Исследования, проведенные в Гииросельстрое показали, что наибольшую прочность имеет арболит, изготовленный на сечке камыша относительно крупной фракции—15...35 мм (мелкая фракция —7...15 мм, средняя —. 10...25 мм). Существенное влияние на прочность получаемого материала при одинаковой технологии уплотнения имеет способ обработки сечки камыша.

Как видно из рис. 3.25, с увеличением срока кипячения сечки камыша в воде прочность арболитовых образцов растет. При 60-минутном кипячении сечки предел прочности на сжатие арболита в 7-суточном возрасте составляет 0,17 МПа. Образцы же арболита, изготовленные на сечке, замоченной в воде в течение 6 ч при 15...20°С, в том же возрасте имеют прочность 0,3 МПа. Наибольшей прочностью (0,45 МПа) характеризуются образцы, изготовленные на сечке камыша, минерализованной совместной добавкой сульфата алюминия и извести.

Использование в качестве минерализатора сечки камыша только сульфата алюминия или жидкого стекла в целях повышения прочности арболита, по данным НИИстройкамыша, неэффективно. Обработка же сечки последовательно растворами сульфата алюминия и извести повышает прочность арболита. Так, добавка жидкого стекла при последующем пропариванни арболита (в течение 16 ч при 90СС) повышает прочность последнего до 1,5 МПа. Эти испытания проводились при расходах на

1 м3 арболита 200 кг сухой сечки и 300 кг портландцемента. Как показали исследования, предел прочности арболита при изгибе на сечке камыша равен или несколько выше прочности на сжатие. Зависимость средней плотности уплотненной смеси и коэффициента уплотнения от удельного давления прессования показана на
Для изготовления на сечке камыша арболита классов В0,5— Bl (марок 5, 10 и 15) со средней плотностью 500..700 кг/м3 рекомендуется расходовать 180...200 кг сухой сечки, 280. .350 кг цемента марки 400, 330...420 л воды и 8...40 кг ХД.

Технология арболита на измельченных стеблях хлопчатника (гуза-пая) разработана в Алма-Атинском НИИстромпроекте. Его опытно-экспериментальным предприятием выпущены и испытаны стеновые панели размером 3X1,5X0,2 м из этого материала. Марка изделий по пределу прочности при сжатии 1,5 МПа. Работы по совершенствованию технологии были продолжены в Алма-Атинском архитектурном институте. Выполненные исследования показали, что эффективным оборудованием для измельчения сухих и влажных стеблей хлопчатника является кормодробилка КДУ-2,0-1 «Украинка», у которой выходные решета с мелкими отверстиями (4.8 мм) заменены на решета с диаметром отверстий 15...28 мм. Полученный при этом заполнитель можно использовать без рассева для получения арболита класса В2,0.

На твердение композита на основе портландцемента (арболита) неблагоприятное воздействие оказывают водорастворимые вещества гуза-паи. Поэтому из свежезаготовленной гуза-иаи без предварительной обработки получить арболит высокой прочности затруднительно. Замачивание дробленки в течение 15 мин и удаление водной вытяжки улучшают показатель прочности материала. Однако такой обработки недостаточно для нейтрализации действия водорастворимых компонентов свежей гуза-паи, так как изделия, полученные на гуза-пае, выдержанной в течение 6 месяцев и более, и без применения предварительного замачивания имеют прочность в 2 раза выше. Замачивание выдержанной гуза-паи позволяет повысить прочность дополнительно на 10.-30%.

Для изучения явления водорастворимых веществ гуза-паи на структурообразование портландцемента (гидратацию, в том числе и составляющих минералов) и его прочность были использо­ваны водные вытяжки из ее дробленки 15-минутного, 3- и 24-часового настаивания.

Исследования показали, что водорастворимые вещества гуза-паи влияют на структурообразование цементного теста подобно гидрофильным поверхностно-активным веществам, действуют как стабилизатор-иептнзатор системы «цемент — вода», оказывая в начальный период положительное влияние на формирование структуры цементного камня. Однако при твердении образцов в воздушно-сухих условиях прочность цементного камня снижается. Поэтому для применения гуза-наи в композитах на основе портландцемента ее необходимо предварительно обработать.

Исследования показали, что, начиная с одних суток твердения и до 6 месяцев, водорастворимые вещества снижают прочность цементного камня при твердении его в воздушно-сухих условиях. Причины снижения прочности и влияние водорастворимых веществ на компоненты, составляющие портландцемент, исследовались с использованием электронно-микроскопических, рентгено-структурных и дифференциально-термических анализов.

Были проведены физико-химические исследования с минералом, затворенным дистиллированной водой, и приготовленным на ней фильтратом водорастворимых веществ гуза-паи 15-минут-ного замачивания. Полученные электронно-микроскопические снимки процесса кристаллизации СзА в воде и в присутствии водорастворимых веществ в течение 7 суток свидетельствовали о том, что при гидратации в первые 30 мин в обоих случаях образуются кристаллы в виде прозрачных пластин гексагональной формы с четкими гранями, формирующие агрегаты с признаками сдвигов по плоскости, и кристаллы округлой формы. Через 1 ч гидратации трехкальциевого алюмината в воде наблюдается рост и утолщение кристаллов гексагональной формы, а уже через сутки и далее образуется гидроалюминат С3АН6, кристаллизующийся в виде октаэдров, сцепленных по граням. В результате адсорбции водорастворимых веществ через 1 ч гидратации СзА нарушается четкость граней гексагональных пластин, что затрудняет определение формы кристаллов и состава гидратных новообразований.

