Водопоглощение термически модифицированного древесного заполнителя термодревесно-цементной композиции
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-2-201-215Ключевые слова:
термически модифицированная древесина, ТМД, влажность термически модифицированной древесины, вымачивание заполнителя из термически модифицированной древесины, термодревесно-цементная композиция, вибропрессование полусухой термодревесно-цементной композиции, термодревбетон, ТДБАннотация
Рассматриваются технологические аспекты получения нового эффективного композиционного материала на основе термически модифицированного древесного заполнителя и цементных вяжущих веществ – термодревбетона. Исследовано влияние содержания воды в заполнителе из термически модифицированной древесины на качественные показатели древесно-цементной композиции. Для решения теоретических задач и прикладных вопросов прогнозирования технологических параметров производства термодревесно-цементной композиции разработаны математические модели влияния продолжительности вымачивания и температуры воды на относительное изменение массы (увлажнение) заполнителя. На начальном этапе были выполнены экспериментальные исследования по определению воздействия предварительного вымачивания заполнителя на процесс созревания термодревбетона и качество получаемого материала. Образцы изготавливались способом вибропрессования полусухой смеси с использованием сухого и предварительно вымоченного заполнителя из термически модифицированной древесины, а также способом вибролитья. Определены закономерности влагопереноса между заполнителем и цементно-песчаным раствором, а также установлено, что предварительное вымачивание заполнителя из термически модифицированной древесины оказывает положительное влияние на прочностные и качественные показатели термодревбетона. Наоборот, использование сухого заполнителя из термически модифицированной древесины при данном способе формования оказывает существенное отрицательное влияние на качество готового материала. Отдельно был исследован процесс влагопоглощения заполнителем из термически модифицированной древесины путем вымачивания, установлены основные закономерности и особенности сорбции воды заполнителем с интервалами времени 30, 60, 120, 180 и 300 мин и при температуре воды 3–4, 16–18 и 75–85 ℃. Также определено, что дополнительный прогрев воды значительно ускоряет интенсивность сорбции воды и степень увлажне ния заполнителей из термически модифицированной древесины, а размер их частиц не играет существенной роли в процессе. При этом рекомендуемая продолжительность вымачивания заполнителя из термически модифицированной древесины перед подготовкой смеси и формованием изделий из термодревбетона методом полусухого вибропрессования составляет 30 мин.
Скачивания
Библиографические ссылки
Горностаева Е.Ю., Ласман И.А., Федоренко Е.А., Камоза Е.В. Древесноцементные композиции с модифицированной структурой на макро, микро- и наноуровнях // Строит. материалы. 2015. № 11. С. 13−16. Gornostaeva E.Yu., Lasman I.A., Fedorenko E.A., Kamoza E.V. Wood-Сement Compositions with Structures Modified at Macro-, Micro-, and Nano-Levels. Stroitel’nye Materialy = Construction Materials, 2015, no. 11, pp. 13−16. (In Russ.).
Крутов П.И., Склизков Н.И., Наназашвили И.Х., Сироткина Р.Б. и др. Использование отходов древесины для получения эффективных строительных материалов: обзор. М.: ОНТИ ЦНИИЭПсельстроя, 1978. 24 с. Krutov P.I., Sklizkov N.I., Nanazashvili I.Kh., Sirotkina R.B. et al. The Use of Wood Waste to Produce Efficient Building Materials: Review. Moscow, Scientific and Technical Information Division of the Central Research Institute for Experimental Design of Rural Construction, 1978. 24 p. (In Russ.).
Мальцева Е.М. Разработка нормативно-технической основ на инновационный древесно-цементный композитный материал и на изделия из него: магистер. дис. (27.04.01). Йошкар-Ола, 2023. 120 с. Mal’tseva E.M. Development of Regulatory and Technical Framework for Innovative Wood-Cement Composite Material and Products Made of it: Master’s Thesis (27.04.01). Yoshkar-Ola, 2023. 120 p. (In Russ.).
Наназашвили И.Х. Быстровозводимые малоэтажные монолитные дома из арболита. Ч.1 // Строит. материалы, оборудование, технологии ХХI в. 2009. № 11. С. 14–15. Nanazashvili I.Kh. The “Quick-to-Erect” Low-Rise Monolith Buildings from the Arbolite: Part 1. Stroitel’nye materialy, oborudovanie, tekhnologii XXI veka = Construction Materials, Equipment, Technologies of the XXI century, 2009, no. 11, pp. 14–15. (In Russ.).
