Цементный фибролит

     Введение. 

     Цементный фибролит – это многофункциональный  строительный материал, история которого насчитывает более 100 лет.

     В 1900 году австрийским плотником Шмидтом  был изготовлен первый прототип древесно-цементных  плит из смеси древесной шерсти и  гипса. В 1910 году плиты под названием  «Heraklit» начали изготавливаться в Австрии по патенту №37223 выданному господину Роберту Шереру в Вене в 1908 году. В 1920 году Йозеф Оберлейтнер впервые при изготовлении плит применил портландцемент и получил превосходные результаты. С 1928 года цементный фибролит начал серийно выпускаться, сначала в Германии, а затем и в других странах мира. При этом, материал низкой плотности созданный на основе длинноволокнистых частиц дерева и цемента, получил название: в Италии -  «селенит», в Швеции – «траулит», Австрии – «Гераклит». В Голландии он называется WWCB (Wood Wool Cement Board), в Германии, России и ряде других стран – «фибролит».

     В СССР производство фибролита было организовано в годы первой пятилетки. Первый крупный  завод был создан в районе г. Люберцы  в 1929 году. Он выпускал магнезиальный  фибролит. Первое производство фибролита  на цементной основе было организовано в 1938 году на Таллиннском заводе теплоизоляционных  плит. В 1960-1980 годах в СССР работали 42 предприятия по производству фибролита. По данным ЦСУ СССР, в 1975 г. в общем  производстве теплоизоляционных материалов более 9% приходилось на производство цементного фибролита. В общей сложности, в том же году было выпущено около 3 млн. куб. метров фибролитовых плит.

     Однако  в 80-е годы его производство в  СССР было свернуто, и этот материал был забыт. Притом, что в мире продолжалось развитие и совершенствование технологий его производства, расширялись области  и объемы потребления фибролита.

     Основными причинами, по которым фибролит вытеснили  другие теплоизоляционные материалы, были следующие. Его производство было мало механизировано и трудозатратно, не обеспечивалась стабильность свойств  материала. Технология была сопряжена  с длительным производственным циклом и не была поддержана достаточным  контролем за качеством. А экологические  аспекты строительных материалов практически  не замечались.

     С конца 50-х годов в мире стали  все более активно обращать внимание на экологические аспекты жизнедеятельности  человека, и это вызвало дополнительное увеличение спроса на фибролит. Больше всего это затронуло такие  страны как: Австрия, Германия, Швеция. В каждой из этих стран фибролит выпускается в объёмах превышающих 30 млн. куб. метров в год. А в России экология, как важная тема общественной и политической жизни начала закрепляться совсем недавно. И хотя до сих пор  в России экология, как часть мировоззрения  и практической деятельности остается далеко не доминирующим фактором, мы неуклонно движемся в этом направлении. 

1. Номенклатура

 

1. Общие сведения.

 

     Теплоизоляционными  называются материалы, которые предназначены  для защиты от проникновения тепла  или холода. Это обычно очень пористые материалы, имеющие объемный вес 700 кг/м³ и менее и коэффициент теплопроводности не более 0,18 ккал/м·ч·град, и имеют небольшую среднюю плотность – не выше 600 кг/м³. Тепловая защита тепловых агрегатов, технической аппаратуры и трубопроводов позволяет экономить топливо, сокращать потери тепла и интенсифицировать технологические процессы. На тепловых электростанциях потери тепла сокращаются примерно в 20-25 раз, улучшаются условия труда обслуживающего персонала. Чтобы получить достаточный эффект от применения тепловой изоляции, в инженерных проектах производятся соответствующие тепловые расчеты, в которых принимаются конкретные разновидности теплоизоляционных материалов и учитываются их теплофизические характеристики.

     Теплоизоляционные материалы делят на 3 группы: неорганические, органические и полимерные.

     В данной курсовой работе рассматривается  теплоцементный фибролит.

     Фибролит  – плитный материал, изготовляемый из древесной шерсти и неорганического  вяжущего вещества.  

       

     Рис 1. Цементные плиты. 

     Древесная шерсть – это лентовидное волокно  толщиной 0,2 – 0,5мм, шириной 1 – 8мм и длиной до 25см, изготовленное из древесины на специализированном оборудовании. Благодаря высокому содержанию древесины, материал сохраняет в себе ее экологические качества, прочность, технологичность и теплоизоляционные качества. Для получения древесной шерсти используется как правило неделовая древесина различных пород, в том числе и лиственных.

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рис 2. Древесная шерсть. 

     Портландцемент  – гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе. Портландцемент водостоек и морозоустойчив. Содержание цемента обеспечивает готовым плитам прочность и долговечность. Портландцемент может применяться различных цветов, что позволяет получать фибролит с широкой цветовой гаммой: белые и цветные плиты предназначены для декоративной внешней и внутренней отделки.

     Для минерализации древесной шерсти применяется т.н. запирающий компонент. В его качестве, как правило, используется раствор жидкого стекла низкой концентрации и сернокислый глинозем. Его использование обусловлено тем, что при смешивании с цементом древесина выделяет водорастворимые сахара, препятствующие твердению цемента. При обработке древесной шерсти раствором жидкого стекла на ее поверхности образуется тончайшая водонепроницаемая пленка, которая препятствует взаимодействию сахаров древесины и цемента, при этом сокращая время «схватывания» цемента и улучшая «сцепление» древесины и цемента.

     Цементный фибролит представляет собой материал в виде плит, получаемой путем прессования  смеси портландцемента с обработанной минеральными солями древесной шерстью. Цементный фибролит благодаря малому объемному весу обладает высокими теплозащитными свойствами. Переплетение лентообразных  частиц древесной шерсти, связанных  и покрытых тонким слоем минерального вяжущего, создает открытую, сильно развитую, пористую структуру, что делает фибролит хорошим звукопоглощающим материалом. Упругость и сжимаемость , присущие этим плитам, позволяют использовать их в качестве звукоизолирующей прокладки  между этажных перекрытиях.

