автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Горячепрессованные композиционные материалы на основе щелочных цементов и древесного заполнителя

MIHICTEPCÏBO ОСВ1ТИ УКРАГНИ

КИТВСЬКИЙ ДЕР1АВНИЙ ТЕХН1ЧНИЙ УШВЕРСИТЕТ БУД1ВНИЦТВА ТА АРХ1ТЕКТУРИ

i¡ û О Д На правах рукопису

• V fb'ÜD

КОВАЛЬЧУК Н1на Михайл1вна

ГАРЯЧЕПРЕСОВАН I КОМПОЗИЩЙШ МАТЕР I АЛИ НА ОСНОВ I ЛУИИХ ЦЕМЕНТ IB ТА ДЕРЕВНОГО ЗАПОВНКВАЧА

Спец1альн1сть: 05.23.05. - Буд1вельн1 матер1али та вироби

Автореферат дисертацИ на здобуття вченого стушня кандидата техШчних наук

Ки!в 1996

До захисту представлено рукопис.

Робота виконана в 1нститут1 проблем матер1алознавства ИаЩонально! академП наук Украпш 1м. I .М.Францевича.

Науковий кер1вник

Науковий консультант

0ф1ц1йн1 опоненти

- доктор техн1чдах наук Ю.Л.Пилиповський

- доктор техн1чних наук, професор П.В.Кривенко.

- доктор техШчиих наук, професор Б.М.Емельянов

- кандидат тсхшчних наук В.Ю.Тимкович

Ведуча орган!заЩя - Корпорац1я "Кшвм1ськбуд"

Захист дисертацП в!дбудеться 21 лютого 1996 р. о 13 годин! на эаслданн! спец1ал1зовано1 ради К.01.18.08.' при Кишському державному технгчному ун!в©рситет1 0уд1вництва та арххтектури.

Адреса: 252037, м. Ки'1в-37, Пов1трофлотсышй просп., 31.

3 досертащев можна ознайомитися в б1бл1отец1 КДГ-УЕиА

Автореферат розтсланий " " СЛ^Ш^ 1996 р.

Вчений секретар стаЩалхзоважл рада кандидат техшчних наук доцент

В.0.Ракша

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуалыпсть проблема. Використання вторинних ресурс!в для створення нових матергалхв дуже актуально у наш час, коли забруднення навколишнього середовща набувае все бхльших розм!р!в, а запаси природнсн сировини неухильно зменшуються. Один э напрямкхв виршення ц!е1 проблеми в промисловост! буд!вельних матер1ал1в - створення тепло! золяцхйних та конструкщйшх матер!ал!в з в1дход1в деревообробки та неоргашчних в'яжучих. Найбоьш ввдомими з таких матер1ал!в б арболгт та цементно-стружков! плита.

Основними проблемами, що виникають при виробництв! цих матер1алгв е довготривал!сть процес!в !х виготовлення, нео0х:дн1сть спещально! п1дготовки заповнювача та даже обмежене використання' в!дход1в деревини листяних пор!д.

Таким чином, проведения дослтджень, спрямованих на розробку склад1в та гатенсшно! технологи виготовлення матер1ал!в з заповнювачем з вгдход1в обробки дерев им як хвойних, так 1 листяних пор!д та р!зними неорган!чними в 'яжучими, в тому числ! на основ! техногенних в!дход!в, можна вважати актуальним науковим та практичним завданням.

Метою роботи е вивчення процесхв структуроутворення в систем! деревина - лужн! цемента при одночасшй ди тиску та шдвищено! темпера тури (100-250 °С) та створення на основ1 цих дослхджень .нових гарячепресованих матер1ал1в з деревно-цементних комшзиц!й, що виготовляються за штенсивною технологию.

Автор захищае:

- встановлеш закономхрност1 процес!в отримання м!цного з'еднання в систем! деревина - лужн! цемента, в тому числ1 на основ! золи та шламв, при одночасшй дп темпера тури та тиску-та закожшрностх формування структури таких з 'еднань;

- залежшсть властивостей деревно - цементних композиц!йних матер!ал1в на основ! лужного портландцементу, золо- та шлаколужниХ цементгв в!д гх складу та умов формування;

- розроблен! оптимальнх склада сировинних сумхшей ' та технологот виготовлення методом гарячого пресування композиц!йних матерхал!в з заповнювачем з м'яких в!дход!в деревообробки та рхзними лужними цементами;

- технолог 1ю виготовлення на основ! розроблених матер1ал1в нагр!вальних панелей з поверхневорозпод!леним вид1ленням тепла для

- г -

систем панелыю-променевого опалешя будхвель та одержан! характеристики цих панелей.

