Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ современного состояния вопроса производства древесно цементных композиционных материалов (ДЦК) 11
1.1 Сырьевой потенциал для организации производства ДЦК 11
1.2 Возможности применения древесных отходов в производстве строительных композиционных материалов 14
1.3 Специфика структурообразования композиции древесина-цемент 18
1.4 Обзор технологий предварительной обработки органического заполнителя в производстве ДЦК 25
1.5 Обоснование применения ультразвука для решения проблемы редуцирующих веществ (РВ) в производстве ДЦК 32
1.6 Выводы 37
Глава 2. Теоретическое исследование процессов тепло- массообмена приобработке древесного заполнителя ДЦК низкочастотным ультразвуком 39
2.1 Массообменные процессы в гетерогенных средах под воздействием ультразвука 39
2.2 Метод конечных автоматов 41
2.3 Общая математическая модель конечного автомата 42
2.4 Моделирование тепло- и массообменных процессов при обработке древесного заполнителя ДЦК ультразвуком 45
2.5 Выводы 54
Глава 3. Экспериментальные исследования влияния ультразвука на процесс экстрагирования редуцирующих веществ и структурообразование арболита 55
3.1 Методы предварительной обработки древесного заполнителя и их влияние на процесс экстрагирования РВ 55
3.2 Эффективность ультразвукового воздействия в процессе экстрагирования РВ 58
3.3 Влияние фракционного состава заполнителя и фактора времени на эффективность ультразвукового воздействия 65
3.4 Кавитационная эрозия твердых сред в системе жидкость – твердое тело 70
3.5 Влияние ультразвуковой обработки на процессы экстрагирования РВ и структурообразование древесно-цементной смеси 72
3.6 Влияние ультразвуковой технологии обработки заполнителя на физико-механические характеристики арболита 79
3.7 Выводы 85
Глава 4. Экспериментальные исследования влияния фракционного состава заполнителя на динамику влагосодержания и механическую прочность арболита
4.1 Особенности примененния древесных заполнителей в производстве арболита 87
4.2 Подготовка и проведение эксперимента 89
4.3 Влияние фракционного состава заполнителя на коэффициент теплопроводности арболита 93
4.4 Влияние фракционного состава заполнителя на прочность арболита при сжатии 96
4.5 Выводы 99
Глава 5. Математическая обработка результатов эксперимента 102
5.1 Статистическое оценивание результатов определения основных параметров процесса ультразвуковой обработки 102
5.2 Моделирование процесса УЗ обработки древесного заполнителя арболита 110
5.3 Разработка регрессионной модели прочностных характеристик арболита в зависимости от фракционного состава заполнителя 117
5.4 Выводы 119
Заключение 120
Список литературы
- Возможности применения древесных отходов в производстве строительных композиционных материалов
- Общая математическая модель конечного автомата
- Влияние фракционного состава заполнителя и фактора времени на эффективность ультразвукового воздействия
- Влияние фракционного состава заполнителя на коэффициент теплопроводности арболита
Введение к работе
Актуальность работы. Значительным резервом повышения эффективности строительства, а также развития программ по утилизации отходов предприятий лесопромышленного комплекса России является производство древесно-цементных композитов (ДЦК). Использование древесных отходов в качестве сырьевой базы при производстве строительных композиционных материалов расширяет спектр энергосберегающих технологий, высвобождает в строительстве значительное количество пиломатериалов, позволяет форсировать решение вопроса комплексной переработки древесины.
Проблема производства конструкций из ДЦК связана с взаимодействием цементного клинкера и редуцирующих веществ (РВ), входящих в состав древесного заполнителя. Известно, что в определенных концентрациях данные вещества, создавая гидрофобность цементной среды, могут полностью приостановить структурообразование композита. Традиционные способы предварительной обработки древесного заполнителя ДЦК, направленные на уменьшение содержания РВ, практически исчерпали свои возможности.
