Материалы из отходов переработки древесины и другого растительного сырья

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Материалы из отходов переработки древесины и другого растительного сырья



1.Общая характеристика

Анализ потребления древесины в народном хозяйстве показывает, что ее заготовка и переработка сопровождаются огромными потерями. До 50% всей перерабатываемой древесины составляют побочные продукты в виде отходов, большая часть которых сжигается или вывозиться в отвал. Между тем они являются ценным сырьем для производства строительных материалов, а также для гидролизной, и других отраслей промышленности. Поэтому утилизация отходов древесины имеет огромное народнохозяйственное значение. С одной стороны, она позволяет удовлетворить потребность строительства во многих конструктивных и теплоизоляционных материалах, по техническим свойствам превосходящих пиломатериалы, а с другой - существенно сократить объемы вырубки леса.

Объемы строительно-монтажных работ увеличиваются гораздо быстрее, чем объемы заготовляемой древесины. В связи с этим древесина становится дефицитным в строительстве материалом. Удельные нормы расхода лесоматериалов в капитальном строительстве постоянно снижаются. Поэтому использование отходов заготовки и переработки древесины является важнейшим источником удовлетворения потребностей строительства в эффективных строительных материалах.

Отходы древесины образуются на всех стадиях ее заготовки и переработки. К ним относятся: ветви, сучья, вершины, откомлевки, козырьки, опилки, пни, корни и хворост которые в сумме составляют около 21% всей массы древесины. Припереработки древесины на пиломатериалы выход продукции составляет 65%, а остальная часть образует отходы в виде горбыля (14%), опилок (12%), срезок и мелочи (9%). При изготовлении из пиломатериалов строителных деталей , мебели и других изделий получают отходы в виде стружки, опилок и отдельных кусков древесины, составляющие до 40% массы переработанных пиломатериалов.

Отходы, образующиеся в процессе обработки древесины, классифицирует в зависимости от их вида на три группы: твердые (или кусковые), мягкие (опилки, стружка) и кора. Отходы классифицируют также в зависимости от последовательности получения: образуемые при заготовке леса: использование древесины в круглом виде; первичная и вторичная обработка и переработка древесного сырья.

Для производства строительных материалов и изделий в основном используют опилки, стружку и кусковые отходы. Последние применяют как непосредственно для изготовления клееных строительных изделий, так и перерабатывая их на техническую щепу, а затем на стружку, дробленку, волокнистую массу и т.д. Разработаны технологии получения строительных материалов из коры и одубины-отхода производства дубильных экстрактов.

Опилки- один из наиболее массовых отходов лесопиления и деревообработки. Частично опилки используют на гидролизных заводах спиртового и дрожжевого профиля как выгорающую добавку при производстве кирпича или как заполнитель в гипсоопилочных плитах, но значительная их часть сжигается или сбрасывается в отвал. Фракционный состав опилок зависит от способа получения и составляет 10….0,2 мм.

Таблица 4.1

Фракционный состав, % частиц крупностью, мм	Насыпная плотность в сухом состоянии, мм	Пористость, % от объема
20…10	10…5	5….2,5
- 40 25 35	100 40 25 35	- 20 50 30	194,0 175,7 217,0 226,5	74,7 72,0 71,9 70,8

Частицы крупностью менее 0,2 мм составляют древесную муку. Насыпная плотность и пористость древесных отходов зависят от вида древесных пород и фракционного состава (табл. 18).

Способ получения опилок предопределяет их физические особенности. При распиловке бревен на лесопильной раме получают опилки крупностью до 7мм , имеющие форму, близкую к кубической. При обработке древесины на круглопильных станках опилка имеют волокнистую структуру и размеры 1..2 мм. Опилки, полученные на лесопильной раме, имеют большие размеры поперек волокон, что, как правило, неблагоприятно сказывается на механических свойствах изделий.

Технологических щепа - это продукт первичного измельчения кусковых отходов и неделовой древесины, предназначенный для последующей переработки на дробленку, стружку или волокнистую массу. Щепу получают на дисковых или барабанных рубильных машинах.

Требования к щепе определяются ее назначением. Обычно нормируются размеры щепы, содержание в ней гнили, коры и минеральных примесей. При изготовлении волокнистой массы в производстве древесно-волокнистых плит для нормальных работы размольных агрегатов желательно, чтобы куски щепы были приблизительно одинаковы: длина волокон 20..25 мм, ширина поперек волокон 15..30 мм и толщина 3..5 мм. Для производства древесно-стружечных плит плоского прессования оптимальная длина щепы составляет 40 мм, а при экструзионном - 20, оптимальная же толщина в обоих случаях равна 30 мм.в технологической щепе содержание гнили ограничено (до 5%) или вообще недопустимо, содержание минеральных примесей должно составлять 0,3…1%. Объем коры в производстве древесно-волокнистых плит не должен превышать 15%, а древесно-стружечных - 12%.

Характер последующей переработки щепы определяется видом получаемого материала. Для получения арболита применяют дробленку или стружку, древесно-стружечных плит - стружку, древесно - волокнистых плит - волокнистую массу.

Древесная дробленки должна иметь коэффициент формы (отношение наибольшего размера к наименьшему) 5…10 и толщину 3..5мм. Наибольшая - до 25 мм. Такая форма частиц позволяет приблизить по абсолютному значению влажностные деформации вдоль и поперек волокон и снизить их отрицательное воздействие на структурообразование и прочность арболита.

Стружка для изготовления арболита должна иметь минимальную толщину 0,1…1 мм и длину 2…20 мм, для наружных слоев древесно-сружечных плит - соответственно 0,1…0,2 и 10…20, средних слоев - 0,4 и 40…60. Стружка может быть получена и непосредственно из отходов лесопиления без предварительной их переработки на щепу.

