Научная статья на тему 'Исследование рациональных составов композита из древесной щепы на основе силикатного и цементного связующего для стеновых панелей быстровозводимых малоэтажных зданий'

Исследование рациональных составов композита из древесной щепы на основе силикатного и цементного связующего для стеновых панелей быстровозводимых малоэтажных зданий Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
288
74
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Вестник МГСУ
ВАК
RSCI
Ключевые слова
СТЕНОВЫЕ ПАНЕЛИ / WALL PANELS / КОМПОЗИТ НА ОСНОВЕ ДРЕВЕСНОЙ ЩЕПЫ / WOOD CHIPS / СИЛИКАТНОЕ И ЦЕМЕНТНОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ / SILICATE AND CEMENT BINDERS / СРЕДНЯЯ ПЛОТНОСТЬ / AVERAGE DENSITY / ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ / THERMAL CONDUCTIVITY / ЩЕПА ДРЕВЕСНАЯ / COMPOSITE MATERIAL

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Баранов Евгений Владимирович, Незнамова Оксана Михайловна, Чернышов Евгений Михайлович, Пустовгар Андрей Петрович

Содержание исследований соотносится с разработкой научных и инженерных решений изготовления стеновых панелей на основе композита из древесной щепы. Научно обоснованы и разработаны составы и технологические принципы получения композита из древесной щепы на различных вариантах связующего. Представлены результаты лабораторного и полузаводского изготовления стеновых панелей с последующей сборкой из них одноквартирного опытно-экспериментального дома.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Баранов Евгений Владимирович, Незнамова Оксана Михайловна, Чернышов Евгений Михайлович, Пустовгар Андрей Петрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

RESEARCH INTO RATIONAL COMPOSITIONS OF A COMPOSITE MATERIAL THAT COMPRISES WOOD CHIPS, SILICATE AND CEMENT BINDERS USED IN THE MANUFACTURING OF WALL PANELS OF PRE-FABRICATED LOW-RISE BUILDINGS

The subject of the research consists in development of engineering solutions to be used in the production of prefabricated wall panels made of a composite material that consists wood chips. The authors have also developed a theoretical grounding, compositions and technological concepts of a composite material comprising wood chips and various types of binders. The authors also provide their findings associated with the laboratory-based manufacturing and completion of partially prefabricated w all panels followed by the assembly of a pilot residential house comprising one flat. This concept contemplates the manufacturing of wall panels to be made of a composite material comprising wood chips. The structure has a permanent wood shuttering designated for prefabricated low-rise buildings that have a supplementary effective insulation system and external finishing. Structural solutions implemented in wall panels are based on the engineering solution of a prefabricated low-rise building and of their outwalls that have several layers. Outwalls have one layer of a composite material comprising wood chips, one layer of an effective insulation material, internal and external finishing.

Текст научной работы на тему «Исследование рациональных составов композита из древесной щепы на основе силикатного и цементного связующего для стеновых панелей быстровозводимых малоэтажных зданий»

УЕБТЫНС

мвви

СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

УДК 692.29

Е.В. Баранов, О.М. Незнамова, Е.М. Чернышов, А.П. Пустовгар*

ФГБОУ ВПО «Воронежский ГАСУ», *ФГБОУ ВПО «МГСУ»

ИССЛЕДОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ СОСТАВОВ КОМПОЗИТА

ИЗ ДРЕВЕСНОЙ ЩЕПЫ НА ОСНОВЕ СИЛИКАТНОГО И ЦЕМЕНТНОГО СВЯЗУЮЩЕГО ДЛЯ СТЕНОВЫХ ПАНЕЛЕЙ БЫСТРОВОЗВОДИМЫХ МАЛОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ

Содержание исследований соотносится с разработкой научных и инженерных решений изготовления стеновых панелей на основе композита из древесной щепы. Научно обоснованы и разработаны составы и технологические принципы получения композита из древесной щепы на различных вариантах связующего. Представлены результаты лабораторного и полузаводского изготовления стеновых панелей с последующей сборкой из них одноквартирного опытно-экспериментального дома.

Ключевые слова: стеновые панели, композит на основе древесной щепы, силикатное и цементное связующее, средняя плотность, теплопроводность, щепа древесная.

