Рус Eng За 365 дней одобрено статей: 2065,   статей на доработке: 293 отклонено статей: 786 
Библиотека

Вернуться к содержанию

Архитектура и дизайн
Правильная ссылка на статью:

Производство строительных конструкций из отходов деревообрабатывающей промышленности
Сибисюк Сергей Вячеславович

кандидат педагогических наук

ассистент, кафедра Иностранных языков для инженерных специальностей, Сибирский Федеральный Университет

660092, Россия, Красноярский край, г. Красноярск, ул. Шевченко, 10, кв. 47

Sibisyuk Sergei Vyacheslavovich

PhD in Pedagogy

Assistant, the department of Foreign Languages for Engineering Disciplines, Siberian Federal University

660092, Russia, Krasnoyarskii krai, g. Krasnoyarsk, ul. Shevchenko, 10, kv. 47

sailingjr@gmail.com

Аннотация.

Предметом исследования в данной работе являются отходы деревообрабатывающей промышленности, которые можно использовать для производства конструкционных материалов малого и среднего домостроения. Автор статьи фокусируется на проблеме переработки вторичного сырья, которая сейчас приобрела наиважнейший характер. Особое внимание в данной статье акцентируется на увеличение объема производства и расширение номенклатуры теплоизоляционных материалов и изделий, а так же указывается ряд задач, решение которых частично можно осуществить путем организации производства строительных материалов и изделий на основе древесных отходов. В исследовании применяются: аналитико-описательный метод для изучения теоретических материалов; методы теоретического анализа литературы и методы изучения и обобщения отечественной практики; метод экономического расчета; общенаучные методы, а именно анализ, интерпретация, аналогия, индукция, дедукция. Данная работа раскрывает особенности химического состава древесных опилок, их обработки, процесса производства строительных материалов на их основе и последующее применение при строительстве и возведении зданий и сооружений.Обработка и использование отходов деревообрабатывающей промышленности при получении положительных результатов исследования и экспериментов, будет иметь большую значимость и важность для нынешней строительной отрасли в целом.

Ключевые слова: Строительные материалы, Деревообработка, Опилки, Перекрестно-склеенная древесина, Деревянные конструкции, Пиломатериал, Отходы, Деревянный каркас, Связующее вещество, Панели

DOI:

10.7256/2585-7789.2019.1.30033

Дата рецензирования статьи:

19-06-2019


Дата публикации:

19-11-2019


Abstract.

The subject of this research is the waste of the woodworking industry, which can be used for production of construction materials for small and medium-sized housing. The author focuses on the recycling of byproducts and waste, which has gained importance in the recent years. Despite the decline in the production of wood processing enterprises, the amount of waste from wood processing remains large. The increase of production and expansion of the range of insulation materials and products, disposal of waste wood processing company is an urgent task, which can be partially solved by organizing the production of building materials and products based on wood waste. This research employs analytical descriptive method for the study of theoretical materials; methods of theoretical analysis of literature and methods of studying and generalizing domestic practice; economic calculation method; general scientific methods, namely analysis, interpretation, analogy, induction, deduction. This article reveals the features of the chemical composition of sawdust, its processing, the process of production of building materials based on them, and the subsequent use in the construction of buildings and structures. The processing and utilization of waste from wood industry with positive research and experiments results will be of great importance for the current construction industry as a whole.

Keywords:

Lumber, Wooden structures, Cross-laminated timber, Sawdust, Woodworking, Construction materials, Waste, Wooden frame, Binder, Panels

Введение

Исследование направленно на рассмотрение и выявление оптимальных физических и химических показателей опилок тех или иных древесных пород через обзор трудов и подходов в научных разработках российских и зарубежных исследователей; рассматриваются вопросы специфики понятия “отходы деревообрабатывающей промышленности”.

