ТЕХНОЛОГИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ

Фибролит

Фибролит — плитный материал из опреесованной древесной шсрсти, склеенной затвердевшим вяжущим. Известно довольно большое количество разновидностей фибролита, название которых отражает вид минерального вяжущего: магнезиальный, магнези - ально-доломитовый, известковый, цементно-известковый, извест - ково-трепельный, гипсовый, цементный. В настоящее время в СССР выпускают в основном цементный фибролит, который но назначению разделяют на теплоизоляционный, геплонзоляцноппо- конструкцнонный и акустический.

Свойства, цементного фибролита характеризуют следующие основные показатели.

Пористость фибролита характеризуется неоднородным волок­нистым строением с сообщающимися довольно крупными порами. С повышением средней плотности от 300 до 500 кг/мя его порис­тость уменьшается от 87 до 77"/о-

Плотность и прочность цементного фибролита зависят от сред­ней плотности, его подразделяют на марки: 300, 350, 400 и 500, причем выпуск марки 300 составляет около 80% от общего вы­пуска фибролитовых плит. Средняя плотность теплоизоляционно­го фибролита составляет 300 ...400 кг/м3, акустического — 350... ...400 и теплоизоляционно-конструкционного — 500 кг/м3. Сред­няя плотность фибролита зависит в основном от расхода вяжу­щего и усилия прессования. С увеличением средней плотности воз­растает сопротивление изгибу и огнестойкость, а теплоизоляцион­ные свойства ухудшаются. Прочность фибролита существенно за­висит от размера и качества древесной шерсти и определяется расходом вяжущего, усилием прессования, режимом тепловой об­работки и составляет при изгибе 0,4... 1,2 МПа.

Водостойкость фибролита недостаточна, поэтому его необхо­димо защищать от увлажнения. При увлажнении фибролитовых плит до 50% их механическая прочность снижается в 1,5...2 раза. Водопоглощение возрастает с уменьшением средней плотности и расхода вяжущего. Обычно оно колеблется в пределах 35... 60%. К положительным качествам цементно-фибролитовых плит сле­дует отнести их малую гигроскопичность и отсутствие склонности к короблению.

По теплопроводности фибролитовые теплоизоляционные пли­ты относят к среднему классу. Их теплопроводность колеблется от 0,079 до 0,115 Вт/(м-°С). Однако увлажнение плит в конст­рукции существенно ухудшает их теплоизоляционные свойства (при увеличении объемной влажности на 1% теплопроводность плит повышается от 5 до 14% в зависимости от средней плотности материала).

По огнестойкости фибролитовые плиты относят к трудносгорае­мым материалам — фибролит пс горит, но тлеет. Время тления после удаления пламени для плит со средней плотностью 350 кг/м3 составляет 30 с.

В сухом состоянии фибролитовые плиты биостойки, они не подвержены действию грызунов и грибков. Однако при увлажне­нии свыше 35% плиты поражаются домовым грибом. Если плиты защищены от увлажнения, то их долговечность достаточно вели­ка. Фибролит хорошо обрабатывается пилением, его можно свер­лить, вбивать в него гвозди; плиты хорошо окрашиваются и ошту­катуриваются.

Сырьевыми материалами для изготовления цемент­ного фибролита являются древесина в виде древесной шерсти, це­мент,'минерализующие добавки и вода.

Древесную шерсть получают из неделовой древесины — дровя­ника, тонкомерного кругляка и отходов лесопиления без гнили с определенными допусками по кривизне и наличию сучков. При выборе древесины большое значение имеет наличие в ней водо­растворимых веществ, вредно влияющих на процессы схватыва­ния и твердения портландцемента. Взаимодействие древесины с цементом имеет некоторые особенности. Древесина представляет собой сложный комплекс органических веществ: целлюлозы, лиг­нина, гемицеллюлозы, экстрактивных и смолистых веществ, а также простейших водорастворимых Сахаров и минеральных со­лей. При попадании в щелочную среду (которой является твер­деющий цементный раствор, покрывающий древесную шерсть) ге - мицеллюлоза гидролизуется и переходит в простейшие водораст­воримые сахара (сахарозу, фруктозу, глюкозу), которые являют­ся сильнейшими «цементными ядами». Целлюлоза, лигнин, а так­же экстрактивные, смолистые вещества и минеральные соли влия­ния на процесс твердения цемента не оказывают. Продукты гид­ролиза гемицеллюлозы значительно замедляют твердение цемен­та, иногда до полного его прекращения, а также сильно (в 5... 10 раз) снижают прочность затвердевшего цемента. Для устране­ния вредного воздействия «цементных ядов» проводят специаль­ную биохимическую, физическую и химическую обработку древе­сины.

