Исследование прочности и теплопроводности древесно-минерального композита, изготовленного из механоактивированного древесного сырья

Abstract

Переработка низкокачественной древесины и древесных отходов – устойчивый мировой тренд развития лесоперерабатывающей промышленности. Актуальность темы обусловлена наличием значительных объемов неиспользуемых древесных ресурсов, вовлечение в промышленный оборот которых позволит не только получить дополнительные доходы, но и снизит высокую экологическую нагрузку, связанную с негативным влиянием древесных отходов в плане их высокой пожарной опасности и способствования распространению вредителей леса. В работе исследованы физико-механические свойства (плотность, прочность, теплопроводность) древесно-минерального композита (ДМК), изготовленного на основе механоактивированного древесного наполнителя и минерального вяжущего (портландцемента). Механоактивация проводилась путем кавитационной обработки пульпы, содержащей воду и сосновые опилки. Методика исследования заключалась в первоначальном анализе отечественных и зарубежных публикаций по теме исследований композиционных материалов из древесного сырья, проведении натурного эксперимента с изготовлением и испытанием экспериментальных образцов древесно-минерального композита из кавитированных древесных опилок. В результате работы установлено, что кавитационная обработка древесных опилок приводит к резкому повышению прочностных показателей ДМК. Механоактивация древесных опилок позволяет увеличить прочность опилко-бетона до величины 15,8 МПа. Величина предела прочности соответствует показателю керамзитобетонного или пескобетонного блока М 100 или конструкционного бетона B 15. Кавитационная обработка древесного сырья полностью исключает негативное влияние водорастворимых веществ на процессы набора прочности портландцементом. Производство ДМК позволяет вовлекать в переработку лигноцеллюлозные отходы с получением негорючих экологичных материалов, пригодных в качестве стеновых, с возможностью адаптации для выпуска различного вида плит, панелей, крупноформатных строительных конструкций.

Processing of low-quality wood and wood waste is a stable global trend in the development of the wood processing industry. The relevance of the topic is due to the presence of signifi cant volumes of unused wood resources, the involvement of which in industrial circulation will not only generate additional income, but also reduce the high environmental burden associated with the negative impact of wood waste in terms of their high fi re hazard and contributing to the spread of forest pests. The research investigates the physical and mechanical properties (density, strength, thermal conductivity) of wood-mineral composite (WMC) made on the basis of mechanically activated wood fi ller and mineral binder (portland cement). Mechanical activation was carried out by cavitation treatment of pulp containing water and pine sawdust. The research methodology consisted of the initial analysis of domestic and foreign publications on the topic of research into composite materials from wood raw materials, conducting a full-scale experiment with the production and testing of experimental samples of wood-mineral composite from cavitated wood sawdust. The result of the research is that cavitation treatment of wood sawdust leads to a sharp increase in the strength indicators of WMC. Mechanical activation of wood sawdust allows increasing the strength of sawdust concrete to 15,8 MPa. The value of the ultimate strength corresponds to the indicator of expanded clay concrete or sand concrete block M 100 or structural concrete B 15. Cavitation treatment of wood raw materials completely eliminates the negative impact of water-soluble substances on the processes of gaining strength of portland cement. The production of wood-mineral composites allows involving lignocellulose waste in processing to produce non-combustible, environmentally friendly materials suitable for wall applications, with the possibility of adaptation for the production of various types of slabs, panels, and large-format building structures.