На сегодняшний день приоритетным направлением строительства становится малоэтажное домостроение с использованием различных технологий: каркасное домостроение, «сэндвичные» технологии, строительство из дерева или кирпича. При этом современные технологии производства должны предусматривать безотходное производство, сохранение природных ресурсов и окружающей среды, экономное использование энергии. Это становится возможным при широком применении прогрессивных научно-технических достижений, ресурсо- и энергосберегающих технологий, последовательном сокращении расхода материальных и трудовых ресурсов на единицу продукции. В целях ресурсосбережения целесообразно наращивать темпы использования древесных отходов и потребления эффективных строительных материалов на их основе [1, 2].

В рамках данной концепции рассматривается вариант изготовления стеновых панелей из композита на основе древесной щепы в несъемной деревянной опалубке для быстровозводимых малоэтажных зданий с дополнительным эффективным утеплителем и наружной отделкой. Конструктивные решения панелей предопределяются конструктивным решением быстровозводимого малоэтажного здания и конструктивными решениями их наружных стен, являющихся многослойными и состоящих из слоя композита на основе древесной щепы, слоя эффективного теплоизоляционного материала, внутреннего и наружного отделочных слоев. Форма и размеры каркаса панелей принимаются с учетом устройства в них дверных и оконных проемов. Каркас панели образует опалубку, наполняемую формовочной массой на основе древесной щепы и различного связующего. Опалубка готовых панелей в здании выполняет роль его конструктивного каркаса, воспринимающего все силовые нагрузки. Композит для каркасных стеновых панелей имеет крупнопористую структуру, формирование которой происходит за счет контактного омоноличивания древесной щепы требуемого гранулометрического состава. Объем межзерновых пустот в материале зависит от гранулометрического состава щепы, компонентного состава формовочной смеси, режимов формования и уплотнения. Межзерновая пустотность связана со средней плотностью композита и не нормируется.

вестник 11/2012

Наружная поверхность ограждающих конструкций из композита, соприкасающаяся с атмосферной влагой, независимо от влажностного режима внутренних помещений должна иметь отделочный слой, обеспечивающий защиту от увлажнения и дополнительно слой из эффективного теплоизоляционного материала, который монтируется после сборки дома [1, 3—5].

Для производства строительного композита на основе древесной щепы применяют различные виды связующего и разнообразные целлюлозосодержащие заполнители растительного происхождения (в данном случае — древесную щепу хвойных пород), оказывающие существенное влияние на процессы структурообразования, структурно-механические и строительные свойства композита.

Поисковые исследования связующего для строительного композита на основе древесной щепы предусматривали широкий набор вариантов. Выбор вариантов исходил из соображений, связанных с определенными ограничениями и начальными условиями, продиктованными требованиями технологичности получения композита, затратами на исходные материалы, прогнозируемыми производственными затратами, длительностью технологического цикла получения строительных изделий из композита, его экологичности и др. В составе этих требований принимались в расчет требования, связанные с биологической и коррозионной стойкостью композита, прогнозируемой его долговечностью и др.

На основании проведенных поисковых исследований использования различных вариантов связующего, а также их критериальной оценки можно говорить о достоинствах и недостатках материала, технологических особенностях его получения. Наилучшие результаты получены при использовании цементного и силикатного (жидкое стекло) связующих [1, 6—9].

В связи с этим в дальнейших исследованиях рассматривается два варианта связующего:

цементное (портландцемент);

силикатное (жидкое стекло + наполнитель + отвердитель).

В данных исследованиях для получения силикатного связующего использовали в качестве вяжущего жидкое стекло (водный раствор с плотностью 1,46... 1,5 кг/м3, силикатный модуль 2,6.3), в качестве наполнителя — мел, в качестве отвердите-ля — кремнефтористый натрий.

Для получения рациональной жидко-текучей консистенции связующего, приемлемой для равномерного распределения его по щепе, рассмотрены различные варианты соотношений между жидким стеклом и наполнителем. Установлено, что наилучшие результаты по текучести получены при введении наполнителя не более 50.60 % от массы жидкого стекла. Большое количество наполнителя (мела) образует связующее густой консистенции, что затрудняет равномерное распределение его по щепе. В связи с этим для дальнейших исследований наполнитель (мел) принято вводить в количестве 55 % от массы жидкого стекла. В качестве отвердителя использовался крем-нефтористый натрий в количестве 2 % от массы жидкого стекла [10].

