Застосування деревинних відходів у будівельній галузі 1. Класифікація

Застосування деревинних відходів у будівельній галузі

1. Класифікація матеріалів для будівництва з використанням деревинної сировини 2. Матеріали і вироби, що виготовляють з кускових відходів 3. Будівельна продукція, для виробництва, якої використовують м’які деревинні відходи (тирсу, верстатну стружку) 3.1. Будівельні суміші 3.2. Плитні матеріали для будівництва 4. Будівельні матеріали і вироби, які виготовляють на основі кори або гілок

Рекомендована література 1. Коротаев Э. И. Производство строительных материалов из древесных отходов / Э. И. Коротаев, В.И. Симонов. – М.: Лесн. пром-сть, 1972. – 144 с. 2. Бехта П.А. Технологія деревинних композиційних матеріалів : Підручник. / П.А. Бехта. – К.: Основа, 2003. – 336 с. 3. Химерик, Т. Ю. Использование отходов деревообрабатывающей промышленности в строительстве [Текст] : научное издание / Т.Ю. Химерик, Э.М. Долгий, Г.С. Томин. – К. : Будівельник, 1989. – 96 с.

1. Класифікація матеріалів для будівництва з використанням деревинної сировини Залежно від виду використовуваної сировини будівельні матеріали і вироби з деревинних відходів поділяють на три групи: матеріали і вироби, що виготовляють з кускових відходів; будівельна продукція, для виробництва якої використовують тирсу і верстатну стружку; будівельні матеріали і вироби, які виготовляють на основі кори або гілок.

Матеріали і вироби, що виготовляють з кускових відходів (окрайців, рейок, кінців дощок тощо), отримуваних в процесі лісопиляння або деревообробки поділяють на дві підгрупи: вироби, що виготовляють механічним шляхом із застосуванням або без застосування клейових речовин; вироби, що виготовляють шляхом попереднього подрібнення кускових відходів і подальшого формування на їх основі виробів.

Залежно від природи в’яжучого матеріали для будівництва з деревинних відходів поділяють на: полімерні – з використанням, як в’яжучого синтетичних полімерів (термореактивні полімери); неорганічні – з використанням, як в’яжучого мінеральних речовин (цемент, гіпс, магнезіальне в’яжуче, рідке скло); без в’яжучого.

Залежно від способів виробництва будівельні матеріали поділяють на чотири групи: продукція, яку виготовляють механічним шляхом із застосуванням верстатного устаткування у поєднанні зі склеюванням і без нього. Сюди відносяться клеєні панелі і щити, торцеві щити, штукатурна і покрівельна дранка та інші вироби з деревинних відходів; будівельні матеріали і вироби, для виробництва яких потрібне формуюче устаткування і мінеральне в’яжуче: арболіт, гіпсотирсові блоки, тирсобетон й інші матеріали; продукція, що випускається із застосуванням пресуючого устаткування і клейових речовин: СП, ВП, тирсоліт тощо.; матеріали і вироби, що виготовляють за допомогою пресуючого устаткування і високотемпературної обробки без в'яжучих.

Залежно від області застосування будівельні матеріали і вироби з деревинних відходів можна поділити на дві групи: конструкційно-ізоляційні матеріали, які використовують для влаштування стін, перегородок, підлоги, покрівлі; опоряджувальні матеріали, використовувані для обробки стін і стель усередині будівель, виготовлення вбудованих меблів тощо.

2. Матеріали і вироби, що виготовляють з кускових відходів Штукатурна дранка. Її виготовляють з рейок, брусків, окрайців. У дранці допускаються зрощені з деревиною суки (діаметром до 10 мм) і також отвори від випавших сучків. Товщина дранки 2...5 мм, ширина – 15...40 мм, довжина 1,0...2,5 м. Штукатурну дранку доставляють в зв'язках по 100 шт. або зібрану у вигляді грат і укладену в пакети по 10 м2 в кожній.

Обапіл використовують для виготовлення опалубки, підшивки дахів. Виготовляють з окрайців від розпилювання хвойних порід. Види обапола : окрайцевий і дощатий.

3. Будівельна продукція, для виробництва якої використовують м’які деревинні відходи (тирсу, верстатну стружку) 3.1. Будівельні суміші Термопорит – це матеріал середньою густиною 600 кг/м3. Його використовують для стяжок підлог і як плитний матеріал в каркасному будівництві.