Содержание водорастворимых веществ в древесине зависит от породы, части дерева, его возраста и времени рубки, а также от продолжительности вылеживания древесины на складе. Наимень­шее количество водорастворимых веществ содержится в ели, за­тем идут пихта, тополь, сосна. Наиболее богаты ими береза, оси­на, бук. Поэтому древесную шерсть получают преимущественно из хвойных пород. В основании ствола содержится значительно боль­ше водорастворимых веществ, чем в его середине. Древесина лет­ней рубки значительно богаче ими, чем древесина зимней рубки.

Древесная шерсть — длинная тонкая древесная стружка дли­ной 200... 500 мм, шириной 2... 5 мм и толщиной 0,3... 0,5 мм. Применение древесной шерсти толщиной менее 0,3 мм приводит к сннжению прочности плит, а прн толщине более 0,5 мм шерсть становится ломкой и менее эластичной.

Для изготовления фибролита обычно применяют портландце­мент марки не ниже 400, быстротвердеющий портландцемент ли­бо шлакопортландцемент. Наиболее пригодны быстротвердеющие цементы с содержанием C3S более 60% и С3А— не менее 12%), обеспечивающие быстрый рост прочности цементного камня.

Для нейтрализации вредного воздействия на цементный камень выщелачиваемых водорастворимых веществ и улучшения сцепле­ния древесной шерсти с цементом древесную шерсть пропитывают растворами минеральных веществ — минерализаторов. Минерали­заторами служат хлористый кальций, жидкое стекло и другие ве­щества. Вводят минерализатор в строго определенном количест­ве, так как избыток или недостаток его существенно понижает прочность цементного камня и, следовательно, готовых плит.

При мокром спосибе древесную шерсть окупают в ванну с водным раствором цемента и минерализатора с последующим удалением излишнего раствора на внброгрохоте. Этот способ тре - бует постоянного перемешивания цементного раствора во избе­жание ею расслоения, введення в формовочную массу большого количества воды, что отрицательно сказывается на качестве плит. Кроме того, цемент часто отверждается в ванне, что приводит к существенным его потерям н требует дополнительных затрат тру­да по очистке ванны.

В СССР и за рубежом наибольшее распространение получил сухой способ, включающий подготовку сырья, получение древес­ной шерсти, приготовление формовочной смеси, формование плит прессованием и их тепловую обработку.

Подготовка сырья заключается в следующем. Поступающую на завод древесину окоривают и отправляют на выдержку, чтобы устранить вредное воздействие «цементных ядов». Древесину вы­держивают на открытом воздухе не менее 4...6 весенне-летних месяцев В этот период под действием солнечных лучей и тепла происходит окисление экстрактивных веществ и перевод простей­ших водорастворимых Сахаров и гемицеллюлозы древесины в ме­нее растворимые формы. После выдержки древесину распилива­ют на чуракн, удаляют гниль и другие пороки, затем чураки по­дают к древесношерсшым станкам. Используемые для получения древесной шерсти станки имеют рабочий орган, работающий с возвратно-поступательным или вращательным движением ножей. Наибольшее распространение получили древеспошерстпые станки с возвратно-поступателі ным движением ножевой плиты. Строгаль­ные ножи, укрепленные но торнам ножевой или ты, сострагивают шерсц, параллельно волокнам фенееппы. Шерсть с перерезан­ными волокнами в процессе трапепоршроиапии укорачивается, и качество плит ухудшается. Полученную шерсть подсушивают до влажности 20 ...22% для уменьшения отрицательного воздействия водорастворимых веществ на цемент и улучшения условий мине­рализации шерсти (чем суше древесная шерсть, тем глубже раст­вор минерализатора проникает в поры и капилляры древесины, тем эффективнее минерализация).

Минерализацию древесной шерсти осуществляют путем ее оку­нания или обрызгивания 3...4%-ным водным раствором хлорис­того кальция или жидкого стекла. Для этого применяют различ­ные устройства: шерстетрясы, конвейеры с перфорированной лен­той, барабанные смесители. На шерстетрясах из древесной шер­сти отсеивается мелочь и стряхивается излишек раствора минера­лизатора. Влажность минерализованной шерсти составляет 140... ... 160%. Если в качестве вяжущего применяют белитовый цемент, содержащий незначительное количество C3S, то обработка дре­весной шерсти минерализатором не нужна.