Сырье перед переработкой на стружку подвергается специальной подготовке, заключающейся в сортировке по породам, гидротермической обработке, окорке, разделке, удалению гнили. Гидротермическая обработка древесины производится паром при давлении 0,25..0,3 МПа или проваркой ее в воде при 70…850С. Нагрев и увлажнение древесины снижают шероховатость стружек, сокращают количество мелкой фракции. Древесина, поступающая на переработку в стружку, должна иметь влажность 30…40% и температуру в зависимости от породы 10…500С.

Волокнистую массу для изготовления древесно-волокнистых плит получают механическими, термохимическими и химико-механическими способами.

Механический размол основан на истирании древесины в специальных машинах, рабочими органами которых служат быстро вращающиеся рифленые диски или металлические билы. Для облегчения размола и увеличения выхода волокнистой массы в смесь добавляют большое количество воды.

Особенностью термомеханического размола является предварительная обработка волокнистой массы паром придавления 0,8…1 МПа.

Химико-механические способы основаны на различной растворимости отдельных химических веществ, составляющих древесину, в слабых растворах щелочей. Эти способы состоят из двух процессов: химической обработки щепы и механического размола.

Средняя длина волокон в массе колеблется от сотых долей миллиметра до 3…4 мм, а диаметр их составляет 30..50 мкм.

В производстве строительных материалов применяют отходы как хвойных, так и лиственных пород. При этом для производства большинства материалов хвойные породы предпочтительнее, так как они содержат меньше водорастворимых экстрактивных веществ, а также различных сахаров, дубильных и смолянистых веществ, отрицательно влияющих на процессы твердения цементов. В древесине хвойных пород велико содержание длинных и прочных волокон, что позволяет получать из нее высококачественную волокнистую массу.

При применения в производстве экструзионных древесно-стружечных плит сырья из лиственных пород повышается расход смолы, уменьшается производительность пресса на 30…40%, а прочность плит снижается на 25…30%.

Для уменьшения количестве экстрагируемых веществ в древесных отходов содержание примесей коры должно быть минимальным, полезно также вылеживание древесины после рубки на складах в течение 4..6 мес. «Цементные яды», содержащиеся в древесине , обезвреживаются ее минерализацией, т.е. пропиткой растворами солей такими, как хлорид кальция, сернокислый глинозем, растворимое стекло и др.

Важным источником строительного сырья также является сельскохозяйственные отходы растительного происхождения. Так, ежегодный выход отходов стеблей хлопчатника составляет около 5 млн. т в год, а льняной костры - более 1 млн.т.

Костра -это отход первичной переработки стеблей конопли и льна после пропускания их через пенькомяльные машины, отделяющие пеньку от измельченной одревесневшей части стебля. Длина частиц конопляной костры составляет 10..70 мм (льняной-55 мм), ширина -3 мм и толщина -0,2…0,3 мм. Средняя плотность 100..120 кг/м3.

Костра практически не содержит водорастворимых сахаров, так как они выщелачиваются при предварительном вымачивании лубяных культур на пенькообрабатывающих предприятиях. Поэтому костру перед смешиванием с цементом, в отличие от древесного заполнителя, предварительно не замачивают в проточной воде или растворе солей.

Дробленые стебли хлопчатника используются для получения арболита и других строительных материалов.

Содержание очесов, пакли и других комковатых включений в костре льна, конопли и дробленных стеблях хлопчатника не должна превышать 4% о массе.

2. Материалы на основе минеральных вяжущих

Древесные отходы без предварительной переработки (опилки, стружка) или после измельчения (щепа, дробленка, древесная шерсть могут служить заполнителями в строительных материалах на основе минеральных вяжущих.Эти материалы характеризуются невысокой средней плотностью (0=300…800 кг/м3) и теплопроводностью (=0,093…0,3 Вт/м. 0С)), а также хорошей обрабатываемостью. Пропиткой древесных заполнителей минерализаторам и последующим смешиванием их с минеральными вяжущими обеспечивается биостойкость и трудносгораемость материалов на их основе. Недостатками материалов на древесных заполнителях являются высокое водопоглощение и сравнительно низкая водостойкость.

По назначению эти материалы делятся на теплоизоляционные, конструкционно - теплоизоляционные и конструкционные.

В композиции с древесными заполнителями могут применяться все виды минеральных вяжущих, основным среди которых является портландцемент.

Главными представителями группы материалов на древесных заполнителях и минеральных вяжущих являются арболит, фибролит и опилкобетоны.

Арболит и фибролит. Арболит-это легкий бетон на заполнителях растительного происхождения, предварительно обработанных раствором минерализатора. Он применяется в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве в виде панелей и блоков для возведения стен и перегородок, плит перекрытий и покрытий зданий, теплоизоляционных и звукоизоляционных плит. Арболитовые конструкции эксплуатируют при относительной влажности воздуха помещений не более 60%, при большей влажности необходимо устройство пароизоляционного слоя.

Не допускается воздействия на арболит агрессивных сред и систематические воздействия температур свыше 50о С и ниже - 40о.

Наружная поверхность конструкций из арболита, соприкасающаяся с атмосферной влагой, независимо от влажностного режима эксплуатации должна иметь отделочный (фактурный) слой.

В зависимости от средней плотности в высушенном до постоянной массы состоянии арболит подразделяется на теплоизоляционный (со средней плотностью до 500 кг/м3) и конструкционный (500…850 кг/м3 ) (Табл. 4.2.)

