Введение. В настоящее время сохраняет свою актуальность проблема рационального использования отходов переработки древесного сырья [1, 2, 3]. Неиспользуемые отходы переработки древесины являются потенциально опасными с экологической точки зрения [4]. Одно из направлений решения появляющейся в этой связи проблемы ориентировано на использование отходов деревообработки в качестве сырья для изготовления арболита и других древесно-цементных материалов [5-15]. Анализ литературы показал, что к числу недостаточно изученных вопросов относится вопрос о прочности швов в кладке из древесно-цементных блоков. Для соединения таких блоков при возведении стен малоэтажных зданий обычно используются цементно-песчаные смеси. Новые возможности открывает применение  клея, используемого при возведении стен из газобетона.

Цель работы – сравнительная оценка прочности при сдвиге клеевых и цементно-песчаных швов, соединяющих блоки из древесно-цементного материала.

Материалы и методы. Блоки были получены из смеси мелкой стружки, цемента, сульфата алюминия, жидкого стекла, воды (технолог – М.А. Суханов). После набора прочности в течение 28 дней блоки распилили с целью изготовления образцов для испытаний на сдвиг (рис. 1 и 2). Материалы швов: цементно-песчаная смесь (ЦПС, соотношение цемент:песок 1:3), толщина шва от 7 до 10 мм (рис. 1); клей для укладки блоков из ячеистого бетона автоклавного твердения, толщина шва от 2 до 4 мм (рис. 2).

Рис. 1. Образец 1 (ЦПС)

Рис. 2. Образец 2 (клей)

Образцы испытывали на машине SHIMADZU AG50kNX через семь дней после изготовления.

Результаты. Образец 1 (ЦПС) разрушился при нагрузке 223 Н (~0.02 H/мм²), энергия разрушения 0.42 Дж. Визуально по картине разрушения определено, что образец 1 имеет низкую адгезионную прочность сцепления слоя ЦПС и древесно-цементного материала.

Образец 2 (клей) разрушился при нагрузке 3243 Н (~0.27 H/мм²), энергия разрушения 4.88 Дж. На части площади контакта разрушился древесно-цементный материал. Это подтверждает высокую адгезионную прочность сцепления клеевого слоя и древесно-цементного материала.

Осуждение и заключение. Полученные экспериментальные данные указывают на возможность применения указанного выше клея в кладке не только из газобетонных блоков, но также из древесно-цементных блоков. При этом прочность на сдвиг клеевого соединения существенно выше по сравнению с прочностью кладки на ЦПС.

Следует отметить, что с точки зрения геометрии газобетонные блоки отличаются от блоков из древесно-цементного материала меньшими отклонениями от идеальных размеров и формы. В настоящее время технологии изготовления древесно-цементных материалов не всегда гарантируют стабильность размеров и формы блоков. Поэтому расход клея в кладке из древесно-цементных блоков будет более высоким. Однако, если будет найдена технология производства древесно-цементных блоков с достаточно стабильными размерами, то применение относительно небольшого количества клея обеспечит высокую прочность соединения таких блоков.

Касаясь сравнения блоков из газобетона с блоками из древесно-цементного материала в контексте данной работы необходимо отметить следующее. Актуальность совершенствования технологий древесно-цементных материалов определяется, прежде всего, вкладом в решение экологической проблемы рационального использования отходов лесопромышленного комплекса путем разработки технически возможных и экономически целесообразных способов утилизации опилок и стружки. Опилки и стружка в больших количествах образуются на деревообрабатывающих предприятиях, при этом существующих способов решения данной проблемы уже недостаточно [3].

Использование измельченной древесины, в том числе отходов лесопиления, для изготовления строительных теплоизоляционных и конструкционных материалов известно не один десяток лет [1-14]. Однако проблема сохраняет свою актуальность [5, 15] , на что указывает интенсивность публикаций по затронутой теме,  в том числе Интернет-ресурсов (рис.3). Полученные данные также указывают также на целесообразность продолжения исследований многоплановой проблемы рационального использования отходов деревообработки.

