Особенности технологии производства арболитовых блоков, панелей и конструкций

Само название арболит раскрывает состав и технологию изготовления этого современного строительного материала. В переводе с греческого языка «арбо» означает дерево, «литое» — камень. Основой для изготовления блоков являются древесный заполнитель и цемент, обеспечивающие в сочетании с химической добавкой и водой особую прочность всей конструкции. Примерный расход компонентов на кубический метр арболита показан в таблице № 1.

Табл. 1. Средний расход компонентов в килограммах на 1 кубический метр арболита

Расход составляющих каждой марки при использовании хвойной древесины размещен до косой линии, лиственной и смешанной – после. В качестве химической добавки могут быть использованы и другие компоненты: растворимое стекло, гашеная известь, хлористый кальций. Составляющие и схема производства могут варьироваться в зависимости от назначения и особенностей эксплуатации готового изделия.

Технология производства арболита — Каменный лес

Качественный арболит можно получить только из качественного сырья, при применении правильных технологий и специального оборудования. При этом производство арболита совершенно не похоже на производство любого другого легкого бетона, к которому он относится.

Арболит состоит из древесной щепы, химических добавок, цемента и воды. Такой нехитрый состав и простота производства не отменяют трудоемкости процесса, ведь изначально деревянные элементы материала несовместимы с цементом. Между ними нет цепкости, вследствие чего материал может рассыпаться, распадаться, ломаться. Но этого не происходит. Единство между такими разными элементами достигается посредством особых технологических моментов, которые соблюдаются не просто для получения хороших блоков, а высококачественных, соответствующих требованиям ГОСТа 19222-84

За высоким качеством щепы нужно следить

Особое внимание при изготовлении арболита требует щепа. Оптимальный вариант – это  еловая и сосновая щепа. При этом ГОСТ позволяет использовать измельченную древесину, хвойные и лиственные деревья, рисовую солому, коноплю, лен, хлопчатник.

Щепа, которая используется для производства арболита, обязана обладать конкретной формой и соответствовать целому ряду требований, от конкретной длины частичек до процентного соотношения примеси листьев и коры.

Дробленный материал не может быть гнилым или заплесневелым, как и грязным, то есть – с примесью чужеродных веществ, вроде глиняного налета, земляных комков, крошки камня, песочных пещинок, льда и снега. Дробленая древесина должна иметь форму иглы определенного размера (длина, толщина), который важен для соблюдения абсолютного значения влажностных деформаций каждого волокна.

Любой цемент для арболитовых блоков не подойдёт!

Для изготовления арболита следует использовать цемент самых высоких марок. При этом следует учитывать, что характеристики цемента обычно ниже тех, что заявляет производитель. Разница порой равна 50-100 единицам.

Между щепой и цементом отсутствует сцепление. Чтобы оно появилось, щепу подвергают специальной обработке химическими веществами. Они удаляют из древесной щепы сахар, являющийся главным препятствием для сцепления двух компонентов арболита. Также химические добавки позволяют добиться более быстрого затвердевания бетона. Так, щепа может смешиваться с хлоридом кальция, сернокислым глиноземом, силикатом-глыбой, жидким стеклом, известью. Мы применяем только безопасный и химически нейтральный сульфат алюминия (пищевая добавка Е520).

Самым менее затратным, а значит, экономным способом производства арболита, считается ручная утрамбовка на полу. Изготовление таким методом требует наличия смесителя принудительного типа (который позволяет получать улучшенные блоки с добавлением композитной фибры), мерных емкостей для химических добавок, стальных форм для утрамбовки, тележки для транспортировки к формам, ровной поверхности для формирования блоков, поддонов для укладки готовых изделий.

Смешивать арболит нужно правильно

Начинается изготовление арболита с разбавления и смешивания химических веществ. Параллельно производится засыпание щепы в смеситель. При этом следует использовать только вылежавшуюся не менее пары месяцев щепу, свежую использовать ни в коем случае нельзя.

Пока щепа перемешивается, к ней добавляется водный раствор с химическими веществами. После тщательного перемешивания содержимого, в емкость засыпается цемент. Причем его следует вводить так, чтобы он максимально покрыл получаемым из него тестом всю арболитовую щепу. Когда цемент и остальные составные смеси становятся единой массой, ее заливают в формы, которые предварительно размещают на поддонах. На этом процесс производства арболита завершается.

Из прошлого в будущее: уникальные технологии производства арболита :: ПВ.РФ Международный промышленный портал

Предприятие ООО «Опытно-конструкторское бюро «Сфера» 15 лет занимается инновационными разработками в области станкостроительного производства (оборудование для производства изделий из арболита), а также разработкой новых технологий получения арболитовых блоков и термопанелей с качественно иными характеристиками по сравнению с теми, что производятся в нашей стране и в Европе. По данным Национального Рейтингового Агентства компания входит в сто лучших предприятий России, работающих в инновационной сфере.

Что же такое арболит. Впервые арболит в его классическом виде был разработан в Советском Союзе в шестидесятые годы двадцатого века для строительства станции «Молодёжная» в Антарктиде. В состав арболита входит цемент и щепа определённого размера (регламентируется ГОСТ’ом), получаемая при переработке отходов древесины — горбыля, обрези и т.п. Заслуга советских учёных заключалась в том, что они научились совмещать несовместимое. Дело в том, что в древесине содержится большое количество различных сахаров, которые разрушают цемент. Использование, например, раствора сульфата алюминия для обработки щепы позволяет минерализировать сахара в древесине и тем самым решить данную проблему. Кстати, сульфат алюминия применяется для обработки питьевой воды в городском водопроводе, что само по себе говорит об экологичности данного вещества. После того как был получен арболит, были проведены масштабные исследования, необходимые для любого строительного материала. Результаты этих исследований оказались потрясающими. Материал одновременно оказался и конструкционным, и теплоизоляционным. Паропроницаемость такая же как у рубленого дома, а теплоизоляционные свойства в два раза выше и при этом арболит не горит, не гниёт, не подвержен химическому и биологическому заражению. Из-за пористой структуры кладка из блоков является практически монолитной, а модуль упругости материала позволяет выдерживать значительные перекосы в фундаментах и иметь высокую сейсмоустойчивость. Это единственный материал, который является идеальным при строительстве как на крайнем севере, так и на экваторе. В наше время наиболее целесообразно изготавливать арболит в виде блока, а не панели, как это делали в советское время.

Однако при всей кажущейся простоте отформовать качественный блок оказалось весьма непросто. Дело в том, что арболит на 80-85% состоит из органики — щепы определённого размера, которая после формовки может меняться в объёме, что приводит к короблению блока, изменяя его размеры. К тому же при разбухании древесины в цементных оболочках могут образоваться микротрещины, что снижает прочностные характеристики блока.

На сегодняшний день существует два способа формовки блока:

1) Моментальная распалубка.

2) Запечатывание блока в стальной форме в сжатом состоянии с последующей выдержкой в форме до затвердевания арболитовой смеси.

При моментальной распалубке отформованный блок извлекается из формы сразу после формовки и укладывается на стеллаж или на пол, а освободившаяся форма сразу же используется для формовки следующего блока. Исследования, которые проводились на нашем предприятии ещё в 2005 году, показали что данный способ формовки не позволяет получить качественный блок со стабильно высокими характеристиками.Технология запечатывания блока в форму, предложенная нашим предприятием ещё в 2006 году, позволяет получить качественный блок, но при этом требуется специальное оборудование и формы.

Именно с этой целью на предприятии ООО «Опытно-конструкторское бюро «Сфера» было разработано и запущено в производство два комплекса по производству качественных арболитовых блоков — «Сфера-1» и «Сфера-2».

Преимуществами комплекса Сфера-1 являются: высокая мобильность, простота конструкции и обслуживания, возможность изготовления арболитовых термопанелей. При этом реальная средняя производительность комплекса 300-400 блоков в смену.

Преимуществами комплекса Сфера-2 являются: высокая производительность (в среднем ~700-750 блоков в смену), высокая степень автоматизации, повышенная точность линейных и угловых размеров блоков за счёт использования многоместных форм, детали которых изготовлены из более толстой стали с помощью лазерной резки с точностью до 0,1 мм., возможность изготовления фактурных блоков с поризованными наружным и внутренним слоями и термопанелей из поризованного арблоита (см. ниже).

При всех неоспоримых преимуществах по сравнению с другими материалами у арболита есть один недостаток — высокий коэффициент водопоглощения (см. таблицу ниже).

С целью решения данной проблемы на нашем предприятии была разработана и успешно реализована технология нанесения наружных и внутренних теплоизоляционных водоотталкивающих слоёв. Поризованные слои (пенобетон) изготавливаются только с использованием органических пенообразователей — СДО (смола древесная омыленная), позволяющая получать пенобетон с диаметром пузырьков от 1 мкм, что увеличивает теплоизолирующие способности материала, увеличивает площадь контакта с древесной щепой, обладает антисептическим действием и имеет стабильные характеристики.

При строительстве с применением данного блока стены не требуют оштукатуривания. По теплоизоляционным свойствам стена в 300 мм соответствует стене в 400 мм из классического качественного арболита. Прочностные характеристики соответствуют конструкционному материалу. Одновременное совместное вибропрессование с последующим запечатыванием блока в форме в сжатом состоянии и выдержкой до затвердевания смеси позволяет получить монолитный блок с поризованными слоями с практически идеальной геометрией, с чёткими гранями при стопроцентной экологичности материала. Ввиду того, что поризованный слой имеет незначительную толщину, паропроницаемость стены соответствует классическому арболиту.

Весьма перспективной на наш взгляд разработкой является блок арболитовый улучшенный с поризованным внутренним слоем и поризованным наружным водоотталкивающим фактурным слоем (мозаичный арболитовый блок).

Сравнительный анализ затрат на строительство дома из классического арболита и фактурного (мозаичного) показал, что затраты на наружную отделку дома, построенного из классического арболита, примерно в два раза превысили разницу в стоимости между «мозаичным» и классическим арболитом. Расчёт производился по затратам на 1 м2 стены. Учитывались затраты на материалы — сухие смеси, декоративные штукатурки, стоимость работы, стоимость аренды, сборки-разборки лесов, неизбежные накладные расходы и т. п. Таким образом, дом, построенный из самого дорого арболита, оказался существенно дешевле дома из самого дешёвого арболита.

Так же весьма перспективной на наш взгляд разработкой нашего предприятия является технология производства поризованного арболита. В качестве опытного образца было налажено производство термопанелей GreenLeaf.

Термопанель GreenLeaf это универсальный строительный материал с размерами 900х560х80 мм (0,5 м2), изготовленный из поризованного арболита. На сегодняшний день только ООО «ОКБ «Сфера» обладает технологией получения данного материала с использованием органических пенооборазователей. В поризованном арболите используется вспененный цемент с размерами воздушных пузырей от нескольких микрон до десятых долей миллиметра.

Детальный анализ материалов, представленных выше, показал их уникальные свойства, что ставит их выше по сравнению с пенобетоном, газосиликатом, керамзитобетоном, классическим арблоитом и т.п. При этом всё необходимое оборудование для их производства разработано и прошло эксплуатационные испытания.

Таким образом наша компания предлагает новое направление в производстве строительных материалов, аналогов которым нет нигде в мире. Предлагаемые разработки могут быть использованы не только в малоэтажном строительстве, но и в высотном монолитном домостроении. Использование блоков из улучшенного арблоита в комбинации с термопанелями позволяет полностью закрыть тепловой контур квартир из экологически чистого материала. Квартиры получатся с прекрасной экологией. Отсутствие пароизоляции в ограждающих конструкциях позволяет избежать эффекта «полиэтиленового пакета».