При приготовлении формовочной смеси учитывают соотноше­ние между древесной шерстыо и цементом, которое зависит от марки выпускаемых плит и вида древесной шерсти. Для каждого вида древесной шерсти существует рациональный расход цемен­та, соответствующий оптимальной толщине слоя цементного кам­ня на поверхности ее элементов. Дальнейшее увеличение расхода цемента не приводит к эффективному росту прочности цементно­го фибролита, а лишь повышает его среднюю плотность. Умень­шение расхода цемента ухудшает скрепление лент древесной шерсти, снижает био - и огнестойкость готовых изделий. Средние значения расхода древесной шерсти, м3, и цемента, кг, следую­щие: для марки 300 — 0,4 и 190, для марки 400 — 0,55 и 240, для марки 500 — 0,82 и 270. Влажность смеси для получения плит хо­рошего качества должна поддерживаться в пределах 45... 50%.

Смешивают компоненты формовочной массы в смесителях принудительного действия либо в смесителях свободного падения (гравитационных), обеспечивающих перемешивание шерсти без уплотнения и навивания ее на вал.

При формовании плит приготовленная формовочная масса за­грузочным конвейером, оборудованным специальным валковым разделителем и разрыхляющим устройством, распределяется по формам и разравнивается валками или вручную. Формы устанав­ливают на многополочный пресс в виде пакета, прн этом одно­временно прессуют 15... 20 плит. Для прессования применяют ме­ханические, пневматические или гидравлические прессы. Удельное давление при прессовании теплоизоляционных плит составляет 0,06... 0,1 МПа; более тяжелые плиты прессуют прн удельном дав­лении 0,25... 0,4 МПа.

После достижения заданной степени уплотнения массы формы сжимают струбцинами (фиксируют толщину уплотненной массы) с целью исключения упругого последействия лент древесной шер­сти. В таком обжатом состоянии формы с уплотненной массой по­дают на тепловую обработку.

Тепловая обработка фибролитовых плит осуществляется в два этапа. Вначале тепловую обработку плит производят в формах в обжатом состоянии с целью закрепления структуры, полученной при формовании. На этой стадии пакеты форм загружают в ка­меру твердения, где их выдерживают прн влажности среды 60... ...70% и температуре 30...35°С в течение 8 ч при использовании быстротвердеющего цемента и до 24 ч при применении обычного портландцемента. Затем плиты распалубливают, обрезают боко­вые и торцевые кромки и выдерживают под навесом на открытом воздухе (в летнее время) в течение 5... 7 сут или в специальных сушилках при температуре 50... 60°С и относительной влажности 60... 70% в течение 1... 2 сут. Влажность высушенных плит не должна превышать 20%. Готовые плиты отправляют на склад.

В СССР и за рубежом существуют автоматизированные линии для производства фибролитовых плит. Такая поточная линия ра­ботает следующим образом. От станков полученная древесная шерсть пневмотранспортом подается на перфорированный вибро­стол для минерализации и очистки от мелочи, после чего она по­ступает в смеситель для приготовления формовочной массы. Из смесителя формовочная масса ленточным транспортером подается к сбрасывающему барабану, который распределяет ее по метал­лическим формам, установленным на роликовом конвейере. Про­ходя под подпрессовочным барабаном, масса уплотняется. Уста­новленный на потоке круглопильный станок разрезает образовав­шийся ковер по зазору между торцевыми бортами смежных форм, после чего формы с массой подаются к пакетонаборному устрой­ству, являющемуся одновременно прессом. После набора в пакет десяти форм осуществляется процесс прессования путем иагруже - ния пакета плитой. Пакеты плит из пресса электропогрузчиком отправляются в камеры твердения, а набравшие прочность паке­ты— из камеры к распределителю, с помощью которого пакеты разбираются на отдельные формы и конвейером подаются к рас - палубочному устройству. Из распалубочного устройства плиты по­ступают на обрезной станок и после обрезки торцов укладывают­ся в штабеля по 20 шт. и электропогрузчиком отправляются под навес для подсушивания, а формы — на формовочный конвейер.

В СССР теплоизоляционные фибролитовые плиты выпускают размером 2400X550X75 мм. Плиты марки 300 применяют для утепления ограждающих конструкций щитовых и каркасных де­ревянных домов, сельскохозяйственных построек различного на­значения, а также жилых, общественных и промышленных зда­ний в виде теплоизоляционного слоя в железобетонных стеновых панелях, облегченных фнбролитоасбестоцемептпых панелей и т. и.