автореферат диссертации по философии, специальность ВАК РФ 09.00.00
диссертация на тему: Новые методы технических условий производства строительных материалов

Полный текст автореферата диссертации по теме "Новые методы технических условий производства строительных материалов"

В. А. СИМАГИН Докторант WIDU

НОВЫЕ МЕТОДЫ ТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ: ИССЛЕДОВАНИЯ, ЗАДАЧИ И ПЕРСПЕКТИВА

Краткий научный доклад на соискание учёной степени Доктора философии (PhD) Направление: технология производства; технические параметры и аспекты

Научный руководитель: Гранд- доктор философии (Grand Ph.D),

кандидат технических наук А. Н. Мирошниченко

Москва 2010

Всемирный Информационно- Распределённый Университет Докторант: Симагин Владимир Александрович

Научные консультанты: доктор философии А.Н. Мезенцев доктор технических наук, профессор В.В. Арбузов

Издательская лицензия от 20 июня 1997 года № 016241

© Автор

© НТЦ "Развитие"

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВР! ИНАЯ

БИБЛИОТЕКА _ 2017

АНТИМИКРОБНЫЕ СВОЙСТВА ГАЛОИДИРОВАННОГО ЛИГНОПЛАСТИКА

В.А.Симагин, В.В.Арбузов

Региональное отделение МАНЭБ, г.Пенза, Россия

Отходами гидролизного производства являются лигнин и различные шламы, которые обычно вывозятся в отвалы, что ведет к загрязнению окружающей среды и росту непроизводительных затрат.

Весьма актуальной задачей следует считать изыскание возможностей использования этих отходов для нужд народного хозяйства. Одна из таких возможностей - изготовление на основе гидролизного лигнина строительного материала лигнопластика. Лигнопластик может быть применен для изготовления паркетных плиток, оконных переплетов, а также деталей машин и приборов.

Разработана технология изготовления пластин из лигнопластика и показана достаточная их устойчивость к корродирующему действию грибов. При подборе новых строительных материалов для отделки жилых помещений следует учитывать их гигиенические качества, в частности способность подавлять рост микроорганизмов. Эта способность может служить дополнительной характеристикой антикоррозионных свойств материала.

В нашей работе проведено исследование антимикробных свойств паркетных плиток, изготовленных из лигнопластика с добавлением различных доз антикоррозионного вещества - ристого натрия. В качестве тест-микроба применялась культура кишечной палочки - микроорганизма, используемого в санитарно-гигиенической практике в качестве санитарно-показательного. В работе использован штамм Е. colli Са 46.

Объектом исследования служили пластинки из лигнопластика размером 50x50x3 мм, содержащие от 0,5 до 3% фтористого натрия и не содержащие этого вещества. Поверхности пластинок различались по способности

впитывать жидкость. Одна из них, шероховатая, обладает способностью в течение 24 час, впитывать нанесенную на нее жидкость, другая, гладкая, этой способности не имеет. Перед постановкой опыта пластинки стерилизовались в автоклаве при 120°С в течение 20 мин.

При проведении исследований были поставлены две основные задачи:

1) определить, обладают ли пластинки способностью выделять антимикробные, биологически активные вещества в окружающую среду,

2) выявить наличие антибактериального эффекта при непосредственном контакте пластин с тест-микробом.

Для определения наличия диффузии антибактериальных веществ в среду опыты ставились в двух вариантах.

В первом варианте пластинки, содержащие и не содержащие фтористый натрий, погружались в 40 мл мясопептонного бульона, засеянного культурой кишечной палочки го расчета 1,25 млн. микробных тел на 1 мл. Контролем служил аналогичный посев без пластин. Посевы инкубировались в термостате при 37°С в течение 15 суток. Через 1,5, 10 и 15 суток отбирались пробы и проводилось определение количества кишечных палочек методом предельных разведений с высевом на среду Эндо.

В ходе исследований было установлено, что интенсивность роста в опытных пробах, вне зависимости от содержания в них фтористого натрия, не отличалась от контрольных, что, очевидно, указывает на отсутствие диффузии этого вещества в количествах, достаточных для оказания анти бактериального действия на данный штамм кишечной палочки при указанных условиях опыта.

Во втором варианте опыта 1 мл взвеси кишечной палочки густотой 500 млн./мл наносился на гладкую невпитывающую поверхность пластин. Контролем служила взвесь кишечной палочки, помещенная на дно пустой стерильной чашки Петри. Контакт бактерий с поверхностью пластин осуществлялся при комнатной температуре в течение 24 и 48 час, после чего отби-

рались пробы, разводились стерильной водопроводной водой от 10"' 10~7 высевались на среду Эндо.