Наназашвили И.Х., Марданов М.К. Производство арболита из древесных отходов: обзор. информ. / М-во пром. стр-ва СССР. М.: ЦБНТИ Минпромстроя СССР, 1974. 47 с. Nanazashvili I.Kh., Mardanov M.K. Production of Wood Concrete from Wood Waste: Overview. Moscow, Ministry of Industrial Construction of the USSR, Central Office for Scientific and Technical Information, 1974. 47 p. (In Russ.).
Патент 2 790 390 C1 РФ, МПК C04B 18/26(2006.01), C04B 28/04(2006.01), C04B 40/00(2006.01), C04B 111/20(2006.01). Способ изготовления термодревбетона: № 2021139396: заявл. 27.12.2021: опубл. 17.02.2023 / В.Ю. Чернов, Ю.В. Чернов, А.С. Разинов, И.Г. Гайсин, Е.С. Шарапов, Е.М. Мальцева. Chernov V.Yu., Chernov Yu.V., Razinov A.S., Gajsin I.G., Sharapov E.S., Mal’tseva E.M. Method for Producing Thermo-Wood-Concrete. Patent RF no. RU 2 790 390 C1, 2023. (In Russ.).
Патент 2804105 РФ, МПК B27L 11/00(2006.01). Устройство для измельчения термически модифицированной древесины: № 2023116238: заявл. 21.06.2023: опубл. 26.09.2023 / В.Ю. Чернов, Ю.В. Чернов. Chernov V.Yu., Chernov Yu.V. Device for Grinding Thermally Modified Wood. Patent RF no. RU (11) 2804105, 2023. (In Russ.).
Сафин Р.Г., Степанов В.В., Хайруллина Э.Р., Гайнуллина А.А., Степанова Т.О. Современные строительные композиционные материалы на основе древесных отходов // Вестн. Казан. технол. ун-та. 2014. № 20. С. 123–128. Safin R.G., Stepanov V.V., Khairullina E.R., Gainullina A.A., Stepanova T.O. Modern Construction Composite Materials Based on Wood Waste. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta = Herald of Technological University, 2014, no. 20, pp. 123–128. (In Russ.).
Хайруллина Э.Р., Сафин Р.Г., Тунцев Д.В. Эффективность применения предварительной обработки древесного наполнителя в производстве древесноцементной композиции // Системы. Методы. Технологии. 2021. № 3(51). С. 85–91. Khairullina E.R., Safin R.G., Tuntsev D.V. The Effectiveness of the Use of Wood Filler Pretreatment in the Production of Wood-Cement Composition. Sistemy. Metody. Tekhnogolii = Systems. Methods. Technologies, 2021, no. 3(51), pp. 85–91. (In Russ.). https://doi.org/10.18324/2077-5415-2021-3-85-91
Хасаншин Р.Р. Термическое модифицирование древесного наполнителя в производстве композиционных материалов: дис. … д-ра техн. наук. Казань, 2019. 424 с. Khasanshin R.R. Thermal Modification of Wood Filler in the Production of Composite Materials: Doc. Tech. Sci. Dis. Kazan, 2019. 424 p. (In Russ.).
Чернов В.Ю., Гайсин И.Г., Палкин А.А., Мальцева Е.М. Бетон на основе наполнителя из ТМД: особенности материала и перспективы использования // Актуальные проблемы и перспективы развития лесопромышленного комплекса: материалы IV Междунар. науч.-практ. конф., Кострома, 8–11 сент. 2021 г. Кострома: Костром. гос. ун-т, 2021. С. 103–106. Chernov V.Yu., Gaisin I.G., Palkin A.A., Maltseva E.M. The Concrete Based on TMW Filler: Features of the Material and Prospects of Use. Actual Problems and Prospects for the Development of the Timber Industry: Materials of the IV International Scientific-Practical Conference. Kostroma, Kostroma State Universiry, 2021, pp. 103–106. (In Russ.).
Чернов В.Ю., Шарапов Е.С., Мальцева Е.М., Пегушина Е.Н. Исследование влияния термической модификации древесины на адгезионные и прочностные свойства древесно-цементной композиции // Вестн. МГСУ. 2023. Т. 18, вып. 9. С. 1394–1407. Chernov V.Yu., Sharapov E.S., Mal’ceva E.M., Pegushina E.N. Effect of Thermal Modification of Wood on Adhesion and Strength Properties of Wood-Cement Composition. Vestnik MGSU, 2023, vol. 18, iss. 9, pp. 1394–1407. (In Russ.). https://doi.org/10.22227/1997-0935.2023.9.1394-1407
Чижова М.А., Чижов А.П., Криворотова А.И. Технология композиционных материалов и изделий. Ч. 1. Технология композиционных материалов из древесных частиц и минеральных вяжущих. Красноярск: СибГТУ, 2012. 59 с. Chizhova M.A., Chizhov A.P., Krivorotova A.I. Technology of Сomposite Materials and Products. Part 1: Technology of Composite Materials from Wood Particles and Mineral Binders. Krasnoyarsk, SibSTU, 2012. 59 p. (In Russ.).
