АНАЛИЗ СВОЙСТВ ПЛИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ КОСТРЫ И МИНЕРАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО

 

Угрюмов С.А. (КГТУ, г. Кострома, РФ)

 

The opportunity of application fires flax in manufacture of building plates is appreciated on the basis of cement. The comparative results of definition of properties of plates are submitted on the basis of wood наполнителей and fires льна in a combination to cement.

 

Цементно-стружечные плиты 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. К технологии ЦСП предъявляются достаточно высокие требования, обусловленные различной природой минерального вяжущего (цемента) и органического наполнителя  (древесины).

Химический состав древесины активно влияет на свойства получаемых плит. В древесине присутствуют вещества, отрицательно влияющие на процесс твердения вяжущего [1], их называют «цементными ядами». 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, т.е. отверждению.

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). В меньшей степени опасны крахмал, танины, смолы.

Известно, что лиственные породы древесины обладают значительно большим количеством легкогидролизуемой гемицеллюлозной части, поэтому  они в меньшей степени пригодны для производства качественных плит.  Применимость этих пород повышается после предварительной обработки физическим, химическим, механическим 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 [2-5] 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. Наличие кутикулы 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 табл.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
Лиственница	36,2	28,6	13,5	11,6
Пихта	52,1	29,9	11,0	6,3
Береза	41,0	20,1	28,0	3,0
Осина	43,6	20,1	26,0	2,0
Костра льна	48,3	26,4	22,01	-
Льняное волокно	56	4	5	-

 

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:

1. Наполнитель – 280 м.ч.

2. Портландцемент марки 500 – 770 м.ч.

3. Сульфат алюминия – 11,6 м.ч.

4. Жидкое стекло – 27 м.ч.

5. Вода – 470 м.ч.

Готовая цементностружечная или цементнокостровая смесь загружалась в форму для предварительной подпрессовки. Подпрессованные брикеты зажимались в металлических кассетах и выдерживались в течение 2-х суток без прогрева. После выгрузки из кассет, плиты выдерживались 26 суток, а затем раскраивались на образцы для проведения испытаний их физико-механических свойств. Полученные результаты представлены в табл. 2.

 

Таблица 2 – Физико-механические характеристики плит

Физико-механические характеристики	Вид наполнителя
	Стружка лиственных пород	Стружка хвойных пород	Костра льна	Костра льна + очес
1. Плотность плиты, кг/м3	1243	1209	1203	1260
2. Предел прочности при изгибе, МПа	3,19	5,35	6,72	5,45
3. Предел прочности при отрыве, МПа	0,186	0,196	0,122	0,107
4. Разбухание по толщине, %	1,2	4,1	3,9	1,7
5. Объемное разбухание, %	2,6	5,0	5,1	2,7
6. Водопоглощение, %	17,44	29,64	25,57	23,18

 

Все изготовленные образцы отличаются от требований ГОСТ 26816-86 на цементностружечные плиты в меньшую сторону, что объясняется отступлением от традиционной технологии их изготовления, в частности отсутствии операции термообработки. Однако сравнительный анализ результатов показал, что использование костры льна в производстве плит на основе минерального вяжущего является целесообразным. При этом прочность при изгибе, разбухание и водопоглощение несколько превышают характеристики плит на основе хвойных пород древесины.

Применении 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. Мельникова Л.В. Технология композиционных материалов из древесины : учебник для вузов /  Л.В. Мельникова. –М. : МГУЛ, 1999. -226 с.

2. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения/ Б.Н. Уголев. – М.: Лесная промышленность, 1986. - 386 с.

3. Леонович А.А. Химия древесины и полимеров /  А.А. Леонович, А.В. Оболенская. –М.: Лесная промышленность, 1988. -152 с.

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

5. Борухсон Б.В. Общая технология льна / Б.В. Борухсон, М.И. Сидоров. – М.: Легкая индустрия, 1964. – 255 с.

6. Соболев М.А. Химия льна и лубоволокнистых материалов / М.А. Соболев. – М.: Гизлегпром, 1963. – 142 с.