книги из ГПНТБ / Катанов Д.Д. Производство фибролитовых плит на цементе учебник

возникло 'предположение, что древесина содержит вещества, кото­ рые препятствуют 'нормальному твердению цемента. Проведенные исследования показали, что причиной плохого схватывания цемен­ та являются некоторые составные части древесины — «цементные яды».

Борьба с «цементными ядами» является одной из основных за­ дач, от успешного решения которой в значительной степени зави­ сит качество .выпускаемых фибролитовых плит.

Составные части древесины и их влияние на процесс твердения цемента. Древесина представляет собой сложный комплекс веществ, главным образом, органического происхождения. Древесина хвой­ ных пород состоит (в среднем в %) из целлюлозы 48—56, лигнина

Кроме этих основных веществ, в древесине содержится небольшое количество экстрактивных веществ—• таннидов (дубильных и кра­ сящих веществ), жиров, эфирных масел, органических кислот, во­ дорастворимых сахаров, минеральных солей.

Ц е л л ю л о з а и л и г и и н, составляющие основную массу кле­ точных оболочек растений и определяющие их механическую проч­ ность, являются достаточно стойкими веществами и вредного влия­ ния на процесс твердения цемента не оказывают.

Г ем II ц ел лю л о з а представляет собой сложные органические вещества (полисахариды), способные в щелочной среде (которой является цементный раствор, покрывающий ленты древесной шер­ сти) гидролизоваться .и переходить ів водорастворимые сахара. Во­

ны только горячей водой или горячим раствором минерализатора и осаждаются. Вследствие этого эти вещества существенно не влия­ ют на процесс твердения цемента.

Простейшие водорастворимые сахара (сахароза, глюкоза, фрук­ тоза) содержатся :в древесине ,в небольшом количестве (0,1—0,5% от массы древесины). Благодаря малому размеру молекул (поряд­ ка 1 мкм) водорастворимые сахара легко вымываются из древеси­ ны раствором минерализатора и, попадая в цемент, могут в значи­ тельной степени замедлить процесс его твердения.

Остальные экстрактивные .вещества также являются «цементны­ ми ядами», но так как их содержание в древесине очень незначи­ тельно, то существенного воздействия на процесс твердения они не оказывают.

С м о л и с т ы е в е щ ес т в а, содержащиеся в древесине, не вли­ яют на процесс твердения цемента. Смоляные кислоты, выделяю­ щиеся из древесной шерсти, при взаимодействии со щелочами, ко­ торые находятся в цементном тесте, образуют мыльные растворы. Однако при значительном содержании смолистых веществ ів древе­ сине прочность фибролитовых плит может несколько снизиться, ло-

20

тому что смолы уменьшают смачиваемость частиц древесной шер­ сти, ухудшая тем самым -их связь с цементным тестом.

Таким образом, основным« «цементными ядами», содержащи­ мися в древесине, являются простейшие водорастворимые сахара и гемицеллюлозы, способные превращаться в эти сахара.

Количественное содержание «цементных ядов» в древесине. Количество «цементных ядов» зависит в значительной степени от породы древесины и от того, из какой части дерева взята проба. Как правило, в древесине ветвей водорастворимых веществ содер­ жится значительно больше, чем в стволе или вершине дерева. Дре­ весина различных пород деревьев также содержит различное ко­ личество водорастворимых сахаров.

Чтобы определить содержание «цементных ядов», из древесины ели, сосны и лиственницы следует изготовить опилки, которые надо смешать в одинаковой пропорции для всех пород с цементом и водой. Затем определяют сроки схватывания цемента в этих смесях

(табл. 6).

Таблица 6

Зависимость сроков схватывания цементно-опилочной смеси от породы древесины

Из табл. 6 видно, что в случае применения в смесях опилок из сосны и лиственницы процесс схватывания значительно замедляет­ ся. Объясняется это различным -содержанием водорастворимых веществ и прежде всего водорастворимых сахаров и гемицеллюло­ зы в разных породах древесины.

Исследованиями установлена степень пригодности древесины различных пород для производства фибролитовых плит на порт­ ландцементе (табл. 7).

