К.т.н., проф. Хорошилова Т.И., д.х.н., проф. Ковалёва С.В., Гапоненко Т.Н.

Мелитопольский государственный педагогический университет

им. Б. Хмельницкого, Украина

Долговечность композита строительного

назначения на основе отходов

Строительная отрасль сегодня является одной их самых пострадавших в кризисный период. По всей стране заморожены тысячи строительных объектов; в то же время строительный комплекс является одним из самых масштабных секторов экономики, так как он предъявляет спрос на продукцию многих других отраслей: металлургии, машиностроения, силикатной и химической промышленности и т.д. Отсутствие в Украине развитой индустрии современных строительных и отделочных материалов и изделий сформировало зависимость отрасли от их импорта. И это притом, что в Украине есть все возможности для налаживания собственного производства данных видов продукции. Стимулирование развития отечественного производства строительных и отделочных материалов и разработка новых строительных материалов являются сегодня одними из приоритетных направлений вывода строительства из кризисной ситуации.

Целью нашей работы является расширение сырьевой базы для композиционных стройматериалов на основе отходов деревообрабатывающей и химической полимерной промышленности.

Объектом исследования служили отходы плёночных полимеров: полиэтилена, полипропилена и полиамида, а также отходы деревообрабатывающей промышленности в виде опилок.

Известен композиционный материал строительного назначения на основе отходов плёночного полиэтилена, отходов производства полиэтилена высокого давления с низкой молекулярной массой, которые исполняют роль связующего; в качестве наполнителя использованы сельскохозяйственные отходы: шелуха проса, шелуха гречихи, лузга подсолнечника [1]. Отходы деревообрабатывающей промышленности (опилки) используются в производстве полимерных композитов [2].

С целью расширения ассортимента связующих и наполнителей для производства полосовых прокладок в конструкциях перекрытий в дополнение к работам [1,2,3] нами испытаны в качестве связующих: отходы плёночного полипропилена и полиамида; в качестве наполнителей – древесные опилки.

Рецептура композита (массовые части):

1. отходы полимерной плёнки: полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП), полиамид (ПА) – до 35 м.ч.;

2. отходы полиэтилена высокого давления с низкой молекулярной массой (НМПЭ) – до 25 м.ч.;

3. древесные опилки – до 40 м.ч.

Композит изготавливали методом прессования (Т = 393-493⁰К, p = 0,01- 0,02 МПа), время выдержки 12 мин на миллиметр толщины.

Отходы полимерных материалов предварительно очищали от загрязнений, мыли и сушили. Опилки освобождали от случайных предметов и крупных кусков древесины и сушили в потоке горячего воздуха в течение 10-30 мин.

Технологический процесс изготовления композита состоял из стадий:

- подготовка материалов, взвешивание согласно рецептуре;

- обработка опилок низкомолекулярным полиэтиленом в мешалке типа

Вернер – Пфляйдерер при температуре 323⁰ – 363⁰ С в течение 10-20мин;

- составление пакета для прессования;

- прессование композиции.

Сырьевые материалы укладывали на форму – металлический лист с антиадгезионным слоем (целлофан, фторопласт).

Последовательность укладки материалов:

- листовые полимерные отходы;

- опилки, обработанные низкомолекулярным полиэтиленом;

- листовые полимерные отходы.

Для сравнения изготавливали контрольные композиты по технологии [1] на основе шелухи зерновых и отходов плёночного полиэтилена. Полученные образцы композитов испытывали в качестве прокладок в конструкциях перекрытий в течение 1998 - 2008 гг. Толщина плит, установленных на испытание – 10 мм. После испытаний плиты разрезали ножовкой на кубики

10×10 (мм), измельчали в шаровой мельнице в течение 50 мин, после чего измельчённый материал разделяли на фракции:

• крупная – более 9 мм;

• средняя – не менее 9-5 мм;

• мелкая (пыль) – менее 5 мм.

О долговечности композита судили по двум основным показателям: визуальная целостность плит композита и сыпучести материала. Результаты испытаний представлены в таблице.

Таблица

Изменение показателей композита после 10 лет натурных испытаний

Наименование показателей	Изменение показателей композита состава, (%)
	ПЭ + шелуха зерновых или с НМПЭ		ПП + опилки с НМПЭ		ПА + опилки с НМПЭ
	До испытаний	После испытаний	До испытаний	После испытаний	До испытаний	После испытаний
Визуальная целостность плиты	—	Хор.	—	Хор.	—	Хор.
Сыпучесть (соотношение фракций в композите после испытаний), % : крупная	99,9	51 – 46	99,9	51 – 44	99,9	52 – 48
средняя	—	40 – 42	—	39 – 42	—	38 – 40
мелкая (пыль)	0,1	9 – 12	0,1	10 – 14	0,1	10 – 12

Как видно из таблицы, после 10-летней экспозиции образцов композита на основе отходов в натурных условиях в качестве полосовых прокладок в конструкциях перекрытия, образцы плит не изменились. Визуальная целостность плит не нарушена.

Сыпучесть композита, определяемая гранулометрическим показателем соотношения фракций в композите после испытаний, примерно одинакова для всех составов, что объясняется применением низкомолекулярного полиэтилена для обработки наполнителей.

В то же время вид полимерной связки (ПЭ, ПП, ПА), также как и вид наполнителя (опилки, шелуха злаковых или лузга подсолнечника) практически не оказывают влияния на долговечность полимерного композита.

Таким образом, для производства полимерных композитов строительного назначения можно применять отходы полимерных материалов – полиэтилена, полипропилена, полиамида, отходы деревообрабатывающей промышленности (опилки) и отходы обработки злаковых (шелухи) и подсолнечника (лузги).

Приднестровская Академия строительства и архитектуры [3] после испытаний разработанного нами материала на звукоизоляционные свойства делает вывод о пригодности материала в качестве полосовых прокладок в конструкциях перекрытий [3].

Наши исследования показали, что долговечность композита строительного назначения – более десяти лет. Испытания продолжаются.

Литература:

1. Чудопалова О. Композит на основе отходов / Чудопалова О., Хорошило-

ва Т. // Recyrkulacja tworzyw sztucznych: prace naukowe konferencja 5-7.11.1997: Gliwice.- 1997.- С. 209-210.

2. Котенджі О.А. Совместное использование отходов древесины и

электрохимических производств для изготовления пластиков / Котенджі О.А., Хорошилова Т.І., Яниш Т.М. // ХV Менделєєвський з’їзд з загальної і прикладної хімії «Хімічні проблеми екології» 24-29 мая 1993: Мінськ.- 1993.- т.3.- С. 348-349.

3. Чудопалова О. Звукоизоляционные свойства пластика на основе отходов

/ Чудопалова О., Челноков А., Сысоев С., Хорошилова Т. // II науково- технічна конференція «Polymery i kompozyty konstrukcyjne» 16-18 pazdźiernik 1996: Ustron 96.- 1996.- С. 209-212.