Прочность и теплопроводность материалов на основе измельченной древесины для малоэтажного строительства

Актуальность проблемы утилизации отходов, появляющихся при переработке круглых лесоматериалов, определяет повышение требований ресурсосбережения и рационального природопользования. В производстве технологической щепы образуются значительные объемы отходов. Современные технические и технологические решения позволяют снизить количество отходов, но не избавиться от них полностью. Одним из перспективных направлений переработки таких отходов является их использование в качестве заполнителя для щепоцементных плит, арболита и иных строительных материалов для малоэтажного строительства.

Фракционирование щепы было осуществлено на стандартном анализаторе древесных частиц. Гранулометрический состав нефракционированной щепы был определен по массе остатка на сите. Было изготовлено 4 серии образцов. Состав первой серии включал щепу только фракции 5 мм, второй серии - щепу фракции 10 мм, третьей - фракции 20 мм. В четвертой серии образцов была использована нефракционированная щепа, состоящая из смеси древесных частиц, гранулометрический состав которой по массе указан выше. В качестве связующего для испытуемого композиционного материала применен портландцемент марки 400, в качестве добавки - жидкое стекло и для затворения древесно-цементной смеси - вода. Количество щепы и других составляющих по массе - одинаково для всех четырех серий.

Изготовления образцов включало в себя минерализацию щепы двухпроцентным раствором сульфата алюминия и вибропрессование.

Картинна разрушения отмечена следующая:
1) путем смятия (фракция 20 мм и смесь) - связующее перестает скреплять древесные частицы между собой, трансформируя форму образца, уменьшается расстояние между частицами по вертикали (они «прижимаются» друг к другу под давлением пресса и свободно отделяются от образца на боковых его гранях), происходит выпучивание;
2) продольная трещина (фракция 10 мм и 5 мм) перестает образец в момент преодоления предельного сопротивляться сжатию, разрушение проходит по связующему.

Самый высокий средний предел прочности и неплохой результат по теплопроводности в возрасте 28 суток показали образцы из щепы фракции 10 мм, необходимо откорректировать состав для увеличения прочности (путем введения добавок) и снижения теплопроводности (возможно, введением в состав в некотором количестве фракции 5 мм).

Неплохие средние значения выявлены у образцов из щепы фракции 5 мм, однако для дальнейшей работы с этим составом необходимо введение добавок, увеличивающих прочность, а также увеличение доли щепы.

Образцы из нефракционированной щепы показали лучшие значения по теплопроводности, поэтому, сбалансировав фракционный состав таким образом, чтобы максимально закрыть древесными частицами пустоты между древесными частицами, можно получить теплоизоляционный материал из низкосортной древесины.

Гранулометрический состав, безусловно, влияет на прочность, теплопроводность и плотность материала:
1. высокой прочности препятствует наличие крупных частиц, но и наличие частиц размером менее 5 мм тоже, так как это повышает водопоглощение щепоцементной смеси, а, следовательно, снижает прочность;
2. для теплопроводности скорее важен объем блока занятый теплопроводным материалом. Если между частицами остаются пустоты, они заполняется цементным раствором, и чем меньше его будет, тем более высоких теплотехнических характеристик удастся добиться. Однако при этом снижается прочность. В случае с фракцией 20 мм и 10 мм таких пустот остается достаточно много и теплопроводность повышена, а смесь частиц разного размера и образцы из щепы фракции 5 мм обладают большей «полнодревесностью» и поэтому менее теплопроводны.

С. А. Титова