Так как степень отрицательного воздействия влажшэстных деформаций древесного заполнителя на прочность арболита во многом определяется сцеплением его с цементным камнем, то целесообразно изучение влияния этих факторов на прочностные характеристики арболита во взаимосвязи.

При изучении контактной зоны мы исходили из предположения, что при нормированных расходах портландцемента (220... 390 кг на 1 м3 арболита) и большой удельной поверхности заполнителя, прочность арболита обеспечивается сцеплением цементного камня с древесным заполнителем, а защемление его растворной частью (цементным камнем) может быть практически минимальным. Для оценки структуры ДЦК типа арболита с заполнителем в форме пластинок толщина клеевой прослойки цементного камня — каркаса — имеет большее значение, чем в случае, когда форму заполнителя в бетоне можно считать приближенно шаровидной, так как контакт между такими зернами носит точечный характер. Поэтому при изучении контактной зоны нами сделана попытка определить расчетным путем толщину прослойки цементного камня в структуре арболита.

Толщину прослойки цементного камня в контактной зоне в структуре арболита приближенно (без учета проникания геля в поры древесины) можно определить с помощью предложенного нами эмпирического выражения [41, 42]:

Таким образом, в свете современных представлений арболит можно рассматривать как композит крупнопористой структуры с контактирующим заполнителем. Прочность и стойкость такого бетона в значительной степени обусловливаются силами сцепления между заполнителем и цементным камнем.

Для изучения характера сцепления цементного камня с древесиной на микроскопическом уровне и проверки предположения, высказанного проф. И. А. Кириенко [41] при исследовании сцепления бетона с деревянной арматурой, о возможном проникании геля цемента в поры древесины нами исследовались контактная зона модели типа 1 (две деревянные пластины с прослойкой цементного камня) и отколы арболита, а также микросрезы, полученные с помощью замораживающего микротома.

0.173...0.187 мм, а при Д/Ц=0,55...0,61 — 0.188...0.209 мм. Исследования подтвердили правильность рекомендаций СН 549—82 по ориентировочному расходу компонентов для арболита всех марок при одинаковом заполнителе по породе и гранулометрическому составу.

Проведенные эксперименты при одном и том же массовом составе арболитовой смеси на М35, но при разной удельной по верхиости древесного заполнителя (от 17,56 до 2,57 м2/кг), а сле­довательно, и разной толщине прослойки цементного камня в структуре показали, что прочность арболитовых образцов существенно различается (табл. 4.2).

Из экспериментальных данных, приведенных в таблице, следует, что при уменьшении удельной поверхности древесного заполнителя до некоторого предела прочность арболита растет. Снижение прочности при значительной крупности заполнителя (худ=2,57 м2/кг) отчасти может быть объяснено влиянием больших влажностных деформаций, вызывающих развитие напряжений в контактных зонах в процессе твердения и сушки арболита, а при использовании мелкой фракции — значительным уменьшением толщины цементных прослоек в структуре (до 0,054 мм) из-за большой удельной поверхности заполнителя.

Проведенные исследования обнаружили существенное влияние удельной поверхности древесного заполнителя на толщину клеевой прослойки (от 0,365 до 0,054 мм) и структурно-механические показатели арболита. Зависимость толщины клеевой прослойки цементного камня от удельной поверхности древесного заполнителя, ее влияние на предел прочности арболита при статическом сжатии представлена на рис. 4.1 и 4.2. Так, прочность арболита на заполнителе оптимальной фракции (s,fl=3,01 м2/кг) на 1,55 МПа превышает прочность арболита такого же состава на мелкой фракции (Sye= 17,56 м2/кг), что составляет 42,8% марочной прочности М35.

В наших исследованиях энергия электронов падающего пучка на образен составила 20 кэВ при силе тока 10 -,0...10—" А, рабочий вакуум в камере для образца - 1,333 10~3 Н/м2. На рис. 4.5, а, б отчетливо видна граница раздела древесины продольного разреза (клетки трахеид) и цементного камня. Характерной особенностью состояния адгезива — цементного камня является его рыхлая структура, чем можно объяснить когезионный характер разрушения структуры арболитовых образцов при их испытании. Микроскопические исследования, осуществленные с помощью окулярного и объективного микрометров, показали, что толщина прослойки цементного камня в отколах арболита при расходе портландцемента 360...390 кг на 1 м3 и при удельной поверхности древесного заполнителя 4,5...5 м2/кг в среднем не превышает 0,2..0,3 мм; это подтверждает справедливость предложенного автором выражения для определения толщины 6.

При изучении проникания цементного геля (цементного камни) в древесину микросрезы на разном удалении от контактного слоя были получены с помощью замораживающего микротома модели «X», который позволил исключить выкрашивание из мик-Ропор затвердевших частиц геля цементного камня. В проведенных экспериментах толщина срезаемых слоев древесного заполнителя— микросрезов не превышала 10...20 мкм. Как видно из рис. 4.6, а (поперечный срез ели), следы проникания цементного геля наблюдаются в клетках (трахеидах) в зоне ранней древесины. Для сравнения представлена микрофотография (рис. 4.6,6)), заимствованная у Н. Л. Коссович [16]. Преимущественное проникание цементного геля в трахеиды ранней древесины ели и сосны может быть объяснено ее анатомическим строением. Трахеиды ранней части древесины квадратные, пяти- или шестигранные по форме, имеют полости с размером в поперечнике около 30 мкм. В поздней части трахеиды округло-прямоугольные, с узкими полостями размером 10 мкм и стенками толщиной от 3,5 до 6,1 мкм. Длина трахеид достигает 2...3 мм. Микроскопическое изучение показало, что цементный камень (цементный гель) проникает на глубину 1...1.5 мм, т. е. на половину длины клеток трахеид. Это подтверждает участие механических сил сцепления в адгезии цементного камня с древесиной.