Для определения рационального состава композита из древесной щепы рассмотрены различные соотношения между древесной щепой и силикатным связующим. Критерием являлось равномерное покрытие древесной щепы связующим при минимальном его расходе и достаточной прочности композита.

Расход древесной щепы в сухом состоянии оставался постоянной величиной и составлял 180.190 кг на 1 м3 композита. Соотношение компонентов в связующем оставалось также постоянным (наполнитель — мел — 55 % от массы жидкого стекла, отвердитель — кремнефтористый натрий — 2 % от массы жидкого стекла).

При расходе жидкого стекла 150 и 200 кг на 1 м3 композита связующего не достаточно для равномерного распределения его по всему объему щепы. В результате этого через сутки после формования образцы не имели достаточной прочности для

транспортирования и крошились. Образцы при таком расходе жидкого стекла, несмотря на низкую среднюю плотность (350.360 кг/м3), к 28 сут твердения показали предел прочности при сжатии 3.4 кгс/см2.

Для проведения дальнейших исследований расход жидкого стекла был увеличен в интервале от 220 до 280 кг на 1 м3 композита (при том же соотношении наполнителя и отвердителя). Установлено, что оптимальный расход связующего, необходимого для полной обмазки древесной щепы и ее склеивания, соответствует расходу жидкого стекла 240 кг. При большем расходе (280 кг) происходит перерасход связующего с увеличением плотности композита из древесной щепы.

Оценка физико-механических свойств осуществлялась на образцах-кубах с ребром 10 см. Через 1 сут образцы извлекались из форм и хранились в воздушно-сухих условиях для прохождения процессов отвердевания связующего.

Физико-механические характеристики полученного композита из древесной щепы оптимального состава приведены в табл. 1.

Табл. 1. Физико-механические характеристики композита из древесной щепы на основе силикатного связующего

Средняя плотность Коэффициент Предел прочности при сжатии, кгс/см2

в сухом состоянии, теплопроводности, через 3 сут через 7 сут через 28 сут

кг/м3 Вт/м °С

430.450 0,12. 0,136 4.6 7.8 9.11

В качестве цементного связующего рассматривался портландцемент М500 Д0 ОАО «Старооскольский цементный завод». Недостатком цементного связующего является относительно продолжительный срок набора конструктивной прочности. Другой недостаток связан с тем, что древесина содержит легкогидролизуемые и экстрагируемые вещества типа сахаров, являющиеся вредными для цемента («цементными ядами») [1, 3, 4].

Относительно простым способом нейтрализации «ядов» считается введение в смесь различных «минерализаторов», таких как хлористый кальций, жидкое стекло, сернокислый глинозем и их комбинации, которые одновременно являются ускорителями твердения цемента. Так как хлористый кальций применяется только для предварительно вылежавшейся в течение полугода древесной щепы, а жидкое стекло и сернокислый глинозем могут использоваться как для предварительно вылежавшейся в течение полугода древесной щепы, так и для свежесрубленной древесины, то в дальнейших исследованиях выбраны минерализаторы жидкое стекло и комплексная добавка жидкое стекло + сернокислый глинозем.

Для оценки влияния расхода и вида минерализатора на прочностные показатели композита и возможности снижения расхода портландцемента были изготовлены образцы-кубы с ребром 10 см с варьируемым расходом сырьевых компонентов на 1 м3 композита:

на основе минерализатора жидкое стекло: древесная щепа 180.190 кг; портландцемент марки М500 225, 250, 275 кг; жидкое стекло (раствор) 6, 12, 24 кг;

на основе комплексного минерализатора жидкое стекло + сернокислый глинозем: древесная щепа 180.190 кг; портландцемент марки М500 225, 250, 275 кг;

комплексная добавка (жидкое стекло + сернокислый глинозем в соотношении 1:1) 6, 12, 18 кг.

Из предварительных поисковых экспериментов в обоих случаях принято В/Ц=1,2, при меньшем значении В/Ц получается более рыхлая, плохо формуемая смесь, а проч-

ВЕСТНИК

11/2012

ностные показатели в связи с этим снижаются. Достаточно высокое В/Ц необходимо для более полного прохождения процессов гидратации портландцемента, так как наличие органического заполнителя предусматривает поглощение им большого количества воды.