Hayнова новизна робота:

- досл1джено процеси структуроутворения в систем! деревина -лужш цемента при гарячому пресуванн!, доведено можлш!сть отриманнн мящого з 'еднання даревини з лужниш цементами на основ! портландцементу, золи ТЕС, доменних та фероншелевого шлак!в;

- встановлено, що при гарячому пресуванн! на протяз! 20-30 хвилин у bcíx досл!дженхк цементах утворжються аморфн! продукта шдратацп, зокрема, низькоосновн! г!дросил!кати кальцга та лужн! Пдроалжмосшнкати, к!льк1сть зв 'язано! води, складав 12-15 %;

- показано, що при гарячому пресуванн! матер1ал!в з деревно-цементних композита сл!д надавати перезагу використанню високомодульного р!дкого скла, зшження сшпкатного модуля за рахунок введения ¡дкого натру веде до зшження míhhoctí;

- з застосуванням методу планування експерименту побудовано математичну модель та встановлено оптимальней склад сировинних сумгшей та режими формування матер1ал1в на ochobí заповшовач!в з м'яких в!дход!в деревообробки та лужних цемента;

- вивчен! властивос-т! розроблених матер!ал1в та вшшв на них складу та режимхв формування.

Новизна робота шдтверджуеться поданою заявкою на отримання патенту (справка про прюритет № 93080785 в!д 18.01.93).

Практична щнтсть робота. Розроблена технолоПя виготовлення матер!ал1в з даревно-цементних композищй методом гарячого пресування в!даривав можливост! для значного розширення номенклатури вгдсодцв деревообробки, що можуть бути використан! при виготовленш будхвельних матер!ал!в за рахунок використання деревини не т!льки хвойних, але й листяних порвд, а також м'яких в!дход!в деревообробки, таких як деревна стружка та тирса.

На приклад! використання в створених матер!алах цемент!в на основ! ферон!келевого шлаку Побузького комб1нату, доменних шлак1в комбшату "Запор!жсталь" та золи Трипольсько! ТЕС показано принципову можлшшсть використання в матер!алах такого класу. практично будь-яких мгсцевих в'яжучих.

У поргвнянн! з в1домими аналогами, арбол1том та цементно-стружковими платами, час формування розроблених матер!ал!в у 5-10 раз!в менший, що дозволить суттево скоротити нообх!дну к!льк!сть обладнання та виробничих площ при '¿х виготовлонш, також економити

бьлып як 10 % енерг!!. При цьому за своею мвдпстю розроблен! матер!али не поступаються ЦСП.

Використання в якост1 ззповнювача станочно! деревно! стружки та тирси дозволяе кр1м виршення проблеми !х ефективно! утшизацп виключити з технолоичного процесу досить енергом1стку операц!ю тдготовки заповнювача.

Запропоновано технолог1ю виготовлення на базI розроблених матер!ал1в нагр!вальних панелей з поверхневорозпод1леним ввдменням тепла та показано економ!чну ефзктивнЮть використання таких панелей.

За результатами робота п1дготованг ТУ 538-13-93 та Т1 538-13-93.

Апробащя роботи. Основн! результата робота доповхдались та були обговореш на наукових сем!нарах 1нституту проблем матер1алознавства, Науково-досл!дного гаституту в'яжучих речовин 1 матер1ал!в при КДТУБА та на Техн1чн1й рад! корпорацП "КшвмЮькбуд".

Публ!кац11. По тем! дисертащйно! роботи опублшовано 4 роботи та 2 заходяться у друку.

Об 'ем роботи: Дисертац!я складаеться з вступу, п'яти роздШв, висновк1в по роздыах та загалыжх- висновмв, списку л1тератури з 134 найменувань, 2 додапав. Матер1ал дисертацП викладено на 135 сторгнках друкованого тексту, що вм1щують 24 малюнки та 15 таблиць. Загальний обсяг роботи 173 сторгнки.