Проблема переработки вторичного сырья сегодня приобрела важный характер. В странах СНГ на 1991 г. ежегодно образовывалось около 200 млн. м3 отходов деревообработки древесины. Несмотря на снижение производства деревоперерабатывающих предприятий в настоящее время количество отходов от деревообработки остается большим.

Увеличение объема производства и расширение номенклатуры теплоизоляционных материалов и изделий, утилизация отходов деревоперерабатывающих предприятии является актуальной задачей, решение которой частично можно осуществить путем организации производства строительных материалов и изделий на основе древесных отходов.

Одними из первых исследователей темы были Э. И. Коротаев и В. И. Симонов, еще в 1972 году выпустившее научный труд под названием “Производство строительных материалов из древесных отходов”. В данной книге были изучены возможности применения строительных конструкций из древесных опилок не только в СССР, но и за рубежом, описаны возможные технологические приемы и процессы их производства, приводятся данные об экономической эффективности такой производственной линии.

Из более поздних исследований можно назвать "Экономическая эффективность использования вторичных ресурсов в производстве строительных материалов" Ю. А. Алехина. В 1990 году И. Х. Наназашвили проводил подобные исследования и выпустил книгу "Строительные материалы из древесно-цементной композиции".

В. М. Хрулев выпустил справочник “Клееные деревянные конструкции”, предназначенный для работников строительно-монтажных организаций и специалистов деревообрабатывающей промышленности, где привел сведения об индустриальных деревянных и комбинированных конструкциях и деталях; охарактеризовал свойства материалов для деревянных и комбинированных конструкций.

Целью настоящей работы является научный поиск и описание строительных материалов из отходов древесных опилок через анализ их химических и физических свойств.

Поставленная цель требует выполнения следующего ряда задач:

осуществить анализ и выборку древесных культур, чьи стружечные отходы будут иметь наилучшие физические и химические свойства, необходимые для создания строительных материалов;

осуществить обзор технологии, производственных машин и оптимизированных процессов, необходимых для создания строительных материалов;

провести анализ строительных материалов, произведенных данным технологическим методом, выявить их пригодность при возведении зданий, обозначить преимущества и недостатки в сравнении с другими строительные материалами;

рассчитать затраты на закупку основных фондов, производственные процессы, а также определить срок окупаемости.

Общая информация о перекрестно-склеенной древесине (CLT)

Перекрестно-склеенная древесина (CLT) - инженерная система, предназначенная для создания конструкций на основе легких и тяжелых деревянных элементов. Создается из нескольких слоев пиломатериала, сложенных крест-накрест (обычно под углом 90 градусов) и склеенных по их широким сторонам. Такое перекрестное склеивание обеспечивает устойчивость, прочность и жесткость зданию, что делает CLT отличной альтернативой бетону, кладке и стальным конструкциям во многих инженерных решениях. Может быть использовано для всех типов зданий, так как такая система оказывает высокое сопротивление боковым и вертикальным нагрузкам, или для отдельных элементов, таких как крыша, полы или стены.

На международном уровне такая система обеспечила рост деревянного строительства. Наиболее ярким примером может служить «Форт», 10-этажный жилой дом, построенный из CLT-панелей в Австралии.

В Северной Америке CLT является относительно новым движением, но быстро набирает обороты. Американская национальная ассоциация стандартов утвердила стандарт ANSI/APA PRG 320-2012 на древесину с многослойным покрытием с высокими эксплуатационными характеристиками, стандарт на продукцию, который описывает требования к производству и обеспечению качества такого материала. Благодаря недавно утвержденным изменениям кодекса, CLT также планируется включить в Международный строительный кодекс (IBC).

Скорость и эффективность монтажа. Панели CLT подходят для возведения не всех типов зданий. Они изготавливаются заранее, в комплекте с предварительно прорезанными отверстиями для дверей, окон, лестниц, сервисных каналов и воздуховодов, и отправляются напрямую от производителя на место постройки, где их можно быстро и эффективно собрать. Это может сэкономить месяцы в графике строительства. Многие производители поставляют панели с предустановленными подъемными стропами.