При использовании в качестве минерализатора жидкого стекла его предварительно разбавляли водой (количество воды 1/3 от требуемого для формования) и затворяли этим раствором древесную щепу с последующим перемешиванием для обезвреживания сахаров, выделяющихся из древесной щепы. В полученную смесь дозируют портландцемент и оставшееся количество воды затворения; перемешивание ведут до получения однородной массы; при этом введение воды осуществляется по частям. Полученную формовочную смесь укладывали в два приема в формы с последующим уплотнением каждого слоя трамбовкой.

Опытные образцы для определения марки композита хранились в течение 28 сут при (20 ±2) ° С и относительной влажности воздуха (70 ±10) %. Для уточнения рас-палубочной (отпускной) прочности изготавливались и испытывались образцы в возрасте 1, 3, 7 сут. Результаты исследований приведены на рис. 1.

12

■ 1 сутки

■ 3 суток

■ 7 суток

128 суток

Рис. 1. Гистограмма прочности композита при различном расходе портландцемента и жидкого стекла: Ц275 — расход цемента 275 кг; Ц250 — расход цемента 250 кг; Ц225 — расход цемента 225 кг; ж6 — расход жидкого стекла 6 кг; ж12 — расход жидкого стекла 12 кг; ж 24 — расход жидкого стекла 24 кг

Композит имеет крупнопористую структуру, формирование которой происходит за счет контактного омоноличивания. Вследствие этого уменьшение расхода связующего приводит к снижению прочностных показателей. На основании проведенных исследований установлено, что с уменьшением расхода портландцемента с 275 до 225 кг при одинаковом расходе минерализатора прочностные показатели снижаются (при минимальном расходе минерализатора жидкое стекло прочность снижается с 10 до 8 кгс/см2).

При оценке влияния количества вводимого минерализатора установлено, что с увеличением расхода жидкого стекла с 6 до 24 кг при всех рассматриваемых расходах портландцемента происходит также снижение прочностных показателей, обусловленное тем, что избыточный гель кремневой кислоты жидкого стекла адсорбируется на зернах портландцемента и препятствует гидратации цемента. Цемент становится

отравленным. Полученные в результате этих исследований данные показывают также, что избыток минерализатора ведет к замедлению процессов гидратации [1, 3, 4]. На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что оптимальный расход портландцемента составляет 250.275 кг на 1 м3, а расход минерализатора жидкое стекло (раствор) должен составлять от 6 до 12 кг на 1 м3 композита.

Физико-механические свойства композита при различном расходе связующего и минерализатора жидкое стекло приведены в табл. 2.

Табл. 2. Физико-механические свойства композита при различном расходе связующего и минерализатора жидкое стекло

Расход жидкого стекла 6 кг Расход жидкого стекла 12 кг Коэффициент теплопроводности, Вт/м°С

Расход портландцемента, кг Средняя плотность в сухом состоянии после 28 сут твердения Предел прочности при сжатии после 28 сут твердения, кгс/ см2 Средняя плотность в сухом состоянии после 28 сут твердения Предел прочности при сжатии после 28 сут твердения

250 450.480 10.11 460.480 8.9 0,11.0,12

275 480.500 10.11 480.500 9.10 0,12

При использовании в качестве минерализатора комплексной добавки из жидкого стекла + сернокислый глинозем, жидкое стекло предварительно разбавляли водой (количество воды 1/3 от требуемого для формования), затем добавляли сернокислый глинозем (образовывалась гелевидная масса) и затворяли этим раствором древесную щепу с последующим перемешиванием. Затем дозировали портландцемент и перемешивали с добавлением оставшееся количество воды затворения. Полученную формовочную смесь укладывали в два приема в формы с последующим уплотнением каждого слоя трамбовкой. Результаты исследований приведены на рис. 2.

12

10

s

X

о

s &

с

0

1 т о а

с -

U

ч

U £

11 сутки 13 суток 7 суток 128 суток

❖ О

х*>4 x^v х<^

^ ^ rf

V V V

О (о * f f

^ ^ J?