Применяемый в исследовании низкочастотный ультразвук (УЗ) известен, как эффективный интенсификактор технологических процессов в разных отраслях промышленности. При этом отсутствуют систематические теоретические и экспериментальные данные по применению УЗ в технологиях ДЦК. Поэтому проведение специальных исследований, направленных на разработку нового способа экстрагирования РВ в древесном заполнителе ДЦК ультразвуком, является актуальной задачей.
Объект и предмет исследования – процесс экстрагирования РВ при обработке древесного заполнителя УЗ и его влияние на свойства ДЦК.
Область исследования соответствует требованиям паспорта научной специальности ВАК РФ 05.21.05 – «Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки» п. 2. Разработка теории и методов технологического воздействия на объекты обработки с целью получения высококачественной и экологически чистой продукции.
Цель работы – интенсификация технологических процессов производства ДЦК с применением низкочастотного ультразвука на примере арболита.
В соответствии с поставленной целью в представленной диссертационной работе решались следующие основные задачи:
теоретические исследования основных процессов тепло- массообмена при экстрагировании РВ в древесине с применением низкочастотного УЗ;
экспериментальные исследования влияния известных технологий предварительной обработки древесного заполнителя ДЦК на процесс экстрагирования РВ;
экспериментальные исследования влияния низкочастотного УЗ на процесс экстрагирования РВ при обработке древесного заполнителя ДЦК;
- экспериментальные исследования влияния обработки древесного
заполнителя низкочастотным УЗ на процессы структурообразования и
механическую прочность ДЦК на примере арболита;
- определение влияния фракционного состава древесного заполнителя на
динамику влагосодержания и механическую прочность ДЦК на примере
арболита;
- разработка регрессионной модели процесса экстрагирования РВ с
учетом влияния основных факторов УЗ обработки и фракционного состава
древесного заполнителя ДЦК.
Научная новизна результатов исследований
в результате теоретических исследований разработана математическая модель процесса тепло- массообмена при экстрагировании РВ в древесине низкочастотным УЗ;
на основании комплексных экспериментальных исследований впервые установлена зависимость влияния низкочастотного УЗ на процесс экстрагирования РВ в древесине заполнителя, структурообразование и механическую прочность ДЦК;
установлена зависимость влияния фракционного состава древесного заполнителя на динамику влагосодержания и механическую прочность ДЦК;
разработана регрессионная модель процесса экстрагирования РВ с учетом влияния основных факторов УЗ обработки и фракционного состава древесного заполнителя ДЦК.
Практическая значимость работы. Показана необходимость оптимального подбора технологии обработки и фракционного состава древесного заполнителя для снижения действия РВ и повышения прочностных характеристик ДЦК на примере арболита. Предложена технология применения низкочастотного УЗ в стандартных линиях по производству ДЦК.
Методы исследований. В процессе исследования применялись методы научного поиска, математического моделирования, натурного эксперимента и аналитической статистики.
На защиту выносится:
ячеечная модель процесса тепло- массообмена при обработке древесины низкочастотным УЗ;
результаты экспериментальных исследований влияния низкочастотного УЗ на процесс экстрагирования РВ в древесине заполнителя, структурообразование и механическую прочность ДЦК;
результаты исследования влияния фракционного состава древесного заполнителя на динамику влагосодержания и механическую прочность ДЦК;
регрессионная модель процесса экстрагирования РВ, разработанная с учетом влияния основных факторов УЗ обработки и фракционного состава древесного заполнителя ДЦК;
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» г. Вологда, ВоГУ (2014, 20015 г.г);
международной научно-технической конференции «Автоматизация и энергосбережение машиностроительного и металлургического производств, технология и надежность машин, приборов и оборудования» г. Вологда, ВоГУ (2014 г); международной научно-практической конференции молодых ученых в г. Санкт Петербург, 15–17 апреля (2015 г); международной научно-практической конференции в г. Прага «AKTULN VYMOENOSTI VDY-2015» Praha (2015 г.); 11-й международной научно-практической конференции в г. София «Бъдещето въпроси от света на науката» София, (2015 г.); 9-й международной научно-технической конференции «Интеллектуально-информационные технологии и интеллектуальный бизнес» (ИНФОС-2017) г. Вологда (2017 г); международной научно-практической конференции «Современные исследования в области технических и естественных наук» г. Белгород, (2017 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликована 21 работа, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 136 наименований, изложена на 148 страницах и содержит 43 рисунка, 17 таблиц, 2 приложения.
