Существенным недостатком древесного заполнителя и других органических целлюлозных заполнителей, отрицательно влияющих на прочность ДЦК и их стойкость при переменном влаж-ностном режиме, являются объемные влажностные деформации заполнителей, меняющиеся в широких пределах в зависимости от влажности и температуры среды. К таким деформациям относятся усадка-усушка вдоль волокон (0,1...0,3%) в радиальном (от 3 до 5%) ив тангенциальном (6..12%) направлениях, набухание, изменение формы (коробление). Для сравнения укажем, что усадка цементного камня из портландцементного клинкера составляет всего лишь 0,3...0,4%.

Древесный заполнитель, как и другие целлюлозосодержащие заполнители растительного происхождения, в процессе твердения и сушки ДЦК, а также и при эксплуатации конструкций на его основе подвержен объемным деформациям: может попеременно усыхать и набухать в зависимости от атмосферных условий, изменять форму и размеры, что способствует возникновению внутренних напряжений и деструкции контактных зон, снижению прочности структуры композита. Взаимосвязанное стеснение деформаций твердеющего минерального вяжущего — цементного камня и самих частиц древесного заполнителя может, по-видимому, явиться основным источником, обусловливающим начальное напряженное состояние твердеющего ДЦК. Однако суммарное напряженное состояние, возникающее в процессе структуро-образования в конгломерате типа арболита, не ограничивается действием только усадочных напряжений клеевой прослойки — цементного камня и древесного заполнителя. На определенных этапах на образование структуры арболита могут повлиять напряжения влажностные, температурные и от упругого действия органического целлюлозного заполнителя, особенно на стадии уплотнения и формирования изделий. Эти составляющие напряженного состояния арболита и их количественные значения изучены пока недостаточно.

Наиболее значительными самопроизвольными объемными деформациями древесного заполнителя являются влажностные деформации (усушка, набухание), которые сильно отличаются по величине в различных направлениях его морфологического строения из-за анизотропности древесины и могут достигать соотношения 1 : 120. При этом объемная усушка древесного заполнителя может составить 15...20%, тогда как объемная усадка цементного камни — всего 0,9...1,2%. Естественно предположение, что напряженное состояние в структуре композита типа арболит зависит в большей мере от напряжений, возникающих в результате усушки и набухания древесного заполнителя, чем от усадки или набухания цементного камня (так как усадка древесного заполнителя в десятки раз больше, чем цементного камня), вто время как у многих бетонов на минеральном заполнителе это состояние обусловливается деформациями цементного камня.

Целесообразность уменьшения усадочных деформаций арболита определяется и тем, что отпускная влажность изделий и конструкций из него, регламентированная ГОСТ 19222—84, принята равной 25%, древесный же заполнитель интенсивно усыхает при удалении гигроскопической влаги (при снижении влажности от 27...30% до нуля), т. е. возможна усадка арболита в уже возведенных зданиях. Обследование стеновых панелей из арболита в животноводческих и птицеводческих зданиях, проведенное ЦНИИЭПсельстроем в разное время года, подтвердило высказанные нами опасения. Результаты этого обследования показали (табл. 1.4), что к концу зимнего н началу весеннего периода влажность арболита в стеновых панелях составила в среднем 9,3...23% (по СНиП 11-3 -79 допустимое значение влажности арболита во влажных условиях эксплуатации равно 15%). В летнее время за счет естественного высушивания сооружений содержание влаги в арболите снижалось до 7,5...15,6%. Большой градиент влажности внутри его слоев--от 7,8% (наружный слой) до 26,2% (внутренний слой) —показывает, что при высыхапин в арболите могут развиваться значительные влажностиые напряжения, вызывающие вследствие неравномерной усадки слоев деструкционные процессы. Следовательно, резервом получения арболита высокой прочности со стабильными фияико-ме-ханическими показателями можно считать уменьшение отрицательного влияния влажноетных деформаций древесного заполнителя, т. е. снижение влажноетных напряжений.

