Использование древесных отходов

Чтобы получить достаточно полное представление об использовании древесины в строительстве, рассмотрим строительные материалы, получаемые из древесных отходов. Строго говоря, эта группа материалов в большей мере относится к искусственным материалам (ИСК), так как при их получении происходит частичное или полное изменение химического состава древесины под влиянием химической технологии. Вместе с тем эти материалы можно рассматривать как пример отсутствия четкой границы между природными и искусственными материалами, применяемыми в строительстве. Такие примеры с не вполне четкой границей раздела между этими типами материалов встречаются и при рассмотрении каменных и других материалов.

В нашей стране ежегодно заготовляется огромный объем (свыше 400 млн. м³) древесины, которая направляется главным образом на нужды строительства. Однако, чем больше вырабатывается деловой древесины, тем большие отходы получают при лесозаготовках и переработке стволовой древесины. Сейчас древесные отходы доходят до 140—150 млн. м³ в год, большая часть которых вывозится на свалку или сжигается. До последнего времени в строительной промышленности с пользой использовалось до 25% древесины, получаемой с лесосеки. В настоящее время объем использования ее нередко возрастает до 75—80%. Технический прогресс коснулся главным образом механизированного производства столярных и древесноволокнистых плит, деревобетона (арболита), древесностружечных плит, щитов и др. Эти изделия анизотропны по свойствам, не коробятся, не усыхают и как полуфабрикат используются при производстве красивых фанерованных дверей, встроенной мебели, облицовочных панелей, перегородок, теплоизоляционных изделий и деталей, стеновых блоков и панелей (из арболита), паркета, кровли и т. д.

Из кусковых отходов лесопиления и деревообработки изготовляют клееные панели, щиты и плиты, щитовой паркет, дверные коробки, кровельную и штукатурную дрань, кровельную плитку и гонт^[1]; заготовки для столярного производства, арболит и стеновые блоки и панели из него, древесноволокнистые и древесностружечные плиты и др. Они с успехом заменяют деловую древесину. Очень широко в строительстве используют древесноволокнистые плиты, 1 м³ которых заменяет 2,5 м³ строганых пиломатериалов. Плиты используют для отделки стен, перегородок, дверных проемов, встроенной мебели, кухонной мебели и других элементов в жилых, общественных и промышленных зданиях. Большим спросом у строителей пользуются также плиты древесностружечные плоского прессования, применяемые в качестве конструкционного и отделочного материала. Особенно часто изделия из древесных отходов используют как теплоизоляционный материал. Значительное количество древесных кусковых отходов, щепы и стружки, в особенности хвойных пород, может быть использовано при производстве кровельного картона.

Из опилок и стружек материалы и изделия изготовляют либо на основе вяжущих веществ (опилкобетон, ксилолит, термиз, термопорит, гипсоопилочные блоки и др.), либо без применения специальных вяжущих (лигноуглеводные пластики, вибролит и др.).

При изготовлении опилочных конгломератов на основе вяжущих веществ в смесь вводят песок, гравий, минерализаторы (жидкое стекло, известковое молоко, раствор фтористого натрия и др.). В качестве вяжущих веществ используют цемент, известь, гипс, каустический магнезит и др. Так, например, для приготовления ксилолитовой смеси при производстве плит (для устройства полов) используют каустический магнезит, затворяемый на водном растворе хлористого магния. В полуторном или двойном количестве (по объему) по отношению к магнезиту добавляют в смесь опилки влажностью не более 8%, а при необходимости получения жесткого покрытия (а не пластичного) вносится еще небольшая часть кварцевого песка. В так называемые твердые опилочные плиты в качестве связующего вносятся смолы или смесь смолы с аммиаком, а при производстве листового тырсолита толщиной от 1,5 до 8 мм используют карбамидную смолу с примесью отвердителя (контакта Петрова).