Возможности применения древесных отходов в производстве строительных композиционных материалов
Использование отходов лесоперерабатывающей промышленности находит применение при производстве широкого спектра строительных материалов на основе древесины и минеральных вяжущих. Среди этих материалов наиболее известен арболит - материал на основе древесной щепы и клинкерного цемента. Главная особенность арболита - относительно невысокая средняя плотность (400 - 850 кг/м3) при достаточно высоких прочностных характеристиках, позволяющих возводить здания и сооружения до трех этажей. За счет крупнопористой структуры этот материал имеет очень низкий коэффициент теплопроводности (0,08-0,17 Вт/мС), что значительно превосходит данную характеристику традиционных материалов, применяемых в строительном секторе. Высокие теплосберегающие характеристики существенно снижают затраты на дополнительные изоляционные работы при строительстве. Кроме этого изделия из арболита хорошо обрабатываются механически, не склонны к возгоранию, имеют высокую морозостойкость, достаточно устойчивы к воздействию биологически активных веществ, имеют низкую сорбционную влажность, являются эффективным звукоизолятором, что является их преимуществом.
В разных странах аналог «арболита» имеет свое название: «дюрисол» -Швейцария; «вудстоун» - США, Канада; «пилинобетон» - Чехия; «чентери -боад» - Япония; «дюрипанель» - Германия; «велокс» - Австрия. Эти материалы применяют за рубежом при возведении не только частных домов, но и высотных зданий различного промышленного назначения. Приведенные материалы имеют некоторые технологические отличия, но в целом их объединяет принцип использования измельченной древесины как заполнителя, воспринимающего механические нагрузки и цементного вяжущего, обеспечивающего сцепление частиц заполнителя и формирования структуры [61].
Применение арболита в сравнении с традиционными строительными материалами обеспечивает ряд преимуществ. Среди основных можно назвать утилизацию отходов деревообработки при изготовлении заполнителя, снижение массы зданий и толщины стен, сокращение капитальных вложений за счет относительной простоты технологии и невысокой стоимости технологического оборудования. При производстве арболита в качестве заполнителя используют различные виды древесных отходов: щепа, кора, опилки, станочная стружка и др. В зависимости от вида заполнителя в значительной степени могут изменяться свойства композита.
Например, в производстве конструкционного арболита применяется технологическая щепа, т.е. продукт механической переработки древесных отходов с использованием энергоемкого технологического оборудования, что является существенным недостатком. Но существуют и другие виды отходов предприятий лесопромышленного комплекса, использование которых практически затруднено.
Применение древесной коры как вторсырья долго считалось неэффективным. Данный отход был признан безвозвратным и вывозился в отвалы. Основной проблемой мест скопления отходов окорки является образование высококонцентрированных фенольных стоков, наносящих существенный вред окружающей среде. Однако, несмотря на специфические особенности коры, затрудняющие ее использование в качестве заполнителя при производстве ДЦК, еще в 1971 году, ЦНИИМОД был разработан строительный материал королит, состоящий из смеси измельченных отходов окорки, обработанных химическими растворами портландцемента и воды [59].