Витрата матеріалів на 1 м2 термопориту

Суміш заливають в металеві або металодерев’яні форми і витримують протягом 1…2 діб за температури 15°С і вище. Під час приготування суміші деревинну тирсу потрібно просіяти через сито з отворами 10…20 і 5 мм. Залишок на ситі 5 мм – основна маса для суміші, до неї допускається додавати до 30% залишку на ситі 10 мм. У розчиномішалку (бетономішалку) заливають воду, потім рідке скло; у отриманий розчин додають вапняне тісто, хлорне вапно і цемент. Після перемішування маси протягом 1…2 хв вводять тирсу і перемішують 5…6 хв.

Тирсобетон. Це конструкційно-теплоізоляційний бетон, в якому тирсу і пісок використовують як наповнювач, а цемент і вапно як в’яжуче. Суміші можна використовувати для виготовлення поштучних блоків різних розмірів для зведення стін споруд, а також для безпосереднього укладання в опалубку під час зведення монолітних стін.

Витрата матеріалів на 1 м3 тирсобетону

Тирсу потрібно просіяти через сита з отворами 10…20 і 5 мм. Залишок на ситі 5 мм – кондиційна тирса. Для збільшення міцності до неї можна додати до 30 % деревної стружки. Виготовляють суміш тирсобетону в наступній послідовності: спочатку ретельно перемішують пісок і цемент, до сухої маси додають тирсу і перемішують з подальшим поступовим введенням води. Для приготування суміші використовуються звичайні розчиномішалки. Для термопорита і тирсобетона витрата води залежить від вологості тирси: за W=25…50% витрата води – 300…350 кг/м3, за W=50…100% – 250…300 кг/м3.

Під час виготовлення блоків суміші закладають у форми, ретельно їх трамбують і витримують 1…2 доби за температури 15°C і вище. У складі сумішей допускається застосування замість просіяного піску гравію з піском в співвідношенні до 60 % гравію. Під час укладання суміші в опалубку шарами 150…200 мм потрібно ретельно трамбувати кожен шар. Виготовлення блоків рекомендується на спеціальних віброустановках, але за їх відсутності необхідне ретельне трамбування у формах.

Арболіт є легким бетоном на органічних заповнювачах, що отримують в результаті формування і тверднення підібраної суміші, що складається з мінерального в’яжучого, наповнювачів (відходів виробництва лісозаготівель, лісопиляння і деревообробки, стебел конопель і льону), хімічних добавок і води. Арболіт щільністю вище 400 кг/м3 відноситься до важкогорючих, а нижче – до тих, що згорають і при захисті його від зволоження – до біостійких матеріалів. Теплоізоляційні матеріали з арболіта застосовують у збірних і монолітних конструкціях будівель різного призначення з відносною вологістю повітря приміщень не більше 75%.

Розміри деревних частинок подрібненої деревини не повинні перевищувати за довжиною - 40 мм, за шириною - 10 мм, за товщиною - 5 мм. Домішок кори в заповнювачі – не більше 10%, хвої і листя – не більше 5%.

Середня витрата компонентів кг на 1 м3 арболіту

Гіпсотирсовий бетон – це суміш для виготовлення блоків, які застосовують для влаштування внутрішніх стін в житлових, громадських і виробничих будівлях з відносною вологістю повітря не більше 60%. Витрату будівельного гіпсу і тирси приймають в співвідношенні 1:4 (за об'ємом). Для зменшення термінів схоплювання гіпсу можна застосовувати тваринний клей, активований вапном або каустичною содою (50 г на відро води). Для кладки стін з гіпсотирсових блоків використовують суміш у складі гіпсу і тирси 1:3 за об'ємом.

Терміз – це теплоізоляційний матеріал на основі гашеного вапна, тирси, цементу, суглинку. Застосовують в будівництві у вигляді плит або моноліту для утеплення стін і покрівлі. Порядок виготовлення: у гашене вапно додають цемент і заздалегідь подрібнений сухий суглинок, ретельно перемішують протягом 3…4 хв в розчиномішалці, потім в суміш додають зволожену до 120…150 % тирсу і ретельно перемішують. При укладанні термізу монолітним способом застосовують вібратори.

Витрата матеріалів на 1 м3 термізу Термін затвердіння – 10…14 днів, коефіцієнт теплопровідності – 0,17 Вт/(м·К). Забезпечується ізоляція стін або перекриттів за t = -30°C – 180 мм, за t = -40°C – 220 мм.

