ВЛИЯНИЕ ЭКСТРАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ДРЕВЕСИНЫ НА СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНОСТРУЖЕЧНЫХ КОМПОЗИТОВ

Криворотова А.И.¹, Усольцев О.А.²

¹Кандидат технических наук, доцент, ²Студент,

Сибирский государственный технологический  университет

ВЛИЯНИЕ ЭКСТРАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ДРЕВЕСИНЫ НА СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНОСТРУЖЕЧНЫХ КОМПОЗИТОВ

Аннотация

В статье рассмотрены свойства цементностружечных композитов в зависимости от способа экстрагирования древесного сырья и влияния вида и количества экстракта на свойства получаемых композитов.

Ключевые слова: экстракция, цементностружечные композиты, прочность.

Krivorotova A.I.¹ Usoltsev O.A.²

¹PhD in Engineering, ²Student,

Siberian State Technological University

INFLUENCE EXTRACTIVES OF WOOD ON PROPERTIES CEMENTOSTRUZHECHNYE COMPOSITES

Abstract

The article deals with the properties of cementostruzhechnye composites, depending on the method of extraction of raw wood and the influence of the type and quantity of the extract on the properties of the obtained composites.

Keywords: extraction, cementostruzhechnye composites, mechanical durability.

Общие закономерности процесса образования древесно-цементных композиционных материалов основаны на возникновении различного рода связей между частицами древесины и вяжущим. В таких материалах матрицей являются минеральные вяжущие, наполнителем – древесина в ее различных видах. Древесный наполнитель обладает уникальными свойствами, которые могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на качественные показатели сформированного композиционного материала [1].

К отрицательным свойствам древесины в первую очередь следует отнести высокую химическую активность древесины, препятствующую процессам схватывания, твердения и структурообразования цементного камня.  Наиболее активное воздействие на данные процессы оказывают различные водорастворимые простейшие сахара, в меньшей степени – крахмал, танины и смоля. Эти вещества принято называть цементными ядами.

В данных исследованиях была поставлена задача исследования влияния экстрактивных веществ, выделенных из древесины различными способами, на свойства готового композиционного материала.

Методика проведения исследований была принята следующая: навески смеси древесных частиц хвойных пород подвергались экстракции холодной, горячей водой и гексаном, высушивались до влажности 10 % и смешивались с раствором химических добавок и портландцементом. Образцы цементностружечных плит, изготавливались стандартным способом и испытывались. Компонентный состав для исключения его влияния на показатели материала на протяжении всей работы оставался постоянным. Изменение касались только количества экстрактов и типа обработки стружки.

На рис. 1 приведены результаты испытаний полученных образцов цементностружечных плит. Из представленных  результатов видно, что наилучшие показатели физико-механических свойств получаются у цементностружечных плит, изготовленных из древесных частиц, после экстракции горячей водой. Наименьшей плотностью и прочностью обладают цементностружечные плиты, изготовленные из сырья проэкстрагированного органическим растворителем гексаном. Это объясняется тем, что при экстрагировании горячей и холодной водой из древесины вымываются крахмал, пектины, неорганические соли, красители, танниды,  которые в значительной степени препятствуют схватыванию и твердению цемента, тем самым, уменьшая его плотность и прочность. После экстракции гексаном из древесины вымываются смолистые вещества, жиры, смоляные и жирные кислоты, эфиры этих кислот, воски,  которые в меньшей степени влияют на портландцемент. Таким образом, можно сделать вывод, что для обеспечения качественных показателей ЦСП, используемое сырье необходимо проваривать. Однако использовать горячую воду для нейтрализации «цементных  ядов» в  производстве  не  безопасно и экономически невыгодно. Обработка холодной водой дает практически те же результаты по физико-механическим характеристикам древесно-цементных плит, что и горячей водой, поэтому далее в работе  приведены результаты исследований плит на основе древесного сырья, экстрагированного холодной водой.

Рис. 1 -  Прочность и водопоглощение цементностружечных плит в зависимости от вида обработки стружки

Дальнейшие исследования проводились в направлении изучения продолжительности схватывания древесно-цементной смеси и качественных показателей цементностружечной плиты в зависимости от количества экстрактивных веществ, добавляемых в исходный заполнитель, и в зависимости от продолжительности обработки заполнителя при экстрагировании.

На рис. 2 приведены зависимости прочности цементностружечных плит при статическом изгибе от количества экстрактивных веществ, введенных в древесно-цементную композицию. С увеличением количества экстрактивных веществ прочность при статическом изгибе уменьшается от 10,3 до 4,2 МПа. Введение 1 и 2 м.ч. экстрактивных веществ в древесно-цементную композицию хотя и приводит к снижению прочности ЦСП,  однако оно соответствует предъявляемым стандартам  к марке плиты ЦСП-2  (9,8 МПа и 11,1 МПа соответственно).

Рис. 2 -  Зависимость  прочности  цементностружечных  плит  от количества  экстрактивных  веществ

В качестве вывода можно указать следующее: экстракция водой позволяет удалить из древесины наибольшее количество экстрактивных веществ, препятствующих структурообразованию цементностружечной плиты; увеличение содержания экстрактивных веществ в древесном сырье приводит к значительной потери прочности.

Литература

1. Хрулев В.М. Цементностружечные плиты в строительстве / В.М. Хрулев, М.Г. Мальцев, Р.Ш. Хасанов.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001.- 96 с.
2. Молодые ученые в решении актуальных проблем науки: Всероссийская научно-практическая конференция. Сборник статей студентов и молодых ученых. Том 2, Красноярск, 2009. 218 с.

References

1. Khrulev C. M. cementostruzhechnye boards in construction / C. M. Khrulev, M., Maltsev, R. W. Khasanov.- Ufa: Publishing Publishing house of UGNTU, 2001.- 96 C.
2. Young scientists in solving actual problems of science: all-Russian scientific-practical conference. Collection of articles of students and young scientists. Volume 2, Krasnoyarsk, 2009. 218 C.