости прочности фибролита от размеров древесной стружки и расхода цемента (рис. 8.1 и 8.2), выполненные во ВНИИНСМе, показали, что прн расходе цемента 210 кг/м3 и средней плотности 350 кг/м3 с уменьшением до определенного предела величины удельной поверхности древесной стружки прочность фибролита возрастает. По мере дальнейшего снижения удельной поверхности древесной стружки за счет увеличения ее толщины наблюдается падение прочности фибролита в результате уменьшения количества переплетений и контактов в единице объема. При увеличении ширины стружки соответственно увеличивается ее удельная поверхность и, как результат, возрастает расход цемента на 1 м3 фибролита.

Для каждого размера древесной стружки и, следовательно, каждой удельной поверхности существует оптимальный рациональный расход цемента. С этой связи нами исследовалась древеская стружка с размерами по ширине 4...6 мм, толщине 0,4...0,45 мм, длине 500 мм, используемая на большинстве заводов, изготовляющих фибролит.

Структура фибролита и его свойства в основном зависят от состава фибролитовой массы и могут регулироваться в сравнительно широких пределах при принятой технологии изготовления.

Для фибролитовых плит применяется древесина и так называемая шерсть — стружка длиной до 500 мм, шириной 1...5 мм и толщиной 0,2...0,7 мм.

На производство 1 м3 фибролитовых плит расходуется — 115 кг древесной шерсти, для получения которой необходимо 0,25...0,35 м3 дров — долготья. Для изготовления древесной шерсти применяется долготье или пригодные по сечению древесные кусковые отходы длиной не менее 450 мм.

Для производства фибролитовых плит требуется древесная шерсть с шириной лент около 3...4 мм, толщиной 0,3...0,5 мм. Прн изготовлении акустических фибролитовых плит используют более зкую древесную шерсть (шириной 1...2 мм) и более толстую. Прн неизменном расходе цемента, но при толщине лент менее 0,25 мм прочность плит снижается. Объясняется это тем, что тонкая древесная шерсть имеет сильно развитую поверхность и на единицу ее площади приходится недостаточное количество цемента. С увеличением толщины ленты более 0,5 мм ее эластичность снижается и она становится ломкой.

Для сохранения высокой эластичности шерсти при увеличении толщины уменьшают ширину лент. Лент древесной шерсти длиной 250...500 м в составе должно быть не менее 75%. Ленты короче 50 мм в производстве фибролита не применяются. Древесная шерсть должна быть чистой, без гнили, коры и посторонних примесей, иметь цвет и запах здоровой древесины.

Первые попытки изготовить фибролит на портландцементе относятся к началу XX в. Однако они не увенчались успехом, поскольку или цемент не схватывался с древесной шерстью, или прочность полученного материала была недостаточной. Тогда возникло предположение, что древесина содержит вещества, которые препятствуют нормальному твердению цемента. Проведенные научные исследования показали, что причиной плохого схватывания цемента являются некоторые составные части древесины — «цементные яды».

Борьба с «цементными ядами» в древесине является одной из основных задач, от успешного решения которой в значительной степени зависит качество выпускаемых фибролитовых плит.

Водорастворимые сахара, выделявшиеся из древесины, как бы отравляют частички цемента, изолируя их от воды, с которой они должны вступать в химическую реакцию, поэтому условно они и называются «цементными ядами».

Кроме того, выделяющиеся из древесной шерсти водорастворимые сахара уменьшают щелочность среды (рН) цементного теста, в то время как высокое значение рН является необходимым условием для его твердения. В целях улучшения твердения фибролита, как и других ДЦК, в состав смеси вводят химические добавки — «минерализаторы».

Во ВНИИНСМе с целью изыскания оптимального «минерализатора» были проверены: сернокислый глинозем, сода и сульфат натрия, жидкое стекло и хлористый кальций. Применялись выдержанная еловая шерсть и цемент М400 Белгородского завода. Результаты испытания образца фибролита средней плотностью 350 кг/м3 в 1 и 28-суточном возрасте, приведенные в табл. 8.5 позволяют считать, что лучшими из испробованных «минерализаторов» являются сернокислый глинозем и хлористый кальций.

Способность сернокислого глинозема и жидкого стекла обезвреживать древесину была подтверждена серией опытов, где применяли древесную шерсть, изготовленную из выдержанной и свежесрубленной древесины ели, березы и осины.