Теплопроводность арболита зависит от средней плотности и вида заполнителя. Для арболита на измельченной древесине со средней плотностью 400…850 кг/м3 теплопроводностьсоставляет



Таблица 4.2

Вид арболита	Класс по прочности	Марка прочности при осевом сжатии	Средняя плотность, кг/м3, арболита на
			Измель-ченной древесине	костре льна или дроблен-ных стеб-лях хлоп-чатника	костре конопли	Дробленой рисовой соломе
Теплоизоляционный	ВО,35 ВО,75 В1,0	М5 М10 М15	400…500 450…5000 500	400…450 450…500 500	- 400…450 450…500	500 - -
Конструкционный	В1,5 В2,0 В2,5 В3,5	- М25 М35 М50	500…650 500..700 600…750 700…850	550…650 600..700 700..800 -	500…550.550...650 600…700 -	600..700 - - -

0,08 …0Ю17 Вт/ (мо. С), на измельченных стеблях хлопчатника и рисовой соломы, костре льна и конопли - 0,07 …0,12 Вт/ (мо. С).

Предел прочности арболита зависит от его влажности ,особенно в диапазоне от 0 до 25%. Максимальную прочность этот материал приобретает при влажности 16…17%. Деформация при кратковременной нагрузке (показатель сжимаемости) у арболита примерно в 8..10 раз больше, чем у легких бетонов на минеральных пористых заполнителей.

Арболит имеет достаточно большое значение водопоглощения. Однако преимуществом этого материала является легкая отдача поглощенной воды, т.е. быстрое высыхание.

Морозостойкость арболитовых изделий назначается в зависимости от режима их эксплуатации и климатических условий района строительства: во всех случаях она принимается не мерее F 25.

Для изготовления заполнителей из древесины исходный продукт для снижения количества вредных экстрактивных веществ определенное время выдерживают на складах (хвойные породы -не менее 2 мес, лиственные-6 мес). При положительной температуре выдержка сокращается до 1 мес при условии дальнейшего измельчения древесины в щепу. Дробленку хвойных и особенно лиственных пород обязательно замачивают в воде или в растворах минеральных солей. Последние, нейтрализуя действие вредных веществ в древесине, одновременно ускоряют твердение цемента.

Состав арболита определяют расчетно-экспериментальными методами. Расхода цемента , органического заполнителя и воды зависит от класса арболита по прочности на сжатие. Для теплоизоляционного арболита классов В 0,35…В1 расход цемента М 400 составляет 260…360 кг/м3, аконструкционно-теплоизоляционного классов В1,5 и В 2,5 - 330…450 кг/м3. минимальный расход цемента достигается при использовании дробленки из отходов лесопиления и деревооброботки хвойных пород, а максимальный- из отходов лесозаготовок смещенных пород и костры. Расход хлорида кальция и жидкого стекла не превышает 8…9 кг/м3 сульфата алюминия - 15…20 кг/м3 .

Технология изготовления арболитных изделий включает подготовку сырьевых материалов, приготовление арболитовой смеси и ее укладки в формы, твердение и сушку, отделку и складирование. Наряду с неармированными.изделиями из арболита изготавливают изделия, армированные стальной арматурой.

При относительной влажности среды свыше 60% арматуру располагают в защитном слое из бетона, который обеспечивает надежную пассивность стали. Рекомендуется также защищать стальную арматуру специальными покрытиями по аналогии с ячеистыми бетонами.

Арболитовые изделия производятся как обычные бетонные и железобетонные изделия по конвейерной, поточно-агрегатной и стендовой технологиям; смесь готовят в бетоносмесителях принудительного действия.

Основной технологической операцией при изготовлении арболитовых изделий является уплотнение смеси до требуемой средней плотности. Арболитовая смесь из-за свойственных ей упругих свойств не подчиняется общим закономерностям, присущим бетонным смесям на других видах заполнителей. При уплотнении смеси обычная вибрация малоэффективна, а прессование приводит к тому, что после снятия нагрузки происходят распрессовка смеси и нарушение уплотненной структуры.

Эти особенности арболитовой смеси объясняются свойствами древесного заполнителя - легкого, упругого, пористого материала, энергично поглощающего влагу в процессе приготовления смеси, в результате чего смесь малоподвижна даже при больших расходах воды. Поэтому на практике приходятся поддерживать высокие значения В/Ц, равные 1,1 - 1,3, а в случае получения теплоизоляционного арболита на базе костры - еще выше.

К механизированным способом уплотнения арболита относятся вибросиловой прокат, виброштампование, вибрирование с пригрузом.

Завершающим этапом технологического процесса является тепловая обработка изделий до набора отпускной прочности. Пропаривание арболита по обычным для бетонов режимам приводит к потере прочности, что объясняется возникновением внутренних напряжений за счет объемных деформаций заполнителя, которые разрушают структуру твердеющего цементного камня: одновременно усиливается выделение сахаров в раствор, что способствует «отравлению» цемента.

Лучшие результаты достигаются при низкотемпературной обработке по мягким режимам, аналогичным для древесины при ее сушке - температуре 50…600С и относительной влажности воздуха 70…80%. При таком режиме арболит приобретает распалубочную прочность через 18…20 ч. Она не превышает 25…40% марочной, а влажность остается в пределах 30…35%. Для дальнейшего набора прочности и снижения влажности до отпускных величин изделия дополнительно выдерживают на закрытом складе в течение 7 дней при температуре 16…180С.

