Почтовый адрес: САФУ, Редакция «Лесной журнал», наб. Северной Двины, 17, г. Архангельск, Россия, 163002, ауд. 1425

Тел.: 8(8182) 21-61-18
Сайт: http://lesnoizhurnal.ru/ 
e-mail: forest@narfu.ru

RussianEnglish



архив

Водопоглощение термически модифицированного древесного заполнителя термодревесно-цементной композиции. C. 201–215

 Версия для печати

В.Ю. Чернов, И.Г. Гайсин, А.Н. Носова, Е.М. Мальцева

Рубрика: Краткие сообщения и обмен опытом

Скачать статью (pdf, 2.4MB )

УДК

674.816.2:674.038.4

DOI:

10.37482/0536-1036-2024-2-201-215

Аннотация

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.

Сведения об авторах

В.Ю. Чернов1*, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: X-4439-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9496-7340
И.Г. Гайсин1, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: AAH-8298-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3707-1342
А.Н. Носова1, аспирант; ResearcherID: JQW-3871-2023, ORCID: https://orcid.org/0009-0009-9788-9929
Е.М. Мальцева2, директор; ResearcherID: JQW-0124-2023, ORCID: https://orcid.org/0009-0004-4868-8294
1Поволжский государственный технологический университет, пл. Ленина, д. 3, г. Йошкар-Ола, Россия, 424000; chernovvy@volgatech.net*, GaisinIG@volgatech.net,
NosovaAN79@mail.ru
2ООО «КСМ «Амарант», ул. Димитрова, д. 75, г. Йошкар-Ола, Россия, 424039; lenkamalek@mail.ru

Ключевые слова

термически модифицированная древесина, ТМД, влажность термически модифицированной древесины, вымачивание заполнителя из термически модифицированной древесины, термодревесно-цементная композиция, вибропрессование полусухой термодревесно-цементной композици

Для цитирования

Чернов В.Ю., Гайсин И.Г., Носова А.Н., Мальцева Е.М. Водопоглощение термически модифицированного древесного заполнителя термодревесно-цементной композиции // Изв. вузов. Лесн. журн. 2024. № 2. С. 201–215. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-2-201-215

Литература

  1. 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.

  2. 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.

  3. 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.

  4. Наназашвили И.Х. Быстровозводимые малоэтажные монолитные дома из арболита. Ч.1 // Строит. материалы, оборудование, технологии ХХI в. 2009. № 11. С. 14–15. 

  5. 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. 

  6. 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.

  7. 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.

  8. 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.

  9. 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. https://doi.org/10.18324/2077-5415-2021-3-85-91

  10. Хасаншин Р.Р. Термическое модифицирование древесного наполнителя в производстве композиционных материалов: дис. … д-ра техн. наук. Казань, 2019. 424 с.

  11. 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. 

  12. 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. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2023.9.1394-1407

  13. 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. 

  14. Чудинов Б.С. Вода в древесине. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1984. 270 с.

  15. 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

  16. 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

  17. 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

  18. 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

  19. 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

  20. 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

  21. 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

  22. Hill C.A.S. Wood Modification: Chemical, Thermal and Other Processes. John Wiley & Sons, Ltd., 2006. 264 p.

  23. 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

  24. 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

  25. 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

  26. 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

  27. 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.

  28. 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

  29. 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