После 24 час. контакта бактериальной взвеси с невпитывающей поверхностью пластины число бактерий или не отличалось от контроля, или было несколько меньшим (таблица). Некоторое снижение числа бактерий отмечается при содержании фторида в количестве 1,5%, повышение содержания галоида в пластинах повышает их антибактериальные свойства.

Бактерицидность пластин из галоидированного лигноплатика

№ Содержание фтористого натрия в образце, % Наибольшее разведение культуры, содержащее тест-микроб

Невпитывающая поверхность Впитывающая поверхность

1. 0,5 Ю^/Ю"5 10"

2. 1,0 Ю^/Ю"5 10^

3. 1,5 Ю^/Ю"' 10"

4. 2,0 10^/100 10

5. 2,5 Ю^/Ю^ 0

6. 3,0 Ю^/Ю"' О"4

7. Пластинка без фторида Ю^/КГ5 10"

8. Контроль без пластинки 10"" КГ*

Примечание: в числителе - результат через 24 ч, в знаменателе - через 48 ч; 0 -отсутствие роста при высеве га нерожденной культуры

После 48 час. пребывания взвеси бактерий на пластинах антимикробный эффект оказался более выраженным. Заметное снижение числа микроорганизмов отмечалось уже при со держании 0,5% фтористого натрия, наиболее значителен ингибирующий эффект при 3%-й концентрации антисептика.

Можно предположить, что небольшая диффузия фторида в окружающую среду происходит, накапливается он медленно, но при незначительном объеме контактирующей жидкости (I мл) концентрация его к 48 час. становится достаточной для оказания бактерицидного эффекта на часть микробной популяции. Антибактериальное действие находится в прямой зависимости от

дозы фтористого натрия и времени контакта пластин со средой, содержащей тест-микроб.

Для выявления антибактериального эффекта при непосредственном контакте бактерий с веществом пластин 1 мл взвеси бактерий густотой 500 млн./мл микробных тел наносили на впитывающую поверхность. Через 24 часа адсорбировавшиеся бактерии отмывались на качалке и определялось наибольшее разведение десорбирующей жидкости, в котором еще содержались жизнеспособные бактерии. Контролем служила взвесь бактерий, "не бывшая в контакте с пластинами".

В результате проведенных исследований выявлено, что пластины, не содержащие фторида или имеющие его в своем составе до 0,5%, оказывают некоторое антибактериальное действие при тесном контакте с тест-микробом; количество бактерий оказалось на два порядка ниже, чем в контроле (таблица). Повышение содержания фторида вело к усилению антимикробного эффекта: 2,5...3% антисептика через 24 часа контакта с тест-микробом оказывают стерилизующее действие.

На основании полученных данных можно предположить, что анти бактериальным действием обладает не только фтористый натрий, но и сам лиг-нопластик, очевидно, содержащий некоторое количество веществ, оказывающих антибактериальный эффект при тесном контакте с культурой бактерий.

Выводы:

1. Пластины из лигнопластика обладают слабовыраженной антибактериальной активностью, выявляемой при тесном контакте микроба с веществом пластины.

2. Добавка фторида натрия повышает антибактериальные свойства пластин пропорционально его дозе. Содержание 2,5...3% антисептика обеспечивает стерилизующий эффект при непосредственном контакте с тест-микробом.

3. Во влажной среде фтористый натрий может в слабой степени диффундировать из вещества пластин.

ОЦЕНКА РАЗБРОСА ПРОЧНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ

В.А.Симагин, В.В.Арбузов

Российский государственный социальный университет, филиал в г. Пензе, Россия

Древесина является природным композитом. Она имеет сложное волокнистое строение и содержит большое количество дефектов (поры, трещины, сучки и т.д.). Поэтому в процессе разрушения древесины наблюдается значительный разброс ее прочности и долговечности, который достигает для прочности - до ста процентов, а для долговечности - одного-двух десятичных порядков [1,2,3].

Для оценки величины разброса прочности древесины при поперечном изгибе было испытано по 40 образцов с внешними дефектами и без них. Условия испытаний (температура, влажность, скорость нагружения) поддержи вали строго постоянными. По полученным результатам были построены кривые распределения по прочности (рис. 1).

»)

%

40 30 20 10 0

» 30 Я «0 110 130 150 о.МП»

6)

%

50 ____ .

40___________;_____

» --------— ^-----

20------_____

.0____^_____^ = -

о т 11111111 Т 1--

10 М 50 70 90 ПО 130 150 «,МП«

Рис I. Кртаярааредеяао1я1р(гтатг^поп^!ечн(мизг^дтдревееимы^ а) без дефектов; 6) с дефектами

/ \

■ / / \

>

<* г \

у

10 50 50 70 90 МО 130 150

Из рис. 1 видно, что они имеют классическую Гауссовскую форму [3]. На кривых присутствует только один пик, что свидетельствует о присутствии в древесине дефектов одного уровня. Кроме того, для образцов с видимыми дефектами и без них совпадают величины среднего значения прочности, т.е. внешние дефекты не оказывают на нее значительного влияния. Однако, наличие внешних дефектов приводит к увеличению ширины пика кривой и, соответственно, площади под кривой распределения, что указывает на интегральную масштабность структуры материала.