Чудинов Б.С. Вода в древесине. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1984. 270 с. Chudinov B.S. Water in Wood. Novosibirsk, Nauka Publ. Sib. Department, 1984. 270 p. (In Russ.).
Al-Akhras N., Abu-Alfoul B. Effect of Wheat Straw Ash on Mechanical Properties of Autoclaved Mortar. Cement and Concrete Research, 2002, vol. 32, iss. 6, pp. 859–863. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(02)00716-0
Badilla P., Letelier V., Aros P., Careau F. Analysis of the Mechanical and Thermal Behaviour of Mortars Manufactured with Combined Use of Different Waste Products. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2020, vol. 503, art. no. 012017. https://doi.org/10.1088/1755-1315/503/1/012017
Cai Ch., Heräjärvi H., Haapala A. Effects of Environmental Conditions on Physical and Mechanical Properties of Thermally Modified Wood. Canadian Journal of Forest Research, 2019, vol. 49, no. 11, pp. 1434–1440. https://doi.org/10.1139/cjfr-2019-0180
Fu Q., Yan L., Thielker N.A., Kasal B. Effects of Concrete Type, Concrete Surface Conditions and Wood Species on Interfacial Properties of Adhesively-Bonded Timber – Concrete Composite Joints. International Journal of Adhesion and Adhesives, 2021, vol. 107, art. no. 102859. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2021.102859
Guo A., Bu A., Aamiri O.B., Satyavolu J., Sun Zh. Impact of Thermally Modified Wood on Mechanical Properties of Mortar. Construction and Building Materials, 2019, vol. 208, pp. 413–420. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.03.016
Hakkou M., Pétrissans M., Gérardin P., Zoulalian A. Investigations of the Reasons for Fungal Durability of Heat-Treated Beech Wood. Polymer Degradation and Stability, 2006, vol. 91, iss. 2, pp. 393–397. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2005.04.042
Hill C., Altgen M., Rautkariauri L. Thermal Modification of Wood – a Review: Chemical Changes and Hygroscopicity. Journal of Materials Science, 2021, vol. 56, pp. 6581–6614. https://doi.org/10.1007/s10853-020-05722-z
Hill C.A.S. Wood Modification: Chemical, Thermal and Other Processes. John Wiley & Sons, Ltd., 2006. 264 p.
Kostic S., Merk V., Berg J.K., Hass P., Burgert I., Cabane E. Timber-Mortar Composites: The Effect of Sol-Gel Surface Modification on the Wood-Adhesive Interface. Composite Structures, 2018, vol. 201, pp. 828–833. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.06.108
Liu Z., Han Ch., Li Q., Li X., Zhou H., Song X., Zu F. Study on Wood Chips Modification and its Application in Wood-Cement Composites. Case Studies in Construction Materials, 2022, vol. 17, art. no. e01350. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01350
Liu Z., Han Ch., Li X., Zhou H., Song X., Zu F. Study on Wood Chips Modification and its Effect on the Mechanical Properties of Wood-Cement Composite Material. SSRN, 2022. https://doi.org/10.2139/ssrn.4020085
Ramdane R., Leila Kh., Abdelouahed A., Belachia M. Influence of Biomass Ash on the Performance and Durability of Mortar. Civil and Environmental Engineering Reports, 2022, vol. 32, iss. 2, pp. 53–71. https://doi.org/10.2478/ceer-2022-0019
Sanaev V.G., Zaprudnov V.I., Gorbacheva G., Oblivin A.N. Factors Affecting the Quality of Wood-Cement Composites. Bulletin of the Transilvania University of Braşov. Series II: Forestry, Wood Industry, Agricultural Food Engineering, 2016, vol. 9(58), no. 2, pp. 63–70.
Song X., Liu Z., Li X., Zhou H., Han Ch. Surface Modification of Wood and its Effect on the Interfacial Bonding Properties of Cement-Based Wood Composites. European Journal of Wood and Wood Products, 2023, vol. 81, pp. 897–909. https://doi.org/10.1007/s00107-023-01926-7
Verma Sh., Singh A., Gupta R., Sundriyal S. The Effect of Wood Ash on the Workability, Water Absorption, Compressive Strength in Cement Mortar. International Journal for Modern Trends in Science and Technology, 2023, vol. 9, iss. 4, pp. 368–373. https://doi.org/10.46501/IJMTST0904054
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