На нашем предприятии организованы курсы по обучению технологии производства улучшенного арболита, а также обучение работе на оборудовании для всех заинтересованных лиц.

Ввиду того, что предлагаемое направление имеет колоссальный экспортный потенциал, мы проводили экспериментальные работы по изготовлению образцов арболита из органического сырья, имеющегося в странах Азии и Африки — бамбука, стеблей хлопчатника, стеблей многолетних помидор, шелухи семечек и т. п. Результат в общем положительный, но требуются дальнейшие исследования под конкретную задачу.

Учитывая тот факт, что арболитовый дом не требует утеплителей в отличие от подобных материалов, стоимость строения получается существенно ниже. В данном случае можно вести речь о самом дешёвом доме. При этом по экологическим и теплоизоляционным характеристикам он превосходит все известные материалы. Необходимо дать нашим людям возможность строить недорогое и качественное жильё.

Для решения этой задачи в масштабах нашей страны и выхода на зарубежные рынки необходимо провести опытно-конструкторские работы по созданию высокопроизводительной автоматизированной линии. Концепция данной линии уже разработана с учётом накопленного многолетнего опыта. Разработаны конструкции отдельных узлов и агрегатов, используемых на комплексах Сфера-1 и Сфера-2.

Для завершения работ по проектированию, изготовлению опытного образца и проведения испытаний просим правительство оказать содействие в финансировании данного направления. Вся научная и техническая база подготовлена.

Шарыгин Юрий Сергеевич (Генеральный директор ОКБ «СФЕРА») и

Шарыгин Валерий Сергеевич (Главный инженер ОКБ «СФЕРА»)

Сайт: https://okbsfera.ru/

Эл. почта: [email protected]

Блоки арболитовые своими руками — технология, оборудование

Характеристики арболита заслуженно обращают на себя внимание при желании выстроить одно или двухэтажный дом. Не последним фактором при его выборе является то, что достаточно просто сделать монолитные стены и блоки арболитовые своими руками. Полный набор необходимого оборудования зависит от того, есть где купить готовую щепу, или придется делать ее самому. Для полноты картины рассмотрена полная технология производства арболита.

Главный компонент арболита

На 90% арболит состоит из щепы, поэтому первым делом надо озаботиться ее закупкой или заготовкой. Лучше всего, если материалом для нее послужат сосновые доски, но против использования других ГОСТ ничего против не имеет.

Одним из нюансов производства арболитовых блоков является использование древесины, ведь это природный материал, содержащий в своем составе соединения сахаров. Если их не нейтрализовать, то впоследствии они будут вступать в реакцию с остальными компонентами арболита, что как минимум спровоцирует его вспучивание. Чтобы этого избежать, доски, а лучше уже готовую щепу выдерживают в течение месяца под открытым небом.

Более быстрым способом является вымачивание щепы в химических растворах, которое проводится 3 суток. Для их приготовления применяются сульфат алюминия (сернокислый алюминий), хлористый кальций, гашеная известь или жидкое стекло. Эти компоненты находятся в свободной продаже и их несложно найти в сельскохозяйственных магазинах.

Практика показала, что лучшим решением является сульфат алюминия, который после реакции с сахарами упрочняет арболитовый блок. Жидкое стекло применять не рекомендуют – оно повышает хрупкость готового материала.

Много рецептов для блоков арболитовых, изготавливаемых своими руками опускают и этот этап, добавляя нейтрализующие химикаты непосредственно во время замешивания арболитовой смеси. В таком случае их пропорции соблюдаются примерно в размере 3% от общего веса используемого цемента.

Щепорез для арболита

Если строительство затевается масштабное, а купить нужно количество щепы не всегда есть возможность, то не обойтись без щепореза. Это устройство дробит доски на щепу, которая после этого полностью готова к использованию (если дерево выдержанное).

Принцип устройства очень простой – на вал одет металлический диск (обычно 50 см диаметром), в котором сделаны проймы (3-4, в зависимости от модели), расположенные друг относительно друга под углом в 120° или 90°. Возле каждого выреза, под углом к нему, приделан нож, который срезает кусочек доски и подает в пройму, после чего он попадает в дробильную камеру, где доводится до окончательных размеров.

Наглядно создание и работа щепореза на следующем видео:

Несмотря на кажущуюся простоту конструкции, сделанный самостоятельно щепорез есть далеко не у всех, так как для изготовления вала и маховика с ножами нужны токарный и фрезерный станок. Это оборудование для обработки компонентов арболита придется хотя бы частично заказать на стороне.

Если токарный станок не является неразрешимым вопросом, то как сделать щепорез показано на следующей схеме.

Приготовление раствора: пропорции

Тут особых секретов нет – просто надо перемешать все компоненты. Присутствует только одно ограничение – с момента окончания замеса и до попадания раствора в формовочную емкость должно пройти не больше 15 минут. После этого времени начинается химическая реакция цемента.

Основной порядок заполнения емкости смесителя (соотношение компонентов в ведрах для одного замеса):

• Засыпается щепа. Если она предварительно вымачивалась в растворе, то можно ее не сушить – следующим компонентом все равно будет добавляться вода. Количество – 6 ведер.
• В воду добавляется хлористый кальций (или другой компонент). Пропорции – 2-4% от массы цемента, что будет использована для замеса (1 ведро). Визуально это около 1-2 полных стаканов. Все перемешивается и выливается в мешалку к щепе и запускается смеситель. Воды так же берется одно ведро.
• Когда щепа равномерно увлажнится, пора добавлять цемент. Он высыпается в смеситель и теперь надо ждать, пока вся щепа равномерно не покроется цементом – вся она должна стать соответствующего цвета. Марка используемого цемента – 500.

Формирование арболитовых блоков

Когда раствор готов, он высыпается в подходящую емкость и теперь его надо израсходовать в течение 15 минут. Чтобы сформировать и сделать арболитовые блоки своими руками, способов придумано достаточно много – на производствах это разборные опалубки на 6-12 блоков, а в домашних условиях они обычно делается по одной штуке в самодельных трафаретах.

Один из методов изготовления на видео:

Технология изготовления арболита предусматривает два варианта формовки:

• Быстрая распалубка – после первичного схватывания цемента. По сути, это безостановочный процесс – формирование блока (засыпка раствора в форму), прессовка (или вибропрессовка), распалубка и отправка на просушку. Вместе с приготовлением раствора даже один человек может в день сделать 80-100 блоков. Преимущество способа – скорость изготовления новых арболитовых блоков и безостановочность процесса.
• Распалубка через сутки – после опрессовки блок оставляется в форме на 24 часа, после чего только производится распалубка и досушка. Изготовить арболитовые блоки своими руками таким способом может получиться даже быстрее, но только при условии наличия достаточного количества форм, в которых арболит можно оставить на ночь. Преимущества метода – близкая к идеальной форма блока, которая после схватывания бетона не имеет возможности даже малейшего перекоса.

Чем хуже геометрия блоков, тем толще между ними будут цементные швы, которые образуют мостики холода. Для уменьшения теплопроводности блокам придается зигзагообразная форма, которая ломает такой мостик, предотвращая прямой отток тепла.

Для формирования блоков используется специальный станок или трафареты – все это оборудование для арболитовых блоков может быть сделано своими руками.

Использование станка

Оба устройства могут применяться в любом из методов, но свой станок чаще делают под быструю распалубку, для увеличения темпов производства. Их неоспоримое преимущество – это прессовка блока на вибростоле. Сам процесс формирования отличается простотой и оборудование можно доверять рабочим после минимального обучения.

Работа станка полуавтомат на видео:

• Готовая смесь засыпается в мерную емкость (1), которая смещается на направляющих (2), высыпая раствор в пресс-форму (3).
• Сверху на раствор устанавливается крышка (5) пресса (ее высота может регулироваться штырями (6) для людей разного роста) и придавливается рычагом (7).
• После придавливания включается вибростол (8). Он работает 20-30 секунд и автоматически отключается (можно использовать простейшее реле времени) – дольше трамбовать нельзя, потому что тогда цемент будет стряхиваться на дно блока.
• Рычаг откидывается назад (9), крышка пресса снимается (10) и пресс форма поднимается наверх (11), для чего нажимается педаль.

Готовый арболитовый блок можно забирать на просушку (12). Через 2-3 суток он наберет достаточную прочность для транспортировки.

Для использования метода распалубки через сутки пресс-форма делается разборной и съемной, а верхняя крышка может в ней фиксироваться защелками или другим удобным способом. После трамбовки блок снимается прямо с формой и отправляется на отстаивание.

Арболит с помощью трафарета

Используются две основные разновидности пресс формы – в виде коробки без дна и верха, а также разборная, в виде двух букв «Г», которые защелкиваясь вокруг дна образовывают жесткий короб, накрываемый крышкой. Она в свою очередь также фиксируется отдельными защелками, которые врезаны в боковые стенки.

Независимо от того, какая пресс-форма используется, основной алгоритм следующий:

• Короб готовится к засыпанию арболитовой смеси. Сквозной ставится на твердую поверхность (1), застеленную целлофаном (чтобы не прилип блок), цельный короб смачивается изнутри.
• Засыпается первый слой смеси, утрамбовывается, сверху добавляется второй слой, в случае необходимости третий и накрывается крышкой. На сквозной короб ложится (2) гнет (гиря или что-нибудь подходящее), у разборного верхняя часть фиксируется защелками (3).
• Если под рукой есть перфоратор, то можно пройтись ним по крышке, это заменит вибростол.
• В зависимости от применяемой технологии производится распалубка или форма оставляется для выстаивания.

Если производится быстрая распалубка сквозной коробки, то сначала вверх поднимается именно она (4), затем снимается гнет и убирается крышка. Блок отправляется на сушку вместе с основанием, на котором его формировали.

Коротко о главном

Производство качественного арболита в домашних условиях не является из ряда вон выходящей задачей. Единственной серьезной сложностью может стать поиск щепореза. В крайнем случае его можно изготовить или заказать, но если есть где приобрести готовую щепу, то эта проблема снимается.

Используемая щепа должна быть выдержана на солнце около месяца, чтобы нейтрализовались органические вещества внутри нее. Использовать для раствора можно и намокшую.

Есть два основных способа распалубки готовых блоков. Чтобы выбрать подходящий, есть смысл сделать пробные блоки и сравнить результаты.

Технология изготовления арболита блоки

Основой получения качественного арболита является прочное соединение древесной щепы с цементом. Водорастворимые вещества, имеющиеся в древесине, играют отрицательную роль в этом процессе, тормозят твердение цемента и препятствуют прочному соединению цемента с древесной стружкой.

Поэтому древесную щепу перед смешиванием с цементом необходимо освободить от водорастворимых веществ или нейтрализовать их путем химической обработки. Наиболее распространенным химикатом, применяемым для этих целей, является хлористый кальций (плавленый), отвечающий требованиям ГОСТ 450—58. При отсутствии хлористого кальция применяется жидкое стекло, отвечающее требованиям ГОСТ 962—41. Приготовление концентрированного раствора из плавленого хлористого кальция производится в деревянных чанах с перемешивающим устройством при температуре воды 70—80° С. На 1 м³ арболита (плотной массы) расходуется до 8 кг хлористого кальция или 4 кг жидкого стекла с удельным весом 1,5.