Ранее [1, 4] кривые распределения по прочности были получены для древесно-стружечных плит различной плотности и дисперсности (рис. 2).

(Дп/п) 100% '

15 о, МПа

Рис. 2. Кривая распределения прочности i

dm древесноструокечных пиит плотностью: 1-700,2 - 800,3 - 850 «г/м3

Наибольший разброс прочности наблюдается для ДСП плотностью 800 кг/м3 с мелкой стружкой низкой дисперсности. Это, по-видимому, связано с минимальным содержанием связующего, соединяющего между собой стружку: в материале увеличивается количество дефектов, размеры которых соизмеримы с размерами стружки. Характер и величина разброса прочности для ДСП плотностью 700 кг/м3 с однородной крупной стружкой высокой дисперсности, ДСП плотностью 850 кг/м3 с разнородной стружкой и древесины без внешних дефектов приблизительно одинаковы, а площадь под кривой разброса древесины, содержащей внешние дефекты, существенно боль ше. Следовательно, прочностные свойства древесных пластиков и величина их разброса определяются качеством древесного наполнителя. Дефекты свя-

зующего не оказывают существенного влияния, которое связано с появлением дополнительных, менее выраженных пиков на кривой разброса.

Библиографический список

1. Арбузов В.В. Химия попутных продуктов переработки растительного сырья. - Пенза: МАНЭБ, 1997. -183 с.

2. Ратнер СБ., Ярцев В.П. Физическая механика пластмасс. Как прогнозируют работоспособность? - М: Химия, 1992. - 320 с.

3. Соломатов В.И., Бобрышев А.Н., Прошин AJI. Статистические закономерности разброса значений долговечности и необратимость разрушения полимерных композитов И ИВУЗ: Строительство. -1983. -№2. - С. 20 - 25.

4. Киселёва O.A. Прогнозирование работоспособности древесностружечных и древесноволокнистых композитов в строительных изделиях: дис.... канд. техн. наук. - Воронеж, 2003. - 205 с.

ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДРЕВЕСНОБИТУМНЫХ КОМПОЗИТОВ

В.А.Симагин, В.В.Арбузов

Российский государственный социальный университет, филиал в г. Пензе, Россия

В процессе эксплуатации под воздействием климатических факторов происходит интенсивное старение органических материалов, поэтому в работе было изучено влияние УФ-облучения и замачивания в воде на физико-механические характеристики древеснобитумных композитов.

Влияние УФ-облучения оценивали по снижению прочности образцов при поперечном изгибе. Для испытаний использовали образцы размерами h х Ь =18x20 мм и длиной 1=110 мм. Образцы получали прессованием компо-

зиций при комнатной температуре (1=25°С) и давлении 5 кгс/см2. Облучение проводили в специальной камере лампами ПРК.

После 80 часов УФ-облучения, что соответствует 3 годам эксплуатации, прочность образцов практически не падает и составляет о=2,6 МПа. По-видимому, это связано с тем, что несущая способность композита определяется прочностью древесного наполнителя, стойкого к действию УФ-облучения, а изменение структуры битумного вяжущего в результате фотостарения не оказывает влияния на его адгезию.

К атмосферным воздействиям также относится замачивание водой, которая приводит к ухудшению эксплуатационных свойств композитных материалов. Для повышения водостойкости необходимо определить оптимальную концентрацию битумного вяжущего. Поэтому в работе было изучено влияние концентрации вяжущего на набухание (рис. 1).

Из рисунка видно, что с увеличением содержания битума степень набухания резко снижается и уже при соотношениях к опилкам 2,3:1 приближается к нулю, т.е. его набухание в 44 раза меньше, чем у ДСП.

— ЫгВухамие а тпемі ?4-к ucoi ■ 1 2.x пш

Рис /. Зависимость набухания от состою Б. О В работе также было изучено влияние состава на коэффициент линейного термического расширения а^. Испытания поводили на линейном дилатометре в интервале температуры 25 - 70°С. Полученные результаты представлены на рис. 2. Из рисунка видно, что дилатометрическая кривая для древеснобитумного композита, в отличие от чистого битума, носит линейный характер, что объясняется увеличением жесткости материала при его наполнении отходами деревоперерабатывающей промышленности.

По полученной кривой был определен коэффициент линейного термического расширения аср:

1 /,ч <*,„ =---1—~

р 11-1 •о 'о

где I] и ¡о - первоначальная длина и температура образца соответственно; // - длина образца при температуре /0 - длина образца при температуре //.