,ху ,ху ,ху

у

у

Рис. 2. Гистограмма прочности композита при различном расходе портландцемента и комплексного минерализатора: Ц275 — расход цемента 275 кг; Ц250 — расход цемента 250 кг; Ц225 — расход цемента 225 кг; ж+ал 6 — расход жидкого стекла + сернокислый алюминий (в соотношении 1:1) 6 кг; ж+ал 12 — расход жидкого стекла + сернокислый алюминий (в соотношении 1:1) 12 кг; ж+ал 18 — расход жидкого стекла + сернокислый (в соотношении 1:1) 18 кг

8

6

4

2

0

ВЕСТНИК

11/2012

Из гистограммы видно, что прочность композита, минерализованного комплексной добавкой, к 28 сут немного ниже по сравнению с прочностью композита, минерализованного жидким стеклом, и также напрямую зависит от расхода портландцемента. Однако по темпам твердения в ранние сроки комплексная добавка показала наилучшие результаты. Плотность композита на основе древесной щепы, минерализованного комплексной добавкой, сопоставима с плотностью композита, минерализованного жидким стеклом.

На основании проведенных исследований для изготовления фрагментов панелей в лаборатории и заводского изготовления панелей рекомендован следующий состав на 1 м3 композита на цементном связующем:

древесная щепа в сухом состоянии — 180.. .190 кг; минерализатор жидкое стекло — 6.12 кг; портландцемент М500 — 250.275 кг; В/Ц=1,2.

В условиях лаборатории были изготовлены фрагменты панелей с композитом на основе древесной щепы размером 1,2 х 1 м. Рассматривались два варианта связующего: цементное (портландцемент) и силикатное (жидкое стекло + наполнитель (мел) + отвердитель (кремнефтористый натрий)). Приготовленная формовочная смесь укладывалась в каркас фрагмента панели и уплотнялась методом трамбования. Для гарантии фиксации затвердевшего композита от перемещений в объеме опалубки предусматривается устройство специального «замка». По внутреннему периметру каркаса-опалубки панели в средней части бруса нашивается деревянная рейка сечением 2(3)х2(3) см. В результате этого в композите образуется «замок», фиксирующий композит в панели.

Панели на основе силикатного связующего выдерживали в горизонтальном положении в течение одних суток, затем переворачивались на другую сторону и выдерживались еще одни сутки в горизонтальном положении. Это необходимо для прохождения процессов полимеризации жидкого стекла, которое происходит только при доступе воздуха, в противном случае процессы полимеризации в нижней части панели не пройдут и при постановке панели в вертикальное положение происходит осаждение и отслоение композита от деревянного каркаса под действием собственного веса композита. После вылеживания в течение 2 сут в горизонтальном положении панели поставили в вертикальное положение. Осаждение и отслоение композита от каркаса не происходило (рис. 3).

а б

Рис. 3. Лабораторные и заводские стеновые панели из композита на основе древесной щепы: а — лабораторные фрагменты панелей; б — заводские стеновые панели

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Панели на основе портландцемента укрывали полиэтиленовой пленкой для предотвращения удаления влаги с верхних слоем композита. Через 3 сут полиэтиленовую пленку снимали, а панель устанавливали в вертикальное положение. Осаждение и отслоение композита от каркаса не происходило (см. рис. 3).

После лабораторного тестирования фрагментов панелей с композитом из древесной щепы осуществлено заводское изготовление опытно-экспериментальной партии панелей на предприятии. Для опытно-экспериментального дома были изготовлены панели на основе композита из древесной щепы с использованием двух видов связующего: цементного и силикатного (см. рис. 3).

После набора композитом отпускной прочности панели были доставлены на строительную площадку, где из них в течение нескольких дней был смонтирован одноквартирный опытно-экспериментальный дом (рис. 4).

Рис. 4. Стеновая панель и опытно-экспериментальный дом из этих панелей

Примечание. Работа выполнена при финансовой поддержке ФЦП «Научно-педагогические кадры инновационной России», проект 14.B37.21.0170.

1. Наназашвили И.Х. Строительные материалы из древесно-цементной композиции. 2-е изд., перераб и доп. Л. : Стройиздат, 1990. 415 с.

2. Чернышов Е.М. Актуализация проблем градостроительства в контексте экологических вызовов промышленного развития и модернизации // Градостроительство. 2010. № 1. С. 44—49.

3. Коротаев Э.И., Симонов В.И. Производство строительных материалов из древесных отходов. М. : Лесная промышленность, 1972. 144 с.

4. Арболит — эффективный строительный материал / С.М. Хаслан, В.Г. Разумовский, Ю.С. Белинский и др. М. : Стройиздат, 1983. 83 с.

5. Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. М. : Высш. шк.,1989. 384 с.

