автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Технология и свойства арболита на дробление с повышенным содержанием экстрактивных веществ (на примере даурской лиственницы)

ГОССТРОЙ СССР ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛВДСВАЗЕЛЬСКИЙ, ГРОЕКТНО-КОНСГРУКТОРСКИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНС1ШТ ЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА "НИИВБ"

На правах рукописи

СИДСРУК Ярослав Дмитриевич

УДК 691.115:674.816.2

ТЕХНОЛОГИЯ И СВОЙСТВА АРБОЛИТА НА ДРОБЛЕНИЕ С ПС2Ы1ЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ЭКСТРАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ (НА ПРИМЕРЕ ДАУРСКОЙ ЛИСТВЕННИЦЫ)

Специальность 05.23.05 - Строительше материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1990 г.

Работа выполнена в ордена Трудового Красного Знамени "Научно-исследовательском, проектно-конструкторском и технологическом институте бетона и железобетона (НШЕБ) Госстроя СССР.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - кандидат технических наук,

старший научлкй сотрудник САВИН В.И.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ - доктор технических наук»профессор

ЩЕРЕАКОЗ A.C.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник ШАКШЖОЗ А.И.

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ - территориально-производственное

объединение " Якутлес" Минлеспрома СССР

Запита состоится "¿1 " ИЮНЯ IВЧО г. в У^'" часов ка заседании специализированного совета К 033 03.02 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательском, проектно-конструктор-ском и технологическом институте бетона и железобетона Госстроя СССР по адресу: 109428, г.Москва, 2-428, 2-л Институтская ул., д.6.-

С диссертацией ыожно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан 1^90 г.

Учений секретарь /

специализированного совета, U кандидат технических наук ЛС/^-^У^ ГЛ.К0Р0ЛЕВА

Актуальность работа. С развитием производительных сил в северных районах страны все больше ощупается нехватка строительных материалов, особенно для жилищного строительства в малоосвоенных районах страны. В сельской местности и осваемых новых районах Якутской АССР дефицит строительных материалов составляет окало 80$, который устраняется за счет завоза их из центральных районов страны, в основном авиатранспортом, затрачивая на это огромные средства. Лес является главным сырьем для производства строительных материалов в сельском строительстве республики. Основной лесообразувщей породой Якутии язляется даурская лиственница, которая занимает 86$ запаса древесины. Лесозаготовительные предприятия республики ежегодно вырубают более 4-х млн.м3 леса. О-рХоду от лппозаготовок, лесопиления и деревообработки составляют 1260 тыс.мэ/год, которые не находят применения.

Одним из наиболее эффективных путей использования древесных отходов в республике является производство арболита непосредственно на местах строительства объектов. Стоимость I ь? стены из арболита на 5-П руб. пине, чем из кирпича и керамзитобетока. Ыасса стены уменьшается в 6-8 раз, транспортные затраты - в 3 раза.

Несмотря на явный экономический эффект, в северных районах страны, особенно в Якутской АССР, производство арболита развивается крайне слабо. Причиной этому является отсутствие технологических рекомендаций по изготовлении арболита из древесины о высоким содержанием экстрактивных веществ, к которой относится даурская лиственница. Водорастворимые вещества (ВРВ) даурской лиственницы, содержание которых составляет до 33,з£ от массы древесины, отрицательно воздействуют на процессы гидратации и гвердения портландцемента. Это является основным препятствием

изготовления арболита из даурской лиственницы.

Исследования, проводимые в Институте леса и древесины им.Сукачева,. Сибирском технологическом институте г.Красноярска, НИИНБ Госстроя СССР, Саратовском РПТКИ "Роспроектагропромстрой-катериалы" и др., не дают технологических рекомендаций по изготовлению арболита из древесины с повышенным содержанием ВРВ с необходимыми физико-механическими свойствами, соответствующими ГОСТ 19222-84, даже при увеличенном расходе цемента (до 500 кг/ м3). Поэтому изыскание возможных путей получения арболита высокого качества на таком заполнителе и разработка эффективной технологии его приготовления, является актуальной задачей, решение которой только для Якутского региона позволит получить годовую эффективность в 2,8 млн.руб.

Цель диссертационной работы состояла в разработке способов получения арболита на древесной дробленке с повышенньм содержанием экстрактивных веществ (на примере даурской лиственницы) с требуемыми физико-механическими свойствами и создании оптимальной эффективной технологии изготовления из него конструкций и изделий.

