СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕРМОДРЕВБЕТОНА Российский патент 2023 года по МПК C04B18/26 C04B28/04 C04B40/00 C04B111/20 

Изобретение относится к технологии производства строительного материала и можем быть использовано для производства конструкционного (стенового), теплозащитного и декоративного материала в виде термодревбетонных блоков или в виде легкого товарного термодревбетона на основе древесного наполнителя с повышенной прочностью и теплозащитными свойствами, пониженным водо- и влагопоглощением по сравнению с легкими бетонами на основе органических заполнителей.

Известен способ получения арболитовой смеси включающий в состав портландцемент, древесную дробленку, гипс, известь, кормовую патоку, отходы ткацкого производства в определенном процентом составе [1]. Способ направлен на повышение водостойкости строительного материала.

Недостаток заключается в том, что гипс, благодаря своим свойствам, хорошо абсорбирует и удерживает влагу, что ведет к накоплению влаги в арболите.

Известен стандартизованный способ изготовления арболитовой смести [2], заключающийся в применении портландцемента в качестве вяжущего материала, измельченной древесины (дробленки) ели, сосны, пихты, березы, осины, бука и тополя определенных размеров, полученной из отходов лесозаготовок, лесопиления и деревообработки; а также мелких заполнителей в виде природного песка и т.п. Для улучшения свойств арболитовой смеси и арболита допускается применение химических добавок.

Несмотря на применение химических добавок арболит, изготовленный стандартизованным способом, имеет относительно высокую степень впитываемости влаги и воды, что, в свою очередь, оказывает негативное влияние на прочность и эксплуатационную целостность строительного материала. Высокая степень водо- и влагопоглощения арболита на основе древесных заполнителей создает повышенную влажность внутри помещений и благоприятные условия для образования плесневелых и других грибов на внутренних конструктивных элементах зданий и сооружений.

Известен способ изготовления арболита с применением в качестве заполнителя термически модифицированной древесины (ТМД) [3]. Заполнителем для опытных образцов служила древесная соломка длиной 10-60 мм. Технологический процесс изготовления арболита заключается в измельчении древесины, сушке и термической модификации древесины в среде топочных газов, доизмельчении, вымачивании, подготовке химических добавок, дозировании и приготовлении арболитовой смеси. При этом в качестве сырья для изготовления заполнителя из ТМД могут служить отходы механической обработки древесины или низкосортная древесина.

Недостатком представленного способа является отсутствие достаточной информации о составе и соотношении компонентов для приготовления арболитовой смеси, а также параметров (требований) к процессу термической модификации. Также известно, что применение технологии термической модификации в среде топочных газов существенно загрязняет поверхностные слои древесного заполнителями продуктами сгорания, смолами и т.п., поднимает на поверхности древесины ворс, что в целом негативно влияет на адгезионные свойства заполнителя из ТМД и цементного камня. Данный аналог взят нами за прототип.

Общим недостатком существующих способов изготовления арболита является применение измельченной древесины (дробленки) стандартного размера (по толщине до 5 мм, по длине - до 30 мм, по ширине - до 10 мм) в виде пластинок (технологическая щепа) или иголок (игольчатая щепа), а также соломки, как указано в способе [3]. Он заключается в том, что у таких частиц ТМД наблюдается высокая влаго- и водопроницаемость как у необработанной древесины в поверхностных слоях (до 1-1,5 мм) [4]. В связи с этим у мелкоизмельченной ТМД (игольчатой щепы, мелкой стружки, опилы и т.п.) наблюдается высокая степень набухаемости при сорбции пара и воды, что в целом негативно влияет на прочность арболита. Наоборот, у более крупноизмельченной ТМД в более глубоких ее слоях (свыше 1,5-2 мм) влаго- и водопроницаемость незначительная, что придает ей в целом существенно более низкие показатели впитываемости воды и влаги.

Технический результат заключается в повышении прочности, теплозащитных свойств, снижении влаго- и паропроницаемости легких бетонов на основе древесины за счет уменьшения содержания гемицеллюлозы, уксусной кислоты и других экстрактивных веществ в древесине, являющихся «цементными ядами»; в снижении плотности древесины и повышении сопротивляемости древесины водо- и влагопоглощения, увеличения стабильности формы и размеров древесины под влиянием паров и влаги.

Технический результата достигается тем, что измельчение древесного сырья осуществляют до размера частиц в интервале от 5 мм до 40 мм, термическую модификацию осуществляют в паровоздушной среде при температурах обработки от 140 до 240 °С с последующей промывкой полученного термически модифицированного древесного заполнителя водой и обработкой – выдержкой в течение не менее 30 минут в 5%-ом водном растворе поливинилацетатной эмульсии, формование термодревбетонной смеси осуществляют вибролитьем или вибропрессованием с последующей выдержкой при естественных условиях или в паровоздушных камерах с тепловлажностной обработкой, приготовление термодревбетонной смеси осуществляют непосредственно после обработки указанным раствором поливинилацетатной эмульсии при следующем соотношении компонентов, об.%: портландцемент М 500 8-10, мелкий заполнитель – песок 30-32, крупный заполнитель в виде указанной измельченной термически модифицированной древесины 60.

Способ изготовления бетона на основе ТМД заполнителя состоит из следующих этапов:

1. Получение древесного заполнителя с установленными размерами на измельчительных установках.

2. Сушка и термическая модификация заполнителя в специализированных установках для термической модификации древесины с паровоздушной средой обработки.