Образцы фибролита со средней плотностью 350 кг/м3, изготовленные на хлористом кальции и свежей древесной шерсти, показали в большинстве случаев через 1 сутки твердения в естественных условиях крайне незначительную прочность или дали брак, прочность же образцов на сернокислом глиноземе и жидком стекле за тот же период твердения была высокой (табл. 8.6).

Для выяснения влияния «минерализаторов» на конечную прочность цементного фибролита (р=350 кг/м3), изготовленного на выдержанной еловой шерстн и цементе М400 Белгородского завода, были испытаны образцы, которые твердели в естественных условиях в течение 1, 2, 3, 7, 14 и 28 суток (рнс. 8.3). Эти образцы изготовлялись с применением хлористого кальция, жидкого стекла и сернокислого глинозема.

Первые сутки твердения являются наиболее показательным и одновременно решающим периодом для вызревания плит цементного фибролита. За это время в основном заканчивается химическое взаимодействие древесины с цементом, происходит формирование структуры материала, достигается распалубочная прочность. Из рис. 8.3. видно, что прочность фибролита, минерализованного сернокислым глиноземом, через 28 суток меньше на 10...12% по сравнению с прочностью фибролита, изготовленного с применением хлорида кальция. Однако по темпам твердения в ранние сроки (1...3 суток) сернокислый глинозем показал лучшие результаты. Жидкое стекло обеспечивает быстрое твердение фибролита в ранние сроки, но конечная прочность образцов при этом почти в 2 раза меньше по сравнению с прочностью фибролита, минерализованного хлоридом кальция.

Для выявления характера влияния хлорида кальция и сернокислого глинозема на древесные сахара, танниды и терпены, а также составных частей древесных экстрактов на цемент в присутствии «минерализаторов» во ВНИИНСМе были поставлены специальные опыты*. Образцы размером 3X3X3 см изготовлялись из цементного теста нормальной густоты (цемента М400 Белгородского завода). В него вводили добавки с одним из указанных веществ в количестве от 0,05 до 0,5%. Тесто затворялось водой, растворами хлорида кальция или сернокислого глинозема с плотностью 1,03. Образцы испытывали через 3 и 28 суток твердения в воздушно-сухих условиях. Результаты испытаний позволили сделать следующие выводы: наиболее опасной для цемента является сахароза; менее опасны ксилоза и глюкоза; глюконат кальция отравляет цемент в значительно меньшей степени, чем глюкоза; танниды (скипидар) замедляют твердение цемента; хлорид кальция является хорошим нейтрализатором дубильных вещетв, но слабо противостоит стабилизирующему действию Сахаров; небольшие добавки компонентов экстрактивных веществ древесины (до 0,075%) способны увеличивать прочность цементного камня во все сроки твердения; сернокислый глинозем является сильным, обезвреживающим сахара средством.

Предположительно механизм локализации древесных частиц сернокислым глиноземом заключается в том, что сахара, с одной стороны, в результате воздействия сернокислого глинозема частично переводятся в безвредные для цемента вещества, с другой стороны, адсорбируются на поверхности дисперсных частиц глинозема, что и предотвращает попадание Сахаров в цемент. Кроме того, жидкое стекло воздействует на древесные сахара своей щелочной составляющей, к тому же оно при минерализации образует на поверхности древесных частиц пленки кремниевой кислоты, которые препятствуют прониканию экстрактивных веществ в цемент. Хлорид кальция, осаждая танниды, также производит некоторое локализирующее действие.

Большинство «минерализаторов», в том числе хлорид кальция, жидкое стекло и сернокислый глинозем, являются ускорителями схватывания и твердения портландцемента. Вследствие ускорения процесса схватывания сокращается период взаимодействия «ядов» с цементом, ускоряется и активизируется его твердение, более успешно преодолевается стабилизирующее действие экстрактивных веществ.

