ПРОИЗВОДСТВО СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ

ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ ЗА РУБЕЖОМ

Основной вид древесных отходов в странах Европы — отходы лесопиления, которые, по данным европейского лесного бюлле­теня ФЛО Организации объединенных Наций, составляют 40% от обьема перерабатываемого пиловочника. Из них 25—27% со­ставляют кусковые отходы (горбыль, рейки, срезка). Если в 1955г. отходы использовали лишь на 5% от общего объема распиленного сырья, то в I960 г. эго количество удвоилось, и к 1964 г. соста­вило 20%.

По мнению представителей промышленности и ученых ряда европейских стран, в настоящее время не существует проблемы утилизации кусковых отходов древесины, которые используются в больших количествах в целлюлозно-бумажной промышленности и при производстве различных плнтных материалов. Значительно хуже используются опилки и кора.

В настоящее время за рубежом опилки используют не только в виде брикетов для топлива, но и для производства прессован­ных строительных материалов. Так, опилки применяют в качестве наполнителя в составе каустического магнезиального цемента для полов. В этом случае их перемешивают с пигментом и раствором хлористого магния. Смесь укладывают в два слоя. Опилки также - широко используют в виде добавок к материалам из гипса, что улучшает их изоляционные качества, снижает вес и стоимость.

Способ производства легкого бетона для блоков и плит пере­крытий с применением портландцемента, опилок и диатомита (кремнистой осадочной породы) разработан В. Р. Фрайбергом [80]. Добавка диатомита способствует повышению сцепления дре­весины и цемента. При замене опилок станочной стружкой каче­ство бетона значительно улучшается. При объемном весе изделий из легкого бетона 800 кг/м3 прочность их на изгиб составляет не менее 14 кгс/см2.

В США и ФРГ разработана технология получения изоляцион­ных плит из опилок и размолотой гидратцеллюлозы (35%). Раз­работаны и другие способы использования опилок в производстве строительных материалов.

Учеными многих стран уделяется самое большое внимание во­просам использования коры, и уже есть некоторые положитель­ные результаты в этой области. Например, Орегонским научно - исследовательским центром по изучению продукции из древесины в г. Корвалис (США) разработана технология производства плит из коры без связующих. Технологический процесс состоит из из­мельчения коры на молотковой мельнице, высушивания дробленки, просеивания ее через сито, настилки ковра на поддон и прессо­вания.

Плиты 'размером 304,8X304,8X9,5 мм прессуют при темпера­туре плит пресса 138° С. Время выдержки под давлением 10 мин. Охлаждают плиты в течение 5 мин со снятием давления. Осталь­ные режимы прессования плит приведены в табл. 53. Для повыше­ния прочности и расширения области применения плиты могут быть отделаны в процессе прессования крафт-картоном или фане­рой. Для повышения прочностных показателей плит при форми­ровании ковра может быть также добавлено древесное волокно.

Физико-мехапические свойства плит из коры зависят от техно­логии их производства, которая может быть изменена для прнда-

Ния плитам необходимых характеристик. Физико-механические свойства плит из коры следующие:

Водопоглощение, %............................................................. 2,0—14,1

Разбухание по толщине, % .................................. . . 1,3—13,6

Линейное расширение, % .................................................... 0,04—0,99

Модуль разрыва, кгс/см2........................................................... 32,5—566,5

» эластичности, кгс/см2 ................................................... 5202—117 820

Усилие, потребное для вбивания гвоздя в плиту,

Кг....................................................................................... 24,9—93,9

Усилие, потребиое для выдергивания из плиты

Шурупа, кг..................................................... ... 62,6—144,2

Удельный вес, г/см3.................................................................. 0,65—1,09

Плиты из коры могут быть использованы для обшивки внутрен­них стен, в качестве подкладочных слоев под другие материалы, среднего слоя столярных плит, панелей и для изоляции.

В связи с тем, что кора под воздействием тепла и давления обладает способностью к текучести, из нее могут быть изготовлены формованные изделия способом выдавливания.

Способ изготовления бетона на основе коры и цемента разра­ботан шведским инженером Тором Оттехолмом. Кору в виде дроб­лении обрабатывают вместе с цементом в бетономешалке, затем используют в качестве заполнителя вместо гравия при формовании бетонных изделий объемным весом 1000—1300 кг/м3 и звукопро­водностью 50—55 дцб. Расход сырья на производство 1 м3 коробе - тона следующий (кг):

Кора (влажностью 50%) . . . 470 Песок............................................ . 450

Шлак котельный сырой. . 100 Цемент........................................... 250

Песок может быть заменен гранулированным доменным шла­ком (320 кг/м3).