Взаимодействие «цементных ядов» древесины с цементом в про­ цессе твердения. Воздействие «цементных ядов», выделившихся пз древесины на твердеющий цемент, можно сравнить с воздействием поверхностно-активных веществ. Упрощенно его можно предста­ вить так: на поверхности частичек цемента из «цементных ядов» (водорастворимых сахаров) создаются тончайшие оболочки, кото­ рые уплотняются по мере выделения этих веществ из древесины. Создавшиеся оболочки затрудняют процесс химического взаимо­ действия цемента с водой, так как они препятствуют проникнове­ нию молекул воды ів цементные зерна. При большом количестве выделяющихся «цементных ядов» эти оболочки как смазка покрыва-

21

Т а б л и ц а 7

Степень пригодности древесины ряда пород для производства фибролитовых плит

ют большую часть частичек цемента, в результате чего поверхность частичек цемента оказывается изолированной от воды. Вследствие этого процесс твердения цемента замедляется, а в случае значи­ тельного выделения «цементных ядов» может и полностью прекра­ титься.

Таням образом, водорастворимые сахара, .выделившиеся из дре­ весины, как бы отравляют частички цемента, изолируя их от воды, с которой они должны вступать в химическую реакцию, поэтому их и называют «цементными ядами».

Кроме того, выделяющиеся из древесной шерсти водораствори­ мые сахара уменьшают щелочность среды (pH), цементного теста, в то время как .высокое значение pH является необходимым услови­ ем для его твердения.

Определение изменения значения pH среды в щелочном раство­

22

Таким образом, выделяющиеся из древесины водорастворимые сахара существенно изменяют pH цементного раствора, особенно в период схватывания цементного теста.

Влияние «цементных ядов» на прочность затвердевшего цемен­ та. На 'процесс твердения цемента -влияние оказывают те «цемент­ ные яды», которые успевают выделиться из древесины лишь в пери­ од схватывания цемента.

Для определения влияния на процесс твердения «цементных ядов» во ВНИИНСМ (Всесоюзный научно-исследовательский ин­ ститут новых строительных материалов) были проведены специаль­ ные опыты.

Из цементного теста, в которое были введены танниды и водо­ растворимые вещества, выделенные из древесины, изготовили об­ разцы. Испытания на прочность полученных образцов показали, что танниды незначительно снижают прочность цемента. Введение же в цементное тесто водорастворимых сахаров с количестве от 0,25 до 0,5% от массы цемента приводит к снижению прочности примерно в 5— ІО раз, а при введении этих веществ в количестве 1,5% от массы цемента прочность уменьшается в несколько десят­ ков раз.

Аналогично прочность снижается и при введении в цементное тесто экстрактивных веществ, выделенных из древесины. Причем резкое снижение прочности наблюдается уже при введении в цемент водорастворимых веществ в количестве около 0, 1% от массы цемен­ та в пересчете на сухое вещество.

Опыты, проведенные с использованием меченых атомов, показа­ ли, что экстрактивные вещества из древесины достаточно быстро переходят в состав цементного теста. При нагревании процесс пе­ рехода экстрактивных веществ из древесины в цементный раствор резко ускоряется. Тан, при температуре 70° С количество веществ, перешедших из древесины в цементный раствор, увеличивается в 2 раза по сравнению с количеством веществ, перешедших при тем­ пературе 20° С. При этом из -осины выделяется веществ в 2 раза больше, чем из ели.

Устранение вредного воздействия «цементных ядов». Чтобы устранить вредное воздействие цементных ядов, проводят физиче­ скую, биохимическую -и химическую обработку древесины, приме­ няя эти виды обработки -совместно.

На первом этапе обработки древесину выдерживают на специ­ альном -складе на открытой площадке. При хранении древесины на воздухе в ней происходят сложные -физик-о-химические и биохимиче­ ские превращения. Интенсивность этих процессов увеличивается под воздействием солнечных лучей и тепла. В результате таких процессов танниды окисляются и впитываются в стенки древесных клеток. Простейшие водорастворимые сахара под влиянием раз­ личных бактерий бродят, а под воздействием воздуха частично окисляются, частично кристаллизуются, переходя при этом в ме­ нее растворимые формы по сравнению с сахарами, находящимися в св-ежесрубленной древесине.