CLT может использоваться для всего здания или любой комбинации стен, пола/потолка и крыши. Легкий вес делают эту систему легко адаптируемой к различным типам проектов и условий, таких как мягкая почва или тесная близость соседних зданий. Элементы CLT также можно комбинировать с другими строительными материалами, обеспечивая гибкость в дизайне, стиле и архитектурной отделки. Одним из преимуществ CLT перед другими материалами, такими как сборный железобетон, является то, что изменения могут быть внесены на месте с помощью простейших инструментов.

Легкие деревянные каркасы до сих пор являются наиболее экономичной деревянной системой для малоэтажных проектов. Тем не менее, CLT является высоко конкурентоспособным по сравнению с другими материалами в различных типах зданий.

CLT оказалась конкурентоспособной по своей стоимости в отношении жилых и нежилых зданий средней этажности, малоэтажных учебных заведений, малоэтажных коммерческих и одноэтажные промышленные здания.

Строители работают в тесном сотрудничестве с командой разработчиков, чтобы выявить мелкие детали и корректировки производства, такие как наиболее приемлемая толщина, сорт, размер панелей, тип крепежа и другие специфические для проекта факторы.

Толстое поперечное сечение CLT обеспечивает высокую огнестойкость, поскольку панели медленно нагреваются. Кроме того, CLT предлагает повышенную герметичность внутренних стен.

В Японии семиэтажное здание CLT было протестировано на сейсмоустойчивость. Даже при сильном моделировании землетрясения магнитудой 7,2 балла структура не показала остаточной деформации после испытания. Максимальный межэтажный дрейф составлял 1,5 дюйма, а максимальная боковая деформация в верхней части здания составляла всего 11,3 дюйма.

Теплопроводность обычной конструкционной древесины намного меньше, чем теплопроводность металлов, с которыми древесина часто контактирует в каркасе здания. Это примерно в два-четыре раза больше, чем у обычного изоляционного материала. Поскольку CLT является панелью из цельного дерева, она также обеспечивает удержание тепловых масс внутри сооружения.

Экологические показатели. В дополнение к энергоэффективности, CLT обеспечивает ряд экологических преимуществ. Исследования оценки жизненного цикла (LCA) также показывают, что древесина превосходит сталь и бетон с точки зрения возобновления энергии, загрязнения воздуха и загрязнения воды. Древесина также имеет более низкое углеродное воздействие, потому что древесные продукты продолжают накапливать углерод, поглощенный деревьями в процессе роста, а производство древесины требует меньше энергии и приводит к меньшим выбросам парниковых газов.

Эффективность использования ресурсов. Поскольку панели CLT изготавливаются специально для каждого проекта, отходы на строительной площадке практически отсутствуют, и производители могут повторно использовать любые отходы производства для лестниц и других архитектурных элементов или в качестве биотоплива. Система CLT была разработана не как замена для легких каркасных конструкций, а как низкоуглеродистая альтернатива «тяжелым» строительным материалам, таким как бетон и сталь.

Размеры панелей варьируются в зависимости от производителя; обычно ширина составляет 60, 120, 240 и 300 сантиметров. Длина может составлять до 1800 сантиметров или более.

Североамериканские производители используют клеи для внутренних / наружных полиуретановых покрытий, не содержащих формальдегид, с исключительными показателями влажности. Доски склеиваются, затем прессуются, строгаются и шлифуются. Используя прецизионные станки с ЧПУ. Панели могут быть изготовлены по индивидуальному заказу с отверстиями, составными углами и уникальных элементами, требующими сложной геометрии для удовлетворения конкретных требований заказчика. Панели CLT обычно изготавливаются с нечетным количеством слоев. Точная толщина ламинирования и количество слоев зависит от типа сооружения и выбора заказчика.

