Вследствие того, что прослойки цементного камня толщиной 0,054...0,365 мм (см. табл. 4.2) в основном обеспечивают проклейку древесных частиц заполнителя и не в состоянии обеспе­чить их защемление, повышение прочности структуры арболита можно обеспечить следующими предложенными нами способами:

физико-химической обработкой древесного заполнителя с целью повышения адгезионной прочности сцепления его с цементным камнем;

введением в состав арболитовой смеси химических и полимерных добавок для повышения (адгезионной и когезионной прочности) сцепления в системе «древесина—цементный камень» и увеличения предельной растяжимости адгезионного соединения;

повышением механического сцепления в структуре (защемление заполнителя), увеличением объема растворной части цементного камня путем ввода в состав арболитовой смеси тонко-измельченных фракций минеральных добавок.

Так как степень отрицательного воздействия влажностных деформаций древесного заполнителя на прочность арболита в большей мере определяется показателями сцепления двух раз­личных по своей природе материалов (органического целлюлозного заполнителя и минерального вяжущего), то изучение влияния этих факторов целесообразно во взаимосвязи. Поэтому при выборе вида обработки древесного заполнителя моделей или модификации цементного камня с целью повышения сцепления в системе «древесина — цементный камень» ставилось условие,
чтобы по возможности одновременно обеспечивалось также снижение влажностных деформаций стабилизацией размеров (объема) заполнителя (т. е. осуществлялось снижение его гидрофиль-ности) или повышение эластичности клеевой прослойки, увеличивающей растяжимость соединения.

При одинаковой шероховатости деревянных моделей адгезионную прочность можно изменять обработкой поверхности, что подтверждает наличие межмолекулярного взаимодействия на границе «вяжущее — древесина». При химическом модифицировании поверхности древесного заполнителя эти соединения вступают в химическую реакцию с гидроксильными группами целлю­лозы и древесины. Даже незначительное модифицирование вызывает изменение химического взаимодействия вяжущего и древесины.

В данных исследованиях были использованы следующие химические и высокомолекулярные вещества (соединения): хлорид кальция, хлорид алюминия, поливинилацетатная дисперсия, ла­текс СКС-65ГП«Б», которые в той или иной мере оказывали комплексное влияние на упрочение адгезионного соединения («древесина — цементный камень»). Также применялись высокотемпературная обработка моделей и введение уплотняющих минеральных добавок в виде тонкоизмельченных фракций известняка.

Результаты определения влияния физико-химической обработки древесного заполнителя (моделей) на значение адгезионной прочности (удельного сцепления с цементным камнем) пред­ставлены в табл. 4.G и на рис. 4.14 и 4.15. Анализ свидетельствует о том, что наиболее эффективна пропитка раствором хлорида алюминия (плотностью 1,08). Увеличение адгезионной прочности наблюдалось во все сроки хранения (твердения прослойки). В 28-суточном возрасте прочность сцепления была на 67% выше, чем у моделей, обработанных раствором хлорида кальция такой же плотности, и на 570%, т. е. в 5,7 раза по сравнению с результатом, полученным при испытании пластинок, замоченных в воде в течение 15 мин.

Деревянные пластины моделей, прошедшие высокотемпературную сушку при 160°С, показали большую на 89% прочность сцепления с цементным камнем, чем модели без термообработки, но меньшую, чем модели, обработанные раствором СаС12 и A1CU. Значительное повышение адгезионной прочности у термообрабо-тапных моделей частично может быть объяснено стабилизацией их объема, обусловливаемой образованием эфирных связей, сопровождающих потерю связанной воды, и переходом легкогидро-лизующихся веществ (простейших Сахаров) «цементных ядов» в более труднорастворимые соединения.

Положительный эффект получен при обработке поверхности деревянных пластин моделей полнвиннлацетатной дисперсией или латексом совместно с одним из хлоридов (СаОг или А1С1з), а также при введении последних в цементное тесто. Как видно из табл. 3.6, в этом случае наряду с увеличением сцепления (сопротивления отрыву) значительно увеличивалась растяжимость

адгезионного соединения вследствие повышения эластичности клеевой прослойки.

Предполагается, что адгезия системы «древесина- цементный камень» обусловливается взаимодействием гидрата оксида кальция, образующегося при твердении портландцементного теста в контакте с полярными функциональными группами компонентов древесины — целлюлозы, лигнина, гемицеллюлозы.

Величина сил связи между цементным тестом (в дальнейшем преобразуемого в цементный камень) и стенками клеток древесины может быть объяснена положениями адсорбционной теории адгезии. Известно, что составные части древесины, в первую очередь целлюлоза, обладают структурной поляризацией (поверхность молекулярных цепей целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина несут отрицательный заряд), поэтому должны хорошо соединяться полярными веществами. Однако различные участки годичных слоев (ранней и поздней древесины) и стенок клеток содержат неодинаковое количество целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина и других веществ и обладают разной степенью полярности, вследствие чего показатели адгезии составных частей древесины с цементным камнем различны. Для повышения сцепления древесного заполнителя с цементным камнем наиболее эффективным оказывается введение химикатов и добавок, которые более полярны.

По степени полярности целлюлоза занимает первое место, затем идет гемицеллюлоза и, наконец, лигнин. Отсюда вывод: чем больше древесина содержит целлюлозы, тем лучше ее сцепление с цементным камнем; это подтверждают и результаты наших исследований (см. табл. 1.1, 4.4 и 4.6, рис. 4.14 и 4.15).

Полученные результаты позволили предложить ряд рекомендаций для увеличения прочности путем повышения сцепления древесного заполнителя с цементным камнем, о которых будет рассказано в гл. 5.