Автор защищает:

- экспериментальные данные по составу водорастворимых веществ даурской лиственницы в зависимости от длительности вьыачи-вания измельченной древесины в воде;

- результаты комплексных исследований влияния ВРВ даурской лиственницы на процессы гидратации и твердения цементного,гипсового и цеиентно-гипсового вяжущих;

- способы подготовки измельченной древесины и получения арболита с зоданнши свойствами на дробленке с повышенным содержанием ВРВ (а.с.» 1516478);

- составы арболитовых смесей и технологию изготовления арболита на даурской лиственнице;

- результаты изучения физических, теплофиэических, прочностных и деформативных свойств арболита марок 15-50 на даурской лиственнице, позволяющие широко внедрить разработанный материал в практику строительства;

- технико-экономическую эффективность производства и результаты опытно-промьшленного изготовления арболита на даурской лиственнице.

Научная новизна работы:

- установлены причины химической активности древесного заполнителя и выявлен механизм влияния экстрактивных веществ дроблении на твердение минеральных вяжущих;

- разработаны методы нейтрализации зкстрактиЕНюс ВРВ в древесной дробленке (на примере даурской лиственницы) и метод определения ВРВ в измельченной древесине;

- разработан способ изготовления арболита на основе заполнителя из даурской лиственницы;

- подобран оптимальный состав арбодитовой смеси и создана технология приготовления арболита из даурской лиственницы;

- установлены скорость экстракции и количество выделяемых ВРВ из измельченной древесины даурской лиственницы в воде и водных растворах химических добавок в зависимости от времени вымачивания;

- установлены зависимости влияния ВРВ на сроки схватывания и твердения цементного, гипсового и цементно-гипсового вяжущих;

- определены эффекты воздействия термообработки сверхчас-тотньми электромагнитными колебаниями (СВЧ-термообработки) на

сроки схватывания и твердения цементного камня, приготовленного с добавкой ВРВ, отобранной из водных экстрактов разных сроков вымачивания дробленки.

Практическое значение работы состоит в том,что разработана Я проверена в производственных условиях технология изготовления арболита улучшенного качества на дробленке с повышенным содержанием экстрактивных веществ (на примере даурской лиственницы), отличающаяся высокой эффективностью. Полученный материал характеризуется повышенной однородностью и прочностью, меньшей теплопроводностью и деформаиивностыо, значительной морозостойкостью.

Внедрение данного материала в практику строительства позволит снизить дефицит в строительных материалах в Якутской АССР и за счет этого отказаться от завоза их из центральных районов страны. Внедрение безотходной технологии позволит частично решить и экологическую проблему (утилизация отходов производства),

Внедрение работы. Результаты исследований использованы в 1987 году Якутским филиалом "ЗабайкалпромстройНИИпроект" при создании арболитового производства в совхозе Чурапчинский Якутского агропрома для строительства малоэтажных домов из арболита, а также при разработке временной технологической инструкции по производству крупноформатных изделий из арболита на основе даур. ской лиственницы для малоэтажных хилых домов. В 1988 году результаты исследовании переданы для внедрения в Усть-Янскую геологоразведочную экспедицию ПГО "Якутскге ал огия ", п.БатагаЙ и Та-багинский лесокомбинат объединения "Якутлес", п.Табага,ЯАС(Р.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы Доложены на:

- научно-техническом Совете ЯНИИ "ЗабайкалпромстройНИИпроект" г.Якутск, протокол № 2 от 21 июля 1984 года,протокол

П от 8 января 1986 г;

- техническом Совете ПСМО "Якутцветметстрой", г.Якутск, тротокол № 4 от 18 марта 1986 г.;

- научно-технических советах Якутского ЩТИ: II февраля L988 г., 14 марта 1988 г., 16 мая 1988 г.;

- на научно-практической конференции "Использование вспе-«нных пластмасс и других теплоизоляционных материалов в районах Срайнего Севера", г.Якутск, 22-23 сентября 1988 г.