Древесная щепа должна быть по возможности однородной по размерам и конфигурации и иметь длину (вдоль волокон) 15—20, толщину 2—3 и ширину 10—12 мм. Приготовление щепы, идущей на изготовление изделий из арболита, производится на рубительных машинах дисковой или другой конструкции, применяемых в целлюлозно-бумажной промышленности или в лесопильной промышленности для дробления отходов. Щепа сортируется на плоских или барабанных сортировках, при этом удаляются вся мелочь и пыль.

После сортировки щепа подвергается обработке (минерализации) 5%-ным раствором хлористого кальция или жидкого стекла при помощи механизмов окунанием щепы в раствор или же обрызгиванием. Расход хлористого кальция — 0,1—0,12 кг сухого вещества на 1 кг щепы. Длительность обработки минерализатором зависит от породы древесины, влажности и других факторов и определяется в каждом отдельном случае опытным путем. При организации пропитки следует предусмотреть возможность повторного использования раствора, стекающего со щепы. Пропитывание щепы раствором считается законченным, как только щепа оказывается равномерно смоченной, на что требуется 2—3 мин. Общее время смачивания и перемешивания составляет от 8 до 12 мин. Механизмами для минерализации щепы могут служить сетчатые транспортеры, мешалки и чаны, если операция производится по способу окунания.

Минерализованная щепа смешивается с портландцементом марки 400 при расходе последнего от 300 до 400 кг на 1 м³ изделий (плотной массы). Дозировка цемента производится по весу и устанавливается опытным путем в зависимости от требований, предъявляемых к физико-механическим свойствам изделий из арболита, и его объемного веса. Смешивание щепы с цементом продолжается 2—3 мин и заканчивается после того, как вся стружка оказывается покрытой цементом, что распознается по однородному серому цвету смеси.

Количество цемента, которое необходимо добавлять во время смешивания, определяется экспериментальным путем. Необходимо следить, чтобы смесь была достаточно смочена и представляла собой мягкую и пластичную массу. В жаркое время массу приготавливают с несколько большим содержанием воды, чем обычно, для компенсации потери воды во время формирования. В среднем на 1 м³ арболита расходуется до 265 л воды, включая и воду химического раствора.

При изготовлении стеновых блоков желательно в массу добавить 10—12% дробленого сланца, что придает массе пластичность и способствует более легкому освобождению изделий из формы.

Формование арболита производится путем заполнения специальных металлических форм на станках, применяемых при изготовлении подобных изделий из бетона, глины и других материалов. Для изготовления стеновых блоков можно приспособить станок, которым пользуются при производстве шлакобетонных камней; для изготовления плитных материалов — прессы, применяемые для изготовления фибролитовых плит, и др.

При ручной работе сначала производится частичное заполнение форм с последующей утрамбовкой краев железным инструментом для получения правильных и прочных граней. Сжатие материала при его нормальном качестве составляет 20%. Эту усадку необходимо учитывать при конструировании и определении размеров форм. Хорошие результаты формования дает также вибрирование, особенно при применении высоких форм.

Изделия из арболита после их формования подвергаются искусственному твердению в специальных камерах при температуре 35° С. Время выдержки —от 12 до 24 ч. При производстве фибролита выявлено, что режим искусственного твердения для цемента разных марок неодинаков и существенно отражается на прочности и качестве плит. Поэтому при организации производства арболита режимы твердения плит в каждом отдельном случае должны устанавливаться опытным путем.

Камеры твердения, в которых происходит термическая обработка изделий, оборудуются продольными и поперечными траверсными узкоколейными путями и механическим устройством для передвижения тележек во время загрузки и разгрузки камер.

Распалубка форм производится в зависимости от конфигурации и размеров изделий вручную или при помощи тельферов.

После выдержки в камерах твердения изделия на тележках по узкоколейным путям направляются в сушильные камеры. Время сушки —от 24 до 30 ч при температуре 60—65° С. Готовые изделия после сушки зачищают от возможных заусенцев и подают на склад готовой продукции, где их укладывают и хранят в штабелях высотой до 2 м.

Оборудование для производства арболитовых блоков

Борьба за утепление зданий в современных условиях становится не на шутку важной и актуальной. Используя доступные способы сделать расход на отопление меньше, население увеличивает теплоизоляцию стен домов, крыш, окон, всего, что может потенциально послужить местом утечки тепла. На стены наносятся десятки и сотни килограммов минеральной ваты, пены, пенопласта, без учета возможных будущих проблем вследствие повышения пожароопасности постройки.

Производство арболитовых блоков набирает обороты

Более продуманные варианты дают промышленные методы и производственная технология решения проблемы. Чаще всего это можно сделать с помощью готовых строительных блоков на основе арболитовых масс. Свойства блоков из арболита позволяют серьезно пересматривать отношение к теплосбережению в малоэтажном строительстве:

• Абсолютная безопасность арболитового материала, способа производства и используемого сырья;
• Высокая механическая прочность арболитовой кладки, позволяющая использовать арболитовые блоки в качестве основного строительного материала, а не в роли дополнительного теплоизолятора;
• Низкая стоимость производства и простота управления оборудованием и технологического процесса.

Технология полупромышленного производства арболитовых блоков

Существует стандарт №19222-84 на подобные изделия. ГОСТированный рецепт производства блока обязателен для использования всеми, кто занимается его производством на продажу или для строительства домов. В жизни для себя каждый решает сам, как именно изготовить арболитовый блок в домашних условиях.

Рецепты приготовления формовочной массы

В своей основе технология изготовления арболитового камня использует:

1. Раствор из портландцемента не ниже 400-й марки, с небольшой добавкой пылевидного песка. Чаще всего добавку игнорируют, а зря. Совсем небольшое количество песка поможет связать излишки извести в формовочной смеси;
2. Рубленная древесная щепа или стружка, очищенная от коры, гнили и загрязнений. Это самый затратный компонент смеси, потому что для нормального качества необходимо дополнительно рубить щепу, из которой 80% соответствуют рекомендованной стандартом размерной вилке, от 15 до 20 мм длиной и сечением 5х5. От того, насколько однороден и прочен древесный наполнитель, зависит прочность арболитового блока;
3. Вода с растворенным сульфатом алюминия и кальция хлоридом, известным коагулянтом, позволит сделать сцепление цементных частичек с поверхностью древесины более прочным;
4. Известь в гашеном варианте используется для предварительной химической подготовки древесного наполнителя.

Важно! Перед началом пресс-отливки арболитового камня ознакомьтесь, какие породы древесины однозначно не подойдут из-за плохой сопротивляемости гниению. Например, древесина тополя.

Для производства обычно выбирается массовое соотношение цемента и древесного наполнителя примерно в равных долях, воды — в пропорции 1:1,2 к массе цемента, сульфата алюминия или СаCl₂ – 7-8 кг на куб формовочной смеси. Из объема заготовленного количества воды необходимо отобрать 70 л и растворить химикалии, после чего смешать с основным составом раствора.

Проверка перед запуском в серию

Крайне важно перед началом производства и загрузкой сырья проверить все наличные компоненты на схватываемость и уточнить рецептуру замеса. Для этого приготавливают несколько замесов с разным количественным содержанием компонентов и отпресовывают на вибраторе.

Зачастую при промышленном выпуске арболитового блока подобные контрольные пробы выполняются параллельно основному производству на ручном оборудовании, что позволяет своевременно контролировать качество процесса.

Механизированное оборудование для выпуска арбоблока в домашних условиях

Производство даже самой маленькой партии арболитового камня потребует недюжинных физических сил и здоровья. А главное — качество и прочность получаемого материала зависит от уровня подготовки смеси и точности приложенного усилия прессования блока. Поэтому лучшее качество даст только специализированное оборудование для производства арболитовых блоков.

В технологической цепочке производства используется следующее оборудование:

1. Строгано-дробильное оборудование, способное перерабатывать самое разнообразное древесное сырье, чаще всего используют рубильные и дробильные установки, щепорезы, сучкорезы, дробилки древесных отходов;
2. Смесительные станции и мешалки. Чаще всего для перемешивания используют мешалки периодического действия или строительные миксеры. В специализированных линиях производство смеси осуществляется на оборудовании с непрерывным характером работы. Очень непросто подобрать правильную консистенцию, посмотрите на видео, как выглядит готовая арболитовая смесь;
3. Раздатчики смеси. Раскладка формовочной массы при небольших объемах может осуществляться вручную из накопительного бункера, но зачастую используют дозирующее шнековое оборудование для заполнения смесью пустых форм;
4. Прессовочное оборудование необходимо при любых объемах производства. Спрессовать в форме смесь цемента и наполнителя ручной трамбовкой очень непросто, а простая формовка не дает тех показателей прочности блока, которые легко достигаются на вибропрессах или другом оборудовании. Обучиться работе на таком оборудовании довольно просто за полчаса практики или видео в Сети;
5. Камеры сушки. Их чаще не воспринимают, как промышленное оборудование, но их роль в производстве арбоблоков так же важна, как и прессование.

Оборудование для приготовления смеси

Более всего в специализированном оборудовании для исходной подготовки компонентов смеси нуждается операция нарезки и дробления заготовленных щепок, обрезков и некондиционной продукции из древесины. Ее нужно изрубить в щепу или стружку примерно одного размера и далее. Как именно выглядит готовый к использованию наполнитель, лучше посмотреть на одном из видео в Сети.

Перед рубкой сырье тщательно промывается водяной струей высокого давления, что позволяет отделить грязь, кору, подпорченные грибком участки древесины. После рубки и дробления наполнитель может проходить щелочную обработку, в ходе которой стремятся убрать из древесины гемицеллюлозные сахара, грибок и возможных паразитов.

Выглядит процедура, как длительное вымачивание в 15% растворе гашеной извести. Иногда химическую обработку заменяют обработкой в течение 20мин перегретым паром под давлением в 10-15 Атм на специальном оборудовании. Такая обработка резко повышает способность перегретой древесины к прессованию, прочность арболитового блока возрастает на 15%. На видео, которых немало в сети, зачастую эту операцию не показывают.

Формовочное оборудование в производстве арболитового блока

После нагрева формы и ополаскивания раствором извести происходит дозирование и раскладка смеси по стальным или чугунным формам — блокам, далее смесь подвергается прессованию, как на статических, так и на вибрационных станках-прессах. Первые чаще всего изготавливаются и используются в кустарном производстве арболитового блока, второй вид прессового оборудования применяется на линиях и конвейерах серийного производства.

Статические станки-прессы зачастую используются, как оборудование для мелкосерийного, единичного или тестового производства.

Вибрационный пресс обладает малой потребляемой мощностью, высоким качеством прессования и малыми габаритами. Более того, при плохой подготовке наполнителя зачастую только вибрационный пресс может довести уровень прочности и качества до требуемого ГОСТом показателя.

Простота конструкции позволила многим машиностроительным заводам наладить производство специализированного оборудования — вибропрессов для кустарного домашнего производства арболитового блока. Например, станки саратовского производства АРБ2, весом чуть менее 90кг. За смену оборудование позволяет отпрессовать до 5 м³ смеси в готовые блоки.

Камеры сушки арболитовых блоков

Готовые прессованные блоки с формами перевозятся в помещение с заданной влажностью воздуха. Далее формы выкладываются на поддонах и аккуратно разбираются, освобождая свежепрессованный арболитовый блок.

Схватывание смеси завершится через двое суток, а нормальную прочность блок наберет не ранее, чем через 17-28 дней. В течение этого времени потребуется обеспечить влажную атмосферу и стабильную температуру сушки арболитовых блоков. В противном случае блоки могут растрескиваться или осыпаться из-за растущих внутренних напряжений.

