К.т.н. Курманбекова Э.Б.

Международная образовательная корпорация (КазГАСА), Казахстан

Возможности технологии облагораживания заполнителя из рисовой лузги для повышения прочности арболита

Арболит на рисовой лузге – разновидность легкого бетона. Он изготавливается из смеси рисовой лузги и минерального вяжущего, химических добавок и воды [2-4].

Для производства арболита в качестве заполнителя используются различные виды отходов растительного сырья, а именно: отходы деревообрабатывающей промышленности и сельского хозяйства. Использование отходов сельского хозяйства особенно актуально в безлесных регионах. Среди отходов сельского хозяйства пригодным для производства арболита является рисовая лузга, запасы которой имеются в рисосеющих регионах СНГ. Рисовая лузга отвечает требованиям для изготовления арболита в отношении гранулометрического состава, т.е. не требует дополнительного процесса измельчения. Однако рисовая лузга отличается некоторыми особыми свойствами, например, поверхность зерен покрыта водоотталкивающей воскообразной кутиновой пленкой. Поэтому одной из технологических задач является удаление поверхностной пленки зерен лузги.

Согласно ГОСТ 19222-84 [1], распространенным видом заполнителя арболита является древесная дробленка. По [2] подготовку древесного заполнителя рекомендуется производить путем длительного вымачивания в воде нормальной температуры (18-20⁰С). Это повышает прочность арболита на 12-15% по сравнению с арболитом на необработанном заполнителе. Однако в процессе вымачивания из заполнителя извлекаются только легкорастворимые вещества, а полисахариды остаются, продолжают тормозить твердение цемента. Поэтому подготовка рисовой лузги только вымачиванием в воде не дает эффекта.

Рисовая лузга поставляется в виде твердокожистых чешуек, образующихся при технологической переработке рисового зерна. Лузга имеет однородный гранулометрический состав. Средний размер частиц колеблется в следующих пределах: длина 5-8 мм при значительно меньшей (около 0,56 мм) длине волокон, чем у древесины, ширина 1,5-3 мм.

Фракционный состав представлен в табл.1.

Таблица 1

Фракционный состав лузги

Остатки, % по массе на ситах размерам ячеек в свету
5 мм	2 мм	1 мм
89,5	8,5	2,0

Химический состав лузги характеризуется высоким содержанием кремния. Лузга обладает более низкой по сравнению с древесиной равновесной влажностью, повышенной твердостью и абразивными свойствами, а также повышенной плотностью и высокой температурой тления и горения (800-1000С). Плотность составляет 735 кг/м³, насыпной – в пределах от 96 до 160 кг/м³, уплотнении достигает 400 кг/м³. Коэффициент теплопроводности составляет около 0,151 Вт/мс.

Отличительной особенностью ее является высокое содержание неорганических веществ и белковых соединений. Из гемицеллюлоз в лузге имеются пентозаны. Их в ней примерно столько же, сколько в древесине (в древесине лиственных пород 16-24%).

Лузга содержит метаболические активные кислоты – уксусную, лимонную, яблочную, щавелевую. В водном экстракте обнаружены фенольные кислоты.

Поверхность чешуек покрыта глянцевой пленкой. Эта пленка о химической и биологической природе называется кутином. Кутин – это смесь воскообразных веществ, которые растворяются только в концентрированных кислотах. Кутин очень устойчив к внешним воздействиям, не пропускает воду, вследствие этого он играет защитную роль. Кутин – тонкая, гладкая, иногда складчатая и бугорчатая, прозрачная бесструктурная пленка.

Указанные свойства глянцевой пленки, которой покрыта поверхность зерен рисовой лузги, снижают сцепление поверхностей заполнителя и цементного камня в арболите.

В связи с вышеизложенным обстоятельством предполагается исследовать пути облагораживания рисовой лузги с тем, чтобы достигнуть эффекта целлюлизации, повысить адгезию на границе контакта вяжущего с заполнителем, и тем самым повысить прочность арболита.

С целью повышения сцепляемости поверхности зерен рисовой лузги с цементным камнем и увеличения прочности арболита рисовую лузгу перед тем, как смешивать ее с химическими добавками и далее с цементом, предполагается подвергнуть термической обработке по специальной технологии.

Известно, что в технике и технологии термический фактор, к наиболее эффективный, используется в самых различных целях. В связи с этим термические процессы классифицируется по следующим видам: выпаривание, кипячение, плавление, сушка, обжиг, отжиг, закалка, рекристаллизация, сублимация, подогрев, нагревание. На практике указанные процессы реализуются через различные способы термической обработки: пламенный, беспламенный, в вакууме, в жидкой среде, контактный, электрический, комплексный, в среде водяного пара, диффузией, конвекцией, излучением. Среди перечисленных способов конкретный способ используется в зависимости от разновидности техники и технологии, от физического, агрегатного или другого состояния предмета, подлежащего термической обработке.

Как показали эксперименты для термодинамической активации рисовой лузги, т.е. для вскрытия ее техногенных свойств, наиболее целесообразным среди перечисленных термических способов и процессов является контактный термический способ. Для реализации этого способа разработано специальное устройство, на конструкцию и принцип действия которого получен предварительный патент №19047.

Таблица 2

Показатели прочности арболита

Виды арболита	Прочность, кг/см^2
Арболит с заполнителем обработанным по ГОСТ 19222-84	9,0
Арболит с термически обработанным заполнителем	18,0

Как видно из табл. 2, подготовка рисовой лузги методом контактной термической обработки дает значительный эффект – прочность арболита повышается в 2 раза по сравнению с прочностью, когда заполнитель подвергается подготовке по [1].

Дальнейшие исследования проб зерен рисовой лузги на электронном микроскопе показали, что причиной достигнутой прочности арболита является эффективное удаление поверхностной пленки в процессе термической обработки.

Литература:

1. ГОСТ 19222-84. Арболит и изделия из него. Технические требования. 21 с.

2. Усипбеков Е.Е. Технология подготовки заполнителя для цементного арболита. Автореферат дисс. на соискание ученой степени к.т.н. Алматы:Б.и., 1998.

3. Удербаев С.С. Технология арболита на вяжущем, активированной механо-электрополяризационным способом. Автореферат дисс. на соискание ученой степени к.т.н. Алматы: Б.и., 2001.

4. Есельбаева А.Г. Композиционные строительные материалы на основе рисовой шелухи. Автореферат дисс. на соискание ученой степени к.т.н. Алматы: Б.и., 2003