При применении арболита снижается трудоемкость монтажа конструкций, а также возможно изготовление панелей полной заводской готовности размером «на комнату» с вмонтированными оконными дверными блоками, электропроводкой и т.д. Арболит имеет лучшие теплотехнические характеристики, чем керамзитобетон, что позволяет возводить стены меньшей толщины. В некоторых сооружениях замена традиционных материалов арболитом позволяет снизить массу здания в 1,3…1,5 раза. При эквивалентной толщине стены по условиям теплопередачи масса 1 м2 ограждения из арболита в 7…8 раз ниже, чем из кирпича и в 2…3 раза ниже, чем из керамзитобетона; стоимость 1 м2 стены соответственно меньше на 3…4 и 6…7 руб.

Применение арболита, по сравнению с керамзитобетоном, снижает расход цемента на 35…55 кг/м2 ограждения при равном термическом сопротивлении.

Сравнительные технико-экономическое показатели 1 м2 наружных стен из арболита и других материалов в сельскохозяйственном строительстве приведены в табл. 4.2

Таблица 4.2

Показатель	Однослойная панель из	Наружная стена из кирпича
	арболита	керамзитобетона	ячеистого бетона
Средняя плотность, кг/м3	700	900	700	1800
Толщина, см.	22	28	24	66
Масса, кг	154	270	200	1200
Расчетная стоимость, руб.	7,4	10,7	9,9	16,8
Удельные капиталь- ные вложения, руб.	9,5	2,8	25,1	36,3
Приведенные затраты, руб.	8,5	14,1	12,9	21,2
Трудоемкость (производ- ство и монтаж), чел-ч	2,7	4,0	3,6	8,6

Фибролит в качестве заполнителя и одновременно армирующего компонента состоит из древесной шерсти, которая представляет собой стружку длиной 200…500 мм, шириной 4…7 мм и толщиной 0,25…0,5 мм. Древесную шерсть получают из неделовой древесины хвойных, реже лиственных, пород на специальных станках. В исходном сырье исключается присутствие гнили, косослоя и свилеватости, а также сучков диаметром более 30 мм, расположенных на расстоянии менее 200 мм друг от друга.

Фибролит выпускают в виде плит длиной 2400…3000 мм, шириной 500, 600 и 1200 мм и толщиной 30…100 мм. Для него установлены три марки по средней плотности: 300, 400 и 500. Влажность плит не должна превышать 20%.

Фибролит со средней плотностью до 400 кг/м3 применяют для тепловой изоляции. Теплоизоляционный фибролит имеет теплопроводность 0,09…0,12 Вт/(м0С).

При средней плотности 400 кг/м3 и более фибролитовые плиты, являясь теплоизоляционными материалами, одновременно могут использоваться и для возведения стен, перегородок и перекрытий. Теплопроводность конструкционно -теплоизоляционного фибролита 0,12…0,15 Вт/ (м.0С).

Фибролит отличается высокой звукопоглощаемостью, обусловленной сообщающимся характером пор, а также хорошими обрабатываемостью, гвоздимостью, сцеплением со штукатурным слоем и бетоном. Отрицательными свойствами фибролита являются значительная воздухопроницаемость, большое водопоглощение, низкая водостойкость, подверженность во влажном состоянии поражению грибком.

Технология производства фибролита включает следующие процессы: приготовление древесной шерсти; обработку ее минерализатором; смешивание с цементом обработанного сырья; прессование плит и их термическую обработку. Прессование фибролита ведут пакетным способом; теплоизоляционного - при давлении 0,01…0,1 МПа, констуркционно - теплоизоляционного при 0,15…0,4. Плиты, зажатые в формах, твердеют в естественных условиях или в специальных камерах при температуре 60…700С и влажности воздуха 60…70%. Средний расход портландцемента марки М400 на 1м3 фибролитовых плит зависит от требуемой средней плотности и составляет 190…270 кг/м3. При производстве 1 м3 фибролита расходуется также около 0,4 м3 древесины и 7 кг хлорида кальция.

Для фибролита, наряду со средней плотностью, влажностью и теплопроводностью, нормируется предел прочности при изгибе, который в зависимости от плотности и средней толщины плит составляет 0,4…2 МПа.

При одинаковом термическом сопротивлении конструкций расход цемента при применении фибролитовых теплоизоляционных плит сокращается примерно в 2,5 раза по сравнению с конструкциями, где утеплителем служат плиты из ячеистого бетона. Вместо цемента для фибролита (так же, как и арболита) могут применяться другие вяжущие, такие как строительный и высокопрочный гипс, белито - шламовое вяжущее.

Перспективными материалом для деревянного домостроения являются цементно - стружечные плиты, изготавливаемые из специальных древесных стружек и портландцемента. Эти плиты прессуют при повышенном давлении. При плотности 400…1200 кг/м3 они обладают высокой прочностью, атмосферостойкостью, не воспламеняются, не разрушаются термитами и дереворазрушающими грибами, хорошо склеиваются с древесиной, пластмассами и металлами, легко обрабатываются, отделываются красками. Их применяют в качестве наружной обшивки панелей жилых домов, для устройства полов, изготовления дверей, а также в качестве опалубки для бетона.

Опилкобетоны - это материалы на основе минеральных вяжущих и органических заполнителей (древесных опилок). К ним относятся ксилолит, ксилобетон и некоторые другие материалы, близкие по составу и технологии получения.

Опилкобетоны, содержащие кроме опилок минеральные заполнители. Применяют в монолитном строительстве или для изготовления мелких стеновых блоков для наружных стен при возведении малоэтажных зданий, животноводческих и других сельскохозяйственных сооружений.

При изготовлении опилкобетонных смесей цемент сначала смешивают с песком, а затем с опилками, обработанными в растворе минерализатора, и водой. Массу готовят в обычных растворосмесителях. Для получения 1 м3опилкобетона классов В1…В2 средней плотностью 1050…1250 кг/м3 расход портландцемента марки М400 составляет примерно 130 кг, гашеной извести - 105, песка - 600, опилок - 200 кг.