Цементностружкова суміш – це суміш або блоки на її основі, що рекомендують для влаштування стін житлових і господарських одноповерхових будівель. Для суміші застосовують верстатну стружку хвойних порід розміром 10…50 мм (окрім модринової), вологістю не більше 15 %, не допускається вміст кори, тирса, гнилизни і забруднюючих речовин, які повинні відсіятися на ситі з отворами 10 мм. Приготування суміші: спочатку готують цементний розчин в теплій воді, потім 15 % розчину заливають в змішувач разом з розрахунковою кількістю стружки, перемішують протягом 1 хв, після чого додають решту 85 % стружки і перемішують до рівномірної консистенції протягом 2 хв, не більше.

Витрата матеріалів на 1 м3 суміші Витрата матеріалів на один блок розміром 600×250×250 мм (ЦСБ-10)

Ксилоліт – застосовують у вигляді розчину або плит під час влаштування підлог в сухих приміщеннях житлових і громадських будівель. Ксилоліт виготовляють на основі тирси, каустичного магнезиту і хлористого магнію. Склад розчинів сумішей на одношарове покриття

Типи ксилолітових плит і склади їх сумішей

3.2. Плитні матеріали для будівництва Верцаліт - виготовляють на основі заздалегідь подрібнених кускових відходів і смол. Технологія виробництва верцаліту, розроблена у ФРН, полягає в наступному. Сировину у вигляді подрібнених кускових відходів від деревообробки і певного сорту тирси (майже будь-якої породи деревини) висушують, а потім змішують в спеціальних установках з синтетичними смолами і хімічними добавками, сприяючими підвищенню водо-, вогне- і біостійкості матеріалу. Після цього в масу вводять затверджувачі; суміш поступає в бункер. Пресування виробів відбувається в сталевих формах гарячим пресом.

На 100 кг деревинних відходів витрачається в середньому: клею зі смоли на основі мочевини – 18 кг; меламінової смоли – 7 кг; водовідштовхуючої емульсії на основі воску – 0,7 кг; затверджувача на основі амонійхлориду і гексаметилентетрохлориду – 1,2 кг; порошку з мочевини (К-234) – 8 кг.

Фізико-механічні властивості верцаліта залежать від призначення: товщина 4…60 мм; густина – 0,4…1,1 г/см3; границя міцності на згин – 21,58…56,90 МПа; границя міцності на розтяг – 9,81…19,62 МПа; модуль пружності – 2354,4…8829 МПа; водопоглинання за 24 год – 6,8…44 %; набухання після 24 год перебування у воді – 1,0…10 %; коефіцієнт теплопровідності – 0,105…0,233 Вт/(м·К); твердість за Брінеллем – 4…15 кгс/мм2.

Під назвою велокс австрійська фірма «Velox» виготовляє матеріал з фізико-механічними властивостями, приведеними нижче: Густина, кг/м3 ………………………………550…600 Границя міцності на згин, МПа………………3,43 Коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м·К)….… 0,106 Коефіцієнт звукопровідності, дцб……………31 Велокс випускається у вигляді стінових плит розміром 200×50 см і завтовшки 2,5; 3,5 і 5 см за технологією, схожою з технологією виробництва арболіту. Проте на відміну від арболіту, його виготовляють на основі подрібнених відходів крупнішої фракції.

Витрата матеріалів на виготовлення 1 м3 плит з велокса

Як заповнювач під час виробництва велокса найчастіше використовують подрібнені кускові відходи ялинової деревини, що забезпечують отримання матеріалу високої якості. До складу олійної добавки входять рідке скло, луг кизириту (мінерал з групи легкорозчинних одноводневих сульфатів) і хлорид магнію. Плити з велокса (завтовшки 5 см) застосовують для влаштування перегородок і стін, а також, для вбудованої опалубки при влаштуванні залізобетонних армованих ребристих перекриттів.

Дюризол – плити з верстатної стружки і мінерального в'яжучого. До виробів стандартного розміру з чистого дюризола відносяться в основному ізоляційні (монолітні) плити розміром 150×50 см і завтовшки від 3 до 8 см, плити міжповерхових і горищних перекриттів 150×150 см і завтовшки від 12 до 24 см, стінні порожнисті блоки 50×25 см і завтовшки від 15 до 30 см, порожнисті плити для похилих покриттів 150×50 см і завтовшки 8 см. До виробів, що виготовляються по спеціальному замовленню, відносяться покрівельні плити з твердого дюризола розміром 300×100 см і товщиною від 12 до 24 см, розрахованого на великі навантаження.