30 00 _1

10 | /

60 ■ yf

S 1 "

20 В' ^ 1

Рис. 2. Дияатаметричккая кривая для древеснабитумного композита

Для древеснобитумного композита он составляет а = 916 • 10'61/°С, что в 1,5 раза ниже, чем у чистого битума (аср = 1400 • 10"61/°С), и в 300 раз больше, чем у древесины (аср = 3- 10-61 /°С). Следовательно, введение древесного наполнителя способствует повышению жесткости композита.

Из полученных результатов можно сделать вывод, что древеснобитум-ный высоконаполненный композит отличается повышенной прочностью, жесткостью и стойкостью к действию УФ-облучения и его можно использовать в качестве плитного материала для ограждающих строительных конструкций.

О ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЭПОКСИДРЕВЕСНЫХ КОМПОЗИТОВ

В.И. Симагин, В. В. Арбузов

Российский государственный социальный университет, филиал в г. Пензе, Россия

В настоящее время увеличивается количество новых композиционных материалов на основе полимерных связующих и отходов деревообрабаты-

вающей промышленности. В связи с этим возникает необходимость разработки надежной методики прогнозирования их долговечности. Наиболее точные результаты дает методика, основанная на термофлукгуационной концепции прочности твердого тела, применяемая как при разрушении, так и при деформировании, а также позволяющая выявить механизм взаимодействия наполнителей со связующим.

Исследования закономерностей разрушения эпоксидревесных композитов при длительном сжатии проводили в режиме заданных постоянных напряжений и температур. В качестве объектов исследования взяты композиты на основе эпоксидно-диановой смолы марки ЭД-20, наполненные сосновы ми опилками, резиновой крошкой и асбофрикционными отходами. Соотношение наполнителей принималось равным: древесного наполнителя и рези новой крошки 1:2 масс.ч., древесного наполнителя и асбофрикционных от ходов - 1:1 и 1:2 масс.ч. Полученные результаты в координатах время до разрушения от напряжения и температуры представлены на рисунке.

Из рисунка видно, что при сжатии эпоксидревесных композитов полученные зависимости имеют линейный характер, представляют собой семейства параллельных прямых для композита 3 и в виде " обратных" пучков для композитов 1 и 2 (таблица). Они описываются уравнениями (1) и (2) [2].

1р. м

V ■ 17«С

ч

V

Л

14 Л N

20 24

Зависимость долговечности от напряжения при сжатии для состава: а) ЭД-20 + Опилки + АФО (1:2); б) ЭД-20 + Опилки + АФО (1:1)

и

Для параллельных прямых т = т. ехр—ехр(-/?ег)>

ЛГ

Для обратного пучка т = т'„ ? а

(1) (2)

где г", г., и'„, у' и Т'т - физические константы материала: т'т - минимальная долговечность (период колебания кинетических единиц - атомов, групп атомов, сегментов), с; и'„ - максимальная энергия активации, кДж/моль; у - структурно-механическая константа, кДж/(мольхМПа); /? -структурно-механический коэффициент, 1/МПа; Т'т - предельная температура существования твёрдого тела, К; Я - универсальная газовая постоянная, кДж/(мольхК); т - время до разрушения (долговечность), с; а - напряжение, МПа; Т - температура, К.

Рассчитанные по программе "Konstanta.exe" величины констант представлены в таблице.

Значения физических и эмпирических констант при сжатии

* Физические и эмпирические константы Параметры работоспособности

¡3 а. а> й £ Состав К, к иХи.\ кДж/моль г\ кДж/ (МПах моль) Р. 1/МПа г,с ст, МПа

1. эд- 20+Опилки+АФО( 1:2) ю-" - 68 - 0,307 105 14,1

2. ЭД-20+АФО+Опилки (1:1) Ю6'6 225 -25,6 -7,1 - 10«'а 9,3

3. эд- 20+0пилки+резиновая крошка (1:2) 198 1,45 -8,52 10" 9,8

4. ДСП плотностью 700 кг/м3 368 474 41,8 - 7,7

5. ДСП плотностью 800 кг/м3 10"4 189 -7 -5,17 - 5,7

Примечания:

1) расчет прочности и долговечности вели при температуре 288 К;

2) прочность рассчитали при т=105 с, а долговечность - при ст=10 МПа для эпок-сидревесных композитов и а= 7,6 МПа для ДСП.

Из таблицы видно, что константы исследованных композитов существенно различаются. В материале, содержащем асбофрикционные отходы и сосновые опилки, при увеличении содержания АФО меняется вид зависимости от обратного пучка к параллельным прямым. Это, по-видимому, связано со снижением среднего размера наполнителя.