Публикации. По основным результатам исследований, изложен-1ым в диссертации, опубликовано: один обзорно-аналитический материал в виде бропюры, 3 статьи, 5 информационных листков, полено авторское свидетельство. Кроме того, результаты работы сражены в научно-технических отчетах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит а введения, семи глав, общих выводов, списка литературы и 2 филожений; содержит 125 страниц машинописного текста, 51 таб-пщу, 41 рисунок. В1блиографический список состоит из 103 наи-¡енованиЯ литературных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Советскими исследователями Г.В.Кларом, П.И.Ваньковым, 1.С.1Дербаковш, Л.П.Хорощуном, М.И.Клименко, П.С.Абрамовой,В.П. Стрежневым, Т.Ы.Коноваловой и др, в работах,посвященных приготовлению арболита из лиственницы предлагается применение разных :имических добавок. Такие химические добавки используются при юдготовке заполнителя и введении их непосредственно в арболито-|ую смесь. Назначение разных химических добавок авторы связывают : улучшением процессов твердения цементных арболитов на заполнителях этих древесных пород. Эти же задачи решаются и с помощью

экстракции ВРВ из древесины в горячих или холодных проточных водах (включая и метод влаготермообработки), т.е. вымывания ВРВ из древесины до содерюания, не оказывающего вредного дейотвия на твердение цементного теста. Однако, экстракция ВРВ из заполнителя даурской лиственницы примерно до содержания соответствующего в сухой древесине сосны требует большого расхода вода, много времени и больших теплоэнергетических ресурсов. В то же время добиться полной локализации ВРВ за счет комплексных химических добавок практически не удается. Существенно важным является и то, что, применяя известные методы минерализации и экстракции ВРВ заполнителя, неизбежно нарушается химический и анатомический состав древесины вследствие удаления таких защитных для древесины веществ, как таниды, камеды, смолы и т.д. Все это отрицательно оказывается на качестве заполнителя арболита (прочности, биостойкости и др.), а соответственно на самом арболите, как строительном материале.

Из анализа данных многих последователей Ц.И.Клименко, A.C. Щербакова, И.Е.Путляева, В.И.Савина, Г.Е.Калооова, Г.А.Бужеви-ча, В.П.Стрежнева, И.Х.Наназашвили и др. следует, что применение разпых химических добавок даже при расходе их выше норм, рекомендованных нормативными документами, не позволяет получить арболит из даурской лиственницы о прочностными характеристиками, соответствующими ГОСТ 19222-84. К£оме этого, приыеншие повышенного количества химичеоких добавок приводит к усложнению технологии приготовления арболита и увеличению его отоимости. Высокое содержание солей в арболите содействует появлению выоо-лов ка изделиях, развитию внутренних напряжений в цементном камне и разрушению его о течением времена.

По этим причинам задачи использования дробленки с повышен-

ным содержанием экстрактивных веществ, например из древесины даурской лиственницы, в производстве арболита практически не были решены.

Одним из возможных путей получения арболита из даурской ли-ственпицы с требуемыми физико-химическими свойствами, является разработка метода нейтрализации ВРВ в древесном заполнителе путем превращения юс в компоненты, которые не будут сказызать отрицательного действия на гидратацию 15 кристаллизацию вяжущего и не нарушать химического и анатомического состава древесины. Ка основании теющихся в литературе данных бьи сделан вывод о тем, что ВРВ даурской лиственницы составляют полисахариды (пептозаны и гексозаны), главная часть которых состоит из полисахарида ара-богалактана. Следует отметить, что пентозы являются основные сырьем для получения фурфурола, смолы которого обляпают высокой адгезией к дереву и бетону, являются хорошими модификаторами цементного камня, а соответственно и арболита.

Другим направлением получения арболита на даурской лиственницы является изыскание вяжущих, которые хорошо физико-химически совмещаются с ВРВ. Из анализа данных исследований такими вяжущими могут служить гипс, жвдкое стекло и известь-пушонка.

В соответствии с поставленной целью в задачи исследования входило:

- изучение состава ВРВ даурской лиственницы, кинетики водо-поглощения измельченной древесины и экстракции из нее ВРВ от времени вымачивания;

- исследование процессов, влияющих на твердение арболита из даурской лиственницы; .

- разработка наиболее эффективного метода нейтрализации ВРВ древесного заполнителя и подготовка его к применению в арболите;

- 10 -

- изыскание эффективного вяжущего для арболита на даурской лиственнице;

- разработка способа получения арболита,состава арболитовой смеси и технологии изготовления арболита из даурской лиственницы;

- изучение основных физико-механических свойств нового материала.

Исследования выполнялись на портландцементе Покровского завода п/о "Якутстройматериалы" марки 500 и строительном гипсе Якут ского комбината стройматериалов.

Крупным заполнителем служила дробленка из даурской лиственницы, местом произрастания которой являются Олекминский и Якутский районы ЯАССР. Размер частиц по длине не превышал 40 мм.тол-и$ше 5 мм, ширине 10 мм.

В качестве добавок применяли: хлористый кальций,жидкое стекло и известь-пушонку П-го сорта.

