Исследование свойств древесных плит на основе минерального вяжущего

THE STUDY OF THE PROPERTIES OF WOOD BOARDS BASED ON MINERAL BINDER Ugryumov S.

Угрюмов Сергей Алексеевич / Ugryumov Sergey — профессор, кафедра лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств, Институт дизайна и технологий Костромской государственный университет, г. Кострома

Abstract: the possibility of applying the particles offlax in the technological production of construction wood boards based on cement binder. Comparative results of determination of physico-mechanical properties of cement bonded particle boards based on wood fillers and particles offlax. Found that the use of the particles offlax in the technological production of plates based on mineral binder is feasible and allows to obtain plates with the desired characteristics comparable with the characteristics on the basis of wood particles. Аннотация: оценена возможность применения костры льна в производстве строительных древесных плит на основе цементного вяжущего. Представлены сравнительные результаты определения физико-механических свойств цементно-стружечных плит на основе древесных наполнителей и костры льна. Установлено, что использование костры льна в производстве плит на основе минерального вяжущего является целесообразным и позволяет получить плиты с требуемыми характеристиками, сравнимыми с характеристиками плит на основе древесных частиц.

Keywords: cement particle Board, wood particles, flax, binder, strength.

Ключевые слова: цементно-стружечная плита, древесина, костра льна, вяжущее, прочность.

Цементно-стружечные плиты (ЦСП) являются эффективным строительным листовым материалом, обладающим огне-, био-, атмосферостойкостью, экологической чистотой. При их производстве традиционно применяются портландцемент в качестве вяжущего вещества и различные древесные отходы в качестве наполнителя.

Химический состав древесины активно влияет на свойства получаемых плит. В древесине присутствуют вещества, отрицательно влияющие на процесс твердения вяжущего, так называемые «цементные яды» [5]. Древесина, как органическое вещество, и цемент, как неорганическое гидравлическое вяжущее, антагонистичны по своей природе. Под действием щелочной среды цементного теста разлагаются и растворяются некоторые составляющие древесины, которые уменьшают скорость схватывания цемента, а при большой концентрации препятствуют образованию продуктов гидратации в цементе [2].

К веществам, отрицательно влияющим на процесс структурообразования ЦСП, прежде всего относятся сахара, образующиеся при разложении гемицеллюлозной части древесины при контакте с цементным тестом (сахароза, фруктоза, глюкоза).

Известно, что лиственные породы древесины обладают значительно большим количеством легкогидролизуемой гемицеллюлозной части [4], поэтому они в меньшей степени пригодны для производства качественных плит. Применимость этих пород повышается после предварительной обработки физическим, химическим или биологическим способами.

Применение в производстве ЦСП наполнителей с малым содержанием гемицеллюлоз является технологически и экономически оправданным. В качестве такого наполнителя может быть пригодна костра, ежегодно образующаяся при первичной обработке льна. Анализ литературы [1, 3, 6] показал, что по содержанию гемицеллюлозной части костра льна близка к распространенным хвойным породам (ель, сосна). Положительным качеством костры является то, что ее поверхность покрыта тонкой воскообразной пленкой (кутикулой) [6], которая предохраняет стебель от проникновения в него излишней влаги, а также предотвращает излишнее испарение влаги, способствует снижению контакта костры с цементным тестом, следовательно, ведет к снижению интенсивности разложения гемицеллюлоз на простейшие сахара. Среднее содержание основных компонентов некоторых древесных пород и костры льна представлено в таблице 1.

Таблица 1. Химический состав древесины и костры льна

Вид наполнителя Содержание основных компонентов, %

целлюлоза лигнин пентозаны гексозаны

Ель 45,2 28,1 10,3 12,3

Сосна 50,6 27,5 10,4 11,8

Береза 41,0 20,1 28,0 3,0

Костра льна 48,3 26,4 22,01 -

С целью сравнения свойств плит на основе различных наполнителей был проведен эксперимент с изготовлением и испытанием образцов на основе хвойной древесины (смесь ель и сосна), лиственной древесины (береза), костры льна, костры льна в смеси с очесом (волокном). При изготовлении образцов использовался рецепт: наполнитель - 280 м.ч.; портландцемент марки 500 - 770 м.ч.; сульфат алюминия - 11,6 м.ч.; жидкое стекло - 27 м.ч.; вода - 470 м.ч.

Готовая цементно-стружечная или цементно-костровая смесь загружалась в форму для предварительной подпрессовки, а затем зажималась в металлических кассетах и выдерживалась в течение двух суток без прогрева. После выгрузки из кассет, готовые плиты выдерживались 26 суток, а затем раскраивались на образцы для проведения испытаний. Полученные результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2. Физико-механические характеристики плит

Физико-механические характеристики Вид наполнителя

Стружка лиственных пород Стружка хвойных пород Костра льна Костра льна + очес

1. Предел прочности при изгибе, МПа 3,19 5,35 6,72 5,45

2. Предел прочности при отрыве, МПа 0,186 0,196 0,122 0,107

3. Разбухание по толщине, % 1,2 4,1 3,9 1,7

Сравнительный анализ результатов показал, что использование костры льна в производстве плит на основе минерального вяжущего является целесообразным. Прочностные и физические характеристики плит на основе костры льна сопоставимы с характеристиками плит на основе древесных частиц.

Применение костры льна в производстве цементных плит позволит экономить древесные ресурсы, эффективно утилизировать отходы льнопроизводства, снижать себестоимость продукции за счет меньшей стоимости наполнителя и отсутствии предварительной обработки его для снижения содержания «цементных ядов».

Литература

1. Борухсон Б. В., СидоровМ. И. Общая технология льна. М.: Легкая индустрия, 1964. 255 с.

2. Волынский В. Н. Технология древесных плит и композиционных материалов. СПб.: Лань, 2010. 336 с.

3. Живетин В. В., Гинзбург Л. Н., Ольшанская О. М. Лен и его комплексное использование. М.: Информ-Знание, 2002. 400 с.

4. Леонович А. А., Оболенская А. В. Химия древесины и полимеров. М.: Лесная промышленность, 1988. 152 с.

5. Мельникова Л. В. Технология композиционных материалов из древесины. М.: МГУЛ, 1999. 226 с.

6. СоболевМ. А. Химия льна и лубоволокнистых материалов. М.: Гизлегпром, 1963. 142 с.