3. Промывка заполнителя из ТМД водой. Промывка осуществляется до того момента пока вода, стекаемая с наполнителя, не приобретет светлый цвет и полную прозрачность, характерную для чистой воды. При этом рекомендуется перемешивание наполнителя, например, с использованием ручных инструментов или в специальных установках.

4. Обработка водным раствором поливинилацетатной эмульсии. Она может осуществляться путем непосредственного помещения заполнителя из ТМД в раствор и последующей выдержки в нем не менее 30 минут.

5. Приготовление термодревбетонной смеси в предложенном количественном и качественном составе и формование. Формование может осуществляться способом вибролитья или вибропрессования. Исходя из этого подбирается необходимое водоцементное отношение. Также возможно использовать портландцемент маркой не ниже M 400. При этом, соответственно, необходимо изменить количественный состав для приготовления смеси.

6. Выдержка термодревбетона может осуществляться при естественных условиях или в паровоздушных камерах с тепловлажностной обработкой.

С целью снижения стоимости термодревбетона его заполнитель может быть получен и термически модифицирован из неликвидного, поваленного или сухостойного леса, а также из отходов лесозаготовок, лесопиления и деревообработки.

При этом для изготовления заполнителя допускается использовать древесину, имеющую трещины и расколы, покоробленность, несоответствие размеров и другие пороки, не связанные с деструктивным характером. После термической модификации не допускается использовать древесину имеющую потемнение и пережог. Такой материал не пригоден для использования, поскольку имеет низкую прочность и близок по свойствам к древесному углю.

Одним из наиболее подходящих способов и устройств термической модификации древесного наполнителя является технология и оборудование [5], известные также как «Amarant standart technology» (AST). Это связано с тем, что данная технология позволяет существенно снизить стоимость процесса модификации древесины без снижения качества конечной продукции. Благодаря использованию чистой паровоздушной среды засоренность древесного наполнителя смолами, экстрактивными веществами заметно ниже в сравнении с другими технологиями термической модификации древесины. Также данное оборудование подходит для последующей тепловлажностой обработки изделий из термодревбетона.

Данный способ изготовления разрабатывался и был апробирован на базе ООО «НовЛесТех» (п. Лесной, РМЭ), изготовлена и испытана на прочность на сжатие и на температуропроводность опытная партия арболита [4]. Материалу присвоено название «AST ТермоДревБетон».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пат. 2476401 Российская Федерация, МПК6 С04В 28/04. Арболитовая смесь / Ю.А. Щепочкина; заявитель и патентообладатель Ю.А. Щепочкина. - №2011145983/03; заявл. 11.11.2011; опубл. 27.02.2013, Бюл. №6. - 3 с.

2. ГОСТ 19222-2019. Арболит и изделия из него. Общие технические условия. - Взамен ГОСТ 19222-84; введ. 29.03.2019. - М: Стандартинформ, 2019. - 36 с.

3. Хасаншин P.P., Термическое модифицирование древесного наполнителя в производстве композиционных материалов: дис. … доктора техн. наук: 05.21.05. / Хасаншин Руслан Ромелевич - Казань, 2019. - 424 с.

4. Чернов, В.Ю. Бетон на основе наполнителя из ТМД: особенности материала и перспективы использования / В.Ю. Чернов, И.Г. Гайсин, А.А. Палкин, Е.М. Мальцева // IV Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы и перспективы развития лесопромышленного комплекса» / КГУ. - Кострома, 2021. - С. 103-106

Изобретение относится к технологии производства строительного материала и может быть использовано для производства конструкционного (стенового), теплозащитного и декоративного материала в виде термодревбетонных блоков или в виде легкого товарного термодревбетона. Способ изготовления термодревбетона включает измельчение древесного сырья до размера частиц в интервале от 5 до 40 мм, его сушку и термическую модификацию в паровоздушной среде при температуре обработки от 140 до 240°С с последующей промывкой полученного термически модифицированного древесного заполнителя водой и обработкой – выдержкой в течение не менее 30 минут в 5%-ном водном растворе поливинилацетатной эмульсии, приготовление термодревбетонной смеси смешиванием обработанного древесного заполнителя с портландцементом, формование термодревбетонной смеси вибролитьем или вибропрессованием с последующей выдержкой при естественных условиях или в паровоздушных камерах с тепловлажностной обработкой, при следующем соотношении компонентов, об.%: портландцемент М 500 8-10, мелкий заполнитель – песок 30-32, крупный заполнитель в виде указанной измельченной термически модифицированной древесины 60. Технический результат – повышение прочности, теплозащитных свойств, снижение влаго- и паропроницаемости термодревбетона.

Способ изготовления термодревбетона, включающий измельчение древесного сырья, его сушку и термическую модификацию, дозирование компонентов, смешивание с портландцементом с получением термодревбетонной смеси, формование и уплотнение термодревбетонной смеси, отличающийся тем, что измельчение древесного сырья осуществляют до размера частиц в интервале от 5 до 40 мм, термическую модификацию осуществляют в паровоздушной среде при температурах обработки от 140 до 240°С с последующей промывкой полученного термически модифицированного древесного заполнителя водой и обработкой – выдержкой в течение не менее 30 минут в 5%-ном водном растворе поливинилацетатной эмульсии, формование термодревбетонной смеси осуществляют вибролитьем или вибропрессованием с последующей выдержкой при естественных условиях или в паровоздушных камерах с тепловлажностной обработкой, приготовление термодревбетонной смеси осуществляют непосредственно после обработки указанным раствором поливинилацетатной эмульсии, при следующем соотношении компонентов, об.%: портландцемент М 500 8-10, мелкий заполнитель – песок 30-32, крупный заполнитель в виде указанной измельченной термически модифицированной древесины 60.