Цель работы – сравнительная оценка прочности при сдвиге клеевых и цементно-песчаных швов, соединяющих блоки из древесно-цементного материала.

Материалы и методы. Блоки были получены из смеси мелкой стружки, цемента, сульфата алюминия, жидкого стекла, воды (технолог – М.А. Суханов). После набора прочности в течение 28 дней блоки распилили с целью изготовления образцов для испытаний на сдвиг (рис. 1 и 2). Материалы швов: цементно-песчаная смесь (ЦПС, соотношение цемент:песок 1:3), толщина шва от 7 до 10 мм (рис. 1); клей для укладки блоков из ячеистого бетона автоклавного твердения, толщина шва от 2 до 4 мм (рис. 2).

Рис. 1. Образец 1 (ЦПС)

Рис. 2. Образец 2 (клей)

Образцы испытывали на машине SHIMADZU AG50kNX через семь дней после изготовления.

Результаты. Образец 1 (ЦПС) разрушился при нагрузке 223 Н (~0.02 H/мм²), энергия разрушения 0.42 Дж. Визуально по картине разрушения определено, что образец 1 имеет низкую адгезионную прочность сцепления слоя ЦПС и древесно-цементного материала.

Образец 2 (клей) разрушился при нагрузке 3243 Н (~0.27 H/мм²), энергия разрушения 4.88 Дж. На части площади контакта разрушился древесно-цементный материал. Это подтверждает высокую адгезионную прочность сцепления клеевого слоя и древесно-цементного материала.

Осуждение и заключение. Полученные экспериментальные данные указывают на возможность применения указанного выше клея в кладке не только из газобетонных блоков, но также из древесно-цементных блоков. При этом прочность на сдвиг клеевого соединения существенно выше по сравнению с прочностью кладки на ЦПС.

Следует отметить, что с точки зрения геометрии газобетонные блоки отличаются от блоков из древесно-цементного материала меньшими отклонениями от идеальных размеров и формы. В настоящее время технологии изготовления древесно-цементных материалов не всегда гарантируют стабильность размеров и формы блоков. Поэтому расход клея в кладке из древесно-цементных блоков будет более высоким. Однако, если будет найдена технология производства древесно-цементных блоков с достаточно стабильными размерами, то применение относительно небольшого количества клея обеспечит высокую прочность соединения таких блоков.

Касаясь сравнения блоков из газобетона с блоками из древесно-цементного материала в контексте данной работы необходимо отметить следующее. Актуальность совершенствования технологий древесно-цементных материалов определяется, прежде всего, вкладом в решение экологической проблемы рационального использования отходов лесопромышленного комплекса путем разработки технически возможных и экономически целесообразных способов утилизации опилок и стружки. Опилки и стружка в больших количествах образуются на деревообрабатывающих предприятиях, при этом существующих способов решения данной проблемы уже недостаточно [3].

Использование измельченной древесины, в том числе отходов лесопиления, для изготовления строительных теплоизоляционных и конструкционных материалов известно не один десяток лет [1-14]. Однако проблема сохраняет свою актуальность [5, 15] , на что указывает интенсивность публикаций по затронутой теме,  в том числе Интернет-ресурсов (рис.3). Полученные данные также указывают также на целесообразность продолжения исследований многоплановой проблемы рационального использования отходов деревообработки.

Рис. 3. Распределение публикаций с ключевым словом “wood-cement” [http://scholar.google.ru]

Работа выполнена при поддержке Программы стратегического развития ПетрГУ в рамках реализации комплекса мероприятий по развитию научно-исследовательской деятельности на 2012-2016 гг.

Рис. 1 Керамзитобетонный блок

Благодаря современным технологиям, блоки имеют сложную форму. Внутри находиться множество щелевых пустот, как в эффективном кирпиче. Это улучшает теплосберегающие свойства и уменьшает количество раствора на каждый блок. А также имеют несколько пазов и гребней, позволяющие фиксировать блоки между собой.