6. Организация комплексных диагностических исследований техногенных продуктов в задачах утилизации их в технологии строительных материалов / Е.М. Чернышов, О.Р. Сергуткина, Н.Д. Потамошнева, О.Б. Кукина // Высокие технологии в экологии : тр. 4-й Междунар. науч.-практ. конф. Воронеж, 2001. С. 142—149.

7. Один А.И., Цепаев В.А. Прочностные свойства арболита с учетом анизотропии строения // Жилищное строительство. 2006. № 12. С. 18—20.

8. Наназашвили И.Х. Структурообразование древесно-цементных композитов на основе ВНВ // Бетон и железобетон. 1991. № 12. С. 15—17.

9. Хрулев В.М., Мартынов К.Я., Магдалин A.A. Строительные материалы, изделия и кон -струкции из полимеров и древесины. Новосибирск : НГАСУ, 1996. 68 с.

10. Григорьев П.Н., Матвеев М.А. Растворимое стекло. М. : Государственное изд-во литературы по строительным материалам, 1956. 412 с.

Поступила в редакцию в октябре 2012 г.

Об авторах: Баранов Евгений Владимирович — кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный архитектурно-строительный университет» (ФГБОУ ВПО «Воронежский ГАСУ»), г. Воронеж, ул. 20-летия октября, д. 84, baranov.evg@mail.ru;

Библиографический список

вестник 11/2012

Незнамова Оксана Михайловна — студент, ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный архитектурно-строительный университет» (ФГБОУ ВПО «Воронежский ГАСУ»),

г. Воронеж, ул. 20-летия октября, д. 84, baranov.evg@mail.ru;

Чернышов Евгений Михайлович — доктор технических наук, профессор, академик РААСН, Председатель президиума Центрального РО РААСН, профессор кафедры материаловедения и технологии строительных материалов, ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный архитектурно-строительный университет» (ФГБОУ ВПО «Воронежский ГАСУ»), г. Воронеж, ул. 20-летия октября, д. 84, 8 (473) 258-99-67, chem.@vgasu.vrn.ru;

Пустовгар Андрей Петрович — кандидат технических наук, профессор, директор научно-образовательного центра «Новые строительные технологии и материалы», профессор кафедры строительства ядерных установок, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26.

Для цитирования: Исследование рациональных составов композита из древесной щепы на основе силикатного и цементного связующего для стеновых панелей быстровозводимых малоэтажных зданий / Е.В. Баранов, О.М. Незнамова, Е.М. Чернышов, А.П. Пустовгар // Вестник МГСУ 2012. № 11. С. 131—139.

E.V. Baranov, O.M. Neznamova, E.M. Chernyshov, A.P. Pustovgar

RESEARCH INTO RATIONAL COMPOSITIONS OF A COMPOSITE MATERIAL

THAT COMPRISES WOOD CHIPS, SILICATE AND CEMENT BINDERS USED IN THE MANUFACTURING OF WALL PANELS OF PRE-FABRICATED LOW-RISE BUILDINGS

The subject of the research consists in development of engineering solutions to be used in the production of prefabricated wall panels made of a composite material that consists wood chips. The authors have also developed a theoretical grounding, compositions and technological concepts of a composite material comprising wood chips and various types of binders.

The authors also provide their findings associated with the laboratory-based manufacturing and completion of partially prefabricated wall panels followed by the assembly of a pilot residential house comprising one flat. This concept contemplates the manufacturing of wall panels to be made of a composite material comprising wood chips. The structure has a permanent wood shuttering designated for prefabricated low-rise buildings that have a supplementary effective insulation system and external finishing. Structural solutions implemented in wall panels are based on the engineering solution of a prefabricated low-rise building and of their outwalls that have several layers. Outwalls have one layer of a composite material comprising wood chips, one layer of an effective insulation material, internal and external finishing.

Key words: wall panels, composite material, wood chips, silicate and cement binders, average density, thermal conductivity.

References

1. Nanazashvili I.Kh. Stroitel'nye materialy iz drevesno-tsementnoy kompozitsii [Building Materials Made of a Composition of Wood and Cement]. Leningrad, Stroyizdat Publ., 1990, 415 p.

2. Chernyshov E.M. Aktualizatsiya problem gradostroitel'stva v kontekste ekologicheskikh vyzovov promyshlennogo razvitiya i modernizatsii [Reconsideration of Urban Development Problems within the Framework of Institutions of Higher Education Specializing in Environmental Protection, Industrial Development and Modernization]. Gradostroitel'stvo [Urban Development]. 2010, no. 1, pp. 44—49.