В кустарном производстве чаще всего отпрессованную партию арболитовых блоков выкладывают в затемненном месте, накрывают полиэтиленовой пленкой и защитным тканевым тентом. Через два — три дня блоки переносят в помещение и выкладывают в один слой на бетонном полу. Через неделю блоки можно складировать в пачки.

Заключение

Довольно распространенным недостатком, по которому можно отличить кустарный арболитовый блок от продукции производства на промышленном оборудовании, является низкая прочность угловых участков блока. У «кустарей» они плохо пропрессовываются, растрескиваются и осыпаются. Как выглядит качественный арболитовый блок, изготовленный на промышленном оборудовании, лучше ознакомиться по видео.

Для индивидуального строительства производство арболитового блока поистине является находкой, стоит дешевле и проще в работе, чем шлакоблок или пеноблок.

Арболит-оборудование для производства

Арболит — универсальный строительный материал, соединивший в себе лучшие свойства дерева и надежность бетона.

Строительные блоки Арболит состоят

-на 80% из натуральной щепы дерева + на 20% из цемента и воды.

 «Удобный» набор свойств

• Экологически чистый материал, безопасен для здоровья людей, домашних животных и окружающей среды. Арболит не подвержен гниению. Обладает хорошей воздухопроницаемостью, стена «дышит», поддерживая комфортную атмосферу в доме

 • Огнестоек, относится к трудногорючим материалам (группа горючести Г1 по ГОСТ 12.1.044-89). 

• Не трескается – облагает большой прочностью на изгиб и растяжение, устойчив к механическим и ударным воздействиям. При допустимых нагрузках арболит сжимается на величину до 10% от первоначального объема, а при снятии нагрузки – восстанавливает свою форму. Арболит стоек к перепадам температур и колебанию почвы. Поэтому из арболита можно строить очень надежные сейсмоустойчивые здания 

• Достаточно легкий материал. Так, 1 кубометр блоков из Арболита в 3 раза легче кирпича и в 1,5 раза легче керамзитобетона. Это значит, что при строительстве не понадобятся тяжелые дорогие фундаменты. 

 • Не дает усадки. После возведения стен вы можете сразу приступить к отделочным работам как снаружи, так и внутри помещения, что существенно сокращает сроки строительства. 

• Легко обрабатывается при дальнейшей отделке стен. В материал легко вбивать гвозди, ввинчивать шурупы — как в деревянную стену. Арболит хорошо поддается сверлению или рубке. Поверхность блоков позволяет наносить штукатурку без использования дополнительного армирования. 

• Морозоустойчив, имеет самую низкую теплопроводность: 0,08-0,17 Вт/м. Стена из арболитовых блоков имеющая толщину всего 30см равна по показателю теплопроводности стене из кирпича толщиной в 1 метр. Дополнительного утепления арболит не требует, т.к. он сам является теплоизоляционным материалом!

Позвоните специалистам компании АСТехнология — мы поможем с выбором оборудования!

Бетон из дерева — ScienceDaily

Дома могут быть деревянными, как раньше, или бетонными, как сегодня. Чтобы построить завтрашний день, комбинируются два метода строительства: эти гибридные конструкции, содержащие как деревянные, так и бетонные элементы, становятся все более популярными в современной архитектуре.

В контексте Национальной ресурсной программы «Ресурс древесины» (NRP 66) швейцарские исследователи разработали еще более радикальный подход к сочетанию дерева и бетона: они производят несущий бетон, который сам состоит в основном из дерева.Во многих смесях объемная доля древесины превышает 50 процентов.

Изделия из древесины на цементной основе существуют уже более ста лет. Однако раньше они использовались только для ненесущих целей, например, для изоляции. Дайя Цвикки, глава Института строительных и экологических технологий Школы инженерии и архитектуры Фрибурга, задалась вопросом, не пришло ли время для более амбициозного использования деревянного бетона.

Плавающий бетон

Вместе со своей командой Цвикки экспериментировал с составом и зернистостью древесины, а также с различными добавками, а затем подверг различные смеси строгим испытаниям.Основное отличие от классического бетона в том, что щебень и песок заменены мелко измельченной древесиной. Другими словами, с цементом примешиваются не мелкие камни, а опилки. Благодаря высокому содержанию древесины новые строительные материалы обладают хорошей огнестойкостью и действуют как теплоизоляция. «Они весят почти половину того, что весит обычный бетон — самые легкие из них даже плавают!» — говорит Цвикки. Более того, поскольку материалы в основном основаны на возобновляемых ресурсах, после демонтажа их можно повторно использовать в качестве источника тепла и электричества.Древесину можно сжигать при сжигании отходов, хотя для повседневного использования она соответствует стандартам противопожарной защиты.

Первоначальные стресс-тесты 1: 1 показывают, что новый бетон на древесной основе также подходит для плит и стеновых элементов и может выполнять несущие функции в строительстве. Этот процесс также подходит для сборных блоков. В этом контексте, в частности, группа Фрибург хотела бы углубить свой опыт с помощью более широкого спектра тестов. Исследователи хотят выяснить, какой древесно-бетонный композит лучше всего подходит для каких областей применения и как его можно эффективно производить.

«Пройдет несколько лет, прежде чем мы увидим первые здания, в которых легкий бетон, содержащий дерево, играет важную роль в строительстве», — говорит Цвикки. «Уровень знаний, необходимый для широкого применения, все еще слишком ограничен».

История Источник:

Материалы предоставлены Швейцарским национальным научным фондом (SNSF) . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Сталь, дерево и бетон: сравнение

ширина: 80%;
}
]]>

Какие материалы чаще всего используются в строительстве?

Конструктивное проектирование зависит от знания материалов и соответствующих им свойств, чтобы мы могли лучше предсказать поведение различных материалов при нанесении на конструкцию.Как правило, три (3) наиболее часто используемых строительных материала — это сталь , бетон и древесина / древесина . Знание преимуществ и недостатков каждого материала важно для обеспечения безопасного и экономичного подхода к проектированию конструкций.

Конструкционная сталь

Сталь — это сплав, состоящий в основном из железа и углерода. Другие элементы также примешиваются к сплаву для получения других свойств. Одним из примеров является добавление хрома и никеля для создания нержавеющей стали.Увеличение содержания углерода в стали имеет предполагаемый эффект увеличения прочности материала на растяжение. Увеличение содержания углерода делает сталь более хрупкой, что нежелательно для конструкционной стали.

Преимущества конструкционной стали

1. Сталь имеет высокое соотношение прочности и веса. Таким образом, собственный вес металлоконструкций относительно невелик. Это свойство делает сталь очень привлекательным конструкционным материалом для высотных зданий, длиннопролетных мостов, сооружений, расположенных на земле с низким содержанием грунта и в районах с высокой сейсмической активностью.
2. Пластичность. Перед разрушением сталь может подвергаться значительной пластической деформации, что обеспечивает большой резерв прочности.
3. Прогнозируемые свойства материала. Свойства стали можно предсказать с высокой степенью уверенности. На самом деле сталь демонстрирует упругие свойства до относительно высокого и обычно четко определенного уровня напряжения. В отличие от железобетона свойства стали существенно не меняются со временем.
4. Скорость возведения. Стальные элементы просто устанавливаются на конструкцию, что сокращает время строительства.Обычно это приводит к более быстрой окупаемости в таких областях, как затраты на рабочую силу.
5. Легкость ремонта. Стальные конструкции в целом можно легко и быстро отремонтировать.
6. Адаптация заводского изготовления. Сталь отлично подходит для заводского изготовления и массового производства.
7. Многократное использование. Сталь можно использовать повторно после разборки конструкции.
8. Расширение существующих структур. Стальные здания можно легко расширить, добавив новые отсеки или флигели. Стальные мосты можно расширять.
9. Усталостная прочность. Металлоконструкции обладают относительно хорошей усталостной прочностью.

Недостатки конструкционной стали

1. Общие расходы. Сталь очень энергоемкая и, естественно, более дорогая в производстве. Стальные конструкции могут быть более дорогостоящими в строительстве, чем другие типы конструкций.
2. Противопожарная защита. Прочность стали существенно снижается при нагревании до температур, обычно наблюдаемых при пожарах в зданиях. Сталь также довольно быстро проводит и передает тепло от горящей части здания.Следовательно, стальные конструкции в зданиях должны иметь соответствующую противопожарную защиту.
3. Техническое обслуживание. Сталь, подвергающаяся воздействию окружающей среды, может повредить материал и даже загрязнить конструкцию из-за коррозии. Стальные конструкции, подверженные воздействию воздуха и воды, такие как мосты и башни, регулярно окрашиваются. Применение устойчивых к атмосферным воздействиям и коррозии сталей может устранить эту проблему.
4. Склонность к короблению. Из-за высокого отношения прочности к весу стальные сжимающие элементы, как правило, более тонкие и, следовательно, более подвержены короблению, чем, скажем, железобетонные сжимающие элементы.В результате требуется больше конструктивных решений для улучшения сопротивления продольному изгибу тонких стальных компрессионных элементов.

Программное обеспечение SkyCiv Steel Design

Рис. 1. Обзор стальных конструкций

Железобетон

Бетон представляет собой смесь воды, цемента и заполнителей. Пропорция трех основных компонентов важна для создания бетонной смеси желаемой прочности на сжатие. Когда в бетон добавляют арматурные стальные стержни, эти два материала работают вместе с бетоном, обеспечивающим прочность на сжатие, и сталью, обеспечивающей прочность на разрыв.

Преимущества железобетона

1. Прочность на сжатие. Железобетон имеет высокую прочность на сжатие по сравнению с другими строительными материалами.
2. Прочность на разрыв. Благодаря предусмотренной арматуре железобетон также может выдерживать значительную величину растягивающего напряжения.
3. Огнестойкость. Бетон обладает хорошей способностью защищать арматурные стальные стержни от огня в течение длительного времени. Это выиграет время для арматурных стержней до тех пор, пока пожар не будет потушен.
4. Материалы местного производства. Большинство материалов, необходимых для производства бетона, можно легко найти на месте, что делает бетон популярным и экономичным выбором.
5. Прочность. Система здания из железобетона более долговечна, чем любая другая система здания.
6. Формуемость. Железобетон, изначально как текучий материал, можно экономично формовать в практически неограниченном диапазоне форм.
7. Низкие эксплуатационные расходы. Железобетон является прочным, с использованием недорогих материалов, таких как песок и вода, которые не требуют обширного обслуживания.Бетон предназначен для того, чтобы полностью покрыть арматурный стержень, так что арматурный стержень не будет нарушен. Это делает стоимость обслуживания железобетонных конструкций очень низкой.
8. По конструкции, такой как фундаменты, плотины, опоры и т. Д., Железобетон является наиболее экономичным строительным материалом.
9. Жесткость. Он действует как жесткий элемент с минимальным прогибом. Минимальный прогиб хорош для удобства эксплуатации зданий.
10. Удобство в использовании. По сравнению с использованием стали в конструкции, при строительстве железобетонных конструкций может быть задействована менее квалифицированная рабочая сила.

Недостатки железобетона

1. Долгосрочное хранение. Бетон нельзя хранить после смешивания, так как цемент вступает в реакцию с водой и смесь затвердевает. Его основные ингредиенты нужно хранить отдельно.
2. Время отверждения. Бетон выдерживает тридцать дней. Этот фактор сильно влияет на график строительства здания. Это снижает скорость возведения монолитного бетона по сравнению со сталью, однако ее можно значительно улучшить с помощью сборного железобетона.
3. Стоимость форм. Стоимость форм, используемых для отливки ЖБИ, относительно выше.
4. Увеличенное поперечное сечение. Для многоэтажного здания секция железобетонной колонны (RCC) больше, чем стальная секция, так как в случае RCC прочность на сжатие ниже.
5. Усадка. Усадка вызывает развитие трещин и потерю прочности.