Опилкобетоны при средней плотности 300…700 кг/м3 и прочности на сжатие 0,4…3 МПа применяют как теплоизоляционные материалы, а при средней плотности 700…1200 кг/м3 и прочности на сжатие до 10 МПа - как конструкционно - теплоизоляционные.

Наибольшей прочности опилкобетоны достигают при твердении в теплых и влажных условиях. Монолитное строительство с применением этого материала рекомендуются производить весной, для того чтобы к осени конструкции приобрели необходимую прочность. Стоимость 1 м2 стены из опилкобетона вдвое меньше, чем из кирпича.

Ксилолитом называется искусственный строительный материал, полученный в результате твердения смеси, состоящей из магнезиального вяжущего и древесных опилок и затворенной раствором хлорида или сульфата магния. Этот материал в основном применяется для устройства монолитных или сборных покрытий пола. Преимуществами ксилолитовых полов являются их невысокий коэффициент теплоусвоения, гигиеничность, достаточная твердость, низкая истираемость, возможность разнообразной цветовой окраски.

Рекомендуемая ксилолитовая смесь состоит из каустического магнезита и опилок в таком соотношении по объему: 1:1,5…1..1,4. Расход каустического магнезита на 100 м2 покрытия толщиной 10 мм-410…620 кг, а кристаллического хлорида магния-260…400 кг.

Основные физико-механические свойства ксилолитовых плиток даны в табл.4.3.



Таблица 4.3

Показатель	Ксилолитовые плитки
	прессованные	Трамбованные
Средняя плотность кг/м3, не более	1500	1800
Водопоглощение, %	8…12	16…20
Истирамеость, г/см2	0,1…0,2	0,2…0,3
Предел прочности на изгиб, МПа	15…20	7,5…10

Ксилобетоны-это разновидность легкого бетона, заполнителем которого служат опилки, а вяжущим цемент или известь и гипс.

Для ускорения твердения ксилобетона, уменьшения его водопоглощения и увеличения водостойкости опилки подвергают минерализации. Ксилобетонную массу изготавливают в растворо или бетонасмесителях, а затем уплотняют вибропрессованием или трамбованием.

Разновидностями ксилобетона является ксилоизол, включающий наряду с портландцементом известковое тесто и 5%-й раствор поваренной соли, термиз и термизол, содержащие еще диатомит, трепел или золу ТЭС.

Королит-материал производимый на основе минеральных вяжущих и коры. При применении коры в производстве королита ее предварительно подсушивают, измельчают и просеивают для удаления пыли. Вяжущими служат строительный гипс или быстротвердеющие цементы.

Рекомендуемые составы смесей для получения 1 м3 гипсового королита определенной плотности даны в табл.4.4.

Таблица 4.4

Материал, кг	Плотность королита, кг/м3
	до 500	600	700
Измельченная кора	150	170	190
Замедлитель схватывания	02	0,2	0,3
Строительный гипс	160	200	245
Антисептик	7	9	10
Вода	180	220	250

П р и м е ч а н и е: Антисептиком служит 1…1,5 %-й раствор оксиддефенолят натрия, а замедлителем схватывания гипса - бура или столярный клей.

Приготовление смеси и формование королита производят на оборудования, используемом для приготовления арболита.

Предел прочности гипсового королита равен менее 1,7 МПа, теплопроводность его 0,14…0,16 ВТ/ (м.оС).

Стоимость 1 м3 королита вдвое ниже стоимости фибролита и арболита. Применяют королит в качестве утеплителя при устройстве стен и полов.

древесина арболит отходы ксилолитовый

3. Материалы на органических связующих

Применение органических вяжущих при производстве новых эффективных строительных материалов значительно расширило возможности утилизации отходов лесопиления и деревообработки.

Доля органического связующего обычно составляет не менее50% стоимости материалов с древесным заполнителем. Поэтому экономически выгодно использовать наиболее дешевые полимерные связующие, прочно склеивающие древесные частицы. Они должны удовлетворять ряд технологических требовании: не быть пожаро и взрывоопасными, обладать минимальной токсичностью; иметь достаточно низкую вязкость, сохраняющуюся в течение срока их перевозки, хранения и использования; обладать способностью достаточно быстро отвердевать при введении отвердителей.

Этим требованиям отвечают термореактивные поликонденсационные полимеры, которые под влиянием температуры около 100 оС или отвердителей способны превращаться в твердые, неплавкие и нерастворимые вещества из синтетических полимеров для склеивания древесины использую мочевино-формальдегиные (карбамидные) и фенолформальдегидные смолы. Клеи на основе этих полимеров водо и теплостойки их термическое разложение начинается при температуре около 200оС, отверждаются они холодным и горячим способами.

Наиболее распространено применение мочевино-формальдегидных смол, имеющих ряд преимущество: они быстро твердеют при нагревании; скорость их отверждения регулируема; обладают высокой прочностью склеивания и светлой окраской. В качестве отвердителей этих смол применяют хлористый или сернокислый аммоний в количестве 0,5…2% от массы смолы.

Фенолформальдегидные смолы при нагревании отверждаются без введения катализирующих добавок. По сравнению с мочевино - формальдегидными, этим смолам необходимы более высокая температура и выдержка при прессовании. Значительное содержание в этом полимере свободного фенола вызывает у материалов резкий запах. Окраска темная.

Клееная древесина относится к наиболее эффективными строительным материалам. Она может быть слоистой или полученной из шпона (например, фанера, древесно-слоистые пластики), массивной из кусковых отходов лесопиления и деревообработки (панели, щиты, брусья, доски) и комбинированной (столярные плиты).