Широко используют за рубежом кусковые древесные отходы от лесопиления в измельченном виде для производства различных строительных материалов, чаще на основе минеральных вяжущих или синтетических клеев.

Широкое распространение получил за рубежом материал под названием «Верцалит». Его изготовляют па основе предварительно измельченных кусковых отходов и смол.

Технология производства верцалита, разработанная в ФРГ, заключается в следующем. Сырье в виде предварительно измель­ченных кусковых отходов от деревообработки и определенного сорта опилок (почти любой породы древесины) высушивают, а за­тем смешивают в специальных установках с синтетическими смо­лами и химическими добавками, способствующими повышению водо-, огне - и биостойкости материала. После этого в массу вводят отвердители; смесь поступает в бункер. Прессование изделий про-

Исходит в стальных формах горячим прессом. На 100 кг древесных отходов расходуется в среднем (кг):

TOC o "1-3" h z клея из смолы на основе мочевины....................................................... 18;

» » мелами новой смолы.................................................................... 7;

Водоотталкивающей эмульсии на основе воска..................................... 0,7;

Отвердителя на основе аммонхлорида и гексаметилентетро-

Хлорида................................................................................................. 1,2;

Порошка из мочевины (К-234).............................................................. 8

Физико-механические свойства верцалита в зависимости от на­значения следующие:

Толщина, мм.................................................................. 4—60

Удельный вес, г/см3,......................................................................... 0,4—1,1

Предел прочности при изгибе, кгс/см3 .......................................... 220—580

» » на растяжение, кгс/см2 .................................... 100—200

Модуль упругости, кгс/см2 ........................................... . 24000—90000

Водопоглощенне за 24 ч, %.................................... . . 6,8—44

Набухание после 24 ч пребывания в воде, % . 1,0—10

Коэффициент теплопроводности, ккал/м ч град. . 0,09—0,20

Твердость по Бринеллю, кгс/мм2....................................................... 4—15

Верцалит используют в строительстве для изготовления пане­лей, подоконных досок, опалубочных форм для ребристых перекры­тий, для дверей и других целей (рис. 42). Лицензии на изготовле­ние верцалита закуплены многими странами, в том числе США, Англией, Францией, Японией, Канадой и др.

Из материалов, изготовляемых па основе измельченных древес­ных отходов с применением минеральных вяжущих, следует отме­тить велокс. Под таким названием австрийская фирма «Velox» из­готовляет материал аналогичный нашему арболиту с физико-меха­ническими свойствами, приведенными ниже:

Объемный вес, кг/м3 ......................................................................... 550—600

. Предел прочности при изгибе, кгс/см2.................................................. 35

Коэффициент теплопроводности, ккал/м ч град............................ 0,091

Коэффициент звукопроводности, дцб...................................................... 31

Велокс выпускается в виде стеновых плит размером 200X50 см И толщиной 2,5; 3,5 и 5 см по технологии, сходной с технологией производства арболита. Однако в отличие от арболита, его изго­товляют на основе измельченных отходов более крупной фракции. В табл. 54 приведены данные расхода материалов на изготовление 1 м3 велокса в зависимости от толщины плиты.

В качестве заполнителя при производстве велокса чаще всего используют измельченные кусковые отходы еловой древесины, обес­печивающие получение материала высокого качества. В состав мас­ляной добавки входят жидкое стекло, щелочь кизирита (минерал из группы легкорастворимых одноводных сульфатов) и хлорид маг­ния. Плиты из велокса (толщиной 5 см) применяют для устрой­ства перегородок и стен, а также, для встроенной опалубки при устройстве железобетонных армированных ребристых перекрытий.

По данным фирмы, плитами перекрытий с опалубкой из велокса можно перекрывать большие пролеты зданий без опор и прогонов. Такая опалубка обеспечивает высокие тепло - и звукоизоляционные качества перекрытий, уменьшая одновременно их массу и толщину по сравнению с другими видами перекрытий (рис. 43). Встроенную опалубку из плитных элементов велокса, соединенных между со­бой крепежными скобами, широко применяют при устройстве сте­новых ограждающих конструкций. При этом расходуется всего от 7 до 14 скоб иа 1 м2 поверхности стены. Используя такой способ скрепления элементов между собой, фирма выпускает сборные эле­менты, .которые позволяют монтировать здания с минимальным количеством пригонок.

Всего фирмой выпускается четыре основных элемента: рядовой размером 100x25 см; угловой тех же размеров, применяемый для углов стен и устройства оконных и дверных проемов; простеночный элемент длиной до 200 см и высотой 25 см и, наконец, карнизный элемент длиной 100 см (рис, 44). Кроме указанных элементов,

Щины плит в элементах и общей толщины стены (от 15 до 35 см) На 1 мг готовой стены расходуется от 46 до 230 л бетона.

