Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Строительные материалы на основе переработанной древесины. Учебное пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Э. Н. Медведева, О. И. Королева, Ю. Ф. Панченко
СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
НА ОСНОВЕ ПЕРЕРАБОТАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ
Учебное пособие
Тюмень
ТИУ
2023
УДК 691.11(075.8)
М 42
ISBN 978-5-9961-3030-6
© Федеральное государственное
ББК 38.35я73
М 42
кандидат технических наук, доцент Т. Н. Абайдуллина;
кандидат технических наук, доцент М. В. Панова
Медведева, Э. Н. Строительные материалы на основе переработанной древесины: учебное пособие / Э. Н. Медведева, О. И. Королева, Ю. Ф. Панченко. – Тюмень: ТИУ, 2023. – 91 с. – Текст:
непосредственный.
ISBN 978-5-9961-3030-6
Учебное пособие содержит необходимую теоретическую, мето-
дическую и практическую основу для проведения лекционных и лабораторных занятий; организации самостоятельной работы обучающихся по дисциплинам и спецкурсам направления подготовки «Строительство».
Учебное пособие предназначено для бакалавров и магистран-
тов высших учебных заведений всех форм обучения направления
подготовки «Строительство» (08.03.01 профиль «Производство и
применение строительных материалов, изделий и конструкций»,
08.04.01 магистерская программа «Технология строительных материалов, изделий и конструкций»).
Материалы учебного пособия предназначены для более глубоко-
го освоения учебного материала по дисциплинам и спецкурсам
«Строительные материалы», «Строительные материалы на основе
местного сырья и техногенных отходов», «Стойкость и долговечность
материалов на основе природного и техногенного сырья», «Технология строительных материалов на основе техногенных отходов».
Рецензенты:
УДК 691.11(075.8)
ББК 38.35я73
бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Тюменский индустриальный
университет», 2023
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
4
1 Вторичные продукты переработки древесины
5
1.1 Источники образования древесных отходов
5
1.2. Применение продуктов переработки древесины в производстве
строительных материалов
7
2 Древесно-стружечные плиты
10
2.1 Классификация и применение древесно-стружечных плит
10
2.2 Свойства древесностружечных плит
2.3 Особенности технологического процесса производства
23
3 Цементно-стружечные плиты
29
4 Производство арболита
31
4.1 Физико-технические свойства арболита
31
4.2 Технологические особенности изготовления арболита
35
4.3 Исследование контактной зоны в структуре арболита
36
4.4 Влияние влажностных деформаций на свойства арболита
43
4.5 Способы повышения прочности арболита
48
5 Контроль качества материалов из отходов древесины
58
5.1 Методы испытаний древесных заполнителей
58
5.2 Методы испытаний арболита
63
5.3 Методы испытаний древесно-стружечных плит
70
Заключение
77
Библиографический список
80
Приложение А
82
Приложение Б
85
Приложение В
90
3
14
ВВЕДЕНИЕ
4
Основное направление развития нашей промышленности это максимальное использование энергосберегающих технологий, местных материалов, использование отработавших изделий и других отходов.
На долю Тюменской области приходится около 60% регионального
производства деловой древесины и пиломатериала. Общий запас древесины 4916 млн. м3, их них хвойные породы 3903 млн. м3, лиственные
1013 млн. м3. Площадь лесов 47427 га. Основными породообразующими
породами являются: сосна ‒ 43%, берёза ‒ 16%, кедр ‒ 15%, лиственница
‒ 13%, ели и пихты - 10%, осина-3%.
В нашей стране ежегодно образуется более 110 млн.м3 отходов на лесопильных и деревообрабатывающих производствах и 35 млн. м3 отходов
лесозаготовок. Существенная их часть пока остается неиспользованной.
Значительные сырьевые ресурсы образуются и в сельскохозяйственном
производстве, где объем неиспользованных отходов ежегодно составляет:
костра льна и конопли – 0,9 млн.т, стебли хлопчатника – 2‒2,5 млн.т, рисовая солома – 1 млн.т.
Источниками получения древесных отходов являются деревообрабатывающая и лесохимическая промышленности.
Рациональные пути использования древесных отходов от деревообработки:
На основе органических связующих с использованием древесных отходов можно изготавливать:
• древесноволокнистые плиты (ДВП)
• древесностружечные плиты
• древесно-слоистые пластики (ДСП)
• древесно-минеральные плиты (ДМП)
На основе минеральных связующих получают следующие материалы:
• фибролит (цементный и магнезиальный)
• ксилолит (цементный и магнезиальный)
• арболит
• экструзионный брус
• цементно-стружечные плиты (ЦСП).
