Строительство и Архитектура/4. Современные строительные материалы

Магистр Степанова Т.О.

Казанский национальный исследовательский технологический университет, Россия

Исследования в области разработки технологии получения нового древесно-наполненного теплоизоляционного материала на основе древесных отходов

Древесно-композиционные материалы – это композиционные изделия, которые состоят из основного древесного сырья (измельченная древесина, древесные отходы) и вспомогательных веществ: минеральные связующие, цемент, гипс, термопластичные полимеры. Они используются в качестве конструкционных, теплоизоляционных, а также отделочных изделий.

Для теплоизоляции зданий сегодня используется огромное количество материалов, и большинство из них принадлежит к классам минераловатных теплоизоляторов (каменная вата, стекловолокно) и газонаполненным полимером (пенополиуретан, экструдированный пенополистирол). И только в последние годы популярность завоевывают теплоизоляционные материалы, получаемые переработкой неделовой древесины – древесноволокнистая теплоизоляция, древесно-стружечные и цементно-стружечные плиты. Классические представители - фибролит, арболит, опилкобетон. Но с позиций современных требований они не обладают достаточными теплозащитными свойствами и уровнем гидрофобности [1].

На базе кафедры ПДМ КНИТУ разработана ресурсосберегающая технология переработки древесных отходов с получением высокоэффективного композиционного материала, обладающего высокими теплоизоляционными свойствами. Полученный материал - дерево-пенобетон в пенополиуретановой оболочке - состоит из технологической щепы, поризованного минерального связующего в комплексе с полимерным покрытием. На основании этой технологии в производство внедрен комплекс по переработке древесных отходов с получением теплоизоляционного материала (рис.1).

Рис. 1 - Технологическая схема получения теплоизоляционных материалов из древесных отходов: 1 - бункер; 2,15 - секторный питатель; 3 - смеситель СГС-700; 4,7,9,11,13 - буферная емкость; 5,8,10,12 – объемный питатель; 6 - пенобетоносмеситель ПБС-1000; 14 - формы; 16 - подпрессовочное устройство; 17 - камера гидратации; 18 - заливочная установка НАСТ-7М; 19 - специализированная форма; 20 – питатель пенополиуретановой смеси

Технологический процесс получения теплоизоляционного материала состоит из стадий предварительной обработки древесного наполнителя и связующего, приготовления древесно-пенобетонной смеси, формования, гидратации древесно-пенобетонных плит и нанесения полимерной оболочки [2].

В результате экспериментальных исследований определено соотношение компонентов основы материала: технологическая щепа 38,0 – 40,0 масс.%, раствор стекла натриевого с плотностью 1,6 г/см³ 3,8 – 4,0 масс.%, портландцемент М400 39,0 – 41,0 масс.%, хлорид кальция 0,34 – 0,36 масс.%, техническая пена марки ПБ2000 0,84 – 0,86 масс.%, вода 15,1 – 16,4 масс.%; соотношение компонентов оболочки композита необходимо устанавливать в диапазонах: полиол 54 - 56 масс.%, полиизоционат 44 - 46 масс.%.

Коэффициент теплопроводности разработанного теплоизоляционного материала на основе древесных частиц составляет 0,15 Вт/мК. Прочность теплоизоляционного материала составляет – от 1,2 до 1,5 МПа, при изгибе – от 0,9 до 0,7 МПа. Величина водопоглощения за 24 часа составляет 5 %, что соответствует значению показателя полно-наполненного пенополиуретанного материала с закрытоячеистой структурой, поэтому при длительной эксплуатации ухудшение теплофизических показателей не наблюдается. Полученный дерево-пенобетон отличается высокой прочностью, низкой теплопроводностью и невысокой стоимостью относительно существующих аналогичных теплоизоляционных материалов, но по показателю теплопроводности уступает пенополиуретановым плитам.

Таблица 1.

Относительная эффективность разработанного теплоизоляционного материала в количественном выражении

Наименование материала	Коэффициент теплопроводности	Цена м^2 толщиной 50 мм., руб
Дерево-пенобетон в пенополиуретановой оболочке	1	300
ППУ	ниже в 2,75 раза	900
Арболит	выше в 1,5 раза	200
Пенобетон	выше в 1,9 раза	180

Проведенный экономический анализ подтвердил эффективность внедрения на рынок и конкурентоспособность разработанного теплоизоляционного материала [3].

Литература:

1. Сафин Р.Г., Зиатдинова Д.Ф., Сафина А.В., Степанова Т.О., Крайнов А.А. Современные направления переработки лесных ресурсов. // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. –Т. 18. №15. - С. 144-148.

2. Сафин Р.Г., Степанов В.В., Хайруллина Э.Р., Гайнуллина А.А., Степанова Т.О. Современные строительные материалы на основе древесных отходов. // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. –Т. 17. №20. - С. 123-128.

3. Сафин, Р.Г. Новые исследования и разработки в области получения древесно-композиционных материалов на основе древесных отходов / Сафин Р.Г., Степанов В.В., Исхаков Т.Д., Гайнуллина А.А., Степанова Т.О. // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. –Т. 18. №6. - С. 139-142