CC BY
83
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА
ОСНОВЕ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ Печенкин Артем Юрьевич, студент (e-mail: [email protected]) Карцев Игорь Игоревич, студент (e-mail:[email protected]) Колтунов Антон Сергеевич, студент (e-mail: [email protected]) Куценко Ольга Ивановна, доцент Юго-Западный государственный университет, г.Курск, Россия
В данной статье рассматриваются особенности строительных материалов из отходов древесины. Проведен анализ прочностных, теплотехнических характеристик, экологических и технологических качеств. На основе этих данных сделан вывод о целесообразности применения рассматриваемых материалов в различных конструкциях.
Ключевые слова: строительные материалы из отходов древесины, арболит, фибролит, опилкобетон.
Современные тенденции предъявляют к строительной отрасли требования технологического, экономического и экологического характера. Те же требования относятся и к строительным материалам, выбор которых на данный момент очень велик.
Покупатель хочет получить долговечное, качественное жилье, потратив на это как можно меньше средств.
Застройщику важно получить экономическую выгоду, и применить материал простой в монтаже, легкий и энергоэффективный, который отвечает всем требованиям современный строительных норм.
Такими свойствами обладают материалы на основе древесных отходов, они могут использоваться для теплоизоляции, для звукоизоляции, для строительства, для отделочных работ. Дерево экологически чистый натуральный материал, а изготовление композитов на основе древесных отходов позволяет значительно сэкономить.
К таким материалам относятся арболит, фибролит, опилкобетон.
Основными требованиями предъявляемыми к таким материалам являются: прочность, сопротивление теплопередаче, плотность.
Арболит- легкий бетон на основе цементного вяжущего, органических заполнителей до (80-90%) и химических добавок.
Рисунок 1 - Внешний вид арболита
В качестве цементного вяжущего для изготовления арболита применяют: портландцемент марки по прочности на сжатие не ниже 400 (по ГОСТ 10178) или портландцемент (включая быстротвердеющие портланд-цементы) класса не ниже ЦЕМ 142,5 (по ГОСТ 31108).
В качестве органических заполнителей должны применяться: измельченная древесина из отходов лесозаготовок, лесопиления и деревообработки хвойных (ель, сосна, пихта) и лиственных (береза, осина, бук, тополь) пород .Размеры частиц не должны превышать по длине 30 мм (оптимально - 20 мм), по ширине 10 мм (оптимально - 5 мм), по толщине - 5 мм;
- содержание примеси коры в измельченной древесине должно быть не более 10%, хвои и листьев - не более 5% по массе сухой смеси заполнителей.
В качестве минерализатора используются химические добавки: водный щелочной раствор силикатов натрия (жидкое стекло), сернокислый глинозем, хлористый кальций.
В современном строительстве больше всего распространен арболит
3 3
плотностью от 500 кг/м до 700 кг/м ,показатель теплопроводности такого материала колеблется в пределах 0,08 - 0,12 Вт/мК, прочностные характеристики следующие: прочность на сжатие от 0,5МПа до 3,5 МПа, прочность на растяжение при изгибе от 0,4МПа до 1,0МПа.
Обычно применяется в виде готовых строительных блоков или плит для возведения самонесущих стен или внутренних перегородок зданий, а также в качестве теплоизоляционного и звукоизоляционного материала.
Арболит не поддерживает горение, удобен для обработки. Конструкционные виды обладают высоким показателем прочности на изгиб, могут восстанавливать свою форму после временного превышения предельных
нагрузок. К недостаткам арболита можно отнести пониженную влагостойкость. Наружная поверхность конструкций из арболита, соприкасающихся с атмосферной влагой, должна иметь защитный отделочный слой. Влажность воздуха в помещениях со стенами из арболита желательно поддерживать не выше 75 %. Арболит применяют для монолитного строительства малоэтажных зданий жилого, хозяйственного и производственного назначения, а также в виде блоков.