Клееные изделия из кусковых отходов древесины классифицируют по виду применяемого клея, характеру обработки поверхности и конструктивным особенностям. Прочность склеивания древесины зависит от пористости, соотношения ранней и поздней древесины в годовых слоях, ее влажности, химического состава, угла наклона волокон. Установлено, что прочность склеивания линейно связана с пористостью, она растает также по мере увеличения содержания целлюлозы.

Для склеивания по длине коротких досок и обрезков со стороны их склейки обрезают торцы, вырезают зубчатые шипы, затем торцы пропитывают клеем и стыкованные доски укладывают в пресс, где выдерживают до полного отверждения клея, что составляет 6…18 ч. Перед механической обработкой их выдерживают при нормальной температуре еще 6…12 ч. Кусковые отходы по толщине (ширине) склеивают в течение нескольких минут на полуавтоматических установках с прогревом клеевых соединений токами высокой частоты.

Преимуществами клееной древесины являются ее низкая средняя плотность, водостойкость, возможность получения из маломерного материала изделий сложной формы или крупных конструктивных элементов. В клееных конструкциях ослабляется влияние анизотропии древесины, они характеризуются повышенной гнилостойкостью и низкой возгораемостью, не подвержены усушке и короблению. Клееные деревянные конструкции по срокам и трудозатратам при возведении зданий, а также стойкости при воздействии агрессивной воздушной среды часто успешно конкурируют со стальными и железобетонными конструкциями. Их применение эффективно при возведении сельскохозяйственных и промышленных предприятий, выставочных и торговых павильонов, спортивных комплексов, зданий и сооружений сборно-разборного типа.

Клееные деревянные конструкции, как и железобетонные, можно выпускать предварительно напряженными, армируя их стальными стержнями. У армированных конструкций в виде сплошных или пустотелых балок несущая способность почти в 2 раза выше, чем у цельнодеревянных.

Номенклатура изделий из клееной древесины обширна. Так, из отрезков досок склеивают панели, имеющие предел прочности на скалывание вдоль волокон по клеевому шву не менее 6 МПа. Прочность на статический изгиб зубчато-шипового соединения составляет не менее 35% прочности бездефектной древесины. Такие панели применяют для устройства перегородок, обшивки домов, настилов полов.

Из кусковых отходов лесопиления изготавливают клееные щиты, применяемые в основном для настила полов. Для их производства применяют кусковые отходы длиной 375 мм и больше. Их раскраивают на бруски, которые сушат до влажности 10…12%, а затем склеивают при прессовании. Щиты строгают с двух сторон на рейсмусовом станке, обрезают по периметру до заданных размеров с одновременной выборкой на боковых кромках паза и гребня.

Из короткомерных и низкосортных пиломатериалов и отходов изготавливают плиты длиной 2500….5000 мм, шириной 12000 мм и толщиной 19 или 22 мм. Сырье раскраивают на заготовки длиной 2…2,5 м, которые обрезают по ширине, сортируют по длине и высушивают в сушильных камерах. Высушенные заготовки строгают, вырезают вскрывшиеся пороки древесины. Затем с помощью специальных шипорезных станков на них выбирают зубчатые шипы, на которые наносят клей. Заготовки собирают на сборочных станках и раскраивают на обрезки заданной длины. На одну из кромок заготовок наносят клей и набирают на цепном конвейере ковер плиты, который подается в высокочастотные пресс. Применение клееных плит позволяет на 20% снизить себестоимость полов по сравнению с дощатыми за счет снижения стоимости материалов и трудозатрат.

Прессованием отходов лесопиления (тонких реек и брусков) с последующей обвязкой их оцинкованной проволокой получают реечные плиты, применяемые в каркасных зданиях, для перекрытий и устройства временных производственных зданий.

Из кусковых отходов лесопиления изготавливают щитовой паркет, состоящий из нижнего щита (основания) и верхнего покрытия, наклееного на основание. Для изготовления щита используют древесину хвойных пород, для покрытия - твердолиственную.

При использовании клееных изделий в строительстве экономия деловой древесины составляет до 20%, а стоимость конструкций уменьшается в 3..4 раза по сравнению со стоимостью конструкций из цельной древесины.

Конструкции из клееной древесины позволяют уменьшить массу зданий в 2,5…3 раза, снизить трудозатраты на 25…30% , сократить сроки строительства в 1,5 …2 раза и уменьшить стоимость на 7 …10%.

Древесно-стружечные и древесно-опилочные плиты.Древесно-стружечные плиты - это материал, полученный горячим прессованием измельченной древесины, смешанной со связующими веществами - синтетическими полимерами. Преимуществами этого материала являются однородность его физико - механических свойств, небольшие линейные изменения при переменной влажности, возможность высокой механизации и автоматизации производства.

Промышленность выпускает плоские и экструзионные плиты. В первых частицы расположены параллельно, во вторых - перпендикулярно к плоскости плиты, что достигается прессованием методом экструзии (выдавливания). При применении фенолформальдегидных и меламиноформальдегидных смол с добавками гидрофобных веществ получают плиты повышенной водостойкости, мочевина - формальдегидных - средней водостойкости. Древесно - стружечные плиты разнообразны по конструкции (однослойные сплошные и с внутренними каналами, трехслойные и многослойные), плотности (легкие: Р0<500, средние Р0 =500…650 и тяжелые Р0 =660…700 кг/м3), виду отделки (необлицованные и облицованные бумагой, лущеным или строганным шпоном).