23

В гемпцеллюлозе в процессе хранения также происходят значи­ тельные изменения. Количество веществ в «ей, способных легко гидролизоваться щелочными растворами, уменьшается. При про­ должительном пребывании древесины в воде, что имеет место при сплаве, водорастворимые сахара вымываются из нее и древесина становится более пригодной для производства фибролитовых плит.

Для достаточно полного устранения действия «цементных ядов» необходимо, чтобы древесина хранилась на воздухе не менее шести весенне-летних месяцев. Выдержка древесины на воздухе в зимние месяцы мало способствует устранению вредного воздействия «це­ ментных ядов» и никак не может заменить весенне-летнюю вы­ держку.

На втором этапе обработки древесины полученную из нее дре­ весную шерсть подвергают химическому воздействию растворами солей минерализатор а.

Взаимодействие «цементных ядов», выделившихся из древесной шерсти в раствор минерализатора, и цемента происходит по-раз­ ному, в зависимости от вида минерализатора. При применении в качестве минерализатора раствора хлористого кальция или днстиллярной жидкости происходит осаждение таниидов из раствора, бла­ годаря чему их воздействие нейтрализуется и, кроме того, значи­ тельно ускоряется процесс схватывания цемента. Вследствие этого время, в течение которого «цементные яды» могут выделяться в цемент и взаимодействовать с ним, значительно сокращается. Од­ нако отравляющему действию на цемент водорастворимых сахаров хлористый кальций противостоит слабо.

При применении жидкого стекла, помимо нейтрализующего его воздействия на водорастворимые сахара, на поверхности частиц древесной шерсти образуются пленки кремниевой кислоты, которые препятствуют попаданию «цементных ядов» из древесины в цемент. Жидкое стекло также является ускорителем твердения цемента.

При введении минерализатора в избыточном или недостаточном ■количестве наблюдается резкое снижение прочности твердеющего ' цеманта, а следовательно, и фибролитовых плит. Поэтому лабора­ тория должна строго следить за правильным дозированием минера­ лизатора, определяя оптимальный его расход при каждом измене­ нии условий производства.

Г Л А В А III

ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ

§ 7. ОКОРКА, ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ

Предназначенную для производства фибролитовых плит древе­ сину окаривают. Древесина, поступающая на завод (рис. 7) водным путем, подается продольным лесотратіспортером 2 в окороч­ ное отделение 3. В зимнее время древесину предварительно оттап-

24

вают в бассейных с теплой водой или в специальных камерах. Сня­ тая с древесины кора с помощью ленточного конвейера 13 подается ів бункер 18, откуда вывозится автотранспортом.

Окоренная древесина продольным лесотранспортером 4 пода­ ется на склад 5 окоренной древесины. С помощью электролебедки 15, передвигающейся по рельсовому пути 16, окоренную древесину укладывают в штабеля. Штабеля располагают так, чтобы древеси­

оборудована подающим лесотранспортером 3, столом для отмери­ вания заданной длины чураков 4, пильным диском 2, отделителем чураков, который может направлять их по двум потокам, и четырь­ мя электродвигателями для привода пильного диска, подающего лесотранспортера, подачи стола и насоса гидросистемы общей мощ­ ностью 18,4 кет, а также электрогидравлической системой автома­ тического управления. Общая длина пилы с вспомогательным обо­ рудованием 21,4 м, ширина 4,8 м, высота 2,35 м, масса 4200 кг. Пила распиливает на чураки 'вершинные части, долготье диаметром до 460 мм и тонкомерные хлысты длиной до 20 м.

В процессе работы можно автоматически перевести пилу с рас­ кроя чураков одной длины на раскрой чураков другой длины. Ско­ рость надвижения пильного диска 2, диаметр которого 1000 или 1200 мм, а окружная скорость 56 или 67 ч/сек, изменяется автома­ тически в зависимости от диаметра распиливаемого бревна и об­ щего сопротивления резанию. Материал для раскроя на чуракп подается со скоростью 0,9 м/сек.

С та и о к ' б а л а н с и р и ы й с г и д р о ф и ц и р о в а н н ы м п о д ъ е м о м пилы ЦБ-5 предназначен для поперечной распилов-

26

кіі хлыстов и бревен диаметром до 350 мм. Мощность электродвига­ теля 8,7 кет. Габаритные размеры 2110X1270x1470 мм.