Исследованиями установлено,что интенсивность выделения водорастворимых веществ из измельченной древесины даурской лиственницы зависит от времени вымачивания ее в воде. Основная масса ВРВ извлекается в первые 5-12 мин, вьмачивания. Определены количество и скорость экстракции ВРВ в'зависимости от времени вымачивания в воде и водных растворах химических добавок, степени измельчения дробленки, древесно-водного соотношения и плотности водных растворов. Экспериментально-расчетным путем определено количест-. во извлекаемых ВРВ в процессе вымачивания за соответствующий, период времени, что позволило разработать весовой метод оценки содержания ВРВ в измельченной древесине. С помощью этого метода можно следить за водопоглощением древесины, растворением ВРВ и ил экстракцией во времени. Простота метода позволяет рекомендовать его в качестве обязательного контроля содержания ВРВ в измельченной дробленке в процессе производства арболита на заполни-

- II -

теле с повышенным содержанием экстрактивных веществ.

Исследованы процессы, влияющие на твердение арболита из даурской лиственницы. Установлено, что'ЛРВ даурской лиственницы, извлекаемые из экстракта кратковременного вымачивания (I сут.), вызывают значительное замедление (в 2-3 раза) сроков схватывания цементного теста, особешю при В/Ц = 0,5, при котором происходит резкое уменьшение прочности цементного камня. При В/Ц = 0,255 и В/Ц = 0,5 ВРВ даурской лиственницы, извлекаемые из экстрактов долговременного затворсния (7 сут.), вызывают со:фащенив (2,5-3 раза) срокоз схватывания и при их дозировке от 0,2 до 0,5% к массе цемента прочность цементного камня увеличивается более чем в 2 раза. С увеличением дозировки ВРВ (свыше 0,5% к массе цемента) прочность цементного камня начинает резко снижаться, рис.1. В качестве примера на рпс.1 приведены данные влияния ВРВ на прочность цементного камня. При этом в зависимости от сроков вымачивания дробленки эффект действия ВРВ на прочность цементного камня разный: изменяются абсолютные значения максимума прочности и дозировки ВРЗ, соответствующие этим максимумам. Наиболее высокая прочность достигается при введении ВРВ 0,25%, извлеченного из раствора с 7-10 суточным сроком вымачивания дробленки из даурской лиственницы. При других сроках вымачивания дробленки эффект повышения прочности от введения ВРВ снижается.

В работе изучено влияние ВРВ даурской лиственницы на процессы твердения гипсового и цементно-гипсового вяжущего. Установлено, что ВРВ, извлекаемые из экстрактов кратковременного вымачивания, сокращают сроки схватывания гипсового теста нормальной густоты в 2 раза, что объясняется нейтральной средой гипсового теста. Однако, прочность арболита, на основе дробленки из даурской лиственницы и гипсового вяжущего вследствие невысокой прочности гипсо-

.VJl'.i

ПО IGO ' 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Rio. I.

r ck,

ii'üia

IUO

so

SU 770 60

'Г i Г ...... .. t

'4 » 1 * 3

/ \ i

и !

в / у

Хх 1

t^T ! I 1

» <

\ N. N

1 1 1 1 • V V. N S «\

i < Ч

|

01 Q2 03 СЙ 05 QS 0.7 08 09 Ц) Ц 12 1.3 1,4

% Ц BEB

а) Вчияние ВРВ даурской лиственницы на прочность цементного камня с в/ц = 0.255.

I- прочность цементного камня без добавки ВРВ( чистая

вода )

2.3.4.5.- прочность цементного камня с добавкой ВРВ, полученных пз экстрактов вымачивания дроблении в иоде сроком 2ч.,7,Ю,14 суток соответственно.

l - i. _l \ !" j

у ! N 1 ч 1

/ / 1 i • ! i ! \

_ ,. —r 1 | !

! i ! i ; 1 —.....-

I 2 3

4

6

е

9 ю

:») Прочность 1:е;.х'нтнсгс камня с добавкой 1-пи:.-:остй от 1 ремош: в;:?.:лчг.:-а;'.ля дроо.т

II 12 13 Ере:.-л ( с:у ВРВ 0,2524 ¡¡¡к;: ъ иоде.