ОСНОВНИЙ ЗМ1СТ РОБОТИ

Розробцх та дослвдженню матер1ал1в з деревно - цементних комгозищй присвячен! робота Г.А.Вужевича, А.С.Щербакова, ЬХ.НаназашвШ, I .б.Путляева, В.Д.Глуховського, Г.В.Румини, Ж.В.Скурчинсько!, I .Б.БабШчука та 1нших досл!дник1в.

Значна тривалхсть процес1в тверд1ння таких матер1ал!в обумовлюе необх1дн1сть використання велико! хыькост! мета-лом!стких пресформ та значних виробничих пяощ. 1нтенсиф1кац!я продес!в за рахунок пгдвщення темпера тури термообробки тверд-нучого матер1алу у випадку використання традиЩйного портландцементу е неможливою, осыльки це веде до катастрофгчного зменшен-ня мЩностЧ композиц!'!. Вказане явище пов'язане з там, що деревина та портландцемент антагошстичн! за своею природою. Лужне середо-втце, що е необх!дною передумовою тверд!ння цементу, призводить

Г

до кореш! заповнювача, при цьому до цементного т!ста потрапляють як легкорозчинш сахариди, так I вуглеводи, що е продуктами деструкцп гемщелюлози та л1гнгну. Шд д1ею вуглевод!в значно сговыьнюються процеси г!дратац!1 в'яжучого. Вказан! процеси призводять до зниження м!цност! матер!алу, а оск!льки вони штенсифшуються з п1двищенням температури, то при термообробц! матер!ал!в з деревно-цементних композивдй на основ! портландцементу не вшгаристовують температури термообробки, вщ! н!ж 60 °С. 3 ц1в! ж причини не використовують деревину листяних порхд, в склад! яко! б!лъше сахарид!в.

Значно кравц результата були отриман! при використанн! лужних цемент1в. Висока ефективнють лужних цементпз при виготовленн! матер!ал1в з деревно-цементних композивдй зумовлена тим, що екстрактивн! речовини заповнювача не вшмвають негативно на процеси тверд!ння таких в'яжучих. Це пов'язано з переважною взаемодгею сахарщцв з лужною компонентою в'яжучого. В результат! ц1е! взаемодИ утворюшъся лужн! розчишп мила, що е джерелом утворення при взаемодИ з вапном низькоосновних г1дросшИкат1в кальц!ю та м!нерал!в под1бних до природних цеол!т!в. В результат! взаемодп лужно! складово'1 цементу з деревиною утворюеться щ!льний контакт, деревини з в'яжучим, що дозволяв отримувати матер!али з високими ф!зико-механ!чними власгивостями. Використання лужних цемент!в дозволило скоротити технолог!чний цикл, але I в цьому випадку тривал!сть термообробки досягала к!лькох годин.

Значн! енергетичн! затрата при виготовленн! матер!ал!в з деревно-цементних композиЩй пов 'язан! не т!льки з процесом формування, а також з необх!да!стю використання заповнювача спец!ально!£ форми. Ця вимога зумовлена значними деформац!ями деревини при зм!н! П вологост! та ашзотроп!ею цих деформац!й. Тому заповнювач для матер1ал1в з деревно-цементних композита виготовляють на спец!альних верстатах з кускових вхдход!в деревини, а використання м'яких в!дход!в деревообробки, таких як стружка та тирса в вначн!й м!р! ■ обмежене.

Анал1з л!тературних та патентних даних показуе, що метод гарячого пресування в дуже горспективним для виготовлення композиЩй, що включають деревний заповнювач та лужноцементне в'яжуче. Значка 1нтенсиф1кац1я лроцес!в структуроутворения при гарячому пресуванщ дас можливЮть висунути гИютезу, що для таких систем но повинно бута значних вщмншостей у м!цност! при

використанн! в цементах алкмосшнкатних складових р1зно! основноеП.

Як орган1чний заповшавач для розроблюваних композиц1йних матер1ал1в використовувалась хвойна (сосна) та листяна (береза) деревна стружка - вхдходи з стругального деревообробного верстата розмгром (Яльше 0,5 мм та питомою поверхнею (180±6) см2/г, тирса з розм!ром часток менше 0,5 мм та питомою поверхнею (300+10) см2/г, а також !х сумм в р1зних ствввдгошеннях. Шорсиисть поверхн! стружки складала Кгтах= 30-60 мкм.