На ряде заводов с автомат,изнрошаиными поточными линиями разделку древесины на чураки производят по схеме, приведенной на рис. 9.

Круглый лес подается на распиловку продольным лесотранспортером 1 с 'приводом 4, длина которого определяется местными условиями. На продольном лесотраиспортере установлен металлодетектор (металлоискатель), который предотвращает попадание на распиловку бревен с включениями металла.

С помощью механизма 3 автоматического останова 'бревно по­ падает иод механический сбрасыватель 2. Затем подающий лесотранопортер 5 с помощью желобчатых роликов направляет бревно к автоматической пиле 14, которая разрезает долготье на чураки заданной длины. Управляют механизмами пилы со опецналы-юго пульта управления 11, обслуживаемого рабочим-сператором.

Оборудование для разделки на чураки скомпоновано таким об­ разом, что площадь пильного диска находится на одной линии с. отделителем чураков 12. Это обеопечивает непрерывность процесса при распиловке.

Чураки большого диаметра (более 350 мм) попадают на цепи синхронизатора 6 колуна длиной 2222 мм. Расстояние между осями цепей составляет 350 мм. Чураки цепями с упорами транспортиру­ ются на колун 7. Надвигаясь на расклинивающий нож, чураки рас­ калываются.

Расколотые чураки с колуна поступают на поперечный ленточ­ ный конвейер 8, который размещен перпендикулярно к оси колу­ на. С поперечного ленточного конвейера чураки подаются на про­ дольный двухъярусный ленточный конвейер 15, который идет .вдоль всего фронта древошерстных станков, имеет длину 120 м и ширину ленты 500 мм. Нижний' ярус ленточного конвейера служит для транспортирования отходов горбылей, а .верхний, расположенный на высоте около 1900 мм, — для подачи чураков в бункера-накопи­ тели 18. Вдоль ленточного конвейера 15 установлено шесть бун­ керов накопителей чураков 18 на расстоянии 3,5 м один от другого. Каждый из них непосредственно примыкает к древошерстному станку 21, что облегчает работу станочника.

Каждый ленточный конвейер приводится в движение электро­ двигателем 'Мощностью по 2,8 кет при 950 об/мин через редуктор.

Особенности разделки древесины на поточной линии с прессо­ вым оборудованием. На ряде заводов, оснащенных поточной лини­ ей с прессовым оборудованием (рис. 10), перед хранением окорен­ ную древесину разделывают на балансирном станке на двухметро­ вые балансы, диаметр которых не должен превышать 350 мм. Ба­ лансы подаются продольным лесотранспортером 1 в древошерстное отделение. Лесотранепортер оборудован металлоискателыюй уста­ новкой.

С продольного лесотранспортера 1 двухметровые заготовкибалансы поступают на ускоряющий роликовый стол 2 с уклоном.

23

Ролики стола, чтобы тіе было завалов, разбрасы­ вая балансы, подают их на перегрузочную пло­ щадку 3. Для смягчения ударов от балансов лис­ ты металла, закрываю­ щие площадку, Закрепле­ ны на деревянных под­ кладках, а на торцовой стене укреплены резино­ вые амортизаторы. Далее древесина поступает по винтовому конвейеру 4 на слешер — многопильный станок 5. '

МН ОГ ОП II л ь н ы ü

ст а н о к (рис. 11) пред­ назначен для распиловки

двуXметровыX б алаисов на чураки длиной 490— 500 мм.

Для перемещения ба­ лансов на раме многопильного 'Станка смонти­ ровано восемь пар звез­ дочек 2, приводящих в движение восемь роликозтулочных цепей 3 дли­ ной по 15 м каждая. Пе­ редвигаются балансы к пилам с помощью захва­ тов 4, укрепленных на каждой цепи на расстоя­ нии 900 мм друг от друга.

Для распиловки ба­ лансов на слеш ере имеет­ ся пять циркульных пил с индивидуал ы-іым,н элек­ тродвигателями мощно­ стью 7 /сетпри 960 обIмин. Диаметр каждого пиль­ ного' диска 5 равен 1000 мм. Под пилами имеется бункер 7 из лис­ товой стали для сбора опилок, которые затем удаляются специальным ленточным конвейером.

29