ДРЕВЕСНО-ЦЕМЕНТНАЯ СМЕСЬ Российский патент 2024 года по МПК B27K5/00 C04B18/26 C04B28/04 F26B3/347 

Изобретение относится к древесно-цементным смесям, которые содержат органические и неорганические компоненты и используются в производстве конструкционных и теплоизоляционных блоков, плит и монолитов, при возведении самонесущих ограждающих конструкций, а также несущих стен в малоэтажном домостроении.

В настоящее время при производстве и эксплуатации бетонных изделий и сооружений важнейшими проблемами являются повышение их качества (прочность, морозостойкость, пожаростойкость), производительности при изготовлении, а также соблюдение экологических требований.

Одним из наиболее перспективных направлений в строительной индустрии, отвечающим вышеуказанным требованиям, является производство строительных изделий и конструкций из бетона, т.е. бетонных изделий с пористым наполнителем, в качестве которого могут быть использованы органические материалы. Такими изделиями являются арболитовые блоки (плиты и монолит), изготовленные из древесно-цементной смеси.

В качестве вяжущих материалов для изготовления арболитовой смеси применяют портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, сульфатостойкий цемент (кроме пуццоланового), соответствующие требованиям ГОСТ 10178-85 и ГОСТ 22266-76. В качестве органических заполнителей могут применяться: измельченная древесина из отходов лесозаготовок, лесопиления, деревообработки хвойных и лиственных пород, костра конопли и льна, измельченные стебли хлопчатника и измельченная рисовая солома. Размеры древесных частиц не должны превышать по длине 40, ширине 10, а по толщине 5 мм.

В процессе подготовки органического сырья для арболита (древесно-цементной смеси) важным моментом является нейтрализация сахаров в нем, для этого используется хлористый кальций, сульфат алюминия и другие химические компоненты.

Сахара в древесном наполнителе можно удалить и другим способом, путем термической обработки древесины. Проводилось ряд исследований, в частности сотрудниками КНИТУ, которые доказали эффективность термомодификации древесного наполнителя. Получено несколько патентов.

Проводились работы, влияние обработки щепы излучением СВЧ на физико-механические показатели нейтрально-сульфитной полуцеллюлозы А.В. Кошкарев, группа ((Илим)) г. Коряжма. Основной проблемой для использования обработки щепы СВЧ (с последующей ее варкой для получения целлюлозы) явилось потемнение, а также возгорание щепы. Был сделан вывод о невозможности промышленной обработки щепы СВЧ излучением.

Предполагаемый мною способ термомодификации древесной щепы методом СВЧ излучения подходит для производства термомодифицированного древесного наполнителя в древесно-цементную смесь.

Для производства древесно-цементной смеси не имеет значение цвет, важно удаление сахаров в древесине, плюс после термической обработки древесина приобретает практически стабильную геометрическую форму, равновесную влажность, устойчивость к гниению, низкую гигроскопичность, пониженную теплопроводность.

Из работы (способ микроволновой обработки древесины) Торговникова Григория, Винден Питер ясно, какие процессы протекают при обработке древесины. Описаны три степени модификации:

"низкая степень", включающая в себя разрыв мембран древесных клеток пор, плавление и замещение смолы в каналах, частичный разрыв клеток сердцевидного луча;

"умеренная степень", включающая в себя разрыв мембран древесных клеток пор, кипение и замещение смолы, разрушение тилозы (в твердых породах древесины) и разрыв клеток сердцевинного луча;

"высокая степень", включающая в себя разрыв мембран древесных клеток пор, кипение и замещение смолы, разрушение тилозы (в твердых породах древесины), разрыв клеток сердцевидного луча, разрыв стенок и оболочек основных клеток (трахеит либриформ) и образование полостей, находящихся, прежде всего в радиально-продольных плоскостях.

Максимальное поглощение микроволновой энергии древесными клетками обеспечивается, если вектор Е напряженности электрического поля ориентирован параллельно длине клетки.

При обработке щепы СВЧ излучением невозможно направить вектор излучения, так как щепа находится в хаотичном порядке, поглощает энергию неравномерно.

При проведении экспериментов обрабатывалась щепа различной влажности (смешанная хвойно-листовых пород древесины), в бытовой микроволновой печи частотой 2450 МГц, мощностью магнетрона 700 Вт. Всегда при доведении щепы до термомодификации высокой степени происходило самовозгорание. При этом высокой степени модификации была лишь часть, в основном щепа имела признаки модификации трех степеней (отличие по цвету), в местах самовозгорания обуглена.

Для остановки горения было принято решение: тушение самовозгорания щепы водой сразу после обработки СВЧ.

С полученной данным методом щепой была разведена смесь при следующем соотношении компонентов:

- цемент М400 2 кг (возможно использование цемента марки выше).

- указанный древесный заполнитель (щепа) 10 литров.

- вода 1 литр.

Древесно-цементную смесь, полученную из данных компонентов, помещали в форму: металлическая труба диаметром 0,18 м, накрывали металлической крышкой соответствующей внутреннему диаметру трубы, и молотком прессовали форму, снимали сразу после прессования. Образцы получились одинаковыми по диаметру, высотой 8-12 см.

Полученные образцы были подвергнуты механическому воздействию спустя 8 дней (удары молотком) и выдержали от 5 до 8 ударов до разрушения, из чего сделан вывод: полисахариды данным методом в щепе нейтрализованы, так как произошла сцепка с цементом.

Температура, образовывающаяся при обработке СВЧ, даже в отдельно взятой щепе различается, основанием так считать является плавность перехода цвета - от светлого до темного, в местах самовозгорания обуглена. Разложение полисахаридов в древесине начинается от 100 градусов Цельсия, процесс образования угля доходит до 400 градусов Цельсия. Так как произошла сцепка с цементом: вывод температура древесной щепы при обработке СВЧ излучением была не ниже 100 градусов Цельсия, обугленные края щепы указывают на температуру до 400 градусов Цельсия. Следовательно, температура термомодификации древесной щепы, примененная в данном способе 100-400 градусов Цельсия.

Изобретение относится к древесно-цементным смесям. Древесно-цементная смесь включает цементное вяжущее, древесный наполнитель и воду. В качестве древесного наполнителя смесь содержит термомодифицированную древесную щепу, произведенную способом воздействия СВЧ-излучения. Повышаются прочностные и эксплуатационные характеристики полученных из древесно-цементной смеси изделий.

Древесно-цементная смесь, включающая цементное вяжущее, древесный наполнитель и воду, отличающаяся тем, что в качестве древесного наполнителя содержит термомодифицированную древесную щепу, произведенную способом воздействия СВЧ-излучения.