Древесные опилки и стружка - основной невостребованный отход лесопиления. Скапливаясь в достаточно больших количествах на местах производств, данный отход создает существенную проблему: засорение окружающих предприятие территорий с созданием высокой степени пожароопасности. Применение опилок и стружки в изготовлении древесно -стружечных плит, топливных брикетов и гранул в какой то мере способствует решению данной проблемы, но объемы отходов этого вида значительно превосходят количество его потребления. В производстве строительных композиционных материалов опилки и стружка используются при изготовлении опилкобетона - разновидности арболита, со средней плотностью 1000 - 1200 кг/м3 и прочностью при сжатии 0,5 - 2,5 МПа. Разновидностью опилкобетона являются такие материалы как термопласт - смесь опилок и глиносмоляной пасты, ксилолит - смесь опилок на магнезиальном вяжущем, ксилобетон и его разновидности: ксилоизол, термиз, термоизол [60]. В работах Баума В.А., Бужевича Г.А., Бузулукова В.И., Черкасова В.Д., Соломатова В.И., Бухаркина В.И., Свиридова С.Г., Рюмина З.П., Аминова Л.И., Наназашвили И.Х., Гружанс, А. Я., Дворкина Л.И., Хасдана СМ., Разумовского С.Г., Свиридова Б.Н., и многих других авторов рассмотрены примеры применения отходов производств предприятий ЛПК при получении строительных композитов.
Например, скоп - волокнистосодержащий отход картонного производства в свое время нашел применение в производстве тепло - звукоизоляционных материалов. Еще специалистами Мособлстроя в 70 х годах на основе скопа был разработан теплоизоляционный материал «Орином» .
Одубина - отход заводов дубильных экстрактов, применяемых в кожевенной промышленности, также использовалась в производстве ДЦК. Полученный на этом отходе, с фракцией 2,5 - 10 мм древесно-цементный композит, имел объемную массу 650 кг/м3 и прочность 1,5 - 2 МПа. Данные характеристики говорят о возможности применения этого композита как конструкционно-изоляционного строительного материала [60].
Таким образом, несмотря на то, что многие технологические способы использования целлюлозосодержащих отходов промышленности забыты или не востребованы, актуальность их применения в настоящее время не становится меньше. Проблема утилизации отходов, расширение рынка строительных материалов, необходимость снижения производственных затрат и повышение качества продукции, все это дает стимул для возобновления или разработки новых технологических способов эффективного применения древесных отходов.
Общая математическая модель конечного автомата
Исследуемая система измельченная древесина - жидкость относятся к гетерогенным системам. В случаях математического моделирования гетерогенных систем часто используют модели с дискретным временем. Важное значение среди них занимают автоматы. Идея клеточных автоматов была сформулирована в 40-х годах 20 века Джоном фон Нейманом и Конрадом Цусе независимо друг от друга и рассматривалась как универсальная вычислительная среда для построения, анализа и сравнения характеристик алгоритмов [56]. Согласно теории алгоритмов автомат, преобразует дискретную информацию по шагам, в дальнейшем проводя формирование результата по шагам заданного алгоритма. Абстрактно автомат можно представить в качестве «черного ящика», т.е. устройства, принимающего входные и выдающего выходные сигналы и имеющего при этом определенное внутреннее состояние. Согласно данной теории исследуемое пространство представлено равномерной сеткой, каждая ячейка или клетка которой в дискретный момент времени обладает определенным состоянием, зависящим от состояния соседних ячеек. Таким образом, законы системы являются локальными и одинаковыми во всех точках рассматриваемого пространства [101]. Среди классических методов моделирования основных процессов тепло и массопереноса в сплошных средах, использующих фундаментальные уравнения переноса, клеточные автоматы отмечаются рядом преимуществ. Одним из основных преимуществ является возможность описания процессов в не изотропных средах, с наличием областей, обладающих различными физическими характеристиками и рассмотрении несимметричных или криволинейных границ. Кроме этого преимуществом автоматных моделей по отношению к классическим методам моделирования в сплошной среде является, возможность более точного и плавного описания состояния процессов и явлений, протекающих в исследуемом объекте. Этого удается достичь за счет дробления материального объекта на меньшие составные части, которые могут иметь различные физические характеристики по отношению друг к другу и в результате этого характеризоваться различным состоянием при одинаковом для всех изменении времени [97].