При виготовленн! модельних зразк1в для визначення мщност! • зв 'язку в систем! деревина-в 'яжуче використовувались бруски стругано! дере вини тангенщйного зр1зу розм!ром 20x20x10 мм.

До складу в 'яжучих входили:

- скло р!дке натрхвве з сшпкатним модулем 2,8, густиною (1,46+0,5) г/см3.

- !дкий натр;

- гпсок перл1товий слученный з питомою поверхнею 0,45 м2/г;

- хлористий кальщй;

- портландцемент М400 з питомою поверхнею 1,21 м2/г.

- шлак доменний гранульований комбшату "Запор!жсталь" з питомою поверхнею 3,40 м2/г;

- шлак доменний в1двальний комбинату "Запор!жсталь" з питомою поверхнею 1,00 м2/г;

- шлак фероншелевий Побузького ншелевого заводу з питомою поверхнею 0,58 м2/г.

- зола Трипольсько! ТЕС з питомою поверхнею 2,45 м2/г.

Досл!Дження, проведен!. на модельних зразках показали, що

мидость гарячепресованого з 'еднання дерещни з портландцементом, золою та шлаками, замхшаними водою була практично нульовою. Для шлак!в та золи це пов "язано з !х низькою активнЮтю, а для портландцементу - з негативною д!ею вуглевод1в, що екстрагуються з деревини. 0станшй висновок шдтверджуеться тим, що в контрольному зразку на основ! портландцементу, замшаного водою, де в'яжуче було 1зольоване в!д деревини фторопластовою шпвкою, отриманий мщний цементшй камшь.

Результата ТГА (мал. I), ДТА (мал. 2) та петрограф1чного анал!зу показали, що портландцемент, що знаходився в контакт! з деревиною практично не г!дратований, в той же час стушнь його Пдратацп в контрольному зразку лриблизно в1дп0в!дае ступеню

Температура,°С

Мал. I. Результата ТГА в "яжучих на основ! портландцементу: I-портландцемент в контакт! з деревиною; 2-портландцемент 1зольований в!д деревини; 3-портландцемент через 7 д!б нормального тверд!ння без контакту з деревиною; 4-лужний портлацццедант в контакт! з деревиною; 5-лужний портландцемент !зольований в!д деревини; I,2,4,5-гаряче лресування на протязх 20 хвилин

Мал. 2. Результата ДТА в "яжучих на основ! портландцементу: I-портлацдцемент в. контакт! з деревиною; 2-портландцемент 1зольований в!д д&ревшш; 3-портландцемент через 7 дгб нормального тверд!ння без контакту з деревиною; 4-лужний портландцемент в контакт! з деревиною; 5-лужний портландцемент 1зольований в!д деревини; I,2,4,5-гаряче пресування на протяз! 20 хвилин

ДТА

О.....2бО ''' 4й0 ''' 6Й0''' ейо'' 10ОО

Температура, °С

гхдратацп портландцементу нормального твердхння у в!щ 7 д!б.

При замшуванш bcíx досл!джуваних систем р!дким склом (а(Зо водов з додаванням в1дпов!дно! киькост! мелено!' сил!кат-брили) було отримано м!цне з'еднання деревини з в'яжучим. К1льк!сть зв'язано'г води для bcíx лужних цемен™ складала 12-15 %. Новоутворения представлен! низькоосновними г!дросил!катами калыцю, Пдроалюмосшпкатами та лужними Пдроалкмосилшатами.

Приведен! на малюнку 2 дан! ДТА для гарячепресованого лужного портландцементу (як при контакт! з деревиною, так i в 1зольованому в!д деревини зразку) вказують на в!дсутн1сть ендотерм!чного ефекту, пов'язаного з дегщэатащею Са(0Н)2 (420-480 °С). При цьому з "являеться екзоефект в диапазон! температур 780-840 °С, пов'язаний з кристал!зац!ею тобермориту, що п!дтверджуе наявшсть низькоосновних шдросшпкатш кальЩю.