В современной российской строительной практике так же существует ряд строительный материалов, основой которых являются отходы деревообработки. Строительные материалы и изделия из опилок и стружки можно изготовлять с применением минеральных вяжущих, клеевых веществ и без них.

Одним из таких примеров может служить вибролит. Вибролит изготавливают на основе мелких древесных отходов, таких как опилки и мелкая стружка. Технология его производства, разработанная Всесоюзным научно-исследовательским институтом новых строительных материалов, заключается в следующем. Сырье в виде опилок и мелкой стружки в первую очередь попадает на трехситовый сепаратор, размер отверстий нижнего сита составляет 0,5 мм. Затем сырье попадает в бункер подачи материала для размола на вибромельнице. Процесс измельчения частиц идет непрерывно вместе с подачей в нее воды. Готовая смесь выгружается из смесителя в формирующее устройство типа отливной машины, в которой происходит формирование ковра с одновременным его обезвоживанием при помощи вакуум-насоса.

Одновременно с поперечного транспортера подается металлический поддон, на который укладывается ковер с сеткой. Сформированный таким образом пакет поступает в холодный пресс для уплотнения ковра и дополнительного удаления воды. Отжатый ковер подается в загрузочную этажерку и затем только в горячий пресс.

Готовые плиты выгружаются из пресса на разгрузочную этажерку и далее поступают на роликовый транспортер. Сбрасыватель отделяет сетки и поддоны, плиты направляются на кантователь. Для повышения водостойкости плиты проходят термическую обработку. Плиты помещаются в вагонетки и поступают в закалочную камеру на 3-4 часа при температуре 160 градусов Цельсия.

Вибролит, имея достаточно высокую прочность, может быть использован в строительстве в качестве конструктивно-отделочного и изоляционного материала для настила черного пола, устройства перегородок, изготовления встроенной мебели и щитовых дверей, а также для облицовки панелей стен в общественных зданиях.

Заключение

Определены оптимальные составы и технология производства строительных материалов и конструкций на основе отходов деревообрабатывающей промышленности, проводится дополнительное проведение опытов и исследований по данной теме. Кроме этого была доказана оптимальность выбора CLT-панелей как одной из самых оптимальных строительных систем в современном мире.

Предложена методика построения производства CLT-панелей из древесных отходов, имеющая следующие преимущества: отсутствие связующих веществ при производстве; отбор большой массы древесного отхода на нужды производства; экологически чистое производство; дешевое сырье и технологическая линия; производство конкурентоспособного продукта.