В теории ячеечного моделирования материальный физический объект делится на множество отдельных ячеек, которые зачастую представляют собой различные геометрические фигуры:
1) В одномерном пространстве (прямая) это некая точка, имеющая два элемента для принятия входного сигнала или отправки сигнала собственного. Соответственно указанные элементы в зависимости от условий задачи могут быть принимающими (отправляющими) сигналы одновременно, либо иметь вход и выход в зависимости от заданного вектора движения;
2) В двухмерном пространстве (площадь) ячейка (или автомат) зачастую принимает форму квадрата. Число возможных входов и выходов сигнала в таком случае соответствует количеству граней. В случае квадрата распространение заданного явления осуществляется в четырех направлениях. Для формирования более точной модели геометрические фигуры, описывающие автомат, могут быть заданы с большим количеством граней. Примером может служить правильный восьмиугольник - октагон. В таком случае математическая модель становится более точной и одновременно более сложной. С другой стороны, если представить структуру материального объекта в виде бесконечного множества автоматов, принимающих простейшую форму правильного четырехугольника, то усложнением геометрии ячейки можно пренебречь.
3) В трехмерном пространстве простейшей геометрической формой автомата является куб. Данный автомат имеет возможность задания шести входных - выходных сигналов. Так же, как и в случае 2D моделирования для уточнения процессов и явлений, протекающих в исследуемом объекте, форма автомата может быть заменена правильной фигурой, имеющей большее количество граней.
Конечный автомат имеет п- количество входов и выходов и, соответственно, такое же количество входных и выходных сигналов.
Формализованный процесс ячеечного моделирования в математической форме можно представить следующим образом [120]. Введем ti - дискретный момент времени, где t0 t1 t2 ... tk; к - конечный момент времени изменения исследуемого процесса или явления. Тогда z(tj) - одно из возможных состояний автомата в момент времени j. Начиная с момента времени t0, на вход автомата поступают входные сигналы, и отправляются выходные. Обозначим их как x(t}.). Таким образом, реакцию автомата на входные (выходные) сигналы можно представить в следующем виде: z(t.) = y[z(t.1);x(t.1)]
Данная запись может быть интерпретирована как состояние автомата в момент времени j зависящее от у - функции, переменными которой являются состояние автомата в предыдущий момент времени (tj_1 ), а также сигналы поступающие или исходящие в предыдущий момент времени (Зс 1). То есть смысл работы автомата заключается в том, что он реализует множество входных сигналов во множество выходных. На уровне абстрактной теории данная работа понимается как преобразование входной информации в выходную. Можно сказать, что в данном случае внутренняя структура автомата не рассматривается, а подробное внимание уделяется поведению автомата относительно внешних условий.
Систему всех имеющихся в наличии автоматов следует считать синхронизированной, т.е. при изменении времени изменение состояния автоматов происходит во всей моделируемой системе одновременно.
Влияние фракционного состава заполнителя и фактора времени на эффективность ультразвукового воздействия
Из предварительно обработанных образцов щепы отбиралась навеска массой 85 г. Материал помещался в пластиковый контейнер и заливался холодной водой в объеме 350 мл. Контейнер помещался в камеру УЗ реактора также в водную среду. Система озвучивалась в течение 30 мин. В процессе обработки определялись факторы, влияющие на процесс вымывания РВ: - Изменение температуры среды под действием ультразвука. - Изменение рН среды в зависимости от предварительной обработки щепы. - Число кавитации (определялось кавитометром). В процессе эксперимента отмечалось повышение температуры рабочей среды в ультразвуковой ванне в течение 30 мин. в среднем на 58 С . Повышение температуры является следствием действия кавитации, которая представляет собой эффективный энергетический механизм. При кавитации относительно низкая средняя плотность энергии звукового поля трансформируется в высокую плотность энергии в малом объеме внутри и вблизи схлопывающегося пузырька. Полная энергия захлопывающегося пузырька невелика, однако сферическая сходимость пузырька приводит к образованию очень больших локальных плотностей энергии, а следовательно высоких температур и давлений [33].