Таблица 4.5

Показатель	Группы
	А	В
	Плита марки
	П-1	П-2	П-3
Влажность, %	8+ 2	8+ 2	8+ 2	8+ 2
Водопоглощение, %, не более	-	-	-	15
Набухание, %, не более при водостойкостьи: обычной	20	20	30	-
Повышенной	-	15	25	5
Прочность при растяжении перпендикулярно пласту плиты, МПа, не менее, для толщин, мм: 10…14	20,0	20,0	16,0	-
15…19	18,0	18,0	15,0	25,0
Твердость МПа, не менее	-	-	-	30
Плотность, кг/м3, не более	800	750	720	850

Основные физико-механические свойства древесно-стружечных плит даны а табл. 4.5.

В зависимости от марки плиты толщина составляет 10…22, длина - 2440…5500, а ширина 1220…2440 мм.

Основным видом сырья для изготовления древесно - стружечных плит служит неделовая древесина, к которой относятся отходы лесопиления и деревообработки, а также отходы лубяных растений -солома, тростник, костра и отходы семян.

Технологический процесс производства плит состоит из следующих процессов раскроя древесины на заготовки, переработки ее в специальные стружки, сушки и приклеивания стружек связующим, формования стружечного ковра, прессования и дополнительной обработки плит.

К специальной резаной стружке, получаемой на стружечных станках, возможно добавление стружки (отхода деревообработки), а при изготовлении экструзионных плит -и опилок. Для устройства внутренних слоев без снижения качества плит может быть использована также дубина.

Расход связующего зависит от типа плит, назначения слоя и породы древесины. Применение лиственных пород увеличивает расход связующего на 10…20%. Для устройства наружного слоя 3-слойных плит расход полимера составляет 12…14, а внутреннего - 8…10%. У однослойных плит связующее по массе составляет 10…12, а у экструзионных -5…8%. Специальные свойства плит регулируются введением добавок в стружечную массу: для плит регулируются введением добавок в стружечную массу: для повышения биостойкости вводят антисептики, огнестойкости - антипирины, водостойкости - гидрофобизаторы.

При производстве плит плоского прессования применяют два способа приклеивания стружки. При первом способе вначале из соответствующих компонентов готовят жидкий клей, который при помощи форсунок наносят на стружку. По второму способу компоненты клея наносят раздельно. Для экструзионных плит применяют лишь первый способ приготовления связующего.

Приклеивание стружки производится в специальных смесителях, из которых она ленточными конвейерами передается в формующую машину, где образуется стружечный ковер, подвергаемый холодной подпрессовке, а зетам прессуется в горячем прессе.

Для прессования плит применяют гидравлические 9-этажные прессы. Плиты пресса нагревают до температуры 1500 С и выше. В первый период прессования давление достигает максимальной величины - 3МПа, а затем, после некоторой выдержки, оно снижается до 0,6…0,8 и 0,3…0,4 МПа.

Для обрезки кромок плиту направляют на форматный станок, а затем на штабелеукладчик. При экструзионном прессовании плита формуется в виде бесконечной полосы, которую разрезают на изделия определенных размеров.

Область применения древесно-стружечных плит весьма разнообразна. Как конструкционно-отделочный материал их применяют при устройстве полов, потолков, стен, перегородок, дверей, встроенной мебели и т.д.

На изготовление 1 м3 древесно-стружечных плит расходуется около 1,7 м3 твердых древесных отходов.

Из побочных продуктов деревообработки и переработки сельскохозяйственных культур в виде костры льна, конопли, рисовой соломы, лузги и т.д. можно получить ряд материалов, используя в качестве связующего такие синтетические полимеры, как мочевино - и фенолформальдегидные смолы. В строительстве, особенно сельском, имеется положительный опыт производства таких материалов, как древесно-опилочные плиты, ортенкс, риплит и другие.

Материалы из опилок с полимерными связующими предназначены для изготовления древесно-опилочных плит, армированных плит, щитовых дверей, оконных коробок.

Древесно-опилочные плиты изготавливают из смеси опилок, полимера, гидрофобизатора и антисептика. Они могут быть одно и многослойными, сплошными и ячеистыми. Средняя плотность сплошных древесно-опилочных плит составляет 800 кг/м3, ячеистых - 500, предел прочности достигает 20 МПа. Водопоглощение таких плит за 24 ч - около 10%, линейное набухание по толщине - 12, длине и ширине - 0,5%. Толщина древесно - опилочных плит должна быть не меньше 19…24 мм.

Плиты применяют для полов и отделки. Отделочные древесно - опилочные плиты имеют, с одной стороны, ячеистую поверхность, с другой - гладкую.

При производстве плит для полов расход мочевино - формальдегидной смолы составляет для наружных слоев 18% массы сухих опилок, внутреннего слоя - 10. Расход смолы при изготовлении отделочных плит около 8%.

Гидрофобизаторы (петролатум или парафин) вводят в количестве 1…3, а антисептики 1…1,5% массы сухих опилок.

Плиты прессуют при температуре 40…450С и давлении 1…1,5 МПа в течение 10…25 мин. Для улучшения их внешнего вида и повышения долговечности производится отделка шпоном.

Затраты на изготовление конструкций из древесно - опилочных плит значительно ниже, чем из традиционных материалов.

К числу местных теплоизоляционных материалов относятся разнообразные материалы на основе костры льна и других волокнистых отходов переработки сельскохозяйственных культур и различных органических вяжущих. Один из таких материалов - костроэмульбит, получаемый на основе заполнителя - костры льна и вяжущего - битумной эмульсии. Эмульгатором битумной эмульсии и одновременно огнезащитными компонентом служит ЛСТ. Костроэмульбит предназначен для теплоизоляции кровель по несгораемым основаниям, а также как средний слой стеновых панелей в зданиях сельскохозяйственного назначения.