14

)

В за-

вого камня, низкая. Для устранения этого недостатка было предложено использовать смепашюе вяжущее, состоящее из цемента и гипса. Результаты испытаний подтвердили возможность изготовления арболита на цементно-гипсовых вяжущих. Однако, из-за недостатка разведанных запасов сырья для гипсового вяжущего в ЯАССР было принято решение разработать технологию арболита из даурской лиственницы на портландцементе местного производства. Для этих целей требовалось, прежде всего, разработать способ нейтрализации ВРВ в дробленко из даурской лиственницы. При этом особое внимание было уделено изучению природы процессов, влияющих на твердение цементного камня с добавкой ВРЗ, извлекаемых из экстрактов долговременного вытачивания дроблегоси в воде. Для разделения ВРВ на пять фракций по молекулярным массам использовали коллектор фирмы "ЛКБ" (Швеция). В сухом виде ВРВ получали на лифилизационной установке фирмы "Виртас" (С1ИА). После высушивания устанавливали процентное количество каждой из фракций в общем объеме ВРВ и их влияние на прочность цементного ка\21я. Било установлено,что наибольшее увеличение прочности вызывает фракция 2, размер молекул которых относится к средним. Содержание этой фракции в общем количестве сухого ВРЗ составляет 42,3?. Меньшое влигашо на увеличение прочности цементного камня отзывает фракция I, размер молекул которых относится к крупным. Содержание этой фракции составляет 52,4$. Фракции 3, 4 и 5 снижают прочность цементного камня. Молекулы соединений этих фракций мелкие и содержание их в сухом остатке ВРВ в сумме не превышает 5,3$. Механизмы воздействия различных фракций оухого ВРЗ на процессы гидратации цементного камня не установлены (это не входило в задачи настоящих исследований). Можно лишь предположить, что поскольку эффект упрочнения цементного камня достигается при малых концентрациях ВРВ, то это обусловлено, в основном, физическим, возможно,

адсорбционным процессом. Следует отметить и то,что после длительного вьдерживания древесного заполнителя из даурской лиственницы в воде в ВРВ могут присутствовать соединения фуранового ряда, в частности <&гр<й/рол,положительный эффект действия которых на процессы гидратации и структурообразования цементных систем известен. К тому же хромотографические исследования показали, что гидролизаты моносахаридов в присутствии галактозы,арбинозы и ксилозы ведут себя как галактоза. Это свидетельствует о том, чт^ фурфурол после гидролиза полисахаридов в щелочной среде цементного теста может образовывать гелеобразные продукты.

Исследования о молекулярном составе ВРВ и о влиянии их на процесс твердения арболита, позволили экспериментальным путем определить основные технологические параметры обработки древесного заполнителя. Метод нейтрализации ВРВ в древесном заполнителе в данном случае состоит в том, что дробленку вымачивают в воде при температуре 15-17°С в течение 7 суток. Древесно-водное (Д/В) отношение при этом составляет 1:9 по массе или 1:1,8 по объекту дробленки и воды соответственно. При таком Д/В соотношении обеспечивается оптимальное содержание ВРВ в цементе, при котором достигается повышение прочности цементного камня, следовательно, и арболита. Разработанный способ нейтрализации ВРВ в арболите на дробленке из даурской лиственницы позволил разработать способ изготовления арболита,новизна которого защищена а.с.на изобретение (а.с.№ 1516478).Этот метод нейтрализации ВРВ по экономическим соображениям, а также с целью дополнительного улучшения физико-механических свойств арболита далее был усовершенствован путем введения в арболитовуш смесь извести-пушонки,хлористого кальция и жидкого стекла.

В работе были сделаны попытки изыскания друпэс методов нсйт-

рализации ВРВ в арболите из даурской лиственницы,например метод СВЧ-термообработки. Однако, как показали исследования,СВЧ-термо-обработка требуемых результатов не обеспечивает.

Методам математического планирования эксперимента выполнена оптимизация составов арболитовой смеси. В качестве оптимального был выбран состав (массовых долях): цемент - I; древесная дроСлепка - 0,9-0,97; известь-пушонка - 0,02-0,03, хлористый кальций -0,02-0,03; жидкое стекло - 0,02-0,03. При помои?! ЭВМ проведена обработка результатов исследований. Получены математические модели, а также построены на их основе графические зависимости. Графики зависимости прочности арболита от времени вымачивания дробленки в воде, Д/3 соотношения при вымачивании и содержания химических добавок позволили установить, что прочность арболита повышается, начиная с 4-5 сут, вытачивания дробленки и достигает максимальной величины при 7-9 сут, продолжительности вымачивания. Свыше 9 сут, вымачивания повышение прочности арболита не наблюдается. С повышением Д/В соотношения при вымачивании дробленки прочность арболита увеличивается, однако Д/В соотношение свыше чем 1:9 экономически нецелесообразно. Дальнейшее улучшение прочностных характеристик арболита, как уже отмечалось, может быть достигнуто путем совмещения метода нейтрализации ВРВ древесины и использования химических добаыок, например извести, хлористого кальция и жидкого стекла при соотношении 1:1:1. Расход материалов на I и3 арболита в зависимости от его средней плотности и класса определен по формуле Е.Д.Маева. Расход материала на I м3 арболита приведен в табл.1.