Досл!дження залежност! м1цност1 гарячепресованого з'еднання в систем! деревина - лужн! цемента в!д вм1сту сил1кату натр1я показало, що м!цн!сть зб!льшувться з! збмьшенням вм!сту Na20-2,8S102. Найб!льш значне п!двищення mIiihoctí в!дбуваеться при bmíctí сил!кату натр1я в межах 30-60 % в1д маси порошково! частини в'яжучого. 3 урахуванням необх!дност! забезпечення достатньо! мЩност! та водост!йкост1 оптимальним можна вважати його bmíct в межах 50-60 %. Отриманг при цьому значения мщност! з'еднання (1,6 - 2,1 МПа) значно перевищують результата, що отриман! для .портландцементу при нормальному тверд1нн! п!д тиском при використанш xímímhhx добавок, що вживаються при виготовленш ЦСП (0,17-0,4 МПа). Одержан! значения м1цност!, в межах похибки дослвд, е однаковими для bcíx досладжених систем, а також не залежать в!д виду використано! деревини (хвойна або листяна).

П!двищення ochobhoctí лужного компоненту за рахунок додавання !дкого натру веде до зниження адгез1йно1 míhhoctí на границ! розд1лу та мЩност! зв'язку в Щлому. Введения до золо- та шлаколужних цементхв високоосновних добавок (портландцементу та доменного шлаку) практично не впливае на MíUHiCTb системи.

Для золо- и шлаколужних цемент!в зразки, що отриман! з використанням р!дкого скла та мелено! сшпкат-брили мали однакову м!цн1сть, для лужного портландцементу М1цн!сть зразмв, отриманих з використанням ргдкого скла була дещо меншою внасл1док активно! взаемодп в систем! ще до процесу гарячого пресування.

Л*

М1кроскоп1чш досл!джешя контактно'1 зош! показали, що в гарячепресованМ систем! !снуе пцльний контакт м!ж деревиною та цементами, на в!дм!ну в!д традшцйно! системи деревина-портлавдцемент.

Випробування, проведен! через -I р!к п!сля виготовлення зразк1в при 1х. збер1ганн! у пов!тряно-сухих ушвах показали, що зниження м!щюст! не вгдбуваеться. Такий же результат отриманий при випробуванн! зразк!в, що на протяз! 6 м!сяц!в знаходились п!д д!ею пов!тря, що мало 100 % волог!сть. Це в св!доцтвом вадсутност! або досить повгльного характеру-деструкщйних процес!в в систем!.

Проведен! досладження стали основою для розробки технолог!I виготовлення гарячопресованих матер!ал!в на основ! лужних цемент!в з деревним заповнювачем. 0ск1льки було показано, що закожшрност! формування мщного з'едаання для вс!х розглядуваних систем практично не вщйзняютъся, процес оптим1зацГ1 складу та режиму формування проводився для матер!алу на основ! лужного портландцементу. 0птим1зац1я проводилась методом планування експерименту Бокса-У!жйюа з використашшм регшки г8"1. За параметр оптишзацГ! було обрано величину X = &в/р-103, де 6 -м!цн!сть матер!алу при вигин! (МПа), р - щ!льн!сть (кг/м3). Незалежн! фактори, що впливають на значения параметру оптамзацп та 1нтервали !х змгни наведен! в табл. I.

За допомогою методу найменших квадрапв побудовано математичну модель процесу:

I = 5,38 - 0,99 Х1+ 0,27 Х2- 0,04-Хэ+ 0,50-Х4- 0,97 Х^ + 0,26-Ха+ 1,65Х7+ 0,72-Ха+ 0,52-^+ 0,05ХД-- 1,08 Х2Х4- 0.32ХД + 0,71-ХД,- 0.22ХД,.

Перев!рка за 1;-критер!ем Стьюдента показала, що значимими е коеф1ц1енти, б!льш!, н!ж 0,47.

1зопараметричн1 д!аграми, що показують залежшсть параметру оптим1завд1 в!д вм1сту в сировинн!й сумм цементу, р!дкого скла та води при р!зних тисках наведен! на мал. 3. При цьому вм!ст перл1ту та хлористого кальЩю фжс.увалися на нихньому р!вн! (процентний вм1ст добавок дорхвнював нулю), а температура та час пресування фшсувалися на ворхньому р!вш (температура пресування - 180 °С, час - 30 хишнлн).

Тайлиця I.