Технологія виготовлення дюризолових виробів така. Відсортована верстатна стружка від меблевого виробництва (з відсівом пороху і крупних фракцій) розміром від 2,5 до 15 мм спочатку проходить мінералізацію розчином сульфіту алюмінію в спеціальному змішувачі протягом 3…4 хв, потім подається транспортером в бункери запасу. З бункерів стружка прямує в бетономішалку місткістю 2 тис. л, куди подається цемент і вапняне молоко. Після ретельного перемішування протягом 4…5 хв суміш подається на формування.

Формування великорозмірних плит для зовнішніх стін, а також покрівельних та ізоляційних плит виконується ручним способом на металевих і дерев'яних піддонах з металевими бортами із застосуванням поверхневих вібраторів. Дюрізолова маса підвозиться до місць формування з бетонозмішувального відділення автонавантажувачами. Порожнисті стінні блоки виготовляють на автоматичному пресі карусельного типу продуктивністю 5 тис. шт. в зміну.

Під час виробництва твердого дюризола використовують довговолокнисту стружку. Пресують плити пресом загальним зусиллям 450 т за питомого тиску 1,47 МПа. Одночасно пресують 42 плити. Вироби, що відпресували, проходять термообробку протягом 16 год в спеціальній камері. Після термообробки вироби витримують в теплому приміщенні близько 14 діб.

Витрата сировини для виробництва 1 м3 дюризола

Основні фізико-механічні властивості дюризолових виробів: густина, кг/м3 .........................................480…600; міцність на згин, МПа ............... ……….0,88…1,18; міцність при стисканні, МПа..................1,18…3,43 коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м·К)..0,110…0,140 Дюризолові панелі завдовжки від 3 до 6 м і завтовшки 26 см йдуть на зведення зовнішніх стін будівель. Панелі складаються з чотирьох шарів. Перший шар виконується з легкого бетону, другий шар (ядро) – з важкого бетону, третій – з дюризола і четвертий знову з важкого бетону.

Особливо широке застосування знайшли порожнисті дюризолові блоки як стінний матеріал при будівництві будівель заввишки до 14 поверхів.

Цементний фіброліт є плитним матеріалом, що отримують з деревної шерсті, відформованої під пресом в суміші з портландцементом, рідше з магнезійним або органічним в’яжучим. Перевагами фіброліта є легке оброблювання, хороше зчеплення з штукатурним шаром і бетоном. Плити важкогорючі і біостійкі. Недоліки плит – значна повітропроникність, велике водопоглинання, низька водостійкість. Деревинна шерсть, довжина якої може досягати 400…500 мм, ширини 4…7 мм, а товщина 0,25…0,5 мм. Цей матеріал отримують при переробці неділової деревини хвойних порід, також можуть використовувати листяні породи. Плити фіброліта формують шляхом змішування деревної шерсті, що пройшла обробку, з цементом. Отриману масу пресують і піддають термічній обробці.

Залежно від призначення цементно-фібролітові плити поділяють на такі марки: Ф-300 - плити теплоізоляційні; Ф-400 - плити теплоізоляційно- конструкційні й звукоізоляційні, Ф-500 - плити конструкційно-теплоізоляційні й звукоізоляційні (акустичні).

Деревинна шерсть Звичайний акустичний композитний високої густини

Фібролітові плити виготовляють довжиною 2,4 і 3 м, шириною 0,6 і 1,2 м, товщиною 30…150 мм. Фізико-механічні властивості фібролітових плит

4. Будівельні матеріали і вироби, які виготовляють на основі кори або гілок Спосіб виготовлення бетону на основі кори і цементу розроблений шведським інженером Тором Оттехолмом. Подрібнену кору вимішують разом з цементом в бетономішалці, потім використовують як заповнювач замість гравію під час формування бетонних виробів густиною 1000…1300 кг/м3 і звукопровідністю 50…55 дцб. Витрата сировини на виробництво 1 м3 коробетону така: кора (вологістю 50%) – 470 кг; пісок – 450 кг; шлак котельний сирий – 100 кг; цемент – 250 кг. Пісок може бути замінений гранульованим доменним шлаком (320 кг/м3).

Орегонським науково-дослідним центром з вивчення продукції з деревини в м. Корваліс (США) розроблена технологія виготовлення плит з подрібненої кори без в’яжучих. Технологічний процес складається з подрібнення кори на молотковому млині, висушування подрібненої кори, просіювання її через сито, настилання килима на піддон і пресування.