Рис. 3. Распределение публикаций с ключевым словом “wood-cement” [http://scholar.google.ru]

Работа выполнена при поддержке Программы стратегического развития ПетрГУ в рамках реализации комплекса мероприятий по развитию научно-исследовательской деятельности на 2012-2016 гг.

1. Зайцева М.И., Никонова Ю.В. Возможности использования отходов как компонента строительных материалов в республике Карелия // В сборнике: Деревянное малоэтажное домостроение: Экономика, архитектура и ресурсосберегающие технологии: Сборник статей по материалам международной научно-практической конференции. Петрозаводский государственный университет. Петрозаводск, 2013. С. 30-36.
2. Зайцева М.И., Робонен Е.В., Чернобровкина Н.П., Колесников Г.Н. Утилизация отходов переработки хвои сосны обыкновенной // В сборнике: Деревянное малоэтажное домостроение: экономика, архитектура и ресурсосберегающие технологии Сборник статей по материалам международной научно-практической конференции. Петрозаводский государственный университет. Петрозаводск, 2013. С. 25-30.
3. Падерин В. Рентабельность лесопиления и проблемы развития лесопиления в России // ЛесПромИнформ. 2014. №1(99). URL: http://www.lesprominform.ru/jarchive/articles/itemshow/3572
4. Svendsen, G. T. (2013). Environmental Reviews and Case Studies: From a Brown to a Green Economy: How Should Green Industries Be Promoted?. Environmental Practice, 15(01), 72-78.
5. Aigbomian E. P., Fan M. Development of Wood-Crete from Hardwood and Softwood Sawdust // Open Construction and Building Technology Journal. 2013. Т. 7. С. 108-117.
6. Андреев А.А., Васильев С.Б., Колесников Г.Н., Сюнёв В.С. Уточнения к статье «Влияние новой полимерно-минеральной добавки на прочность древесно-цементного материала для малоэтажного строительства» // Сборник научных трудов по материалам международной заочной научно-практической конференции Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2014. № 3-4 (8-4). С. 267-268.
7. Андреев А.А., Колесников Г.Н. О рациональном соотношении количества опилок и стружки в древесно-цементном композите // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Серия: Естественные и технические науки. 2014. № 4 (141). С. 85-87.
8. Андреев А.А., Колесников Г.Н. Совершенствование технологии использования отходов лесопильных предприятий в производстве древесно-цементных материалов для малоэтажного строительства // Фундаментальные исследования. 2014. № 6-6. С. 1139-1143.
9. ГОСТ Р 54854-2011. Бетоны легкие на органических заполнителях растительного происхождения. Технические условия.
10. Запруднов В.И., Санаев В.Г. Макроскопические свойства древесно-цементных композитов // Вестник Московского государственного университета леса – Лесной вестник. 2012. № 6 (89). С. 168-171.
11. Лукутцова Н.П., Горностаева Е.Ю., Карпиков Е.Г. Древесно-цементные композиции с минеральными микронаполнителями // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. – Белгород, 2011. №3. С. 21-23.
12. Наназашвили И.Х. Строительные материалы из древесно-цементной композиции // Л.: Стройиздат, 1990. 415 с.
13. Пошарников Ф.В., Филичкина М.В. Анализ структуры смеси для опилкобетона на основании многофакторного планирования эксперимента // Вестник Московского государственного университета леса – Лесной вестник. 2010. № 1. С. 111-114.
14. СН 549-82. Инструкция по проектированию, изготовлению и применению конструкций и изделий из арболита.
15. Цепаев В.А., Один А.И. Длительная прочность арболита с учетом анизотропии строения // Приволжский научный журнал. 2007. № 1. С. 51-56.

Все статьи автора «Колесников Геннадий Николаевич»