Значения фактор!в при плануванн! експерименту по оптшпзацП технологи виготовлення методом

гарячого пресування комгозиц1йдаго материалу з деревно! стружки та лужного портландцементу.

Фактори,'Вигляд Р1вн1 вартшання

Натуральний Кодований Верхшй (+1) Середнм (0) Нижшй (-1)

ВШошення маси цементу до маси стружки X 1 0,5 0,4 0,3

В1дношення маси ргдкого скла до маси стружки х2 0,6 0,725 0,85

Вхдаотення маси перл!ту до маси стружки . хэ 0,05 0,025 0

Вгдношення маси воды до маси стружки 0,3 0,2 0,1

В1дношення маси хлористого кальщю до маси стружки 0,02 0,01 0

Температура пресування, °С . 150 165 180

Тиск пресування, МПа х7 1,3 1,55 2,6

Час пресування, хв. Хе 20 25 30

\

°'3 4 х . У-9.0 У-7.0 У-в.2 -Л- Х2

0.00 0.41

Тиск пресування 1.3 МПа

X 1

,У=3.3 У-4.9 у-а.з

0.3

\

X 1

о.з А

0.3

У =3.0 У-0.4 У=7.а

\ —^-^

Х 1 X 2

"•« \

\

0.эЧ

X 4

У=12.0 У=10.в У=«.2 X 2

Тиск пресування 1.95 МПа Тиск пресування 2,6 МПа

Мал. 3. 1зопараметричн! д!аграми для гарячепресованого матергалу на основ! портландцементу. У - в!дношення мвдост! матер!алу при вигин! (МПа) до щ!льност1 (г/см3), Х1, Х2, х4 - в1дношення, вхдповздно, маси портландцементу, р1дкого скда та води до маси деревного заповнювача.

Подальший ггроцес оптишзацП проводився шляхом крутого сходження по поверхн! ввдгуку, що дозволило визначити оптимальний • склад та режим гарячого пресування матер1алу (табл. 2). На баз! отриманих даних розроблено технолог1ю виготовлення гарячепресованих матер!ал1в на основ! лужних цемент!в та деревного заповшзвача. Властивост! цих матер1ал!в наведено у табл. 3. Дан!, наведеш у табл. 3, характерн! для матер1ал!в на основ! вс!х використовуваних цемент1в. В робот! вивчено також залежшсть властивостей матер1ал!в в!д деяких технолоПчних параметр!в I. проведено пор!вняння процес!в виготовлення гарячепресованих матер!алхв та цементно-стружкових плит. Результата пор!внялыюго анал!зу наведеш в табл. 4.

Таблиця 2.

Оптимальний склад, сировинно'1 сум!ш1 та технолог™! параметри виготовлення гарячепресованого материалу на основ! деревно!

стружки та лужного портландцементу.

вмгст компонент!в, % Режим формування

Портландцемент Р1дке скло Вода деревна стрижка температура, С тиск, Ша Час, хв.

14 28 13 45 180 2,5 30

Таблиця 3.

Властивост'1 гарячепресованих матер!ал!в.

Характеристика

Вид заповнювача

стружка

тирса

Середня густина, кг/м

М!цн!сть при вигин!, МПа

М1цн1сть при розрив! перпендикулярно пласт! плити, МПа

Водопоглинання, %

Розбухання го товшин! шсля 24-годинного перебування в вод1, %

Зниження м!цност1 п!сля 24. годинного перебування в вод!, %

Морозост!йк!сть, к!льк. цшсл!в

0п!р видьоргуванню шуруШв, Н/мм

Тошмпровтднгсть, Вт/(м-к)

970 - 1160 13,0 - 15,5 0,2 - 0,3

20 - 50 1-8

5-35

6-10 50 - 60

0,25 - 0,3

1180 - 1240 16,2 - 17,8 0,2 - 0,3

20 - 40 1-6

5-35

6 - 10 50 - 60 0,25 - 0,3

Таблиця 4.

Пор!вняльна характеристика технолопчних процес!в виготовлення гарячепресованих шшт на основ! лужних цемент!в та цементно-стружкових шшт, що виготоаляються за трэдац1йною технолог!ею.

