25 Января 2020

Из прошлого в будущее: уникальные технологии производства арболита

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.