Из-за высокой деформационной способности при сжатии происходит постепенное сплющивание образца, а в итоге мгновенное разрушение. При этом максимальные деформации наблюдали для композита, наполненного опилками с резиновой крошкой. Роль деформационных процессов проявляется на величинах констант: возрастает у , на три порядка увеличивается т'т, величина Т'т резко падает. Значения констант композита с резиновой крошкой близки к константам ДСП плотностью 800 кг/м3. Это может быть связано с размерами частиц наполнителя.

Для всех испытанных материалов предэкспонента х'„, значительно боль ше периода колебаний атомов в твёрдом теле (10'12 с) и находится в пределах 10"2,9-109'75 с. Это объясняется тем, что композиты имеют сложный состав, следовательно, путь трещины увеличивается за счёт огибания частиц наполнителя.

Полученные результаты позволяют прогнозировать долговечность эпоксидревесных композитов в широком диапазоне напряжений и температур. В таблице кроме значений долговечности приведены величины длительной прочности. При сжатии прочность композита с АФО при соотношении наполнителей (опилок и АФО) 1:2 масс.ч. в 1,5 раза выше, чем у других эпоксидревесных композитов и ДСП. Прогнозируемая долговечность рассмотренных композитов близка значениям долговечности для древесностружечных плит.

ПОВЫШЕНИЕ КЛИМАТИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ФИЗИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИЕЙ

В.И. Симагин, В.В. Арбузов

Российский государственный социальный университет, филиал в г. Пензе, Россия

В процессе эксплуатации древесина подвергается длительным агрессивным воздействиям. Одним из путей повышения ее прочности, а также стойкости к действию агрессивных сред является модификация пропиткой. В качестве модификаторов использовали расплавленный парафин и органические жидкости (керосин, эмульсия 252, эмукрил М и С).

Для указанных модификаторов по массе поглощения и механическим характеристикам установлен оптимальный режим пропитки сосны 2-го сор та. Для парафина длительность пропитки при 1=60°С составляет 60 мин., для эмукрила М и С - 3 суток. После пропитки эмукрилом и эмульсией образцы необходимо термообработать при 1=80°С в течение 8-10 часов. При этих параметрах древесина набирает максимальную прочность (рис. 1).

"•"Н- о.кН.

Рис. /. Зависимости ірочноапи модифицированной древесины от даитеяъноаяи термообработки: а) при сжатии вдоль волокон; 6) при аавшватш

Из рисунка видно, что после тепловой обработки в течение 2 часов наблюдается снижение прочности. Дальнейший прогрев приводит к ее резкому росту. Наибольшего значения прочность достигает после 10 часов термообработки для эмукрила М и 8 часов для эмульсии 252. Существенный рост прочности древесины наблюдается также после пропитки эмукрилом С и

термической обработки при 1=80°С в течение 9 часов. По-видимому, при повышенных температурах происходит дополнительная полимеризация мономера.

Результаты исследования влияния вида модификатора на прочность (при сжатии, поперечном изгибе, скалывании) и модуль деформации представлены в табл. 1.

Таблица 1

Влияние модификации на механические свойства древесины

Вид модификатора Прочность, МПа Модуль деформации при сжатии

сжатие изгиб скалывание вдоль волокон поперек волокон

Эмукрил М 50,53 101,1 2,65 13065 5305

Эмукрил С 55,60 109,0 - - -

Парафин 48,72 91,62 5,69 23780 5324

Эмульсия 252 26,61 104,8 2,84 15154 5491

Без модификатора 57,61 82,97 4,84 - -

Из табл. 1 видно, что максимальными прочностными характеристиками обладает древесина модифицированная эмукрилом М.

В процессе эксплуатации, изделий из модифицированной древесины в результате старения происходит изменение прочностных характеристик. Наиболее распространенными внешними воздействиями, вызывающими старение, являются ультрафиолетовое облучение, колебания температуры и влажности.

Влияние длительности УФ-облучения на кратковременную прочность образцов из древесины до и после пропитки изучали при поперечном изгибе. Результаты испытаний представлены на рис. 2.

«.мт _

Дрсжни • керосин

' трафнн

эмужрнп М

эыульсш 232

фемя УФО.ч

Рис. 2. Зависимость прочности от времени УФ-облучения модифицированной сосны 2-го-сорта

Из рис. 2 видно, что после 10 часов облучения сосна, модифицированная органическими жидкостями, теряет прочность до 20%. Дальнейшее об лучение (до 50-100 часов) приводит к повышению прочности модифицированной древесины. Исключение составляет древесина, пропитанная керосином, прочность которой падает на 25%.

После воздействия УФ-облучения в течение 200 - 300 часов прочность древесины, модифицированной органическими жидкостями, составляет 80% от первоначальной, а после парафинирования 112%. Нестабильность прочности от времени действия УФ-облучения, по-видимому, связана с фотохимическими процессами, происходящими в модификаторах.