Программное обеспечение SkyCiv RC для проектирования

Рисунок 2. Типичный пример железобетона

Древесина

Древесина — это органический, гигроскопичный и анизотропный материал.Его тепловые, акустические, электрические, механические, эстетические, рабочие и т. Д. Свойства очень подходят для использования, можно построить комфортный дом, используя только деревянные изделия. С другими материалами это практически невозможно. Очевидно, что дерево — это и распространенный, и исторический выбор в качестве конструкционного инженерного материала. Однако в последние несколько десятилетий произошел отход от дерева в пользу инженерных изделий или металлов, таких как алюминий.

Преимущества древесины

1. Прочность на разрыв.Поскольку дерево является относительно легким строительным материалом, оно превосходит даже сталь по разрывающей длине (или длине самонесущей конструкции). Проще говоря, он может лучше выдерживать собственный вес, что позволяет использовать большие пространства и меньше необходимых опор в некоторых конструкциях зданий.
2. Электрическое и тепловое сопротивление. Он обладает естественным сопротивлением электропроводности при сушке до стандартного уровня содержания влаги (MC), обычно от 7% до 12% для большинства пород древесины. Его прочность и размеры также не подвержены значительному воздействию тепла, что обеспечивает устойчивость готового здания и даже безопасность при определенных пожарных ситуациях.
3. Звукопоглощение. Его акустические свойства делают его идеальным для минимизации эха в жилых или офисных помещениях. Дерево поглощает звук, а не отражает или усиливает его, и может помочь значительно снизить уровень шума для дополнительного комфорта.
4. Из местных источников. Дерево — это строительный материал, который можно выращивать и повторно выращивать с помощью естественных процессов, а также с помощью программ пересадки и лесного хозяйства. Выборочная уборка и другие методы позволяют продолжить рост при уборке более крупных деревьев.
5. Экологически чистый. Одна из самых больших проблем многих строительных материалов, включая бетон, металл и пластик, заключается в том, что когда они выбрасываются, они разлагаются невероятно долго. В естественных климатических условиях древесина разрушается намного быстрее и фактически пополняет почву.

Недостатки бруса

Усадка и разбухание древесины — один из ее основных недостатков.

Дерево — гигроскопичный материал.Это означает, что он будет поглощать окружающие конденсируемые пары и терять влагу в воздух ниже точки насыщения волокна. Еще один недостаток — его износ. Агенты, вызывающие порчу и разрушение древесины, делятся на две категории: биотические (биологические) и абиотические (небиологические). Биотические агенты включают гниющие и плесневые грибы, бактерии и насекомые. К абиотическим агентам относятся солнце, ветер, вода, некоторые химические вещества и огонь.

Программное обеспечение SkyCiv Wood Design

Рисунок 3.Деревянный конструкционный каркас

Сводка

Для лучшего описания стали, бетона и дерева. Обобщим их основные характеристики, чтобы выделить каждый материал.

Сталь очень прочна как на растяжение, так и на сжатие и, следовательно, имеет высокую прочность на сжатие и растяжение. Сталь имеет предел прочности от 400 до 500 МПа (58 — 72,5 тыс. Фунтов на квадратный дюйм). Это также пластичный материал, который поддается или прогибается перед разрушением. Сталь выделяется своей скоростью и эффективностью в строительстве.Его сравнительно легкий вес и простота конструкции позволяют сократить рабочую силу примерно на 10-20% по сравнению с аналогичной строящейся структурой на бетонной основе. Металлоконструкции также обладают отличной прочностью.

Бетон чрезвычайно прочен на сжатие и, следовательно, имеет высокую прочность на сжатие от 17 МПа до 28 МПа. С более высокой прочностью до 70 МПа или выше. Бетон позволяет проектировать очень прочные и долговечные здания, а использование его тепловой массы, удерживая его внутри оболочки здания, может помочь регулировать внутреннюю температуру.Также в строительстве все чаще используется сборный железобетон, что дает преимущества с точки зрения воздействия на окружающую среду, стоимости и скорости строительства.

Древесина устойчива к электрическим токам, что делает ее оптимальным материалом для электроизоляции. Прочность на разрыв также является одной из основных причин выбора древесины в качестве строительного материала; его исключительно сильные качества делают его идеальным выбором для тяжелых строительных материалов, таких как конструкционные балки.Дерево намного легче по объему, чем бетон и сталь, с ним легко работать и легко адаптировать на месте. Он прочен, дает меньше тепловых мостиков, чем его аналоги, и легко включает в себя готовые элементы. Его структурные характеристики очень высоки, а его прочность на сжатие аналогична прочности бетона. Несмотря на все это, древесина все шире используется для строительства жилых и малоэтажных построек. Его редко используют в качестве основного материала для высотных конструкций.

Это самые распространенные строительные материалы, используемые для строительства.У каждого материала есть свой уникальный набор достоинств и недостатков. В конце концов, они могут быть заменены материалами, которые практически не имеют ограничений с технологическими достижениями будущего. Тем не менее, наши нынешние строительные материалы будут оставаться актуальными еще многие десятилетия.

Дерево против бетона в строительстве: плюсы и минусы каждого

Дерево и бетон в строительстве: плюсы и минусы каждого

Дерево и бетон являются широко используемыми материалами в строительстве.В течение многих лет эти два материала использовались в некоторых из самых знаковых зданий по всему миру.

Древесина легче, с ней легко работать, она долговечна и приводит к меньшему образованию тепловых мостиков. Бетон, с другой стороны, позволяет проектировать упругие и прочные здания.

Остальная часть этой статьи даст вам обзор каждого строительного материала, то есть дерева и бетона. Вы также узнаете плюсы и минусы каждого из них, а также факторы, которые следует учитывать при выборе строительных материалов.

Общий обзор использования дерева в строительстве

Население всего мира на протяжении многих лет увлекается деревянным строительством. Древесина по своей природе обладает сложными свойствами, но люди успешно использовали эти уникальные характеристики. Из дерева строят различные конструкции, такие как лодки, дома, мебель и предметы интерьера.

Традиционно древесину подразделяют на две категории: древесина хвойных пород (шишковидные) и лиственные (лиственные).Древесина твердых пород часто используется в строительстве стен, пола и потолка, а древесина мягких пород — для изготовления оконных рам, мебели и дверей. Сегодня в строительстве также часто используется инженерная древесина.

Инженерная древесина создается в результате довольно сложного производственного процесса, когда шпон, древесные пряди, другие формы древесины и волокна соединяются для создания композитного материала, используемого в определенных строительных приложениях. Некоторые из этих искусственных пород древесины включают клееный брус, ориентированно-стружечную плиту, ДСП и фанеру.Эти изделия используются в промышленном, коммерческом и жилом строительстве.

Одним из преимуществ древесины, делающих ее популярной, является то, что это натуральный продукт, что делает его доступным и легко доступным. Древесину можно разрезать на разные формы и размеры. Он экологически безопасен, поскольку является возобновляемым и обеспечивает изоляцию от холода. Помимо этого, у использования дерева есть множество преимуществ и недостатков.

Плюсы дерева в строительстве

Древесина уже много лет используется в качестве строительного материала.Хотя есть желание сократить его использование по экологическим причинам, его преимущества все же перевешивают преимущества других продуктов. Вот некоторые из его плюсов:

Прочность на растяжение

Дерево физически жесткое и прочное. По сравнению с другими материалами он также гибкий и легкий. Древесина имеет структуру «годичные кольца и усиление», что означает, что ее можно сломать или согнуть. Однако вы не можете сжать или растянуть его, потянув за противоположную сторону, поскольку он анизотропен. По сравнению с прочностью на разрыв древесина легче.

Различные породы древесины имеют разную прочность, но, по сути, их прочность на разрыв позволяет им выдерживать свой вес лучше, чем другие материалы. Это снижает требования к опорам в различных конструкциях зданий и позволяет увеличить пространство. Это также делает его отличным выбором для тяжелых строительных материалов, таких как несущие балки.

Электрическая и теплоизоляция

Древесина обладает тепловыми свойствами, которые дают ей преимущество с точки зрения устойчивости к высоким температурам.По мере увеличения тепла древесина сохнет и становится прочнее. Он имеет низкую теплопроводность, что благотворно. Это свойство позволяет применять его в различных частях здания, таких как ручки, двери, полы, потолки и стены.

Древесина, в отличие от других материалов, таких как сталь, устойчива к воздействию электрического тока. Поэтому он оптимален для электроизоляции. В домах с большим количеством электроприборов это свойство обеспечивает некоторую степень безопасности.

Устойчивое развитие

Древесина является возобновляемой в том смысле, что ее можно выращивать и повторно выращивать.На каждое вырубленное старое дерево можно посадить новое. Это позволяет более рационально использовать древесину, не причиняя вреда планете. Это также делает его доступным на местном уровне во многих областях. Таким образом, владельцы зданий экономят на транспортных расходах от мукомольной промышленности до строительной площадки.

Акустические свойства

Древесина обеспечивает такие акустические свойства, как эхо и звукопоглощение. По этой причине он очень востребован в конструкциях, где пригодятся эти акустические свойства.К ним относятся общественные и концертные залы. Вместо того, чтобы отражать или усиливать звук, древесина поглощает его, снижая уровень шума в офисах и жилых помещениях для дополнительного комфорта.

Эстетическая красота

Одним из наиболее привлекательных аспектов дерева является его естественная красота и визуальное тепло. Древесина, которую архитекторы давно предпочитают для отделки интерьеров, также используется на внешних фасадах, чтобы подчеркнуть эстетическую красоту здания.

В строительстве используются различные породы древесины.Мягкие породы древесины, такие как пляж, сосна, ясень, кедр, гикори и береза, идеально подходят для изготовления оконных рам, дверей и мебели. Для изготовления полов, стен и потолков часто используются твердые породы дерева, такие как клен, вишня, дуб, тик, орех и красное дерево.

Экологичность

В последнее время возникли серьезные экологические проблемы, связанные с предотвращением вырубки лесов за счет минимизации использования древесины в строительстве и, возможно, управления парниковым эффектом. Однако древесина действует как хранилище углерода, ответственного за парниковые газы.Благодаря политике посадки деревьев, когда вы вырубаете другие, окружающая среда защищается, принося пользу подрядчику и жильцам.

Древесина является натуральным продуктом и поэтому выделяет более низкие уровни углекислого газа и ЛОС (летучих органических соединений). Вместо этого древесина расслабляет обитателей дома, выделяя природные органические соединения. Другие строительные материалы, такие как бетон и сталь, не поддаются биологическому разложению. Однако древесина при утилизации быстро разрушается и пополняет почву.

Простое производство

Процесс производства древесины довольно прост, поскольку древесина легко доступна по сравнению с другими материалами, такими как бетон и сталь. В процессе производства древесины меньше воздействия на окружающую среду и образования сточных вод по сравнению со сталью. Побочные продукты, такие как кора и щепа, пригодятся в качестве биотоплива на лесопильных заводах, способствуя снижению нагрузки на ископаемое топливо.

Системы для измерения влажности, такие как программа Grade Recovery Program и Wagner Meters Moisture Management, позволяют лесопильным предприятиям производить меньше отходов и низкосортных материалов при максимальной эффективности.