Рентгеновские исследования проводились М. М. Черновым на рентгеновском дифрактометре УРС-50Й, оснащенном сцинтилля-ционным счетчиком, при медном излучении 32 кВ, никелевом фильтре и силе тока 11,5 мА. Рентгеж>граммы снимались в интервале углов от 7° до 56° (рис. 8.4). Фазовый состав цементного камня на стружке в фибролите неоптнмальной структуры при недостатке среды представлен: кальцитом СаСОз по линиям с d=3,86; 3,03; 2,49; 2,29; 2,10; 1,917; 1.874А; негидратированными остатками клинкерных минералов по линиям с а=2,76; 2,74; 2,18 А и др., а также небольшим количеством Ся (ОН)2 с /f=2,fil; 1,917 А. Гидратные новообразования представлены гидросульфат алюминатом кальция (эттрингнтом) ЗСаО • А^Оз • 3CaSO< X 297


ХЗШгО с d=9,8; 5,6; 4,7; 2,56 А и др., гндросиликатом кальция 2СаО • S1O2 • 2HjO с d = 3,03; 1,821 А и небольшим количеством гндрохлоралюмнната кальция ЗСаО • А1г03 • СаС1г • IOHjO с d=7,9A. Фазовый состав цементного камня при избытке среды отличается некоторым увеличением количества гндрохлоралюми-ната кальция с d=7,9 А; в фибролите оптимальной структуры он представлен теми же новообразованиями, количество которых в единице объема больше по сравнению с образцами цементного камня в фибролите неоптимальных структур. Наблюдается также увеличение содержания извести Са(ОН)2 с d=4,9; 3,11.;

2,63 А и др.

Как показали исследования, в фибролите оптимальной структуры гндратные соединения образуются в несколько большем количестве. Это не только обеспечивает наилучшее сцепление цементного камня с поверхностью древесной стружки, но и повышает прочность последнего за счет возрастания количества новообразований в единице его объема, что, в соответствии с теорией Пауэрса, повышает прочность цементного бетона.

Цехи по производству цементного фибролита строятся в основном в районах лесозаготовок, при домостроительных или деревообрабатывающих комбинатах.

Технологический процесс производства цементного фибролита заключается в следующем. Поступающую на производство древесину окоривают, после чего направляют на склад для выдержки, По окончании выдержки в течение нескольких месяцев на складе ее разрезают на чуракн длиной 500 мм, из которых затем на древошерстных станках изготовляют древесную шерсть — узкие и тонкие полоски древесины длиной около 500 мм.

Древесную шерсть пропитывают раствором минерализатора и смешивают в определенном соотношении с цементом, получая шихту, которую затем укладывают в формы, прессуют и выдерживают в течение определенного периода времени. Цемент схватывается и достигает прочности, при которой извлекаемые из формы плиты не разрушаются. У извлеченных плит обрезают неровности боковых и торцевых кромок. После этого плиты отправляют для дальнейшего вызревания и сушкн (летом плиты скла­дируют в цехе, зимой и осенью — в сушилке). По окончании сушкн их рассортировывают и отправляют потребителям.

В СССР цементный фибролит выпускают в цехах трех типов, технологические схемы которых примерно одинаковы:

цехи малой производительности (до 20 тыс. м3 плит в год); цехи с полуавтоматнзированнымн поточными линиями (производительностью 79 тыс. м3 плит в год);

цехи, работающие на финском оборудовании. Цех малой производительности. Поступающую в цех древесину разделывают на чураки с помощью балансирной или цнр-кульной пилы. Затем чураки выдерживают в течение нескольких месяцев на складе, после.чего грузят на вагонетки и по узкой колее доставляют в древошерстное отделение. Здесь из них на древошерстных станках вырабатывают древесную шерсть, которую с помощью гидравлического подъемника подают в отделение минерализации.

В этом отделении древесную шерсть загружают в металлические сетчатые контейнеры (корзины) в таком количестве, которое необходимо для выпуска одной плиты. После минерализации древесную шерсть перегружают в смеситель периодического действия, в него же подается цемент, необходимый для изготовления одной плиты. После перемешивания шихту выгружают из смесителя и по лотку транспортируют в.формовочное отделение, где укладывают в деревянную форму.

Форма с шихтой и уложенной поверх нее крышкой по рольгангу поступает к гидравлическому подъемнику, где производится набор пакета из нескольких форм. Этот пакет с помощью подъемной тележки подается под пресс. Крышки, размеры которых в плане несколько меньше внутренних размеров формы, входят при прессовании в них и таким образом прессуют шихту.

Обжатый в прессе пакет затягивается струбцинами и транспортируется на подъемной вагонетке в камеру твердения. После камеры твердения вагонетка передвигается в распалубочное отделение, где плиты извлекаются из форм. Распалубленные плиты подаются в сушильную камеру, а пустые формы —по специальному рольгангу обратно на формовку. Из сушильных камер плиты отвозят на склад готовой продукции, где обрезают у них кромки.