Самые стандартные размеры блока 190*190*390 (мм)

Существует несколько классов прочности для блоков, при выборе необходимо учесть для каких целей они будуи использоваться.

Существуют такие блоки как

1)               Конструкционные

2)               Теплоизоляционные

3)               Конструкционно-теплоизоляционные

Сравнивая конструкционные и изоляционные блоки, главное их отличие состоит в том, что в конструкционных больше песка и цемента в процентах, в отличие от иных, так как это придает большую прочность, но тепло сохраняющие свойства сильно теряются.

Стена, выложенная из керамзитобетонных блоков может быть в 2 раза тоньше чем их кирпича, но при этом иметь точно такие же тепло сохраняющие свойства. В малоэтажном строительстве большая несущая прочность блоков не нужна, более важны именно теплоизоляционные качества данного материала.

Таблица 1. Сравнение характеристик разный видов материалов для стен

1)                Керамзит фракции 5-10. Важно, чтобы именно такая фракция была, так как при заполнении в формы раствором хорошо проваливался материал, потому что толщина стенки 40-50 мм. Если использовать керамзит более крупной фракции (10-20 или 20-40) в блоке могут оставаться пустоты, дающие брак блока. Если же блок с такими пустотами нагрузить, разрушение пойдет именно в этом месте.

2)                Цемент марки М500 Д0. При выборе цемента предпочтение отдается именно этой марки. С экономической точки зрения по цене цемент М500 намного дешевле, чем М600 и не на много дороже чем М400. В процентном содержании цемента в блоке М400 придется класть больше на 20% больше и все равно не даст такой эффект как при использовании М500. Д0 – означает что количество примесей в цементе нулевое количество, а это значит, что М500 Д0 имеет лучшие характеристики чем М500 Д20. Так же М500 обладает прочими важными функциональными возможностями чем М400 цемент

3)                Песок. Он должен быть крупным и чистым, без глины. Такой песок добывается в речных карьерах. При выборе песка необходимо узнать точные характеристики у добывающей организации. При использовании мелкого, пылеватого песка сильно страдают прочностные характеристики блоков.

4)                Вода. Должна быть теплой порядка 60 градусов.

В блоки могут добавляться различные вещества, ускоряющие твердение или улучшающие прочностные характеристики. Например, кальций хлор. Если же производство находиться в мало отапливаемом помещении, то в раствор добавляют вещества повышающие текучие свойства и что бы процесс первоначального твердения замедлялся.

Существует новая технология повышения прочностных свойств бетонных растворов фиброволокно микро-армирование. Данная добавка разработана для предотвращения образования трещин в бетоне при усадке. Фибрин является экономичной и качественной альтернативе стальной сетке, контролирующей образование трещин.

В производстве необходимо что бы раствор был тщательно перемешан и не было мест, где чистый песок без цемента. Для этого надо использовать бетономешалки непринудительного типа хорошего качества. Что бы было достаточное количество лопастей и хорошая скорость вращения.

Формирование блоков бывает нескольких типов. Вибрацией – когда раствор проникает в формы благодаря вибрации. Вдавливанием – когда раствор помещается в формы принудительным вдавливанием. Это может быть ручной способом или гидравликой. Лучший способ для формирования блоков является смешанный тип, когда сперва вибрацией раствор помешается в форму, а после хорошо придавливается, тогда блок получается очень крепким, без пустых мест.

В России существует несколько поставщиков оборудования. В среднем стоимость обойдется в 1500000 с производительностью 1000 блоков за смену. Это примерно гараж или пол одноэтажного дома.

Можно сделать вывод что в России перспективы использования данного материала очень велики, потому что с каждым годом все больше строятся частных малоэтажных домов. Использование данного материала позволяет сильно сэкономить на самом материале и на рабочей силе, ведь дом из таких блоков строить на много быстрее и проще, чем из кирпича.