Энергоэффективность

Теплоизоляционные свойства древесины делают ее относительно энергоэффективной. По сути, это означает, что он сохраняет тепло при низких температурах, что снижает затраты на кондиционирование воздуха. При использовании в качестве напольного покрытия он экономит потребность в обогреве, особенно при очень низких температурах в зимнее время. Кроме того, поскольку древесина легко доступна, для ее изготовления не требуется много энергии.

Минусы дерева в строительстве

Хотя древесина традиционно использовалась в строительстве из-за ее природных качеств, тот факт, что она получена из растений, делает ее чувствительной к погодным условиям и условиям окружающей среды.Кроме того, поскольку это натуральный материал, он подвержен влиянию определенных факторов окружающей среды.

Риск гниения и заражения вредителями

Древесина неустойчива к воде и влажным условиям. Со временем даже обработанная древесина не сможет противостоять влаге, поэтому будет восприимчива к грибкам, вредителям и влажной гнили.

Грибы и вредители могут выжить при температуре от 25 до 30 градусов Цельсия при наличии достаточного количества кислорода. Влага создает благоприятную среду для их выживания и переваривания в качестве пищевых продуктов.

Некоторые из насекомых, вызывающих порчу древесины в результате бурения и забивки каната, — это морские бурильные молотки, термиты, муравьи-плотники и жуки-стошники. Когда функциональность древесины ухудшается, она потребует обработки или замены, что может оказаться очень дорогостоящим.

Деформация

Древесина коробится, когда сжимается, набухает или скручивается из-за возраста, влажности окружающей среды и изменений температуры. Как гигроскопичный материал, древесина поглощает окружающие пары, которые могут конденсироваться, и теряет влагу с воздухом ниже точки насыщения волокна.Деформация приводит к снижению функциональности областей, требующих точных расчетов, таких как оконные рамы и двери, когда среда изменяется в соответствии с конкретными требованиями.

Риск возгорания

Там, где важна безопасность от пожара, древесина не является идеальным строительным материалом. Древесина быстро горит, а в худшем случае обработанная древесина выделяет токсичные химические вещества, такие как мышьяк, который является смертельным и может вызвать смерть в закрытых помещениях. Толстая древесина может увеличить точку горения, но инженерные материалы, такие как двутавровые балки или ориентированно-стружечные плиты, легко воспламеняются и очень быстро распространяют огонь.

Быстро стареет и требует ухода

Древесина, если оставить ее естественной и неокрашенной, по мере старения приобретает серебристый оттенок. Дерево требует значительного ухода, такого как обработка, перекраска и ремонт, которые очень дороги, чтобы сохранить свою молодость. Через несколько лет древесина легко ослабевает из-за изменений окружающей среды и погоды, и иногда это может представлять угрозу безопасности, если не принять меры немедленно.

Общий обзор использования бетона в строительстве

Бетон — это распространенный, прочный и жизненно важный элемент, используемый при строительстве многих типов конструкций, таких как тротуары, автостоянки, фундаменты, заборы, стены зданий, мосты и дороги.Бетон подвергается химическому процессу, известному как гидратация, когда он затвердевает и затвердевает после смешивания с водой и укладки. Бетон получают путем смешивания цемента, песка, заполнителя, мелких камней, воды и гравия с получением материала, подобного камню.

Гидравлический бетон на основе цемента был изобретен римлянами, усовершенствован и популяризирован британцами. Сегодня во всем мире люди используют более 6 миллиардов тонн бетона ежегодно. Бетон является пористым в зависимости от того, какие пространства удерживаются воздушными пустотами в процессе смешивания и капиллярными порами, заполненными водой после смешивания.

Ожидается, что бетон достигнет особых качеств, таких как износостойкость, устойчивость к таянию и замерзанию, вязкая прочность, низкая проницаемость и водонепроницаемость при соблюдении низкого водоцементного отношения. Дополнительные добавки к бетону используются для достижения определенных целей, таких как сокращение времени отверждения.

Преимущества бетона в строительстве

Бетон является неотъемлемым строительным товаром и широко используется. По сравнению с другими материалами бетон предлагает уникальные преимущества, такие как:

Экономичный

Стоимость производства бетона по сравнению с другими инженерными материалами очень низкая.Его основные ингредиенты, вода, заполнители и цемент, доступны на местных рынках по невысокой цене. Его доступность, отказоустойчивость, долговечность, энергоэффективность и низкие требования к техническому обслуживанию сокращают эксплуатационные расходы и затраты на техническое обслуживание, делая его экономичным. Стоимость страховки также ниже по сравнению с другими материалами.

Долговечный

Бетон становится прочнее с возрастом и служит дольше, чем другие материалы. При температуре окружающей среды или обычной комнатной температуре бетон схватывается, твердеет и набирает прочность, поскольку он склеивается при низких температурах.Независимо от погодных условий бетон сохраняет свою прочность, а значит, и долговечность. Однако его прочность можно оптимизировать за счет использования добавок.

Энергоэффективность

Бетон может сохранять свою тепловую массу, что помогает снизить температуру в помещении, а также снизить потребности в охлаждении и обогреве до 8%. При использовании с такими технологиями, как водяное или геотермальное отопление, системы охлаждения и лучистые полы, бетон повышает энергоэффективность на 70%.

В случае потери таких услуг, как вода, топливо для отопления или электроэнергия, бетонное здание улучшает «пассивную живучесть» за счет минимизации потребности в энергии, тем самым повышая комфорт жителей. При использовании в строительстве мостовой бетон является энергосберегающим по-разному.

Исследования показывают, что по сравнению с асфальтовым покрытием бетон требует только трети первичной энергии при восстановлении, техническом обслуживании и строительстве. Его жесткая поверхность снижает расход топлива транспортными средствами и выбросы энергии тяжелыми грузовиками до 7%.Эффект теплового острова уменьшается из-за их цвета света, что, в свою очередь, снижает требования к внешнему освещению и охлаждению.

Водо- и термостойкость

Химические вещества в воде могут вызывать коррозию бетона. Однако, по сравнению с деревом и сталью, бетон имеет более высокий уровень допуска, что предотвращает серьезный износ и ухудшение качества. Благодаря этому аспекту бетон можно использовать в различных подводных применениях, таких как каналы, трубопроводы, плотины, набережные и облицовочные конструкции.

В чистой воде бетон не разрушается, как в нечистой воде, с добавками углекислого газа, хлоридов и сульфатов, вызывающих его коррозию. Бетон — плохой проводник тепла. Он может выдерживать и переносить значительное количество тепла от 2 до 6 часов. В случае пожара этого времени достаточно для того, чтобы приехать и локализовать пожар.

Самый низкий уровень выбросов

Бетон полностью инертен после отверждения и не выделяет никаких токсичных соединений, летучих органических соединений или газов.Такие инновации, как Contempra, которые отверждают бетон с помощью углекислого газа вместо воды, делают конструкции более низкоуглеродными в своем жизненном цикле. Таким образом, бетон выделяет углерод на 6% меньше, чем древесина.

Универсальность

Бетон является функциональным и прочным после затвердевания, но его пластичность позволяет дизайнерам придавать ему различные поверхности, текстуры и формы, когда он только что смешан. Есть такие инновации, как фотокаталитический, предыдущий и сверхвысококачественный бетон.Они открыли возможности для новых и творческих применений, а также сделали возможным решение проблем устойчивости.

Адаптивная возможность многократного использования и вторичной переработки

Бетонные здания прочны, пожаро- и водонепроницаемы, а также обладают шумоподавлением. По этим причинам в течение срока службы они легко трансформируются в другие помещения. Повторное использование этих зданий способствует сохранению окружающей среды и ресурсов за счет ограничения разрастания городов.

Бетон можно использовать в качестве основания на автостоянках, дорожных полотнах, каменной наброске для береговой линии и габионных стенах, перерабатывая его в виде заполнителя или гранулированного материала. Использование бетонных отходов снижает воздействие на окружающую среду во время нового строительства, когда потребуется первичный материал.

Минимальные или нулевые требования к техническому обслуживанию

Бетонные здания не требуют регулярного нанесения, такого как окраска или покрытие для защиты. Бетон годами сохраняет свою целостность и форму, не требуя вмешательства.Покрытия переделываются и заменяются в обычном порядке, что снижает стоимость обслуживания по сравнению с деревянными.

Минусы бетона в строительстве

Хотя бетон является широко используемым строительным материалом, с ним связано много недостатков. Их можно модифицировать, добавляя добавки или изменяя состав и структуру бетона, но все же будут существовать ограничения, такие как:

Квазихрупкий материал

Бетон является квазихрупким материалом, поскольку он деформируется и размягчается. характеристики.Он претерпевает минимальные деформации без предупреждения перед выходом из строя. Бетон имеет значительно низкую вязкость, что способствует его разрушению. Он сочетается со сталью для эффективного увеличения растягивающих и сжимающих нагрузок.

Низкая пластичность и предел прочности на разрыв

Низкая прочность бетона на растяжение приводит к образованию трещин, а усадка возникает из-за высыхания или расширения под действием влаги. Следовательно, необходимо укрепить его арматурными стержнями и обеспечить строительные швы для поглощения естественного расширения и сжатия материала.Из-за своей низкой пластичности бетон может испытывать ползучесть, которая со временем приводит к деформации. Следовательно, необходимо тщательно продумать высокие здания, которые выдерживают большие нагрузки.

Требования к опалубке

Опалубка необходима при формовании жидкого бетона в форму и выдерживании его веса. Приобретение и установка опалубки являются дорогостоящими и требуют много времени и больших затрат труда на установку. Существуют инновации в сборке и сборном литье, чтобы устранить эти ограничения.

Длительное время отверждения

Чтобы бетон достиг указанной прочности на сжатие, он должен затвердеть в течение 28 дней после заливки. Также требуется соответствующая температура окружающей среды, которую контролируют в течение месяца для развития полной прочности. Период отверждения можно сократить за счет добавления добавок или отверждения с помощью микроволнового излучения и пара. Однако это увеличивает стоимость.

Требует квалифицированного труда и строгого контроля качества

Бетонное строительство требует квалифицированного труда и строгого контроля качества при его укладке, выдержке и перемешивании.Это гарантирует высочайшее качество бетона. В противном случае бетон будет иметь проблемы с эксплуатационными характеристиками, низкой износостойкостью и прочностью. В некоторых случаях требуется специализированная техника, особенно при высотном строительстве, чтобы поддерживать ее качество и облегчить работу.

Соображения, которые следует учитывать при выборе строительного материала

При строительстве дома или коммерческого здания используемый материал отвечает не только за внешний вид, но также за его прочность и долговечность.При выборе строительного материала учитывайте следующие факторы:

Рентабельность

На строительные материалы цены существенно различаются. Хотя есть множество материалов на выбор, важно провести анализ затрат и выгод. Самый дешевый материал — не всегда лучший. Однако при соблюдении других требований, таких как долговечность, экономичный материал, который соответствует вашему бюджету, может работать.

Эстетика

Эстетика может сыграть важную роль при выборе строительного материала.Конструкция должна иметь хороший внешний вид. От стен и отделки выбранный строительный материал должен помочь добиться желаемого вида.

Тип конструкции

Тип возводимой конструкции также определяет тип используемого материала. Например, в случае высотного здания, сталь или бетон, вероятно, будут лучшим вариантом. Древесина обычно используется для малоэтажных домов. В случае коммерческого здания, где существует риск пожара, древесина может быть не идеальным вариантом, поскольку она быстрее горит по сравнению с бетоном.