В процессе твердения цементного теста и тепловой обработки арболита при температуре выше 35...55° С в структуре последнего возникают незначительные температурные напряжения, которые можно не учитывать. При этом перепад между температурами окружающей среды (цеха) и сырья не превышает 20...30°С, температурный коэффициент линейного расширения древесного заполнителя вдоль волокон составляет 4,5- 10~6°С ; поперек волокон—-46,2- 10"6°С . В работе Я. В. Столярова показано, что изменение температуры в пределах 4...55"С заметно не влияет на линейное расширение бетонов на минеральных заполнителях. Практическое значение имеют влажностиые деформации ДЦК, вызываемые набуханием, усушкой и короблением (изменением формы) заполнителя.

При исследовании влажноетных объемных деформаций, развивающихся в структуре арболита как в процессе его твердения, так и при эксплуатации, значительный интерес представляют работы по выявлению влияния влажноетных деформаций на прочность бетона на минеральном заполнителе, проведенные Л. В. Беловым, С. В. Александровским, Л. Л. Гвоздевым, Н. X. Арутюня-ном, И. И. Улицким, Г. Д. Дибровым, М. М. Королевым и др. Важное значение имеют работы Б. Н. Уголева, В. М. Хрулева, изучавших влияние режимов сушки на напряженное состояние клееной древесины [11, 12, 16, 32, 41, 82, 84], и ряд фундаментальных работ но гидротехническим бетонам, работающим в условиях увлажнения и высыхания, которые характерны и для ДЦК.

Влияние влажноетных напряжений на прочность бетонов на минеральном заполнителе в основном обусловлено деформациями цементного камня и может быть в некоторой степени объяснено на основе концепций о расклинивающем действии тонкого слоя воды, развитых Б. В. Дерягиным, а также представлений П. А. Ребиндера о двухмерной миграции молекул водной фазы и участии ее в появлении раздвигающих усилий в микрощелях. Однако деструкционные процессы, возникающие в бетоне типа арболит под воздействием переменного влагосодержания в процессе твердения и эксплуатации, носят несколько более сложный характер. Помимо влажноетных деформаций, в цементном камне появляются более опасные объемные влажностиые деформации органического целлюлозного заполнителя.

Другой важной специфической особенностью древесного заполнителя является значительное давление набухания, влияние которого на процессы структурообразоиания ДЦК, в частности арболита, до проведения нами исследований [35, 41] не изучалось, хотя из результатов работ Ю. М Иванова и И. Д. Грачева следует, что при увлажнении древесины развивается большое давление набухания. Для принятых размеров образцов и пород древесины Ю. М. Иванов определил, что давление набухания находится в пределах 0,76..1,5 МПа для радиального направления и 0,86..3,1 МПа для тангенциального направления; для ранней зоны годичного слоя древесины сосны оно составило 1,68 МПа, для поздней древесины — 4,47 МПа. Столь близкие значения давления набухания отдельных участков древесины в контактных зонах и прочности арболита, как нам представляется, определенным образом сказываются на структурной прочности композита, поэтому изучение степени влияния давления набухания заполнителя и самого арболита в частично стесненных условиях, близких к реальным условиям эксплуатации изделий и конструкций, имеет как научный, так и практический интерес.

Таким образом, арболит можно рассматривать как специфический легкий бетон, в котором самопроизвольные влажностиые деформации заполнителя (древесины и др.) и, как следствие, возникновение значительного давления набухания проявляются особенно сильно. Следует отметить, что до настоящего времени изучению влияния самопроиивольных влажноетных деформаций на структурную прочность и стойкость арболита в условиях переменного увлажнения и высыхания уделялось мало внимания.

В 1972—1974 гг. нами начато исследование отрицательного влияния влажноетных деформаций древесного заполнителя на структурную прочность арболита и его стойкость во влзгопере-менных условиях (в частично стесненных условиях) и способов улучшения прочностных свойств этого материала. Результаты исследований доложены на производственно-техническом семинаре, организованном Госстроем СССР в 1974 г. в Краснодаре.