Влияние многократного замораживания-оттаивания изучали на древесине, модифицированной эмукрилом М. Образцы замачивали в воде в течение 1 часа, затем замораживали в течение 3 часов при 1=-25°С и высушивали при Г=+25°С в течение суток: После заданного числа циклов определяли прочность образцов при поперечном изгибе. Полученная зависимость представлена на рис. 3.

Натровое, МП>

100 90 80 70 60 60

Рис X Зависимость Гфочнослт от козичеагна циклов эашраю1ватя-<тташан1амодифшр1ровашюц сосны 2-го сорта

Из рис. 3 видно, что после первых 10 циклов замораживания-оттаивания происходит резкое снижение прочности на 20%. Затем наступает стабилизация процесса и после 50 циклов прочность образцов практически не меняется.

Одной из определяющих характеристик древесины при ее эксплуатации является водостойкость. Влияние длительности замачивания в воде на

s

1 - _ эму» - пМ - ш- Ися J3 шип -taon

О 10 20 30 40 60

прочность модифицированной древесины изучали при сжатии вдоль волокон Испытания показали, что у древесины, модифицированной эмукрилом М и парафином, величины водопоглощения и набухания заметно меньше, чем у исходной и модифицированной эмульсией 252 и керосином. После замачивания прочность древесины снижается для всех исследованных модификаторов, но остается выше, чем у исходной древесины.

Таблица 2

Влияние модификации на гидрофизические свойства древесины

Водопоглощенве, % Набухание, % Прочность, МПа

2яаса 24 часа 1 месяц 2 часа 24 часа 1 месяц 2 часа 24 часа 1 месяц

Эмукрил М 7,79 22,09 81,00 2,13 4,82 4,48 25,43 23,07 j 22,16

Эмукрил С[3] 14,00 - - - - - - - -

Эмульсия 252 31,43 40,58 124,14 4,31 5,78 5,96 26,03 22,31 21,90

Парафин 8,35 21,26 61,05 2,80 4,25 5,18 19,63 19,16 17,42

Керосин 35,71 44,85 121,96 3,95 4,80 3,81 22,18 22,28 22,02

Без модификатора 39,51 37,16 111,96 421 4,20 4,80 20,10 20,19 19,92

Полученные результаты после замачивания в воде различное время представлены в табл. 2.

ЭКОНОМИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ

В.А. Симагин, В.В. Арбузов

Международная академия наук экологии и безопасности жизнедеятельности, г. Пенза, Россия

По данным Счетной палаты, в 2001 году российский бюджет мог получить от продажи лесоматериалов за границу как минимум 600 млрд. рублей, т.е. чуть меньше 20 млрд. долларов. Официальная же статистика за предыду-

щие годы показывает, что стоимость проданной древесины не превышает 4 млрд. долларов. По данным WWF, ситуация осложняется тем, что Россия продает лес гораздо дешевле, чем могла бы. "Лесной бизнес ориентирован на экспорт необработанной, т. е. самой дешевой на мировом рынке, древесины", - считает эксперт-аналитик по нелегальным вырубкам А. Котлобай. [1]. Теряются огромные средства, которые могли бы быть инвестированы в экономику. Следует сказать, что такая ситуация с лесоматериалом создалась за последние 10-12 лет. В СССР этого не могло быть, поскольку древесное сырье оценивалось значительно дороже. Кроме того, государство продавало древесину в необработанном виде в ту пору в минимальном количестве. В основном экспортировались готовые предметы труда или полуфабрикаты, цены которых значительно выше стволовой древесины. К сожалению, в настоящее время ликвидированы лесокомбинаты, вместе с этим уничтожены и цеха по переработке древесины.

В СССР заготовители древесины старались полностью вывезти древесное сырье с лесосеки (включая сучки, крону), поскольку все шло в переработку в соответствии с установкой по комплексному использованию древесного сырья. Это приводило к тому, что коэффициент использования древесины приближался к величине 0,7-0,9. В настоящее время древесина заготавливается без расчетных лесосек. Нередко на лесосеке остается до 20% только древесного сырья, которое, например, заготовителю не подходит по размерам диаметра или кривизны ствола. Как правило, на мировом рынке древесины деревья с диаметром менее 25 см не пользуются спросом. Поэтому заготовители отрезают от дерева только часть ствола диаметром в диапазоне от 25 до 60 см. Остальная часть дерева также остается на лесосеке. Коэффициент использования древесины в этом случае не превышает 0,15-0,3. Таким образом, происходят огромные потери сырья на начальном этапе технологии получения из древесины конкретных предметов. Кроме того, при заготовке древесины не учитывается природная рента, а она на этом этапе должна быть максимальной.