Наличие

Обычно лучше выбирать материал, который есть в наличии и доступен на местном уровне. Таким образом можно удобно доставить без задержек. Доступность строительных материалов также играет роль в снижении транспортных расходов по сравнению с необходимостью их перевозки на большие расстояния.

Требования к характеристикам

Выбранный строительный материал должен обладать определенными инженерными характеристиками, чтобы он работал эффективно.К этим характеристикам относятся прочность, долговечность, звукоизоляция, огнестойкость и водостойкость.

Строительный материал должен обладать структурной способностью выдерживать строительные нагрузки. Его свойства должны гарантировать, что люди могут комфортно жить, не испытывая каких-либо неблагоприятных последствий, таких как выбросы химических веществ.

Климатические и экологические факторы

Климат играет жизненно важную роль при выборе строительных материалов. Например, в очень холодных районах или зимой древесина может быть отличным выбором из-за ее изоляционных свойств.В тропических регионах или летом бетон сохраняет прохладу в здании. В целом, это позволит сэкономить на расходах на кондиционирование воздуха в эти сезоны, в зависимости от строительного материала.

На протяжении десятилетий при строительстве не уделялось внимания окружающей среде. Однако экологические проблемы, такие как использование сырья, истощение природных ресурсов, химические выбросы, энергосодержание и глобальное потепление, сегодня рассматриваются все чаще и чаще.

Техническое обслуживание

Зданиям необходимо техническое обслуживание, чтобы сохранить их эстетическую красоту, долговечность и безопасность.При выборе материала необходимо учитывать, будет ли его легко обслуживать, как часто это требуется и какие затраты будут понесены.

Материал хорошего качества обычно требует меньшего и более доступного обслуживания. Поначалу дешевые строительные материалы могут уместиться в рамках краткосрочного бюджета, но в будущем они будут стоить дороже.

Процесс строительства

Различные строительные материалы имеют разные процессы строительства.Некоторым может потребоваться специализированный персонал и оборудование, поэтому они более дорогостоящие.

В других случаях на строительной площадке потребуется больше работы, например, расчистка завалов, выравнивание земли и более глубокое копание для более устойчивого фундамента. Безопасность рабочих также важна, когда материал требует много работы и использования опасного оборудования.

Поставщик

Надежный поставщик сделает все возможное, чтобы обеспечить качество материалов и отличный сервис.Качественные материалы придают зданиям желаемый результат и делают их долговечными. Надежный поставщик также предложит вам такие услуги, как транспортировка на объект, а иногда и доставка, когда возникают внезапные потребности.

Обычно рекомендуется работать с местным поставщиком и проверять наличие отзывов или рекомендаций от бывших клиентов.

Устойчивое развитие

Строительная отрасль быстро развивается. Несмотря на рост спроса на бетонные материалы, растет также спрос на многоразовые и экологически чистые материалы.Возобновляемые материалы, такие как дерево, снижают спрос на будущее производство новых материалов. Процесс строительства также определяет возможность повторного использования материалов.

Заключение

Дерево и бетон — популярные строительные материалы, которые обладают различными преимуществами и недостатками. Владельцы зданий должны учитывать обслуживание, доступность, поставщика, климатические и экологические условия, тип конструкции, устойчивость, процесс строительства и долговечность, прежде чем совершать покупку.

Бетон имеет такие преимущества, как низкие требования к техническому обслуживанию, универсальность, долговечность и водостойкость, а также недостатки, такие как длительное время отверждения, низкая прочность на разрыв и квазихрупкость. Древесина обладает теплоизоляционными свойствами, эстетической красотой и экологически чистой. Однако он подвержен заражению вредителями и гниению из-за проникновения влаги.

Источники

(PDF) Оптимизация процесса виброуплотнения древесно-бетонных блоков

25

[40] A.Говин, А. Пешард, Р. Гийонне, Модификация гидратации цемента в раннем возрасте с помощью натуральной и

нагретой древесины, Cem. Concr. Compos. 28 (2006) 12–20.

https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2005.09.002.

[41] Дж. Пейдж, Ф. Хадрауи, М. Бутуил, М. Гомина, Мультифизические свойства конструкционного бетона

, включающего короткие льняные волокна, Констр. Строить. Матер. 140 (2017) 344–353.

https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.02.124.

[42] А. Ажугим, К. Джелал, Дж. Пейдж, М. Вакиф, К. Абделуахди, Л. Саади, Экспериментальное исследование использования альфа-волокон

в качестве армирования цементирующих материалов, Acad. J. Civ. Англ. 37 (2019) 557–563.

https://doi.org/10.26168/icbbm2019.81.

[43] G.H.D. Тоноли, А.П. Жоаким, М.-А. Арсен, К. Бильба, Х.С. Jr, Характеристики и долговечность композитов на основе цемента

, армированных очищенной сизалевой пульпой, Mater.Manuf. Процесс. 22 (2007) 149–156.

https://doi.org/10.1080/10426910601062065.

[44] Дж. Пейдж, Ф. Хадрауи, М. Бутуил, М. Гомина, Использование альтернативных связующих для разработки льняных смесей

, армированных волокном, Acad. J. Civ. Англ. 35 (2017) 188–195.

https://doi.org/10.26168/icbbm2017.28.

[45] М. Назерян, Э. Гозали, М. Дахмарде, Влияние древесных экстрактивных веществ и добавок на кинетику гидратации

цементного теста и цементно-стружечных плит, J.Прил. Sci. 11 (2011) 2186–

2192. https://doi.org/10.3923/jas.2011.2186.2192.

[46] Дж. Пейдж, М. Сонеби, С. Амзиане, Дизайн и мультифизические свойства нового гибридного композитного материала конопля-лен

, Констр. Строить. Матер. 139 (2017) 502–512.

https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.12.037.

[47] A. Bouguerra, A. Ledhem, F. de Barquin, R.M. Dheilly, M. Quéneudec, Влияние микроструктуры на механические и термические свойства

легкого бетона, приготовленного из глины, цемента и дерева

заполнителей, Cem.Concr. Res. 28 (1998) 1179–1190. https://doi.org/10.1016/S0008-

8846 (98) 00075-1.

[48] L. Wastiels, H.N.J. Schifferstein, A. Heylighen, I. Wouters, Связь материального опыта с техническими параметрами

: тематическое исследование визуального и тактильного восприятия тепла стеновых материалов в помещении, Build.

Окружающая среда. 49 (2012) 359–367. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2011.08.009.

[49] С. Амзиане, Ф. Колле, ред., Строительные материалы на основе биоагрегатов: современный отчет Технического комитета

RILEM 236-BBM, Springer, Нидерланды, 2017.https://doi.org/10.1007/978-

94-024-1031-0.

[50] H. Kada, C. Djelal, Z. Xing, Y. Vanhove, Etude des propriétés thermomécaniques d’un béton mis en

forme par vibrocompactage, in: Actes IXèmes Journ. Etudes Tech., Hammamet, Tunisie, 2016.

[51] A. Bouguerra, H. Sallée, F. de Barquin, R.M. Dheilly, M. Quéneudec, Изотермические влагостойкость древесно-цементных композитов

, Cem. Concr. Res. 29 (1999) 339–347.

https: // doi.org / 10.1016 / S0008-8846 (98) 00232-4.

[52] Д. Таукил, А. Эль-буарди, Ф. Сик, А. Мимет, Х. Эзбахе, Т. Айзул, Влияние содержания влаги на теплопроводность и коэффициент диффузии древесно-бетонного композита

, Констр. Строить. Матер. 48 (2013)

104–115. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.06.067.

[53] M. Venuat, Produits silico-calcaires, Tech. Ing. (1994) 10. https://www.techniques-ingenieur.fr/base-

documentaire / construction-et-travaux-publics-th4 / les-materiaux-de-construction-

42224210 / produits-silico-calcaires -c945 /.

[54] М. Донди, Ф. Маццанти, П. Принципи, М. Раймондо, Дж. Занарини, Теплопроводность глиняных кирпичей, J.

Mater. Civ. Англ. 16 (2004) 8–14. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0899-1561(2004)16:1(8).

[55] Л. Чжан, Л. Ян, Б. П. Jelle, Y. Wang, A. Gustavsen, Гигротермические свойства прессованных глиняных кирпичей

, Констр. Строить. Матер. 162 (2018) 576–583.

https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.11.163.

[56] А.М. Невилл, Свойства бетона, 5-е изд., Пирсон, Харлоу, 2011.

Бетон, сталь или дерево: в поисках конструкционных материалов с нулевым содержанием углерода

Для продвижения своих проектов легких конструкций Бакминстер Фуллер спросил: «Сколько весит ваше здание?» Сегодня, когда архитекторы понимают, что необходимы как структурная, так и углеродная эффективность, возникает вопрос: «Сколько углерода содержит ваше здание?»

Многие архитекторы настаивают на сокращении или устранении воплощенных выбросов углерода, как это уже происходит с эксплуатационной энергией.Например, начиная с 2020 года, глобальная архитектурная и инженерная компания HOK планирует провести оценку жизненного цикла конструкций всех своих новых целостных строительных проектов и «искать возможности для оптимизации наших спецификаций», — говорит Аника Ландрено, доц. . AIA, директор по устойчивому дизайну.

Действительно, строительная конструкция и подконструкция — хорошие места для охоты, потому что вместе они составляют более половины углеродного следа коммерческого здания. Более того, архитекторы и разработчики должны искать возможности для повторного использования и обновления существующих конструкций, чтобы не тратить впустую энергию, уже израсходованную (и уже выделенный углекислый газ), на их создание.Палитра углеродных интеллектуальных материалов от Architecture 2030 и калькулятор воплощенного углерода в строительстве, или EC3, инструмент, разработанный Форумом углеродного лидерства, C Change Labs и Skanska, — отличные места для изучения влияния выбора материалов как для проектов модернизации, так и для новых строительных проектов. .

Источник: Carbon Leadership Forum.
Пример диаграммы Сэнки доступных сокращений на основе текущей цепочки поставок, взятой из калькулятора воплощенного углерода в строительстве.

Источник: Carbon Leadership Forum.
Вставка для точки данных стальной арматуры в приведенном выше примере диаграммы Санки

При взвешивании вариантов стали, бетона или дерева необходимо учитывать такие факторы, как местоположение проекта, масштаб, ожидаемый срок службы, потенциал повторного использования и даже сравниваемые показатели материалов (см. «Как измерить воплощенный углерод»).По мере роста осведомленности о воплощенном углероде отрасли стремятся сделать свою продукцию более привлекательной. Сами по себе архитекторы не могут сократить воплощенный углерод в своих проектах, но они, скорее всего, будут прислушиваться к клиенту и могут повлиять на цепочку поставок через свои спецификации. Прежде чем принимать окончательные решения по материалам, воспользуйтесь все более удобными для пользователя инструментами сравнения и вовлеките в диалог строителей и поставщиков — чем раньше, тем лучше.

Мировой сталелитейный сектор имеет огромный углеродный след, на который приходится более 10% глобальных выбросов углекислого газа.«Крупные сталелитейные компании очень хорошо осведомлены о требованиях общества по сокращению выбросов и ищут способы отреагировать на это», — говорит Мэтью Венбан-Смит, исполнительный директор международной некоммерческой организации ResponsibleSteel. базируется в Вуллонгонге, Новый Южный Уэльс, Австралия.