С целью изучения новообразований и их фазовых превращений в присутствии водорастворимых веществ проводился рентге-ноструктурный анализ процесса гидратации трехкальциевого алюмината, твердевшего в течение 3 месяцев. Он показал (рис. 27, а), что в отличие от продуктов гидратации минерала в воде негидратнрованный С3А (4,22; 4,06; 2,97; 2,69; 2,19; 1,90; 1.55А) и гидроалюминат состава С3АНС (4,43; 3,55; 3,14; 2,80; 2,45; 2,04; 1,74; 1,67А) —в присутствии водорастворимых веществ дополнительно имеется значительное количество гидроалюмината СгАНв (3,55; 2,84; 2,55; 2,45; 2,06; 1.63А) и возможно С«АН„ (рис. 3.27, б).

Наличие неустойчивых гидроалюминатов, состоящих из кристаллов гексагональной метастабильной формы, создает предпосылки для перекристаллизации их в стабильную кубическую форму в условиях уже сформировавшейся кристаллизационной . структуры, что приводит к необратимому ослаблению структурной прочности. Это может послужить одной из причин снижения прочности цементного камня в арболите. Поэтому применение высокоалюминатного цемента, содержащего повышенное количество трехкальциевого алюмината, не рекомендуется для приготовления арболита на гуза-иае.

Дифференциальный термический анализ твердых фаз гидра-тированного трехкальциевого алюмината показал, что уже в начальные сроки гидратации (через 15 мин) в присутствии водорастворимых веществ, так же как и при гидратации в чистой воде, образуются гидроалюминаты С3АН6 кубической модификации. Об этом,свидетельствуют эндоэффекты при 320..400"С и 500...520°С. Отсутствие гидроалюминатов СзАНе на рентгенограммах в ранние сроки гидратации говорит о тонкодисиерсном состоянии микрокристаллов новообразований, не улавливаемых при рентгеноструктурном анализе.

Исследования подтвердили, что одной из причин снижения прочности цементного камня в арболите является замедление фазовых превращений гидроалюминатов в стабильную кубическую модификацию в результате адсорбционного модифицирования водорастворимых веществ гуза-наи, которые действуют на портландцемент как гидрофильные поверхностно-активные вещества.

На полупромышленной линии опытно-экспериментального предприятия Алма-Атинского НИИстромпроекта были изготовлены стеновые панели размером 3X1.5X0,2 м на дробленке из стеблей хлопчатника. В состав линии входило следующее оборудование: дробилка ДМ-1, ванна для замачивания заполнителя, сетчатые контейнеры, форма, установленная на виброилощадке, крышка-пуансон, пневмокамеры, смеситель ВР-500 вместимостью 0,5 м3 и виброплощадка СМЖ-187А.

Формование панелей производили вибрированием в сочетании с одновременным прессованием под давлением 0,32 МПа из смесей на дробленых стеблях хлопчатника. Прессование осущест­влялось с помощью пневмокамеры, снабженной компрессором типа ЗИФ-55. Вибрирование и подачу сжатого воздуха прекращали после достижения арболитовой смесью заданной толщины (0,2 м) формуемого изделия. Уплотнение фиксировалось замками поддона. После твердения в течение 1 суток арболитовую панель распалубливали и транспортировали на участок последующего твердения до достижения ею нормальной прочности.

На этой же линии были получены опытные арболитовые изделия с применением рисовой лузги. Состав арболитовой смеси с использованием дроб-ленки из стеблей хлопчатника и рисовой лузги приведены в табл. 3.28/

Испытания панелей из арболита с заполнителем из измельченной гуза-паи и рисовой лузги показали, что прочность таких панелей от 2,7 до 5 раз превышает контрольные расчетные величины. При действии нормативной нагрузки жесткость панелей не превышает допустимой, т. е. прогиб меньше 15 мм, а отношение прогиба к расчетному пролету не больше 1/200. Это свидетельствует о том, что арболит, полученный на этих заполнителях, может использоваться для изготовления ограждающих конструкций.

Для определения марки, а также деформационно-прочностных характеристик арболита были испытаны изготовленные одновременно с панелями кубы размером 15x15x15 см и призмы размером 15X15X60 см. Испытание показало, что отношение призменной прочности к кубиковой для арболита на основе дробленых стеблей хлопчатника и рисовой лузги соответственно равно 0,63 и 0,73 (табл. 3.29). Начальный модуль упругости арболита на основе дробленых стеблей хлопчатника вдвое превышает нормативные значения, а на основе рисовой лузги равен 680 МПа.

Арболит на стеблях хлопчатника и рисовой лузге выдерживает не менее 35 циклов попеременного замораживания и оттаивания, что также удовлетворяет требованиям нормативов, предъявляемых к ограждающим конструкциям.

Расчеты экономической эффективности показывают целесообразность производства изделий из арболита на указанных видах заполнителей.