Материал, аналогичный арболиту и велоксу, но с использова­нием в качестве заполнителя станочной стружки, начал выпус­каться впервые под назва­нием дюризол в 40-х го дах в Швейцарии. Позднее производство дюрнзола по Швейцарской лицензии было налажено более чем в 20 странах Европы, Азии, Аф­рики и Америки.

Изделия выпускаются стандартного размера и по индивидуальному заказу.

К изделиям стандартно­го размера из чистого дюри - зола относятся в основном изоляционные (монолитные) плиты размером 150X50 см и толщиной от 3 до 8 см, плиты междуэтаж­ных и чердачных перекрытий 150x150 см и толщиной от 12 до 24 см, стеновые пустотелые блоки 50X25 см и толщиной от 15 до 30 см, пустотелые плиты для наклонных покрытий 150x50 см и
толщиной 8 см. К числу изделий, изготовляемых по специальному заказу, относятся кровельные плиты из твердого дюризола разме­ром ЗООхЮО см и толщиной от 12 до 24 см, рассчитанные на большие нагрузки.

Технология изготовления дюризоловых изделий следующая. Отсортированная станочная стружка от мебельного производства (с отсевом пыли и крупных фракций) размером от 2,5 до 15 мм Сначала проходит минерализацию раствором сульфита алюминия в специальном смесителе в течение 3—4 мин, затем подается транс­портером в бункера запаса. Из бункеров стружка направляется в бетоносмеситель емкостью 2 тыс. л, куда подается цемент и из­вестковое молоко. После тщательного перемешивания в течение 4—5 мин смесь подается на формовку.

Формование крупноразмерных плит для наружных стен, а также кровельных и изоляционных плит выполняется ручным способом с металлической бортоснасткой на металлических и деревянных поддонах с применением поверхностных вибраторов. Дюризоловая масса подвозится к местам формовки из бетоносмесительного от­деления автопогрузчиками. Пустотелые стеновые блоки изготов­ляют на автоматическом прессе карусельного типа производитель­ностью 5 тыс. шт. в смену.

При производстве твердого дюризола используется специально приготовляемая длинноволокнистая стружка. Прессуют плиты прессом общим усилием 450 т при удельном давлении 15 кгс/см2. Одновременно прессуется 42 плиты. Отпрессованные изделия про­ходят термообработку в течение 16 ч в специальной камере. После термообработки изделия выдерживаются в теплом помещении около 14 суток. Расход сырья для производства 1 м3 дюризола сле­

Дующий (кг): ^

Обычный Твердый

Дюрнзол дюризол

Портландцемент.................................................. 250—300 700

Древесная стружка (в основном еловой

Древесины)....................................................... 200—230 270

Химические добавки.......................................... 37 37

Основные физнко-механические свойства дюризоловых изделий:

Объемный вес, кг/м3 ................................................................. 480—600

Прочность на изгиб, кгс/см2 ........... 9—12

» при сжатии, кгс/см2.................................................. 12—35

Коэффициент теплопроводности, ккал/м-ч-град . . 0,095—0,120

Особенно широкое применение нашли пустотелые дюризоловые блоки в качестве стенового материала при строительстве зданий высотой до 14 этажей (рис. 45). Залитые бетоном пустоты дюризо­ловых блоков, расположенные по вертикали, образуют бетонное ядро, которое несет вертикальную нагрузку стен, тогда как сам дюризол выполняет функции теплоизоляции и несет штукатурку. По данным Швейцарского государственного института контроль­ных испытаний материалов и конструкций, дюризоловые блоки
(при заполненных бетоном пустотах) имеют прочность до 335 кгс/см2.

Особого внимания заслуживают многослойные дюрнзоловые крупноразмерные панели, выпускаемые фирмой Лоис Ростан (ФРГ). Эта фирма имеет дюрнзоловые заводы в Констанце и Ра - венсбурге, где сборное индустриальное строительство из бетонно - дюризоловых панелей полностью вытеснило другие строительные материалы.

Дюрнзоловые панели длиной от 3 до 6 м и толщиной 26 см идут на возведение наружных стен зданий. Панели состоят из четырех

Слоев. Первый слой выполняет­ся из легкого бетона, второй слой (ядро) — из тяжелого бе­тона, третий — из дюризола и четвертый снова нз тяжелого бе­тона. Использование таких па­нелей при сооружении мало­этажных жилых зданий позво­ляет значительно сократить сро­ки строительства. Например, двухсемейный дом из 105 дюри - золовых элементов фирма Лоис Ростан собирает за 2 дня.