Еа составы арболитовой смеси подана заявка на изобретение » 4228073 (027567) от 17.02.87 г.

Таблица I

Расход материалов на I м3 арболита на дробленке из даурской лиственницы

Класс арболита Средняя плотность, кг/м3 Расход материалов, кг

Д Д Вода Лпбавки

известь-пушонка СаС12 жидкое стекло

1.5 650 270 290 315 7,25 7,25 7,25

2,0 700 295 315 340 7,9 7,9 7,9

2,5 750 316 336 370 6,4 8,4 8,4

3,5 850 360 380 455 9,5 9,5 9,5

Исследовано влияние технологических факторов на свойства арболита. Установлено, что количество мелкой фракции до 30% (ошшш, древесная пиль) отрицательного действия на прочность арболита не оказывает. Это позволяет применять в производстве арболита дроб-ленку без сортировки, включая опилки и древесную шш>.

Экспериментальным и расчетным методом определен коэффициент уплотнения смеси в зависимости от класса арболита по прочности, который не должен цревышать: В 1,5-1,25; В 2,0-1,4; В 2,5-If6; В 3,5-1,8.

На основе проведенных исследований разработана технология изготовления арболита на дробленке о повышенным содержанием экстрактивных веществ применительно для условий Якутской АССР. Технологическая схема процесса представлена на рис.2. Основные положения процесса о указаниями технологических параметров подробно описаны в утвержденной временной технологической инструкции по производству изделий из арболита на основе даурокой лиственницы для малоэтажных жилых домов, ВТИ 4-87 ЯФ "ЗабайкалпромотроШШ-проект", г.Якуток, 1987 г.

С цальо определения рациональной области применения арболита

Рис. 2. С х е ы а технологического процесса:

' I - склад сырья (отходов) ; 2 - рубитсльнал машина ДУ-2 ; 3 - сыч дрэблёпкн и загрузки сстчатих контейнеров : 4 - ёккость для В'л/ачкЕЗ-чкл дроб.-.Зкки ; 5 - бункер ; 0 - дозатор друбл5нки ; 7 - б и? для воды ; 8 - дозатор годи ; 9,30 - баки для раствора СаСЬп и жидкого ст°кла ; 11,12 - дозаторы для раствора СаСГо и т.идкого стекла; 13,М - гсл.тд изгести и цемента ; 15,16 - дозаторы извести и цемента ; 17 - м-Ьалка ; 10 - участок ¿ориогки арболита .

на даурской лиственнице было проведено комплексное изучение его физических, прочностных и деформативных свойств.

На основании обобщения результатов исследований свойств арболита ла даурской лиственнице различных марок, приготовленного по предложенной в работе технологии, были установлены их основные характеристики, которые приведены в таблице 2.

Таблица 2

пп Наименование показателей ¿Л. изм. Величина показателей для арболита на даурской лиственнице марок (классов) по прочности на ■ ижятие

М15 (В 1,0) 1.125 (В 2,0) И35 (В 2,5) 1.150 (В 3,5

I. Расход_цемента марки 500 на I м арболита кг 290 310 340 380

2. Средняя плотность арболита в сухом состоянии кг/ыа 650 700 750 850

3. Призменная прочность при осевом сжатии ( ) МПа 1Д 1,9 2,6 3,8

4. Прочность при осевом растяжении К Я Ни. ) МПа 0,42 0,67 0,97 1.47

5. Прочность на растяжение при изгибе ( Яшг. ) МПа 0,67 1,29 1,76 1,96

6. Начальный модуль упругости при сжатии () МПа 650 1060 1500 2100

7. Водопоглощение через 24 чао. % по масое _ 45 45 40

8. Мар^а по морозостойкости ЦИКЛОВ 25 35 50 75

9. Коэффициент теплопроводности в сухом соотоянии 5Й- 0,137 0,140 0,143 0,158

Сопоставление данных табл.2 о требованиями нормативных документов по цементному арболиту (ГОСТ 19222-84, СИ 549-82) свидетельствуют о том, что арболит на даурской лиственнице, изготовленный по предложенной нами технологии, характеризуется пониженным расходом цемента.