Битумную эмульсию готовят в лопастных мешалках с частотой вращения вала до 90…110 об/мин, гомогенизаторах, акустических диспергаторах. В мешалку загружают раствор ЛСТ плотностью 1,25 г/м3 в количестве 6…12% общей массы битумной эмульсии. При работающем смесителе вводят расплавленный битум, а спустя 3…4 мин - подогретую до 60…900С воду, которая разбавляет смесь битума с эмульгатором до необходимой консистенции.

Костроэумиьбит получают цикличным способом, когда смешивание костры льна с битумной эмульсией производится в стандартных бетоносмесителях принудительного перемешивания, или поточным - при использовании смесителей непрерывного действия.

Дополнительно, для увеличения теплостойкостью, вводят перлитовый или керамзитовый песок из расчета 30 кг на 1 м3 утеплителя.

Расход материалов, кг, для приготовления 1 м3 костроэмульбита (средняя плотность 3000 кг/м3) составляет: костра льна - 195; битум - 75; ЛСТ - 18 ( в пересчете на сухое вещество); добавка (жидкое стекло) - 12.

Плиты формуют в инвентарных формах - рамках на решетчатых поддонах и уплотняют на прессах. Затем формы - рамки снимают и изделие направляют в камеру-сушилку или на склад готовой продукции для естественной сушку.

Костроэмульбит, изготовленный в виде плит размером 600Х600Х100 мм и высушенный до постоянной массы характеризуются следующими физико-механическими показателями;

Средняя плотность при влажности 10%

кг/м3 390

Теплопроводность при 200С, Вт/ (м.0С) 0,067

Прочность при изгибе, МПа 0,11

Усадка под нагрузкой 0,033 МПа -

Водопоглощение, % по массе, за 24 ч 53

Объемное набухание, %, за 24 ч 6

Гигроскопичность, % 8

Технология получения ортенкса включает смешивание органического заполнителя со связующим, которое вводят распылением, с последующей укладкой проклеенной массы в форму и прессованием при просасывании через изделие горячего воздуха. Весь процесс формования и тепловой обработки изделий продолжается 20…25 мин. Плотность плит из ортенкса составляет 175…300 кг/м3, прочность при изгибе - 0,5 МПа, теплопроводность 0,21…0,24 В (м.0С).

Тырсолит - листовой материал толщиной 1,5…8 мм. При его изготовлении синтетические полимеры вводят в количестве 4…8% массы сухих опилок. Отделывается полимерной пленкой или бумагой, пропитанной полимером. Технологический процесс производства включает сепарирование древесного сырья, его мушку, смешивание опилок с клеем, формование ковра, прессование, выдержку и обрезку материала по формату.

Паркелит - материал в виде плиток толщиной 18мм и размерами 300Х300,333Х333 и 400Х400 мм. При изготовлении паркелита массу из древесных опилок и стружек смешивают со связующим и прессуют при давлении 8 МПа и температуре 140…160 0С. Отпрессованные плитки после выдержки шлифуют, обрабатывают, выбирая пазы, и облицовывают строганным шпоном. В основание паркелитовых плиток для предотвращения коробления закладывают армирующие рейки в направлении волокон древесины облицовочного слоя.

Себестоимость изготовления паркелита примерно вдвое ниже себестоимости паркетной доски.

Королиоовые плиты получают при использовании как неорганических, так и органических вяжущих. Роль органического вяжущего могут выполнять не только термореактивные полимеры, но и концентраты лигносульфонатов (ЛСТ). При применении органических вяжущих в массу дополнительно к добавкам гидрофобизаторов вводят антипирен в виде насыщенного водного раствора сульфата аммония.

Расход полимерного связующего составляет у королитовых плит около 12% их массы. Средняя плотность королита - 450…800 кг/м3, предел прочности на сжатие - 0,5…3,5 МПа. Недостаток этого материала в его высоком водопоглощении достигающем через 24 ч, в зависимости от плотности, 70…115%. Основное назначение королита - это теплоизоляция ограждающих конструкций. Риплит - теплоизоляционный материал на основе рисовой соломы и вспененного связующего. Он не горит, не подвергается воздействию плесени и микроорганизмов. Риплит получают четырех марок по плотности: 75, 100, 150 и 200 с пределом прочности при сжатии 0,05…0,18 МПа, при изгибе 0,08…0,6 МПа, водопоглощением за 24 ч 13…20% (по объему) и теплопроводностью 0,14…0,19 Вт/(м.0С). Так, как и пенопласты, риплит применяют в качестве заливочной масы для 3-слойных панелей. Плитный риплит можно применять как утеплитель под рулонную кровлю для изготовления риплита требуется в 1,5…2 раза меньше полимерного связующего, чем для получения пенопласта.



Литерату РА

1. Глуховский В.Д., Кривенко П.В., Старчук В.Н. и др. «Шлакощелочные бетоны на мелкозернистых заполнителях». Киев, «Выша школа», 1991.

2. Питулк С.М, Салимов А.Н. и др. «Стеновые панели из керамзитополистиролбетона». Журнал «Строительные материалы и конструкции», №1, 1990.

3. Дворкин Л.И., Пашков И.А. «Строительные материалы из отходов промышленностей». Киев, «Выша школа», 1989.

4. Газиев У.А. Оптимизация составов шлакощелочного пенополистиролбетона. Журнал «Поиск-3», Алма-Ата, 1998.

5. Газиев У.А., Махмудова Н.А. Богловчи материалларнинг истикболли турлари ва улар асосида бетон ишлаб чикариш. Укув кулланма, Тошкент, 2002.

Размещено на Allbest.ru