При определении водородного показателя в рабочем растворе у образцов, обработанных ультразвуком, значение рН уменьшается. Общее подкисление составляет 0,31. Наиболее кислая среда отмечается у образца 7 - рН 4,37, что говорит об усилении гидролиза раствора сульфата алюминия, которым был пропитан образец.
Число кавитации в процессе эксперимента определялось с применением кавитометра INDICATOR 1 CA 4D. Прибор определяет два вида кавитации: общие - возникающие при нарушении сплошности жидкости и рабочие (захлопывающиеся) - являющиеся непосредственным источником энергии. При измерениях была отмечена некоторая неравномерность показаний прибора и общее снижение числа кавитации. Причиной данного явления может быть изменение плотности рабочего раствора, которое связано с разбуханием древесных частиц, а также изменение и неравномерность акустических течений.
Данные факторы определенным образом влияют на степень экстрагирования редуцирующих веществ в процессе УЗ обработки древесины [82]. Их зависимость от вида предварительной обработки древесины щепы приведена в табл.7. Таблица 7 – Изменение факторов среды в процессе экстрагирования ультразвуком
Эффективность применения ультразвука в процессе экстрагирования оценивалась содержанием РВ в сравнении с образцами, не подвергавшимися УЗ воздействию. Методика определения содержания водорастворимых РВ выполнялась в соответствии с приложением 5 [20]. Семь навесок щепы обработанных способами, представленными в табл.5 заливались дистиллированной водой в объеме 100 мл. и выдерживались в течение 48 часов. По истечении этого времени отбиралась вытяжка в объеме 50 мл. от каждой пробы (рис.13).
От семи навесок щепы, повторно обработанных ультразвуком в водной среде, также отбиралась водная вытяжка объемом 50 мл. Согласно требованиям действующего стандарта приготовлялись реактивы сульфата меди и сегнетовой соли.
Далее, к объему водной вытяжки объемом 50 мл добавлялось 20 мл сульфата меди и 20 мл сегнетовой соли. Смесь доводилась до кипения. Процесс кипячения продолжался до выпадения высокодисперсного осадка красновато-коричневого цвета. Время кипячения смеси определялось экспериментально и составило 18-25 минут с использованием электрического нагревателя.
После охлаждения экстракт фильтровался с использованием водоструйного насоса и фильтра Шотта. Следует отметить, что образующийся в результате экстракции осадок имеет высокую степень диспергирования. Для предотвращения прохождения частиц осадка через поры фильтра дополнительно использовался асбест или минеральная вата для уменьшения пористости фильтрующей системы.
Твердый осадок, который остался на фильтре промывался небольшим количеством холодной воды и растворялся 20 мл. железоаммонийных квасцов. От полученного раствора отбирался объем 5 мл и к нему добавлялось 45 мл воды.
Титрование проводилось раствором перманганата калия до получения устойчивой розовой окраски, которая не исчезает в течение 5-10 мин. Опыт имел не менее 7 повторов для эффективной обработки данных и получения точного результата. Количество РВ в древесине в процентах от массы сухой навески определялось по формуле:
Влияние фракционного состава заполнителя на коэффициент теплопроводности арболита
На данном этапе эксперимента исследовалось влияние фракционного состава органического заполнителя на динамику влагосодержания и физико-механические характеристики арболита. Отдельно следует обратить внимание на некоторые специфические особенности, связанные с производством данного материала.