Перегородки из блоков – основные достоинства

Рис. 1. Перегородка из газобетонных блоков

Очень качественные перегородки получаются из газобетона. Это легкий ячеистый бетон, обладающий пористой структурой и довольно высокими показателями звуко- и теплоизоляции. Газобетонные конструкции являются огнестойкими, экологически безопасными, устойчивыми к воздействию воды, биостойкими. Они не гниют, не поражаются грибком, не выделяют в воздух вредных компонентов. Важный плюс газобетона состоит в том, что он способен выдерживать вес навесных шкафов, полок, микроволновых печей, телевизоров и прочей техники.

Пенобетонные перегородки более устойчивы к воздействию влаги по сравнению с газобетонными, однако они требуют более основательного выравнивания, так как пеноблоки имеют не столь правильную геометрию, как газоблоки. По прочности пенобетон уступает газобетону.

Ячеистобетонные блоки благодаря своей пористой структуре способны «дышать», поэтому на перегородках не скапливается сырость. При повышенном уровне влажности в доме ячеистый бетон поглощает лишнюю влагу, а при высыхании воздуха возвращает накопленную влагу помещению. Это способствует поддержанию оптимального микроклимата в квартирах и коттеджах.

Один блок из газобетона или пенобетона по своему объему равен приблизительно 17 кирпичам, хотя его вес составляет менее 20 кг. За счет крупных размеров блоков упрощается процесс монтажа перегородок. Работа выполняется очень быстро и с высоким качеством. В отличие от кирпичных перегородок, ячеистобетонные имеют более аккуратные поверхности и не требуют использования большого количества штукатурных смесей в процессе выравнивания.

В конструкциях из ячеистобетонных блоков легко проделывать штробы и отверстия под розетки и выключатели. Газобетон и пенобетон можно пилить, как древесину, поэтому для создания перегородки сложной конфигурации можно подготовить нестандартные блоки любой формы.

Газобетонные и пенобетонные перегородки весят в несколько раз меньше по сравнению с кирпичными конструкциями, поэтому они могут быть использованы в каркасных загородных домах.

Финишная отделка газо- и пенобетонных перегородок осуществляется с помощью штукатурки, красок, флизелиновых и бумажных обоев, деревянной вагонки, керамической плитки, пластиковых панелей и множества других облицовочных изделий. В плане отделки ячеистобетонные конструкции не накладывают никаких ограничений на выбор материала.

Гипсокартонные конструкции

Рис.2. – Перегородка из гипсокартона.

Стационарные перегородки из гипсокартонных листов очень удобны в сборке. Они не подвержены усадке, поскольку при установке гипсокартона не используются строительные растворы. Крепление листов осуществляется с помощью саморезов без применения клея. В отличие от ячеистобетонных перегородок, гипсокартонные не заставляют строителей ждать, когда высохнет поверхность. Поэтому финишную отделку можно выполнить сразу после установки последнего листа гипсокартона.

Главными достоинствами гипсокартонных изделий являются небольшой вес, экологичность, паропроницаемость, высокая скорость монтажа, отсутствие грязи в процессе работы, простота обработки листов.

Из гипсокартона можно вырезать заготовки произвольной формы для создания перегородок с причудливыми очертаниями. Благодаря своей гибкости гипсокартон позволяет легко и быстро получить поверхности с изящными плавными изгибами, которые невозможно создать с помощью кирпичей, блоков и штукатурки.

Еще одно важное отличие гипсокартонных конструкций от ячеистобетонных состоит в том, что внутри них можно прокладывать любые инженерные коммуникации. Трубы, электропроводка, сантехническое и электрическое оборудование. Также внутри перегородок можно укладывать шумоизоляционный материал.

Для создания перегородок из гипсокартона сначала требуется собрать каркас из стандартных металлических профилей, которые легко крепятся к базовым стенам, полу и потолку. На профили монтируются листы гипсокартона, затем стыки между листами обрабатываются шпатлевкой и выполняется финишная отделка. Для облицовки таких перегородок можно использовать практически любые материалы.