Фибролит - плитный материал, изготовляемый из древесной шерсти и неорганического вяжущего вещества. Древесная шерсть - это лентовидное волокно толщиной 0,2 - 0,5мм, шириной 1 - 8мм и длиной до 25см, изготовленное из древесины на специализированном оборудовании. Благодаря высокому содержанию древесины, материал сохраняет в себе ее экологические качества, прочность, технологичность и теплоизоляционные качества. Для получения древесной шерсти используется как правило неделовая древесина различных пород, в том числе и лиственных.
В качестве вяжущего вещества в основном применяют портландцемент, иногда магнезиальное вяжущее - неорганическое вяжущее вещество на основе оксида магния, затворяемого хлоридом и/или сульфатом магния.
Для минерализации древесной шерсти применяется так называемый запирающий компонент. В его качестве, как правило, используется раствор жидкого стекла (водный щелочной раствор силикатов натрия или калия, низкой концентрации и сернокислый глинозем.
Плотность фибролита 300-500кг/м , показатель теплопроводности от 0.08 Вт/мК до 0.1 Вт/мК. Прочность на сжатие фибролита 0,10-0,50 MПa;
Прочность на растяжение при изгибе 0,40-1,80 MПa.
Фибролит имеет высокий показатель огнестойкости, обладает биологической и химической стойкостью.
Рисунок 2 - Внешний вид фибролита
Фибролит успешно применяется в условиях повышенной влажности, например в бассейнах.Ограждающая конструкция с использованием фибролита получается теплее традиционных из кирпича и пеноблоков, не
создает большой нагрузки на фундамент. В результате это позволяет добиться высокого качества строительства при относительно невысоких затратах и за минимальные сроки.
Возможное применение:
- несъемная опалубка бетона;
- стены для всех типов строений;
- плоская и малонаклонная кровля;
- перегородки для всех типов строений;
- длиннопролетная кровля (до 6 м);
- термо- и звукоизоляция;
- акустические потолки;
- каркасное домостроение (повышение тепловой инерции).
Опилкобетон - материал на основе чистых, безопасных, природных компонентов: цемента, песка, древесных опилок.Высокое содержание в опил-кобетонефибровидных частиц придает блокам из этого материала очень хорошие механические свойства, которые проявляются при испытании на растяжение и изгиб. По этим механическим показателям опилкобетон уверенно опережает многие известные строительные материалы, среди которых и такой популярный, как пенобетон. Древесные опилки в опилкобе-тоне выполняют армирующую функцию, чем и объясняются высокие прочностные характеристики материала.
33
Плотность опилкобетона варьируется от 300кг/м до700кг/м~ в зависимости от объема наполнителя. Прочность опилкобетона зависит от марки цемента.
Для возведения жилых в том числе многоэтажных зданий, может быть рекомендовано применение опилкобетонных блоков (камней) прочностью не менее 4,9 - 9,6 МПа марка бетона на сжатие М-50 М-100. Для получения максимальных значений прочности опилкобетонных блоков, рекомендуется применение цемента марки М-500 и модифицирующих добавок бетона.
Рисунок 3 - Внешний вид опилкобетона
Теплопроводность опилкобетона плотностью 700кг\м3 составляет 0,32 Вт/мК.
Возможность изготовления блоков из опилкобетона с заданными свойствами позволяет использовать этот материал для возведения практически любых зданий общего назначения. Кроме того, опилкобетон является отличным материалом для строительства самостоятельных ограждающих конструкций, он с успехом может быть использован для утепления стен уже возведенных зданий.
Вывод
Проведя анализ данных строительных материалов из отходов древесины мы пришли к выводу, что арболит, фибролит и опилкобетон это материалы которые удовлетворяют современныем технологическим, прочностным и теплотехническим требованиям в строительстве.
Арболит и фибролит лучше подходят: в качестве несъемной опалубки для ж/б конструкций, в качестве материала для перегородок и ненесущих легких конструкций, а также в качестве утеплителя. Опилкобетон более прочный материал поэтому он конкурирует с пено- и газо-блоками, и с кирпичом в возведении малоэтажных домов.