Характеристика цементно-стружков! плити гаряче-пресован! плити

Використовуван! породы деревини переважно ХВ0ЙН1 без обмежень

Попередне витримування деревини для зниження вмгсту сахарид!в, на протяз! 2 м!сяц!в не потр!бне

Необх1дн!сть використання спеЩально виготовлено! стружки давно! форми так HÍ

Час формування 8 ГОДИН 30-40 хвилин

Тверд1ння п1сля распалубки в пачках на окремому склад1, на протяз! 14 д!б не потр!бне

Кондиц1онування'в камер! при температур! 60-80 С на протяз! 12 годин не потр!бне

Витрати енергп на. термообробку 100 % 87 %

Витрати на сировинн! матер!али roo % 85-95 %

Розглянуто також питания, пов 'язан! з практичним використанням розроблених матер!ал!в. Вони можуть анайти застосування для внутршньо! обшивки примщень, в еле ментах вентилящйних короб!в, технолоПчних карниз1в, для виготовлення шдвхконь. Запропоновано технолог!ю виготовлення на баз! розроблених матер!ал1в нагр!вальних панелей . для систем низькотемперагурного панельно променевого об!гр1ву примщень. Розроблено технолог!чну !нструкщю ТГ 538-13-93 та техн!чн! умови ТУ 538-13-93 на досл!дну партпо панелей та вивчено Тх властивость

ЗАГАЛБН1 ВИСНОВКИ ПО Р0В0Т1.

I. В результат! вйвчення законом!рностей формування гарячепресованого з "еднання деревини з лужними цементами на осжш портландцементу, доменних та ферошке левого шлак!в, золи ТЕС встановлено, що результатом Пдратащйних процесяв, що вадбуваються в цих умовах е утворення аморфних гхдросшпкатних

фаз, що забезпечують для вспх вказаних систем високу адгезгйну та когезхйну м1цн1сть з'еднання. Зокрема, для лужного портландцементу в!дм!чено утворення г!дросил1кат1в кальцш гругш С5Н(В) та лужних алтшос1«пкат1в типу На20-А120э ■ (2-4)3102-пНг0.

2. Встановлено, що ступшь Пдратацп вс!х досл!джених в "яжучих п1сля 20-хвилизшого гарячого пресувашя складав 30-40 % (кглькЮть зв'язано* води 12-15 %). Вуглеводи, що входять до складу деревшш, призводять до зниження ступ!ню йдратац!! лужного портландцементу лриблизно на 10 %, що позитивно впливае на мхцнтсть з'еднання.

3. Досл1дженнями проведеними на модельних зразках з деревини як листяних, так 1 хвойних пор!д доведено, що при використанн!" р!дкого натр!евого скла для вс1х лужних цемент1в, незалежно в!д основноет! алюмосшнкатного компоненту при гарячому пресуванн! може бути досягнута М1цн!сть з 'еднання при розрив! на р!вн1 1,5-2,0 МПа, що в 4-6 раз!в б!льше н!ж для з'еднання деревини з портландцементом, отриманого в умовах нормального тверд!ння п!д тиском. М!цн!сть з 'еднання для гарячепресованих зразк!в не зменшуеться при 1х довгостроковому збер1ганн! як в умовах вологост! пов!тря 50-60 %, так I при 100 % вологост!.

4. Показано, що пгдвищення основност! р!дкого скла за рахунок введения 1дкого натру веде до зниження адгез!йно'1 м!цност! з'еднання, а введения високоосновних добавок в системи . з нйзькоосновяими алюмосил!катними компонентами не впливае на М1од1сть з 'еднання.

5. 3 використанням методу планування експерименту проведено оптим1зац1ю складу та режиму формування композиц!йиого матер!алу на основ! лужного портландцементу з, заповнювачем з станочно! деревно'1 стружки. Показано, що зниження основност! сировинно! сум!ш! за рахунок введения Добавки перл!ту не впливае суттево на м!цн1сть матер!алу, а введения хлористого кальвдю, що в прискорювачем тверд!ння у к!лькост! б!льш як 2 % зшжуе м!цн!сть композицИ.

6. Розроблено технолог!ю виготовлення гарячепресованих деревно-цементних композищйшх матер1ал!в. Показано економ!чну ефективн!сть запропоновано! технолог!! по в!дношешш до використовувано'1 зараз технолог!! виготовлення цементно-стружкових плит. Зокрема, використання методу гарячого пресувашя дозволяв гатенсифпсувати виробничий процос, скоротавши час формування

матер!алу у 10-15 разгв, виключити з нього деяк! енергомЮтк! операцП, зменшити к!лыасть необхущих виробничих площ та обладнання, знизити матертало- та енергом!стк!сть вироб!в.