Библиография
1.
Болтавин А. Теплоизоляционные материалы // Поиск. От проекта до ключа. 2006. № 1-2. С. 188-193.
2.
Алехин Ю. А., Люсов А. Н. Экономическая эффективность использования вторичных ресурсов в производстве строительных материалов. М.: Стройиздат, 1989. 342 с.
3.
Завадский В. Ф. Лигноминеральные строительные материалы и изделия. Новосибирск: НГАСУ, 2004. 160 с.
4.
Наназашвили И. Х. Строительные материалы из древесно-цементной композиции. Л.: Стройиздат, 1990. 415 с.
5.
Фенгел Д., Вегенер Г. Древесина (химия, ультраструктура, реакция). М.: Лесная промышленность, 1988. 512 с.
6.
Уголев Б. Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. М.: Лесная промышленность, 1975. 384 с.
7.
Минас А. И., Наназашвили В. И. Специфические свойства арболита // Бетон и железобетон. 1978. № 6. С. 19-20.
8.
Наназашвили В. И. Арболит эффективный строительный материал. М., 1984. 122 с.
9.
Наназашвили В. И., минас А. И. Пути повышения структурной прочности и стойкости арболита в условиях попеременного увлажнения и высыхания // Труды ЦНИИЭПсельсгроя. 1976. № 15. С. 112-118.
10.
Ашкенази Е. К. Анизотропия древесины и древесных материалов. М., 1978. 224 с.
11.
Уголев Б. Н. Деформативность древесины и напряжения при сушке. М., 1971. 269 с.
12.
Хрулев В. М. Клееные деревянные конструкции. М., 1986. 260 с.
13.
Оснач Н. А. Проницаемость и проводимость древесины. М., 1964. 169 с.
14.
Наназашвили И. Х., Бунькин И. Ф., Наназашвили В. И. Строительные материалы и изделия. М.: «Аделант», 2005. 480 с.
15.
Завадский В. Ф., Косач А. Ф., Дерябин П. П. Стеновые строительные материалы и изделия. Омск: Изд-во СибАДИ, 2005. 254 с.
16.
Хрулев В. М., Мартынов К. Я., Лукачев С. В., Шутов Г. М. Деревянные конструкции и детали. М.: Стройиздат, 1995. 384 с.
17.
Хрулев В. М., Мартынов К. Я., Магдалин А. А. Строительные материалы, изделия и конструкции из полимеров и древесины. Новосибирск: НГАС, 1996. 86 с.
References (transliterated)
1.
Boltavin A. Teploizolyatsionnye materialy // Poisk. Ot proekta do klyucha. 2006. № 1-2. S. 188-193.
2.
Alekhin Yu. A., Lyusov A. N. Ekonomicheskaya effektivnost' ispol'zovaniya vtorichnykh resursov v proizvodstve stroitel'nykh materialov. M.: Stroiizdat, 1989. 342 s.
3.
Zavadskii V. F. Lignomineral'nye stroitel'nye materialy i izdeliya. Novosibirsk: NGASU, 2004. 160 s.
4.
Nanazashvili I. Kh. Stroitel'nye materialy iz drevesno-tsementnoi kompozitsii. L.: Stroiizdat, 1990. 415 s.
5.
Fengel D., Vegener G. Drevesina (khimiya, ul'trastruktura, reaktsiya). M.: Lesnaya promyshlennost', 1988. 512 s.
6.
Ugolev B. N. Drevesinovedenie s osnovami lesnogo tovarovedeniya. M.: Lesnaya promyshlennost', 1975. 384 s.
7.
Minas A. I., Nanazashvili V. I. Spetsificheskie svoistva arbolita // Beton i zhelezobeton. 1978. № 6. S. 19-20.
8.
Nanazashvili V. I. Arbolit effektivnyi stroitel'nyi material. M., 1984. 122 s.
9.
Nanazashvili V. I., minas A. I. Puti povysheniya strukturnoi prochnosti i stoikosti arbolita v usloviyakh poperemennogo uvlazhneniya i vysykhaniya // Trudy TsNIIEPsel'sgroya. 1976. № 15. S. 112-118.
10.
Ashkenazi E. K. Anizotropiya drevesiny i drevesnykh materialov. M., 1978. 224 s.
11.
Ugolev B. N. Deformativnost' drevesiny i napryazheniya pri sushke. M., 1971. 269 s.
12.
Khrulev V. M. Kleenye derevyannye konstruktsii. M., 1986. 260 s.
13.
Osnach N. A. Pronitsaemost' i provodimost' drevesiny. M., 1964. 169 s.
14.
Nanazashvili I. Kh., Bun'kin I. F., Nanazashvili V. I. Stroitel'nye materialy i izdeliya. M.: «Adelant», 2005. 480 s.
15.
Zavadskii V. F., Kosach A. F., Deryabin P. P. Stenovye stroitel'nye materialy i izdeliya. Omsk: Izd-vo SibADI, 2005. 254 s.
16.
Khrulev V. M., Martynov K. Ya., Lukachev S. V., Shutov G. M. Derevyannye konstruktsii i detali. M.: Stroiizdat, 1995. 384 s.
17.
Khrulev V. M., Martynov K. Ya., Magdalin A. A. Stroitel'nye materialy, izdeliya i konstruktsii iz polimerov i drevesiny. Novosibirsk: NGAS, 1996. 86 s.