3. Korotaev E.I., Simonov V.I. Proizvodstvo stroitel'nykh materialov iz drevesnykh otkhodov [Production of Construction Materials from Wood Waste Products]. Moscow, Lesnaya promyshlennost' publ., 1972, 144 p.

4. Khaslan S.M., Razumovskiy V.G., Belinskiy Yu.S. Arbolit — effektivnyy stroitel'nyy material [Arbo-lite Is an Effective Construction Material]. Moscow, Stroyizdat Publ., 1983, 83 p.

5. Gorlov Yu.P. Tekhnologiya teploizolyatsionnykh i akusticheskikh materialov i izdeliy [Technology of Thermal Insulation and Acoustic Materials and Products]. Moscow, Vyssh. shk. publ., 1989, 384 p.

6. Chernyshov E.M., Sergutkina O.R., Potamoshneva N.D., Kukina O.B. Organizatsiya komplek-snykh diagnosticheskikh issledovaniy tekhnogennykh produktov v zadachakh utilizatsii ikh v tekhnolo-gii stroitel'nykh materialov [Organization of an Integrated Diagnostic Research of Technology-intensive Products within the Framework of Their Employment in the Technology of Construction Materials]. Vysok-ie tekhnologii v ekologii [High Technologies in Environmental Protection]. Works of the 4th International Scientific and Practical Conference. Voronezh, 2001, pp. 142—149.

7. Odin A.I., Tsepaev V.A. Prochnostnye svoystva arbolita s uchetom anizotropii stroeniya [Strength Properties of Arbolite with Account for the Anisotropy of Its Structure]. Zhilishchnoe stroitel'stvo [Construction of Residential Housing]. 2006, no. 12, pp. 18—20.

8. Nanazashvili I.Kh. Strukturoobrazovanie drevesno-tsementnykh kompozitov na osnove VNV [Structurization of Wood and Cement Composite Materials Containing VNV]. Beton i zhelezobeton [Concrete and Reinforced Concrete]. 1991, no. 12, pp. 15—17.

9. Khrulev V.M., Martynov K.Ya., Magdalin A.A. Stroitel'nye materialy, izdeliya i konstruktsii iz polim-erovi drevesiny [Construction Materials, Products and Structures Made of Polymers and Wood]. Novosibirsk, NGASU Publ., 1996, 68 p.

10. Grigor'ev P.N., Matveev M.A. Rastvorimoe steklo [Soluble Glass]. Moscow, Gosudarstvennoe izd-vo literatury po stroitel'nym materialam publ., 1956, 412 p.

About the authors: Baranov Evgeniy Vladimirovich — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering (Voronezhskiy GASU), 84 20-letiya oktyabrya st., Voronezh, 394006, Russian Federation; baranov.evg@mail.ru;

Neznamova Oksana Mikhaylovna — student, Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering (Voronezhskiy GASU), 84 20-letiya oktyabrya st., Voronezh, 394006, Russian Federation; baranov.evg@mail.ru;

Chernyshov Evgeniy Mikhaylovich — Doctor of Technical Sciences, Professor, Member of the Russian Academy of Architectural and Construction Sciences (RAACS), Chairman of Presidium of Central Regional Section of RAACS, Professor, Department of Material Science and Technology of Construction Materials, Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering (Voronezhs-kiy GASU), 84 20-letiya oktyabrya st., Voronezh, 394006, Russian Federation; chem.@vgasu.vrn.ru; +7 (473) 258-99-67;

Pustovgar Andrey Petrovich — Candidate of Technical Sciences, Professor, Director, Research and Educational Center for New Construction Technologies and Materials, Professor, Department of Construction Nuclear Facilities, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation.

For citation: Baranov E.V., Neznamova O.M., Chernyshov E.M., Pustovgar A.P. Issledovanie ratsional'nykh sostavov kompozita iz drevesnoy shchepy na osnove silikatnogo i tsementnogo svyazuy-ushchego dlya stenovykh paneley bystrovozvodimykh maloetazhnykh zdaniy [Research into Rational Compositions of a Composite Material That Comprises Wood Chips, Silicate and Cement Binders Used in the Manufacturing of Wall Panels of Pre-Fabricated Low-Rise Buildings]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2012, no. 11, pp. 131—139.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.