- 19 -

Испытания показали, что отношение призменной прочности к ку-биковой для исследованных марок в среднем составляет 0,76$, т.о. близко к рекомендуемым показателям для цементного арболита по СН 549-82.

Предел прочности на сжатие, растяжение, растяжение,при изгибе, набухание и водопоглощение, оорбшюннов увлажнение, морозо-стойкооть для различных марок арболита на даурской лиственнице близки к аналогичным показателям для цементного арболита .

Теплопроводность арболита на даурской лиственнице средней плотностью 650-850 кг/м3 колеблется от 0,137 до 0,158 Вт/(м.°С), что на 5-I0Î? ниже требований ГОСТ 19222-84 и СНиП П-З-ТЭ** для арболита соответствующей средней плотности.

Усадка арболита на даурской лиственнице, также как и обычного цементного арболита, составляет 0,6-0,7$, что в 3-£ раз выше усадки легких ботопов на пористых заполнителях. На интенсивность усадочных деформаций существенно влияет изменение влажности образцов, что объясняется повышенной чувствительностью древесины к изменению влажности окружающей среды.

Проверка результатов исследований в производственных условиях совхоза "Чурапчинский" подтвердила эффективность технологических параметров, положенных в основу временной технологической инструкции по производству крупнофорлатных изделий из арболита на основе даурской лиотвеннида для малоэтажных хилых домов. (В1И 4-87).

Расчет технико-экономической эффективности, подтвержденный заказчиком, показал, что экономический эффект от внедрения 3000 м3 арболита на даурской лиственнице составил 131,2 тыо.руб.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

I. Разработан метод нейтрализации повышенного количества экстрактивных веществ в древесном заполнителе (на примере даурской листвешппд;). При этом не нарушается анатомический и хими-

ческий состав древесины, что позволяет сохранять высокое качество заполнителя. С целью повышения эффективности метода нейтрализации БРВ предложено совместить его с методом модификации арбо-литовоИ смеси химическими добавками в частности известыо-пушон-кой,хлористым кальцием и жидким стеклом.

2. Предложен расчетно-экспериментальный метод определения В?3 в измельченной древесине. Метод этот прост в производстве и позволяет проследить за водопоглощением древесины, растворением В?В и юс экстракцией во времени,

3. Подобран оптимальный состав арболитовой смеси и разработана технология изготовления арболита из даурской лиственницы (положительное решение ВНИИГПЭ от 29.07.88г. по заявке на изобретение № 4133297/23-33 (144521). Сущность технологии заключается в том, что дробленку вымачивают в воде при температуре 15-17°С б течете 7 сут, при Д/В соотношении 1:9 по массе или 1:1,8 по объему дробленки и воды соответственно. Вымоченную в воде дробленку перемешивают с цементом и химическими добавками в соотношении (массовых долях): цемент - I; древесная дробленка - 0,90,97; известь-пушонка - 0,02-0,03; хлористый кальций -0,02-0,03; зздкоо стекло.г<0,02-0,03; вода - 1,1-1,25.

4. Установлены скорость и количество экстракции ВРВ из измельченной древесины даурской лиственницы в воде и водных растворах хдаических добавок в зависимости от времени вымачивания. Выявлено, что интенсивность экстракции ВРВ из измельченной дре-бссиш даурской лиственницы в воду и водные растворы химических добавок, зависит от времени вымачивания в воде, степени измельчения, древесно-водного соотношения. При этом основная масса ВРВ (до 65£) извлекается в первые 5-12 мин. ВРВ даурской лист-1енн;:ць!, извлекаемые из экстрактов кратковременного вымачивания

дробленки в воде (до I сут.) , замедляют сроки схватывания цементного теста в 2-3 раза. При этом резко снижается прочность цементного камня, особенно при В/1>0,5 и количестве ВРВ к массе цемента более 0,25$. При введении ЕРВ в количестве 0,2-0,5$ извлеченных из экстрактов после 7 сут, вымачивания в воде, сроки схватьшакия цементного теста сокращаются в 2,5-3 раза, а прочность цементного камня увеличивается более, чал в 2 раза.

ВРВ, извлекаемые из экстрактов после 7 сут,вымачивания,характеризуются набором фракций,отличапцкмися молекулярными массами. Процентное содержание фракций в общем объеме ВРВ и их влияние на прочность цементного камня различны. Наибольшее влияние на увеличение прочности оказывает фракция 2, размер молекул которой относится к средним, а количество ее в общем объеме ВРВ составляет 42,2$. Фракция I оказывает более слабое влияние на увеличение прочности, чем фракция 2. Размер молекул фракции I относятся к крупным, а ее количество составляет 52,4$. Фракции 3,4 и 5 составляют малую часть общего объема ВРВ,а их влияние на прочность цементного камня отрицательное.