7. Досл1джеш властивостх гарячепресованих матер!ал1в з деревно-цементних композита на основ! лужного портландцементу, золо- та шлаколухших цементхв та залежшсть властивостей в!д складу та технолоичних параметр!в. Показано, що вс! отриман! матер!али мають приблизно однаковий' р1вень властивостей та за своею MiuHiCTO (м!цн!сть при вигинх 13-18 МПа при середн!й густин! 970-1240 кг/мэ) перевишують цеменгно-стружков! плити приблизно в 1,5 рази.

8. На основ! отриманих матер!ал!в розроблено технологго виготовлення об!гр1ваючих панелей з поверхневорозпод!леним вид1-

' ленням тепла. Вивчен! ix характеристики. Шдготовлен! ТУ та TI на досл1дну партш вироб!в, програма та методика ix випробувань. Проведене техн!ко-економ!чне обгрунтування ефективност! використання панелей в систем! ланельно-променевого об1грхву мобхльних буд!вель. Економ!чний ефект в!д впровадження системи панельно-променевого опалення на основ! гарячепресованих панелей в мобхльних <3уд1влях складаа 41878 крб. на р!к у цшах 1984 року.

Основн! положения дисертацп викладен1 в роботах:

1. Ковальчук Н.М., Листовничая С.П., Эльгарт Я.Л. Древесно-керамическда обогревающие панели// Энергосберегающие электронагревательные устройства на основе композиционных резистивных материалов. СО. научн. трудов. К., 1993.- С. 180-182.

2. Лилиповский Ю.Л., Листовничая С.П., Ковальчук Н.М. Материалы на отходах деревообработки и неорганическом вяжущем// Строительные материалы и конструкции. 1994, № 2, С. 7-8.

3. Ковальчук Н.М., Листовничая С.П., Переееленцева Л.Н. Горячепреесованные композиционные материалы строительного назначения с растительными заполнителями// Исследования в области композиционных материалов. Сб. научн. трудов. К., 1995.- С. 57 -63.

4. Василенков Ю.М., Ковальчук Н.М., Косенко A.B., Пилиповский Ю.Л. Повышение прочности соединения в системе древесина -цементное вяжущее при горячем прессовании// Исследования в области композиционных материалов. Сб. научн. трудов. К., 1995.- С. 64 -70.

Ковальчук Н.М. Горячепрессованные композиционные материалы на основе щелочных цементов и древесного заполнителя.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.05 "Строительные материалы ы изделия". Киевский государственный технический университет строительства и архитектуры, Киев, 1995.

Защищается работа, которая содержит результаты исследований в области разработки строительных материалов из древесно-цементных композиций.

Разработаны горячепрессованные материалы с заполнителем из мягких отходов деревообработки и щелочными цементами на основе портландцемента, доменных и ферроникелевого шлака, золы ТЭС. Материалы имеют плотность 970 - 1240 кг/мэ, прочность при изгибе - 13,0 - 17,8 МПа.

Предложена технология изготовления на основе разработанных материалов нагревательных панелей с поверхностнорзспределенным тепловыделением для систем низкотемпературного панельно-лучистого отопления.

Ключевые слова: материалы из древесно-цементных композиций, щелочные цементы, горячее прессование, системы панельно-лучистого отопления.

-J6-

Koval'chuk Ы.M. Hot pressed materials, based on wood waste fillers

and alkali.cements.

Ph.D.Research Work

Speciality No. 05.23.05 "Building materials and products", Kiev State Technical University ol Construction and Architecture.

The work covers the results of investigation in the Held of developing of wood-cement building materials.

Hot-pressed materials, which contain soft wood waste fillers and alkali cements, based on portland cement, blast-furnace slags, ferro-nlckel slag and ash of heat electric power station are developed. Materials have density 970 - 1240 kg/m3, bending strength 13,0 - 17,8 MPa.

Technology of producing of heater panels on base developed materials Is also suggested. The panels can be used for radiative panel heating systems.

Key words: wood-cement materials, alkali cements, hot pressure, radiative panel heating systems.