Плити розміром 304,8×304,8×9,5 мм пресують за температури плит преса 138°С. Час витримки під тиском 10 хв. Охолоджують плити протягом 5 хв із зняттям тиску. Для підвищення міцності і розширення області застосування плити можуть бути личковані в процесі пресування крафт-картоном або фанерою. Для підвищення міцнісних показників плит при формуванні килима може бути також додане деревне волокно. Фізико-механічні властивості плит з кори залежать від технології їх виробництва, яка може бути змінена для надання плитам необхідних характеристик.

Режими пресування плит з кори без в'яжучого

Фізико-механічні властивості плит з кори: водопоглинання – 2,0…14,1 %; розбухання за товщиною – 1,3…13,6 %; лінійне розширення – 0,04…0,99 %; межа міцності при розриванні – 3,19…55,57 МПа; модуль пружності – 510,32…11558,14 МПа; зусилля, потрібне для вбивання цвяха в плиту – 24,9…93,9 кг; зусилля, потрібне для витягування з плити шурупа – 62,6…144,2 кг; густина – 0,65…1,09 г/см3. Плити з кори можуть бути використані для обшивання внутрішніх стін, як підкладкові шари під інші матеріали, середнього шару столярних плит, панелей і для ізоляції.

Плити з цілісної кори є листовим матеріалом завдовжки до 3 м, шириною 0,39…1,19 м і завтовшки 22…25 мм. Виготовляють їх пресуванням цілісної кори деревини ялини, ялиці або модрини без в’яжучих і клейових речовин. Технологічний процес виготовлення таких плит, розроблений Л. А. Будріним, складається з таких операцій: підготовки стовбура дерева до знімання кори, знімання кори, обробки знятої кори, склеювання кори в листи шляхом пресування, обрізання плит за розміром і пакетування готової продукції.

Для виготовлення блоків з гілок використовують відходи від лісозаготівель у вигляді свіжозрубаних гілок сосни, ялини, верби, кедра, ялиці й інших порід деревини діаметром не більше 8 см, які ущільнюють спеціальним пресом. Для підвищення біостійкості блоки антисептують 6% розчином кремнійфтористого амонію в спеціальних ваннах місткістю 2…2,5 м3, занурюючи в них блоки на 10…15 хв. Після антисептування вироби проходять атмосферне сушіння під навісом до вологості 20…30%. Блоки густиною 420…750 кг/м3 можуть бути застосовані як конструкційний матеріал в безкаркасному одноповерховому будівництві. При будівництві будівель заввишки більше 2,5 м застосовують арматуру (4…8 мм), яку укладають на рівні перемичок, підвіконь, під перекриттям.

Термодін або лігнопласт – це деревний пластик, що отримується з деревних відходів без додавання в'яжучих речовин термодинамічним способом, розробленим у ФРН. Як сировину використовують відходи деревообробного виробництва, що є сумішшю тирси і стружки, а також дрібних кускових відходів вологістю близько 30 %. Термодін володіє порівняно високими фізико-механічними властивостями. Так, виготовлений з тирси деревини буку термодін густиною 1,35…1,38 г/см3 має межу міцності при статичному згині 40,71 МПа, межа міцності при розтягуванні 22,56 МПа, твердість за Брінеллем 14,5 кгс/мм2, водопоглинання за 24 год – 6,5%, розбухання за 24 год при водопоглинанні – 3,6 %. Високі фізико-механічні властивості матеріалу дозволяють широко використовувати його в будівництві, а також в меблевій промисловості.

Короліт – конструктивно-теплоізоляційна плита на основі кори і мінеральних в’яжучих. Технологія виробництва короліта, розроблена ЦНДІМОД, і складається з наступних основних процесів: механічного подрібнення органічної сировини, змішування її з в’яжучим і хімічними добавками і формування з королітової суміші виробів. Як регулятор схоплювання швидкотвердіючих в’яжучих може бути використана бура, глютиновий клей та інші добавки. Для захисту матеріалу від мікроорганізмів в королітову суміш додають антисептуючі суміші, наприклад 1…1,5% розчин оксиддифенілу натрію. Короліт на гіпсовому в’яжучому має межу міцності при стисканні до 1,47 МПа, а при статичному згині до 0,34 МПа. Коефіцієнт теплопровідності матеріалу становить 0,140…0,163 Вт/(м·К).

Короліт використовують для тепло- і звукоізоляції, а також для влаштування перегородок і внутрішніх стін малоповерхових будівель. Витрата сировини для виробництва 1 м3 короліту

Дякую за увагу!