В экстрактах даурской лиственницы обнаружено присутствие соединений фанового ряда, в частности фурфурола,действие которого в щелочной среде цементного теста, как известно,связано со структурообразующим эффектом.

5. Экспериментальными исследованиями показано,что количество мелкой фракции (опилки, древесная пыль) до 30$ отрицательного действия на прочность арболита не оказывает.

Коэффициент уплотнения арболитовой смеси на даурской лиственнице в зависимости от класса арболита не должен превышать: В 1,5-1,25; В 2,0-1,4; В 2,5-1,6; В 3,5-1,8.

6. Определен комплекс физических,теплофизических.прочност-

них и деформативных свойств арболита на даурской лиственнице марок 15-50. Показано, что по основным свойствам материал отвечает нормативным требованиям, предъявляемым к обычному цементному арболп-у.

7. Опытно-промышленная проверка результатов исследований в производственных условиях совхоза "Чурапчинский" Якутской АССР подтвердили высокую эффективность разработанной технологии получения арболита на основе дробленки о повышенным содержанием экстрактивных веществ.

Объем опытно-промышленной партии - 3000 м3 арболита.

Результаты исследований вооли во "Временную технологическую . инструкцию по производству крупноформатных изделий из арболита на основе даурской лиственницы для малоэтажных жилых домов" В1И 4-87, Якутский научно-исследовательский филиал "ЗабайкалпромстройНИИпро-ект", г.Якутск, 1987.

8. Результаты исследований арболита на дробленке с повышенным содержанием экстрактивных веществ на примере даурской лиственницы позволяют рекомендовать этот материал для широкого использования при строительстве малоэтажных домов в условиях сурового северо-восточного региона нашей страны, где ощущается особо острый дефицит в строительных материалах.

Экономическая эффективность, получаемая га очет уменьшения только отоимооти заполнителя составляет 17,03 руб. на I м3 арболита.

Рсновныа паташш дивергента итУткАванн в работах;

I. Сидорук Я.Д. Опыт изготовления арболита из даурской лиот-венницы. Якутский ВДТИ. Обзорно-аналитический материал, серия Р. 6S.43.3I, г .Якуток, 1988, 20 о.

2. Сидорук Я.Д. Проблема использования древесных отходов даурской лнтвенницы в теплых конструкционных материалах (арболите). Тезисы докладов научно-практической конференции:"Применение вспененных пластмасс и других теплоизоляционных материалов в районах Крайнего Севера",22-23 сентября г.Якутск,1988,-С.47-50.

3. Савин В.И., Сидорук Я.Л., Широкова O.A. Взаимодействие водорастворимых веществ даурской лиственницы с цементом.Науч-ные труды, вып.204, М. ,ШШ1,1988. - С. 12-16.

4. Савин В.И., Смирнов В.Е., Сидорук Я.Д., Адамия А.М.Рас-сирение сырьевой базы производства арболита. Сборник трудов "Совершенствование легких батонов и конструкций из них".НИШБ Госстроя СССР. М. ,1988, С.48-52.

5. Сидорук Я.Д. Способ изготовления арболита.А.с.I5I6478.

6. Сидорук Я.д. Тверде;шо цементного теста в присутствии добавки водорастворимых веществ даурской лиственницы. Якутский 1ЩИ. Инф.листок о НТД № 88-2, г.Якутск, 1988. - 2 с.

7. Сидорук Я.Д. Метод определения содержания водорастворимых веществ в измельченной древесине даурской лиственницы при производстве арболита. Якутский ЩГИ,Инф. листок № 19-88, г.Якутск,1988. - 3 с.

8. Сидорук Я.Д. Влияние водорастворимых веществ даурской лиственницы на процессы схватывания цемента. Якутский Инф.листок № 34-88, г.Якутск,1968. - 2 с.

Э.Сйдорук Я.Д. Способ получения арболита на основе даурской лиственницы. Якутский ЩГИ,Инф.листок о ЩД # 89-01,г.Якутск, 1989. - Зс.

10. Сидорук Я.Д., Веселое П;А. Технологический процесс изготовления арболита на основе даурской лиственницы.Якутский ЦШ1. Инф.листок о НТД № 89-02, г.Якутск, 1989. - 4 с.