Производство новой стали из железной руды энергоемко. В кислородных печах (кислородных конвертерах), являющихся нормой для большинства развивающихся стран, требуется кокс — очищенная версия угля — для извлечения железа из руды и легирования ее углеродом.Затем полученный чугун перерабатывается в низкоуглеродистую сталь, которая содержит около 25% переработанного чугуна и стального лома. Производители экспериментируют со способами замены угля и кокса не ископаемыми веществами, такими как водород и электролиз на конвертерных фабриках.

Источник: EPD International.
Образец шаблона экологической декларации продукции (EPD)

По оценкам Американского института стальных конструкций, 98% конструкционной стали из снесенных зданий восстанавливается и перерабатывается в новые стальные изделия.Таким образом, отечественная конструкционная сталь, которая производится на заводах с электродуговыми печами (EAF), может похвастаться содержанием вторичного сырья 93%, согласно утвержденной UL экологической декларации продукции (EPD), составленной AISC в 2016 году. стальную балку, транспортный контейнер или старый холодильник можно продать на металлолом и превратить в стальную балку с широкими полками, которая переходит в новый небоскреб », — говорит советник AISC Люк Джонсон.

Поскольку заводы EAF работают на электричестве, они в основном так же экологичны, как и их источник энергии.В сентябре прошлого года сталелитейный завод в Колорадо XIX века, принадлежащий российскому конгломерату Evraz, заключил сделку с местной энергетической компанией о строительстве прилегающей солнечной батареи мощностью 240 мегаватт, которая будет обеспечивать значительную часть энергии комбината. Сталелитейная компания Nucor строит в Миссури завод стоимостью 250 миллионов долларов, который будет полностью работать за счет ветра. Другие похожие проекты находятся в разработке.

ResponsibleSteel недавно опубликовала первую версию своего одноименного стандарта, добровольного международного эталонного теста, предназначенного для поддержки «ответственного поиска поставщиков и производства стали» и разработанного в рамках процесса с участием многих заинтересованных сторон с участием производителей, таких как ArcelorMittal, и групп по защите окружающей среды, таких как Могучая Земля.Сертификация основана на стороннем аудите и одобрении независимой комиссии.

Венбан-Смит, который помогал разработать стандарты устойчивого развития в лесном хозяйстве до того, как сосредоточился на стали, хочет сделать сталь одним из самых чистых материалов в мире: «Когда энергетический след для EAF становится нейтральным, мы можем думать о стали в полностью замкнутой экономике. ,» он говорит. Осуществление этой мечты, если возможно, скорее всего, произойдет сначала в развитых странах, где большое количество металлолома доступно для вторичной переработки.

Что спрашивать при указании стали

• Доступна ли сталь на электродуговом заводе, в частности, на стане, работающем от возобновляемых источников энергии?
• Можно ли использовать в конструкции скрепленные рамы вместо стойких к моменту рам, чтобы уменьшить требуемую массу стали?
• Можете ли вы закупить сталь, сертифицированную ResponsibleSteel?

Люди ненавидят бетон почти так же сильно, как любят его использовать. Как самый распространенный в мире строительный материал, на него приходится от 6% до 11% глобальных выбросов углекислого газа.Большая часть этих выбросов связана с производством вяжущего, портландцемента, который составляет в среднем около 10% бетонной смеси по весу. Производство заполнителя — песка и щебня, которые в среднем могут составлять от 70% до 80% смеси — также требует энергии, но в гораздо меньшей степени. Добыча песка может нанести ущерб речным и прибрежным экосистемам.

Почти половина выбросов углекислого газа цемента возникает в результате сжигания ископаемого топлива для нагрева цементных печей до примерно 2500 F. Достижения в области производства чистой энергии могут помочь сократить эти выбросы: прототипы цементных заводов на солнечных батареях в Калифорнии и Франции от Heliogen и Solpart соответственно, успешно нагрели печи до температуры около 1800 F с использованием огромных массивов зеркал.Однако большая часть выбросов углекислого газа происходит в результате химических реакций, присущих производству цемента: в процессе, называемом кальцинированием, известняк распадается на углекислый газ, который уходит в атмосферу, и негашеную известь, составляющую цемента.

Некоторые компании связали углекислый газ в бетоне, в том числе компания CarbonCure в Дартмуте, Канада, и Blue Planet в Лос-Гатосе, Калифорния. Эти процессы остаются исключением и на сегодняшний день не полностью компенсируют выбросы углерода при производстве бетона.

Предоставлено Carbon Leadership Forum
Скриншот из инструмента EC3 (Embodied Carbon in Construction Calculator)

Предоставлено Carbon Leadership Forum
Скриншот из инструмента EC3 (Embodied Carbon in Construction Calculator)

В настоящее время самый простой способ уменьшить углеродный след бетона — это использовать меньше цемента, как ясно показывает палитра углеродных интеллектуальных материалов. Так называемые смешанные цементы используют некальцинированный известняк и другие дополнительные вяжущие материалы (SCM) вместо части клинкера — твердых гранул, полученных в печи, которые измельчаются и смешиваются с другими ингредиентами — при производстве цемента.Включая природные пуццоланы, такие как зола рисовой шелухи, и промышленные побочные продукты, такие как летучая зола, доменный шлак и микрокремнезем, SCM могут улучшить структурные характеристики бетона, а также снизить содержание в нем углерода.

Северная Америка отстает от Европы в использовании цемента с добавками, говорит Джули Баффенбаргер, старший научный сотрудник и директор по вопросам устойчивого развития компании Beton Consulting Engineers из Мендота-Хайтс, штат Миннесота. Спецификации — хороший способ сделать бетонное строительство более эффективным, отмечает она, но слишком строгие предписания могут привести к обратным результатам.Вместо того, чтобы диктовать пропорции ингредиентов в бетонной смеси, она предлагает проектным группам определить критерии эффективности с точки зрения измеримых пластичных и твердосплавных свойств, «чтобы производитель мог предоставить варианты в рамках ограничений». Имейте в виду, что SCM могут увеличивать время, необходимое для достижения требуемых показателей прочности.

Что спрашивать при указании бетона

• Можно ли уменьшить количество цемента в бетонной смеси?
• Можно ли уменьшить общую массу бетона в проекте?
• Какая цементная печь является наименее энергоемкой из имеющихся в наличии?
• Какие методы улавливания углерода агрегатами или смесями могут быть включены?

Инновации в области массового производства древесины, в частности, отечественное производство конструкционных изделий, таких как древесина, клееная поперечно, клеем, гвоздями и дюбелями, подогревают надежды на то, что строительство с нулевым выбросом углерода станет возможным в больших масштабах.Согласно отраслевым исследованиям, деревья, вырубленные и замененные для производства массивной древесины, могут улавливать больше углерода во время своего роста, чем то, что выбрасывается при производстве, транспортировке и строительстве. Повышенный спрос на древесину из экологически чистых источников может стимулировать лесовозобновление. «Мы должны заново покрыть часть этой планеты лесами», — говорит Ландрено из HOK. «Мы можем повлиять на это, выбрав деревянную конструкцию, где это возможно».

Спроектированные деревянные панели могут заменить стальные настилы и бетонные перекрытия в коммерческих структурах, а клееные колонны могут выдерживать нагрузку на среднеэтажные и высотные конструкции от своих стальных и бетонных аналогов.Эти деревянные изделия также могут быть огнестойкими и быстро монтируемыми. «В тот день, когда они будут установлены и подключены к несущей конструкции, они смогут нести полную проектную нагрузку», — говорит Кеннет Бланд, вице-президент American Wood Council.

Но соответствует ли массовая древесина требованиям, предъявляемым к экологической устойчивости?

По данным Министерства сельского хозяйства США, общий объем деревьев, произрастающих в лесах США, с 1953 года увеличился на 60%. По мере роста спроса на конструкционные изделия из древесины, леса, которые производят массовую древесину, должны будут управляться устойчиво, с повторной посадкой деревьев. после сбора урожая.Различия в методах ведения лесного хозяйства приводят к большим различиям в количестве улавливаемого углерода, поэтому важно знать, где и как были произведены ваши лесоматериалы.

Требуются дополнительные исследования выбросов углерода при заготовке, переработке и транспортировке изделий из древесины. Новые среднеотраслевые EPD для древесины и изделий из нее ожидаются в первом квартале 2020 года, но заявления конкретных производителей древесины будут еще более полезными. Помимо углерода, содержащегося в самой древесине, существуют выбросы от воздействия почвы и леса, а также от производства смол и клеев, связывающих массивные слои древесины.

Наконец, преимущество массового хранения углерода в древесине сохраняется только в том случае, если балки и панели остаются в эксплуатации или не допускаются к разложению, которое приведет к выбросу углерода обратно в атмосферу. Чтобы деревянные конструкции были долговечными, они должны быть защищены от проникновения воды, насекомых или грибков, возможно, за счет использования герметиков в сочетании с продуманным дизайном и деталями ограждающей конструкции. Для многоразового использования деревянные элементы должны соединяться съемными креплениями.

Что спрашивать при указании древесины

• Рекуперируется ли ваша деревянная продукция? Если нет, то происходит ли это из устойчивого лесного хозяйства?
• Можно ли собрать конструкцию с помощью съемных креплений, чтобы можно было повторно использовать элементы?
• Используются ли в проекте эффективные методы обрамления, позволяющие минимизировать требуемую массу древесины?

[Ознакомьтесь с этими советами и инструментами для измерения воплощенного углерода, а также посетите палитру углеродных интеллектуальных материалов.]

Эта статья появилась в выпуске за январь 2020 года под заголовком «Проблема конструкционных материалов».

Проблема углерода

Древесные отходы делают переработанный бетон более гибким и прочным

Бетон изготавливается путем соединения химически инертного минерального заполнителя (гравия или щебня) с водой и цементом.После высыхания смеси материал затвердевает и связывается с заполнителем, образуя прочный цементный блок.

Однако процесс производства цемента, используемого в бетоне, вносит значительный вклад в выбросы CO2. Чтобы решить эту проблему, группа ученых из Токийского университета рассмотрела переработку существующего бетона. В ходе исследования команда добавила древесные отходы к выброшенному бетону, что сделало его еще более прочным и гибким, чем раньше.

Команда во главе с Асс. Профессор Юя Сакаи измельчил куски выброшенного бетона в порошок, затем добавил воду и лигнин, извлеченный из древесных отходов.Лигнин — это класс органических полимеров с высокой степенью сшивки, который отвечает за структурную прочность древесины и ее жесткую структуру. Это также важный элемент поддерживающей ткани у васкуляризированных растений.

(Кредит: Pixabay)

Эту смесь нагревали и помещали под высокое давление после корректировки таких переменных, как соотношение бетон / лигнин, количество и продолжительность давления, температуры и содержания воды. Затем лигнин превратился в высокоэффективный клей, связывающий бетонную смесь вместе.

Команда проверила долговечность переработанного бетона и обнаружила, что он обладает большей гибкостью, чем исходный бетон, из которого он был изготовлен. В качестве бонуса переработанный бетон, вероятно, будет биоразлагаемым после утилизации из-за содержания в нем лигнина.

Сакаи заключил:

Эти данные могут способствовать переходу к более экологичной и экономичной строительной отрасли, которая не только сокращает запасы отходов бетона и древесины, но также помогает решить проблему изменения климата.

Более того, ученые уверены, что лигнин, извлеченный из других выброшенных растительных веществ, можно использовать вместо древесины. Также возможно создать новый бетон, в котором лигнин заменяет цемент.

(Кредит: Pixabay)

Использование золы сжигания недревесной биомассы с добавленной стоимостью для производства высокопроизводительного геополимерного бетона