При изготовлении опилочных конгломератов без введения в их состав каких-либо специальных вяжущих веществ учитывают способность древесины к выделению собственных клеящих веществ в процессе гидролитического расщепления лигноуглеводных комплексов клеточных оболочек и полисахаридов. Технологический регламент характеризуется сушкой и дозированием древесных частиц, формованием и подпрессовкой на поддоне ковра необходимой толщины, горячим прессованием и охлаждением под давлением пресса. Именно по такой схеме изготовляют лигноуглеводные древесные пластики. На прочность такого пластика оказывает влияние размер древесных частиц: с их измельчением возрастает прочность пластика. Наиболее ответственный режим на стадии горячего прессования ведется при давлении 1—5 МПа и температуре 160—170°С с последующим охлаждением плит пресса до 20 °C. Имеет значение порода исходной древесной смеси. Для этих пластиков пригодны ель, лиственница, сосна, береза и осина. Готовые изделия (пластики) используют в качестве конструкционно-отделочного материала; в технологический период их покрывают облицовочным шпоном. Сходными в производстве являются пьезотермопластики — плитный или плиточный материал, изготовляемый при высоких давлениях и температуре из древесных отходов, особенно опилок, без добавления связующих веществ. Существуют две технологические схемы их производства: без предварительной обработки древесных отходов и с обработкой отходов (гидролизом) древесных опилок — горячей водой (или паром), иногда с химикатами. По второму способу получают пластик повышенного качества, например, предел прочности при статическом изгибе до 25—40 МПа, при растяжении — до 20—25 МПа, при сжатии — до 60—80 МПа, теплопроводность — 0,24 Вт/(м К) и т. п. Пьезотермопластики используют для покрытия полов взамен паркета и изготовления дверей, в качестве отделочного материала и т. д. Из опилок и мелкой стружки после обработки в молотковой дробилке и вибромсльнице, формования и горячего прессования получают вибролит. Плиты из вибролита обладают достаточно высокими показателями качества: плотность 400— 800 кг/м³, предел прочности при статическом изгибе 3—13 МПа, теплопроводность 0,08—0,09 Вт/(м-К) и т. п. Вибролит используют для настила черного пола, устройства перегородок, щитовых дверей, изготовления встроенной мебели и пр.

Из коры и сучьев получают материалы и изделия на основе вяжущих или без них. Так, например, с применением гипсового вяжущего получают королит. Для этого подсушенную, измельченную и просеянную кору загружают в смеситель, заливают растворами антисептика (например, ксилифениланатрия) и ингибитора (например, казеина, буры, мездрового клея). Смесь соединяют с гипсовым вяжущим веществом, перемешивают до однородного состояния и уплотняют в формах при давлении 0,03—0,04 МПа. Вместо гипсового вяжущего можно использовать также портландцемент и цементно-песчаный раствор. Королит применяют как утеплитель полов и стен.

Среди других изделий, изготовленных из коры и сучьев с добавлением или без добавления связующих, следует отмстить изоляционные плиты, плиты из цельной коры, сучкоблоки и др. При изготовлении изоляционных плит пресс-массу из измельченной коры ели, гидрофобизатора и антипирена обрабатывают связующим в виде сульфитной барды (отход производства целлюлозы по сульфитному способу), формуют и подвергают горячему прессованию. В плитах из цельной коры ели, пихты или лиственницы отсутствует какое-либо дополнительно введенное вяжущее или клеящее вещество. Для их получения снимают кору специальным образом со ствола, обрабатывают и склеивают ее в листы путем прессования. Эти плиты имеют длину до 3 м, ширину 0,4—1,2 м и толщину до 25 мм. Используют их для обшивки стен, перегородок, устройства кровли (иногда с покрытием известковым раствором). При изготовлении сучкоблоков используют отходы от лесозаготовок — свежесрубленные ветви сосны, ели, ивы, пихты, кедра и др. Спрессованный готовый блок из ветвей стягивают в двух местах проволокой диаметром 3 мм, а неровности в виде боковых сучков удаляют циркулярной пилой. Блоки антисептируют, подвергают атмосферной сушке до влажности 20—30%, используют в бескаркасном одноэтажном строительстве, а также для изоляции. При увеличении высоты зданий их применяют в сочетании с металлической арматурой диаметром 4—8 мм, укладываемой на уровне перемычки, подоконников и др. Размеры сучкоблоков: конструктивных — 500×450×350 мм, изоляционных — 500×450×250 мм.

Кроме рассмотренных выше материалов и изделий из древесных отходов имеется большое количество освоенных промышленностью и широко применяемых традиционных органических теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных материалов — камышитовые плиты, торфяные плиты и др.

Материалы и изделия с применением отходов древесины, часть которых была указана выше, являются, как правило, типичными представителями строительных конгломератов, получаемых на искусственных или естественных (лигнин, полисахариды) связующих веществах. Несомненно, что при оптимальных структурах они обладают комплексом наилучших показателей свойств, поэтому их состав следует определять с учетом ранее изложенных общих закономерностей (см. гл. 5). Вместе с тем на их примере очевидна некоторая условность границы при разделении строительных материалов на искусственные и естественные, тем более с конгломератным типом структуры.

• [1] Гонт, или драница, — узкие и тонкие дощечки для покрытия крыши.