2. Технические требования.

 

     Для изготовления плит применяют древесную шерсть, портландцемент и минерализатор в виде жидкого стекла.

     Фибролитовые смеси должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

     Состав  фибролитовой смеси подбирается лабораторией предприятия-изготовителя в зависимости от вида органических заполнителей. При этом устанавливается соотношение фракций органических заполнителей, их содержание, оптимальный расход цемента, воды и химической добавки в кг/куб.м смеси с учетом обеспечения показателей, предусмотренных настоящим стандартом.

     Фибролитовая смесь в момент ее укладки должна иметь необходимую плотность (в уплотненном состоянии) с отклонениями не более 5% и температуру не ниже 15 °С.

     Показатель  расслаиваемости (раствороотделения) смеси не должен быть более 10%.

     Удобоукладываемость фибролитовой смеси не нормируется.

     Объемный  вес цементного фибролита определяет важнейшие свойства теплоизоляционных  материалов, обусловливающие область  их использования. Объемный вес фибролита колеблется от 250 до 500 кг/м. Наиболее распространенные марки цементного фибролита (марка определяется по объемному весу) 300, 350, 400. Цементный фибролит объемного веса до 400 кг/м можно использовать только как теплоизоляционный материал, а объемного веса свыше 400 кг/м - как конструктивный.

     Водопоглащение цементного фибролита при различных объемных весах и составах колеблется от 35 до 58%. Водопоглащение увеличивается с уменьшением объемного веса и со снижением расхода цемента.

     Фибролитовые  плиты благодаря его высокой  пористости обладают значительными  звукопоглощающими свойствами. С увеличением толщины плит возрастают звукопоглощающие свойства цементного фибролита.

     Благодаря пропитке древесных частиц минеральными веществами, а также обволакиванию  древесных частиц слоем цемента, все теплоизоляционные бетоны на древесных заполнителях относят  к категории труднозагниваемых  материалов. По этой же причине эти  материалы не могут быть разрушены  грызунами и насекомыми.

     Фибролит  является огнестойким материалом. Он не горит открытым пламенем, а только тлеет.

     Влажность цементного фибролита всех марок не должна превышать 20%. При влажности выше 35% фибролит может поражаться домовым грибом, поэтому плиты надо защищать от увлажнения как при хранении, так и в конструкциях.

     Водостойкость цементного фибролита низка, магнезиального фибролита значительно ниже, поскольку магнезиальные соли имеют повышенную гигроскопичность. Предел прочности при изгибе и теплопроводность очень тесно связаны с объемной массой фибролита.

     Фибролит  очень хорошо поддается  механической обработке  – пилению, сверлению, а также обладает хорошей гвоздимостью, шероховатая поверхность  плит способствует прочному сцеплению их со штукатуркой. Фибролитовые плиты помимо хороших теплоизоляционных качеств обладают повышенной прочностью.

     Материалы из древесины при увлажнении обычно увеличиваются в объеме, имеют  меньшую прочность, коробятся и при некоторых условиях загнивают. Хотя теплоизоляционные бетоны на древесных заполнителях в значительно большей степени способны противостоять отрицательному действию увлажнения, чем другие материалы из древесины, но все же общие недостатки, связанные с воздействием влаги, им также свойственно. 

Физико-механические показатели в таблице 1. 

 
 

3. Геометрические  параметры.

 

     Цементный фибролит выпускается двух видов  – теплоизоляционный и акустический.

     Согласно  ГОСТ 8928-58 плиты теплоизоляционные  в зависимости от объемного веса разделяют на четыре марки – 300, 350, 400, 500. Их размеры указаны в таблице 2. 

 

      Толщина марок 300 и 350 должна быть не менее 50 мм. Допускаемые отклонения от размеров плит не должны превышать по длине  и ширине ±5 мм, по толщине ±3 мм.

      Размеры плит акустического фибролита (в  мм); длина 3000, ширина 1150, толщина 25, 30 и 35. Плиты цементного фибролита марок 400 и 500 могут быть использованы как  конструктивный материал в сельском и малоэтажном строительстве. Акустические плиты обладают декоративными свойствами и могут быть использованы для  отделки стен и потолков зрительных и лекционных залов и других помещений. Объемный вес акустического фибролита  ~ 350—400 кг/м³. 

4. Применение  фибролита.

 

     После многолетнего забвения в нашей стране возрождается интерес к

применению  фибролита. Пока отечественное производство этого материала

ограничено  и не отличается высоким качеством, поэтому его импортируют из

Латвии.

     В настоящее время  наибольшее применение фибролита отмечается в строительстве  многоэтажных домов (перекрытия, плоские кровли, несъемная  опалубка), однако растут и объемы его использования в малоэтажном домостроении.

     В качестве примера можно привести опыт Домостроительного комбината  клееных модульных конструкций (свободная  экономическая зона Алабуга, город  Елабуга, Республика Татарстан), который  внедрил в производство серию  быстровозводимых малоэтажных домов  из фибролита по каркасной технологии. Данный материал (комбинат использует фибролит разных марок) используется здесь  при возведении всех ограждающих  конструкций, перекрытий и кровли, а  также в качестве отделочного  декоративного материала. Ограждающая  конструкция с использованием фибролита  получается теплее традиционных из кирпича  и пеноблоков, не создает большой  нагрузки на фундамент. В результате это позволяет добиться высокого качества строительства при относительно невысоких затратах и за минимальные  сроки.