Цех, оснащенный полуавтоматизированной поточной линией. Поступающую на склад древесину окоривают н укладывают в штабеля. После выдержки ее транспортируют в распиловочное отделение, где распиливают на чураки с помощью балансирных или других пил. Затем чураки подают к древошеретным станкам (рис. 8.5), на которых и вырабатывают древесную шерсть. Полученная древесная шерсть пневмотранспортом 3 передается от станков в коллекторы смесительного отделения, откуда поступает на вибростол 4, на котором производится ее минерализация. Одновременно на внбростоле отделяются мелкая шерсть и пыль.

В установленный над внбростолом бачок насосом подается раствор минерализатора, приготовленный в специальных емкостях. Через перфорированные трубки шерсть опрыскивается этим раствором. Минерализованная древесная шерсть сбрасывается с внбростола в смеситель 7, куда поступает цемент через шнек-дозатор 6.

Внутри смесителя под шнеком-лазатором установлены про пеллеры для распыления цемента на древесную шерсть. Переме
шивание в смесителе производится непрерывно. Из смесителя шихта поступает на транспортер 8, над которым размещены раз
равнивающий и сбрасывающий барабаны 9. Зубья сбрасывающего барабана подхватывают шихту и перебрасывают ее в металлические формы //, расположенные на движущемся транспортере 10 вплотную друг к другу. Далее формы проходят под подпрессовывающнм барабаном 13, уплотняющим шихту. После этого круглопильный станок с помощью балансирной пилы разрезает поперек ковер фибролитовой шихты между формами.

Заполненные шихтой формы по роликовому транспортеру 15 поступают к пакетонаборному устройству, являющемуся одновременно прессом 16. После того как по транспортеру 15 пройдет десять форм, автоматически включается поперечный транспортер 20, который подает в пресс 16 прнгрузочную плиту 17. Из пресса пакеты плит электропогрузчиком 18 подаются в камеру 19 твер­дения плит.

После камеры твердения электропогрузчики возвращают пакеты плит в формах обратно в формовочное отделение, где с помощью паксторазборного устройства (сепаратора) 21 они отде­ляются одна от другой. Затем в распалубочном устройстве 22 плиты освобождают от форм, на станке 24 обрезают их кромки. После этого плиты складывают в штабель 27 и вывозят на элект­ропогрузчике для дальнейшего вызревания и сушки под навес 28.

Цех, оснащенный финским оборудованием. Порядок окорива-ния и хранения древесного сырья тот же, что и для других технологических схем, но перед подачей для разделки на чураки древесина должна быть разрезана на двухметровые отрезки (балансы). Балансы, поступившие в древошерстное отделение, многопильный станок разрезает на чураки длиной 500 мм, которые автоматически сбрасываются на транспортер, перемещающий их к древошерстным станкам. Полученная древесная шерсть ленточным транспортером передается в смесительное отделение.

В смесительном отделении шерсть обрабатывают «минерализатором» на специальных шерстетрясах, а затем смешивают с цементом во вращающемся смесительном барабане. Подача це­мента в барабан осуществляется через специальный дозирующий транспортер (редлер), на котором установлены ленточные весы. Полученная шихта попадает на ленточный транспортер, с кото­рого сбрасывается на фанерные поддоны, движущиеся в шкафу начеса, где масса рыхлится и равномерно укладывается на поддон. Поддоны движутся непрерывно. Для разделения шихты между плитами на их стыки укладывают специальные планки. По мере продвижения шихты на поддонах в камере начеса специальные формующие валики разравнивают шихту.

Далее поддон с шихтой поступает на нодпрессовочный валик, откуда с иодпрессованной и обжатой с боков порцией шихты поступает в установку для штабелирования плит, где комплектуется пакет на 9..12 форм. По периметру каждого поддона укладываются обжимные бруски 150X75 мм. Набранный пакет подается по рольгангу в пресс, где пакет прессуется с четырех сторон и сверху.

По окончании прессования пакет стягивают струбцинами, а затем выкатывают из пресса и погрузчиком доставляют в отделение твердения. После твердения он поступает в отделение распалубки. Здесь плиты вручную извлекаются из форм и на фрезерных установках обрезаются их боковые н торцевые кромки. Затем автопогрузчик вывозит плиты на склад для дальнейшего вызревания и сушки.