Если требуется создать перегородки с идеально ровной поверхностью, то гипсокартонные листы позволяют это сделать быстрее и с меньшими усилиями. В отличие от конструкций из блоков, гипсокартонные перегородки имеют минимальные отклонения от плоскости и не требуют выравнивания штукатурными смесями. Однако для некоторых заказчиков важна прочность конструкций, чтобы на них можно было вешать мебель и бытовую технику, поэтому ячеистобетонные перегородки тоже имеют большое количество сторонников.

Рис. 1. –Дом из газобетона

Из пенобетона обычно производятся изделия в виде крупногабаритных блоков. В качестве основного сырья для изготовления бетонного раствора используются цемент, песок мелкой фракции и пенообразователь. Для улучшения характеристик материала в исходную смесь вводят добавки в виде пластификаторов, армирующих волокон, красителей. Функция пенообразователя заключается в том, что он вспенивает бетонный раствор и тем самым способствует формированию большого количества ячеек, заполненных воздухом и имеющих замкнутые оболочки. Все используемые при производстве пенобетона компоненты являются экологически чистыми.

Принцип изготовления пенобетонных блоков сводится к следующему. Сперва получают раствор из воды и цементно-песчаной смеси, затем добавляют пенообразователь. Все это смешивается и подается в формы, в которых пенобетон затем затвердевает при естественной температуре. Технология очень проста, поэтому ее можно реализовать непосредственно в условиях строительной площадки в целях экономии.

Газобетонные блоки получают несколько иным способом. За образование пор в бетонном растворе отвечает газ, который образуется в ходе химического взаимодействия извести с алюминиевой пудрой. При этом выделяется водород, равномерно распределяющийся по всему объему блока и образующий небольшие ячейки правильной формы. В отличие от пенобетона, газобетон имеет более однородную структуру. Однако ячейки внутри газобетонных блоков соединены друг с другом капиллярами и не имеют замкнутых оболочек.

Рис. 2. – Блоки из газобетона и пенобетона

Качество газобетонных блоков выше, чем у пенобетонных. Они обладают более правильной геометрией, большей прочностью. Но газобетон можно производить только в заводских условиях, так как процесс твердения блоков должен осуществляться автоклавным способом в камерах при особом температурном режиме.

Блоки из газобетона и пенобетона имеют большие размеры, что позволяет сократить количество швов в возводимых конструкциях и получить почти монолитные стены, не имеющие «мостиков холода».

Ячеистобетонные блоки обладают почти таким же экологически чистым составом, как натуральная древесина. Благодаря пористой структуре эти изделия способны «дышать», обеспечивая тем самым нормализацию микроклимата в здании. В домах из газобетона и пенобетона не бывает сырости.

Но если деревянные конструкции склонны к возгоранию, то ячеистобетонные являются огнеупорными. Кроме того, бетон не гниет и не поражается насекомыми, поэтому конструкции не требуют обработки антисептиками.

За счет наличия пор блоки обладают высокими теплоизоляционными и шумоизоляционными показателями. Стены из газобетона и пенобетона необязательно утеплять, что способствует уменьшению расходов на строительство. Теплые ограждающие конструкции позволяют сэкономить затраты в отопительный сезон.

Блоки из ячеистого бетона очень удобны в обработке. Их можно пилить и строгать, как древесину, сверлить и штробить. Не нужно прилагать много усилий, чтобы из стандартного блока получить изделие нужного размера и особой формы.

При строительстве домов из газобетона и пенобетона блоки можно поднимать вручную, так как они весят гораздо меньше по сравнению с кирпичом. Это существенно упрощает процесс возведения, способствует ускорению работ и повышению качества возводимых конструкций.

Благодаря точным размерам и гладкой поверхности блоков удается строить идеально ровные стены, которые не нужно выравнивать толстым слоем штукатурки. В некоторых случаях для их выравнивания достаточно одной шпатлевки.

Отделку домов из ячеистого бетона можно выполнить с помощью любых материалов, в том числе и с применением облицовочного кирпича. Стены из газобетона обладают достаточно высокой прочностью, чтобы выдержать вес тяжелого фасадного материала.