1. ВТОРИЧНЫЕ ПРОДУКТЫ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ
Виды дре-
весных отхо-
дов
Отходы лесозаготови-
тельной промышленно-
сти
Отходы лесо-
пильного про-
изводства
Отходы деревообрабатыва-
ющей промышленности
Источники
образования
Образуются на делян-
ках при заготовке леса и
на нижних складах
Образуются
при переработ-
ке деловой дре-
весины
Образуются при изготовле-
нии строительных конструк-
ций, деталей, столярных из-
делий, мебели
Примеры от-
ходов
Вершины, ветви, тонкомер, сучья, откоме-
левки, дровяная древе-
сина, опилки, кора
Горбыли, рей-
ки, срезки, от-
резки, опилки,
кора
Отходы в виде отдельных
кусков цельной древесины,
станочная стружка и опилки,
горбыль, рейки, отрезки,
срезка, обрезки шпона,
стружки, опилки
5
1.1. Источники образования древесных отходов
В России ежегодно образуется более 110 млн. м3 отходов и 35 млн. м3
отходов лесозаготовок на лесопильных и деревообрабатывающих производствах. Большая часть этих древесных отходов не используется.
Источниками получения древесных отходов являются деревообрабатывающая и лесохимическая промышленности. В таблице 1.1 представлена
классификация древесных отходов по очередности получения.
Таблица 1.1
Классификация древесных отходов по очередности получения
При обработке древесины на лесопильных рамах и на станках получается разная форма и гранулометрия этих отходов. Отходы лесопильной
рамы имеют кубическую форму, станочные ‒ волокнистую структуру
размером 1‒2 мм. Мелкие опилки требуют большего расхода связующего,
в то же время волокнистая структура дает большую прочность на изгиб и
большую сцепляемость.
По целевому назначению древесные отходы делятся на сырье для
целлюлозно-бумажной, лесохимической и деревообрабатывающей промышленности; в производстве строительных материалов; в качестве топлива (в виде брикетов); в сельском хозяйстве.
Древесина представляет собой сложный комплекс веществ органического происхождения и состоит из целлюлозы (примерно 50 %), лигнина, гемицеллюлозы и небольшого количества экстрактивных веществ таннидов (дубильных и красящих веществ), жиров, эфирных масел, органических кислот,
водорастворимых сахаров, минеральных солей.
На рисунке 1.1 представлена общая классификация древесных отходов.
6
Рисунок 1.1 Классификация отходов древесины
Целлюлоза ‒ высокомолекулярное органическое соединение линейной
Строительные материалы
на основе органических связующих
на основе минеральных связующих
древесноволокнистые плиты (ДВП)
древесностружечные плиты
древесно-слоистые пластики (ДСП)
древесно-минеральные плиты (ДМП)
фибролит (цементный и магнезиальный)
ксилолит (цементный и магнезиальный)
арболит
экструзионный брус
цементно-стружечные плиты (ЦСП)
7
структуры и представлено волокнами, не растворима ни в воде, ни в органических растворителях, но в присутствии воды и минеральных кислот подвергается гидролизу и образуется растворимый сахарат, который негативно
влияет на процесс твердения цемента. Лигнин также является высокомолекулярным соединением с содержанием С до 60 %, выполняет роль связующего.
Гемицеллюлоза ‒ высокомолекулярное соединение с меньшей степенью полимеризации.
Основной химический состав древесины: С - 49,5%; О-44,1%; Н-6,3%;
N-0,1%; остальное ‒ минеральная часть.
Исходя из такого сложного состава древесины и разнообразия пород
древесины возможности использования древесных отходов многообразны,
при этом многолетними исследованиями установлено, что наиболее пригодными древесными породами для изготовления ДЦК являются ель, пихта,
сосна, тополь, осина, береза, бук, дуб, лиственница.
1.2. Применение древесных отходов переработки
в производстве строительных материалов
В таблице 1.2 представлены строительные материалы, которые можно
изготавливать на основе древесных отходов.
Таблица 1.2
Применение древесных отходов в производстве строительных материалов
Фибролит был изобретен в Швеции, на основе каустического магнезита или каустического доломита и древесной стружки с использованием магнезиальных солей в качестве затворителя:
MgO+ MgCl2 = 3Mg(OH)2+ MgCl2+ nH2O
В зависимости от назначения фибролитовые плиты подразделяются на марки: Ф-300 используется в качестве теплоизоляционных материалов, Ф-400 – теплоизоляционно-конструкционных и звукоизоляционных, Ф-500 – конструкционно-теплоизоляционных и звукоизоляцион-
ных. Изготовляют плиты размеров: длина – 2400, 3000 мм, ширина –
8
600, 1200 мм, толщина – 30,50,75,100,150 мм.
При получении цементного фибролита в сырьевую смесь для нейтрализации щелочей при твердении цемента, а также ускорения процесса твердения вводятся минерализаторы: хлористый кальций или жидкое стекло.
Фибролит является теплоизоляционным материалом со средней плотностью р0 - 250‒500 кг/м3; R
=0,3-1,3 МПа, относятся к трудносгораемым и био-
изг
стойким материалам. Фибролит может использоваться в качестве теплоизоляционного материала (для утепления стен, чердаков, перекрытий), для устройства наката перекрытий, перегородок и покрытий сельскохозяйственных и
складских зданий, а также стен в деревянном стандартном домостроении.
Королит – этот материал получается из смеси отходов окорки, обработанных химическими веществами, цемента и воды представляет собой разновидность арболита. Изготавливается королит марок 25‒35 со средней плотностью 750‒800 кг/м3.