Для производства арболита применяют различные органические заполнители. Все эти вещества как целлюлозосодержащий растительный продукт характеризуются рядом общих специфических свойств, оказывающих существенное влияние на процессы структурообразования, структурно-механические и теплотехнические свойства материала. Наличие крайне противоречивых свойств у органического заполнителя и минерального связующего затрудняет получение композита высокой прочности и со стабильными физико-механическими свойствами. Однако, несмотря на природную противоречивость компонентов арболита, структурообразование данного материала подчиняется общим закономерностям. Рассматривая эти закономерности можно сказать, что существенными отличительными признаками применяемых материалов являются удельная поверхность частиц древесного заполнителя [15].
В технологическом аспекте производство арболита имеет ряд специфических особенностей, главным образом связанных с получением древесного заполнителя. Размер, форма и однородность древесных частиц в общем объеме щепы, идущей на приготовление смеси, существенно влияют на структурообразование и качество конечного продукта. Для получения материала с высокими физико-механическими характеристиками, такого, как арболит конструкционного класса, рекомендуется применение технологической щепы с размерами частиц не более 40-50 мм в длину, 10 мм в ширину и 5 мм в толщину. Применение в производстве конструкционного арболита мягких отходов лесопильных производств (стружки, опилок и др.) не допускается требованиями существующего стандарта [6].
Но, следует отметить, что технологическая щепа, рекомендуемая при производстве конструкционного арболита - продукт энергоемкой механической переработки отходов предприятий лесопромышленного комплекса. Получение ее связано с определенными производственными затратами, которые непосредственно отражаются на стоимости изделия. А мягкие отходы лесопиления, такие как опилки и станочная стружка часто представляют собой невостребованный отход производства, создающий проблему засорения территорий и повышения пожароопасности. Получение арболита с установленными стандартом требованиями, но с использованием в качестве заполнителя опилок, стружки и других отходов лесопиления позволит значительно сократить производственные затраты, частично решить проблему утилизации безвозвратных отходов лесопильных производств, повысить конкурентоспособные свойства продукта. В данном случае возможность применения в производстве конструкционного арболита мелко фракционных заполнителей можно представить в аспекте фактора, позволяющего интенсифицировать технологический процесс [34].
В связи с этим на данном этапе эксперимента решались следующие задачи: - установить влияние фракционного состава древесного заполнителя на плотность (объемную массу) арболитового блока; - определить зависимость коэффициента теплопроводности и теплового сопротивления арболита от размера фракции древесного заполнителя; - определить влияние фракционного состава древесного заполнителя на прочность арболита при сжатии; - установить фракционный состав при оптимальных физико-механических показателях арболита.
Подготовка экспериментальных образцов проводилась на участке предприятия «ПК Техстанки» г. Вологда, в сферу деятельности которого входит производство изделий из арболита. Предприятие производит мелкоштучные блоки размером 500300200 мм для возведения малоэтажных конструкций жилого и производственного назначения. Кратко производственную технологию можно представить в виде следующих операций.
В качестве сырья предприятие использует отходы соседних лесопильных производств. Породный состав преимущественно ель и сосна. Сырье предварительно сортируется и измельчается в дисковой ножевой рубильной машине. Для получения однородной, регламентированной требованиями стандарта фракции щепа проходит одноуровневый отсев через сито с размерами ячейки 30 мм. Крупные частицы возвращаются на повторное измельчение в рубильную машину при помощи возвратного устройства. Далее из накопительного бункера щепа поступает в смеситель, куда определенным способом подаются составляющие смеси: портландцемент, сернокислый алюминий и вода.
Готовая арболитовая смесь укладывалась в пятиместную форму-матрицу. Операции уплотнения и формообразования осуществлялась методом вибропрессования. Далее заполненная форма транспортировалась на склад первичной выдержки, где при постоянной температуре находилась не менее 12 часов, после чего происходила распалубка изделия и укладка его для последующей выдержки.
Для изготовления экспериментальных образцов использовалась технологическая щепа, получаемая на производстве, и опилки, привезенные с соседних лесопильных рам и добавляемые в растворную смесь с разным соотношением к щепе.