Оставленная на лесосеке древесина сжигается, что ведет не только к огромным финансовым потерям (сама древесина, процесс сжигания, процесс охраны с позиций пожароопасности, частые чрезвычайные ситуации и др.), но и к созданию огромных экологических проблем (загазованность, уничтожение живого вещества, начиная от микроорганизмов и кончая фауной и флорой; нередко из-за этого возникают лесные пожары, изменяется качественный и количественный состав открытых водоемов и фунтовых вод и др.). По расчетным данным, на лесосеках российских лесов ежегодно сжигается более 20 млн. куб. м. древесного сырья. Возникает вопрос: "Ну разве это по-хозяйски, по-государственному?" Естественно, не только не по-хозяйски, но и не по закону. Это просто преступление. Необходимо срочно исправлять создавшуюся критическую ситуацию. Путь известен с советских времен.

Необходимо возродить принцип комплексной переработки древесного сырья, начиная с лесосеки. На это, в частности, направлены научные работы, связанные с получением из самых дешевых отходов заготовки древесины - из сучьев - высококачественных паркетных изделий и лигнопластиков. Такие изделия заменяют ДСП, паркет из твердых сортов древесины. Из них могут быть изготовлены мебель, дверные и оконные блоки, потолки и другие изделия, на изготовление которых расходуется высококачественное древесное сырье. Следует сказать, что такое направление использования древесного сырья полностью исключает экологические проблемы как в лесу, так и при получении и эксплуатации предлагаемых изделий, поскольку в технологии их изготовления не применяются синтетические связывающие вещества, т. е. готовятся они без каких-либо добавок. Изделия абсолютно экологически чистые.

Библиографический список

1. Выхухолева Е. По данным Счетной палаты // Газета " Зеленый мир". -2003. - № 34 февраль. - С. 3.

ИЗЫСКАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИГНОПЛАСТИКОВ ИЗ СМЕСИ ДРОБЛЕНЫХ ЕЛОВЫХ ЛЕСОСЕЧНЫХ ОТХОДОВ И ОПИЛОК

В.А. Симагин

Пензенская государственная архитектурно-строительная академия, г. Пенза, Россия

Помимо основных видов лесосечных отходов, образующихся при лесозаготовках (сучки, вершины, хвоя и др.), большое количество составляют опилки. Поэтому в целях комплексного использования этих отходов было решено попытаться получить лигнопластики из смеси древесных еловых лесосечных отходов и опилок ели.

Чтобы практически решить вопрос получения лигнопластиков из такой смеси, необходимо выявить влияние количественного содержания каждого из компонентов смеси на физико-механические свойства готовых пластиков. Предполагалось, что обогащение лесосечных отходов опилками позволит добиться улучшения физико-механических свойств пластиков, так как в столовой древесине содержится больше целлюлозы, от которой зависят показатели механической прочности древесины.

В результате проведенных исследований выявилось:

1. Наилучшие результаты из смеси древесных еловых лесосечных отходов и еловых опилок дала смесь в соотношении 3:1 при прочих равных условиях. Из этой смеси удается получить пластики на 20...30% выше, чем у пластиков из чистых еловых лесосечных отходов. Увеличение содержания опилок в смеси более 25 % приводит к ухудшению физико-механических свойств лигнопластиков.

2. Оптимальной температурой плит пресса для производства лигнопластиков из такой смеси можно считать температуру 170°С, при повышении температуры выше 170°С прочность лигнопластиков снижается, а при понижении температуры снижаются как прочность, так и водостойкость пластиков.

Оптимальной влажностью при изготовлении пластиков из смеси древесных еловых лесосечных отходов с опилками в соотношении 3:1 при давлении 25 кг/см2, продолжительности горячего прессования 1 мин/мм можно считать 19...21%. Понижение влажности исходного материала ниже приведенных величин приводит к некоторому повышению прочности, но при этом ухудшается водостойкость плит. При влажности исходного сырья выше указанных значений уменьшается прочность пластиков при изгибе и увеличивается водопоглощение за счет трещин и пузырей.

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ЛИГНОПЛАСТИКА ИЗ ЛЕСОСЕЧНЫХ ОТХОДОВ

В.А.Симагин

Ранее, нами было установлено, что из лесосечных отходов методом горячего прессования без связующего компонента могут быть получены плоские строительные изделия - лигнопластики, свойства которых колеблются в широком диапазоне в зависимости от многих исходных параметров.

В процессе исследований зависимости физико-механических и гидрофобных свойств лигнопластиков от исходной остаточной влажности пресс-массы, которая изменялась от 11 до 21%, были определены функциональные зависимости:

у = 0,45125\У - 0,015685>УЛ2 - 2,01 стнз = 8,625А№ - 0,3125\УЛ2 - 0,395 Р= 157,1-21,1^.+ 0,75\УЛ2 В = 36,9 -6,31\У + 0,239 АУЛ2 где у - объемный вес, т/мл3; ст - прочность на изгиб, МПа; Р - разбухание по толщине, %; В - общее влагосодержание, %

Свойства лигнопластиков определялись более 30-суточной кондиционной выдержки при нормальных условиях.

ОПЕРАТИВНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ТОКСИЧНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

проф. В.В.Арбузов, В.А.Симагин (ПГАСА)

Для оценки общей токсичности строительных прессованных материалов на основе растительных отходов (стружки, опилки, кора, солома, костра, лузга и т.д.) предлагаются оперативные биотестовые методы. Они основаны на регистрации ответной реакции - им мобилизации или гибели водных беспозвоночных Daphnia magna и хемотаксиса простейших Paramecium caudatum при действии на них токсичных химических компонентов. Предлагаемые для тестирования организмы являются стандартными для оценки качества водных сред. Фиксируется процент иммобилизированных дафний в зависимости от продолжительности экспозиции (от 0,5 до 48 ч). Регистрация хемотаксиса осуществляется на приборе " Биотестер-2" . Тестируются водные вытяжки из материала и оценивается степень токсичности веществ, мигрирующих в воду.

В процессе исследований установлено, что миграция токсичных составляющих из материала в воду зависит от исходного сырья, времени, условий хранения сырья перед изготовлением из него материала, от вида и степени подготовки сырья, от степени его модификации, а также от режимов изготовления материала, вида и метода кондиционной выдержки готового материала, его физических и физико-механических свойств. Кроме того, установлено, что токсичность водорастворимых веществ зависит от рН воды, ее жесткости, а также от продолжительности, температуры и давления процесса экстракции.

На основании исследований установлен оптимальный состав прессмас-сы, экологически и технологически целесообразные этапы процесса изготовления- материала. Определены оптимальные направления использования материалов в строительстве,

РАЗРАБОТКА И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАВОДА ПО ПРОИЗВОДСТВУ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДРЕВЕСНЫХ ОПИЛОК И СОЛОМЫ

Симагин В.А., Арбузов В.В.

Пензенский государственный архитектурно-строительный институт

В качестве исходного сырья, идея изготовления паркетных изделий. Применены солома и древесные опилки, различных пород деревьев. Определены, функциональные зависимости физико-технических характеристик паркетных изделий от химического состава исходного сырья. Также определены оптимальные параметры режимов изготовления изделий, которые получаются без использования связующих веществ.

Установлено, что полученные изделия экологически чистые. Разработана технология получения изделий. В процессе изготовления в окружающую среду полностью исключены вредные выбросы. Следовательно, с производства нет никаких антропогенных влияний на живое вещество.

Изделия обладают повышенной гидрофобностью по сравнению с дре-весно-стружечными плитами, не меньшей биостойкостью, пониженной токсичностью. Изделия рекомендуется использовать для изготовления - чистых полов в общественных и культурно-бытовых помещениях.

ОБЩИЙ СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ПУБЛИКАЦИЙ

ЭКОЛОГИЯ И ЖИЗНЬ: Сборник материалов VII Международной научно-практической конференции. - Пенза, 2004.

ЭКОНОМИКА ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И ПРИРОДООХРАНЫ: сборник статей XIII Международной научно-практической конференции. - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2010. - 72 с.

Инновационные технологии организации обучения инженеров-строителей: Тезисы докладов XXX межвузовской научно-методической конференции. - Пенза: Издательство ПГАСА, 1998. - 256 с.

ЭКОЛОГИЯ, ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ, ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ. Тезисы докладов III региональной студенческой научно-технической конференции. Под редакцией член-корреспондента МАНЭБ, к.т.н., профессора В.В.Арбузова

ЭКОЛОГИЯ И ЖИЗНЬ. Материалы Международной научно-практической конференции. - Пенза, 1999.

ЭКОЛОГИЯ И ЖИЗНЬ: Сборник материалов ИГ Международной научно-практической конференции. Ч. II - Пенза, 2000.

ЭКОНОМИКА ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И ПРИРОДООХРАНЫ. Сборник материалов VI Международной научно-практической конференции. - Пенза, 2003.

Владимир Александрович Симагин. Новые методы технических условий производства строительных материалов: исследования, задачи и перспектива.- М:НТЦ "Развитие",- 2010 г.- 23с.

Редакции и компьютерная вёрстка авторская

Формат бумаги 60 х 84 1/16. Усл. печ. листов 1,2 Тираж 100 экземпляров. Заказ № 9090 Отпечатано в НТЦ "Развитие" по адресу: 119501, г. Москва, улица Гольяновская, дом 7а, а/я 924

Печатается по решению Совета ВИРУ и решению Европейской Академии Информатизации

2012089108

2012089108