Ксилолит цементный – материал, получаемый на основе портландцемента, опилок, минерализатора и воды. Имеет плотность Ро=1000-1550 кг/м3;
R
до 48 МПа; Rсж =20-85МПа.
изг
Магнезиальный ксилолит получается на основе каустического магнезита или каустического доломита с добавлением растворов солей магния
и опилок.
Ксилолит несгораем и малотеплопроводен, устойчив к ударам, имеет
высокий показатель на истирание, не скользит.
В качестве добавок, улучшающих свойства ксилолита, применяют
асбест (повышает сопротивление покрытия ударным нагрузкам), трепел
(понижает теплопроводность), измельченный кварцевый песок или камень
(повышает прочность и сопротивление поврехности к истиранию) и тальк
(повышает водостойкость).
Ксилолит используют для изготовления плиток для пола и для монолитных бесшовных полов в производственных зданиях, жилищном и культурно-бытовом строительстве, в помещениях с интенсивным движением.
Древесно-минеральные плиты ‒ материал, состоящий из древесных
стружек, вспученного перлита, карбамидной смолы и отвердителя. У этого
материала самая высокая прочность на изгиб более 3 МПа.
Технический гидролизный лигнин ‒ это сложная смесь различных
органических веществ, состоящий из: лигнина 40‒85 %, нерастворимых
полисахаров, воска, смолы и остатков серной кислоты. Технический гидролизный лигнин используется в качестве наполнителя в резиновую
смесь при получении линолеума, в композициях на основе связующих
(гипс, цемент, битум с добавлением до 60% ТГЛ), в сельском хозяйстве,
при производстве топлива (для брикетирования опилок, угля), а также в композициях с легкими заполнителями (например, лигноперлит), в качестве поверхностно-активного вещества при помоле клинкера.
Технический лигносульфанат: к нему относят ССБ и СДБ. Это высоко-
9
молекулярные органические соединения, используемые чаще всего в качестве добавок в бетонах для уменьшения водопотребности и увеличения пластичности в керамических смесях.
Древесноволокнистые плиты (ДВП) ‒ получают на основе горячего
прессования древесной шерсти и термореактивных смол. Средняя плотность ρо= 300‒500 кг/м3; R
до 5МПа. Основное назначение в качестве теп-
изг
лоизоляционного материала, как основа под линолеум, в качестве отделочного при производстве мебели.
Древесно-слоистый пластик ‒ (ДСП) изготавливают на основе
натурального лущеного шпона, пропитанного смолой при высокой температуре. Применяется для изготовления строительных конструкций в качестве вспомогательных, крепежных и монтажных элементов. Обладает высокой химической стойкостью и высоким сопротивлением к истиранию.
2. ДРЕВЕСНО-СТРУЖЕЧНЫЕ ПЛИТЫ
10
2.1. Классификация и применение древесно-стружечных плит
Древесностружечные плиты изготовляют из древесины различных пород и недревесных частиц различными методами и для различных целей.
Существует огромное количество разновидностей древесностружечных плит.
Древесно-стружечная плита – это листовой материал, изготовленный путем горячего прессования древесных частиц, преимущественно
стружки, смешанных со связующим неминерального происхождения с
введением при необходимости специальных добавок.
Древесно-стружечная плита со специальными свойствами ‒
плита, изготовленная с использованием клеевых систем и добавок, обеспечивающих водостойкость, биостойкость, водобиостойкость, трудносгораемость (огнестойкость), повышенные физико-механические характеристики, защиту от ионизирующего излучения.
Древесно-стружечная плита плоского прессования ‒ плита, у которой древесные частицы расположены преимущественно параллельно ее
пласти, изготовленная с усилием прессования, направленным перпендикулярно к пласти плиты.
Древесно-стружечная плита экструзионного прессования ‒ плита, у которой древесные частицы расположены преимущественно перпендикулярно к ее пласти.
Волокнисто-стружечная плита ‒ древесно-стружечная плита с наружными слоями из древесного волокна дефибраторного размола и внутренним
слоем из древесной стружки.
Плиты с ориентированной стружкой (ОСП) ‒ листовой материал,
изготовленный из склеенной между собой древесной стружки определенной формы, ориентированной в наружных слоях, преимущественно параллельно ее длине или ширине, а во внутреннем слое перпендикулярно к ее
направлению в наружном слое или расположенной произвольно.
Древесно-стружечная плита с мелкоструктурной поверхностью ‒
плита с наружными слоями из дополнительно измельченных и/или отсортированных древесных частиц пыли.
Древесно-стружечная плита с обычной поверхностью ‒ древесностружечная плита с наружными слоями из древесных частиц, полученных
без дополнительного измельчения.
Облицованная древесно-волокнистая (древесно-стружечная)
плита ‒ древесно-волокнистая (древесно-стружечная) плита, у которой
одна или обе пласти облицованы листовыми отделочными материалами.
Лакированная (окрашенная) древесно-волокнистая (древесностружечная) плита ‒ древесно-волокнистая (древесно-стружечная) плита,
у которой одна или обе пласти покрыты лакокрасочными материалами.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]