Хочется отметить, что несмотря на экологичность древесного волокна и стружки, фибролит и арболит при горении выделяют токсичные химические вещества входящие в их состав для связывания древесины и бетона, поэтому их применение в помещениях с возможным большим скоплением людей не рекомендуется.
Самым главным достоинством этих материалов является экономическая целесообразность их производства, которая достигается за счет применения отходов деревообрабатывающей промышленности.
Список литературы
1. Эксплуатационное состояние сохраняемых строительных конструкций Сморчков А.А. учебное пособие / А. А. Сморчков; Минобрнауки России, Федеральное гос. бюджетное образовательное учреждение высш. проф. образования "Юго-Западный гос. унт" (ЮЗГУ). Курск, 2011.
2. Вопросы безопасности строительных конструкций из композиционных материалов Горностаев С.И., Картамышев Н.В., Кереб С.А., Клюева Н.В., Пахомова Е.Г., Сморчков А.А., Шевелев А.С. Курск, 2015.
3. Оценка технического состояния эксплуатируемых строительных конструкций зданий и сооружений Сморчков А. А., Кереб С.А., Орлов Д. А., Барановская К.О. Инженерно-строительный журнал. 2012. № 7 (33). С. 70-75
4. Совершенствование методов расчета элементов из цельной и клееной древесины при режимных нагружениях Сморчков А.А., Потапова И.В., Сморчков Д.А., Орлов Д.А., Шевелев А.С.В сборнике: Современные деревянные конструкции. Теория. Практика. Эксперимент Материалы научно-практической конференции. 2010. С. 74-78.
5. Безопасность конструкций из клееной древесины на стадии изготовления Сморчков А.А., Орлов Д.А., Кереб С.А., Барановская К.О. Промышленное и гражданское строительство. 2013. № 12. С. 74-75.
6. Влияние коэффициента вариации на надежность строительных конструкций Сморчков А.А., Кереб С.А., Орлов Д.А., Барановская К.О. Известия Юго-Западного государственного университета. 2013. № 5 (50). С. 164-167.
7. Оценка длительной прочности и долговечности древесины по показателям ползучести Сморчков А.А., Кереб С.А., Дубраков С.В.В сборнике: наука сегодня: проблемы и пути решения материалы международной научно-практической конференции: в 2 частях. 2016. С. 69-71
8. Влияние длительной эксплуатации на несущую способность деревянных элементов
Сморчков А.А., Кереб С.А., Дубраков С.В.Международный научно-исследовательский журнал. 2016. № 6-2 (48). С. 137-139.
9. Влияние длительного нагружения на устойчивость элементов из древесины Сморчков А.А., Кереб С.А., Дубраков С.В.В сборнике: Теория и практика приоритетных научных исследований сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции: в 4-х частях. 2016. С. 71-72.
10. Биопозитивные элементы для деревянного домостроения из древесных отходов Сморчков А.А., Орлов Д.А., Барановская К.О., Дубраков С.В.Биосферная совместимость: человек, регион, технологии. 2014. № 3 (7). С. 50-55.
Pechenkin Artem Yuryevich, student (e-mail: [email protected]) South-West state University, Kursk, Russia Kartsev Igor Igorevich, student (e-mail: [email protected]) South-West state University, Kursk, Russia Koltunov Anton, student (e-mail: [email protected]) South-West state University, Kursk, Russia Kutsenko Olga Ivanovna, associate Professor South-West state University, Kursk, Russia STUDY OF PROPERTIES OF BUILDING MATERIALS BASED ON WOOD WASTE This article discusses the features of building materials from waste wood. The analysis of the strength, thermal characteristics, environmental and technological qualities. Based on these data, the conclusion about expediency of application of these materials in various designs.
Keywords: construction materials from waste wood, cement wood, fiberboard, sawdust concrete.