Способность дюризола «ды­шать» в сочетании с его высоки­ми теплоизоляционными и конст­руктивными качествами позво-

Рис. 45. Типы пустотелых дюрпзоло - ляет также использовать этот вых блоков, применяемых в качестве материал при строительстве жи-

Стенового материала при строительстве В0ТН0В0ДЧЄСКИХ помещений.

MU^rriQTOWUllV опошш

Многоэтажных здании

Термодин или лигно - пласт — это древесный плас-

Тик, получаемый нз древесных отходов без добавления связую­щих веществ термодинамическим способом, разработанным в ФРГ. В качестве исходного сырья используют отходы деревообрабаты­вающего производства, представляющие собой смесь опилок и "стружек, а также мелкие кусковые отходы влажностью около30%.

Мелкие отходы из деревообрабатывающих цехов пневмотранс­портом I (рис. 46) подаются в циклон и далее в бункер 2. Нз бун­кера отходы поступают в барабанную сушилку 3, где они высуши­ваются до абсолютной влажности 4—5%. Высушенные отходы на­правляются для размола на мельницу Кондукс 4, а затем в виде древесной муки подаются ковшовым элеватором 5 в смеситель фирмы «Ледиче» 7. Сюда из бачка 6 добавляется расчетное количе­ство воды для доведения влажности прессматериала до 10%. Го­товый прессматериал из смесителя подается в бункер 8, а затем на место заполнения матриц 9. Матрицы с прессматериалом по­ступают для подпрессовки при давлении 100 кгс/см2 в течение 2,5 мин в холодный пресс 10.

Освобожденные из матриц брикеты поступают в прессы горя­чего прессования 11, а матрицы возвращаются к месту их заполне­ния. Прессование происходит в прессформах с хромированной ра­бочей поверхностью, установленных одна па другую, с верхним давлением при удельном давлении 200—250 кгс/см2-, температура прессформ 180° С. Время выдержки в прессе под давлением 10 мин; Время охлаждения прессформ до 30—60° С 10—15 мин. Весь цикл прессования занимает 30 мин.

Выгруженные из пресса изделия поступают в камеру кондицио­нирования 12, где выдерживаются при определенных температур - но-влажностных режимах 7—10 дней.

После кондиционирования и снятия грата изделия поступают в цех отделки 13 и далее на склад готовой продукции 14.

В технологической линии предусмотрен усовершенствованный способ поверхностной отделки изделий с одновременным прессова­нием в горячих прессах. В этом случае технологический процесс состоит из трех потоков: подготовки брикета, подготовки специ­альной формы покрытий и сборки пакета с прессованием изделий.

Брикет подготавливают способом, описанным выше. Подготовка специальной формы покрытий заключается в следующем: из ру­лона 16 креповая бумага подается на валики 17, погруженные в бак с раствором меламиноформальдегидной смолы. После этого бумага с. клеем подается роликовым транспортером 20 в сушиль­ную камеру 19 с темными инфраизлучателями 18 и вытяжной шах­той 15. После высушивания пленка подается к автоматическим ножницам 21, которые разрезают ее на куски необходимого формата.

Уложенные в стопы куски пленки направляются к штампу 22, Где происходит раскрой их по размеру изделия. Затем они по­даются в пресс для формования при температуре 70° С специаль­ной формы покрытий, в которые вставляют брикет.

Третий технологический поток начинается с момента сборки па­кета из подготовленного брикета и формы покрытий.

Сформированную меламиновую пленку укладывают в пресс- форму 23, затем кладут брикет и накрывают его сверху также ме - ламиновой пленкой. Горячее прессование в прессе 24 происходит при температуре примерно 170°.

По данным авторов, разработавших термодинамический способ производства, термодин обладает сравнительно высокими физико- механическими свойствами. Так, изготовленный из опилок древе­сины бука термодин объемным весом 1,35—1,38 г/см2 имеет предел прочности при статическом изгибе 415 кгс/см2, предел прочности при растяжении 230 кгс/см2, твердость по Бринеллю 14,5 кгс/мм2, Ударную вязкость 6,2 кг - см/см2, водопоглощение за 24 ч — 6,5%, разбухание за 24 ч при водопоглощении — 3,6%.

Высокие физико-механические свойства материала позволяют широко использовать его в строительстве, а также в мебельной промышленности.

[1] Там же, с. 150.

1. Отходы, получившие название вторичного сырья, так как они могут частично или полностью заменить первичное сырье.