Реферат: Удк 470. 31: 674. 21 Левинский Ю. Б., Агафонова Р. И

УДК 470.31:674.21 Левинский Ю.Б., Агафонова Р.И.

(Уральский государственный лесотехнический университет)

Савельев В.В.

(Тюменская государственная сельскохозяйственная академия)

ВОЗМОЖНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ДРЕВЕСИНЫ В СЕЛЬСКОЙ МЕСТНОСТИ

Одной из важнейших задач развития сельских поселений является создание благоприятных условий жизнедеятельности. Это предполагает организацию приемлемых и доступных сельским жителям производств, строительство комфортного индивидуального жилья и социально-хозяйственное обеспечение в соответствии с особенностями деревенского быта. Деревянное домостроение на индустриальной основе может стать объединяющей базой для успешной и эффективной реализации таких планов. Следует учитывать, что в сельской местности создаются лишь небольшие предприятия по переработке различных видов местного сырья и производимых продуктов. Это обусловлено весьма ограниченными техническими, экономическими и трудовыми ресурсами. Вместе с тем, производство оказывается достаточно эффективным, если в нем применены новые технологические разработки, обеспечено комплексное использование сырья, выпускается востребованная и конкурентоспособная продукция.

Современные домостроительные предприятия освоили и успешно применяют наиболее передовые технологии. Это позволяет им обеспечить выполнение самых высоких требований по качеству продукции, эффективную переработку сырья и материалов, планомерную реализацию крупномасштабных спецпроектов, например, по застройке территорий, и т.д. В то же время строительные задачи сельских поселений часто оказываются неразрешимыми, а экономические возможности – недостаточными. Специализированных предприятий, производящих недорогую, но соответствующую потребностям сельских жителей строительную продукцию, практически нет. Однако, ее изготовление может быть организовано непосредственно «на месте», то есть в фермерских объединениях, сельхозкооперативах и в индивидуальных хозяйствах. Значительная доля ресурсов для производства – местные природные материалы и, прежде всего, древесина. Должны быть также задействованы отходы сельскохозяйственной деятельности и промышленных предприятий.

Главная задача – определить ассортимент планируемой к выпуску продукции. Он должен быть рационален по основным критериям: себестоимости, востребованности, строительной и технической эффективности (рис.1).

В УГЛТУ имеются научные разработки, которые могут быть эффективно использованы для организации производства строительной продукции в сельской местности.

б
Оцилиндрованные бревна

Индивидуальные дома

Изделия для обустройства поселений

Административные, социальные, спортивные и пр. строения

Строительные конструкции на основе древесины (с\х назначение)
ъекты

^ Рис.1. Основные виды строительных изделий и материалов

сельскохозяйственного назначения. [Прим. (*) – под заказ]

Современная система проектно-конструкторского обеспечения малоэтажного домостроения также способствует развитию строительства в поселках. Сейчас создать привлекательный и хорошо обоснованный проект жилого деревянного дома или хозяйственного строения очень просто и доступно. Внесение в него любых изменений, затребованных заказчиком, также не представляет проблемы. Кроме того, имеются разнообразные планы и концепции типовых застроек: компактной урбанизированной, садово-дачной, загородной, сельской и др. Поэтому реализация тех или иных проектов в наибольшей степени будет зависеть от того, насколько они обеспечены эффективными строительными материалами и конструкциями.

В производстве строительной продукции, сельскохозяйственного назначения могут быть использованы следующие виды сырья:

строительная древесина, соответствующая требованиям стандартов;

малоценная древесина, представляющая собой некондиционные сырьевые лесоматериалы с большим искривлением и гнилью, тонкие бревна и т.д.

отходы древесины в виде опилок, коры, стружки и т.п.

растительные отходы от сельхозпереработки (солома, отходы подсолнечника и т.д.);

местное минеральное сырье (глины, песок, гравий и т.п.);

отходы промышленных предприятий региона (металлургические шлаки, зола уноса от ТЭЦ и др.).

В свете этих представлений о возможности организации выпуска строительных материалов нами были выделены следующие технические предложения, которые позволяют рассчитывать на достаточную эффективность их производства и применения именно в условиях сельскохозяйственной деятельности и деревенского быта.

1. Обработка древесины антисептиками и антипиренами по интенсифицированной технологии с последующим использованием деревянных деталей для обустройства открытых площадок жилой зоны, а также в конструкциях каркасов теплиц, несущих элементов животноводческих помещений, и т.п. Срок службы изделий, обработанных трудновымываемыми препаратами, возрастает в 5 – 7 раз и составляет до 20-25 лет даже в среде активного воздействия на древесину биоразрушающих факторов.

2. Комплексная переработка низкокачественной и тонкомерной древесины с получением заготовок для производства столярно-строительных щитов и брусьев (рис.2).

а


) б)

в)

^ Рис. 2. Виды изделий на основе переработки малоценного сырья:

а – сборно-клееный брус из секторных деталей для стеновых конструкций и

панелей перекрытий; б- сборный стеновой элемент из досок ( заполнение

теплоизоляционным материалом при монтаже стен); в – клееный щит

из трапециевидных и секторных деталей

Разработчиками представлена технология по этим видам изделий, ориентированная на малые и средние лесопильно- деревообрабатывающие предприятия. Основа эффективности – дешевое доступное сырье и малозатратное производство. В сравнении с типовой продукцией аналогичного назначения стоимость изделий на 20 – 25% ниже, а качество соответствует потребительским требованиям.


3. Рациональные конструкции из древесины разных пород, используемые в качестве несущих строительных элементов в жилых и хозяйственных объектах. В результате научных изысканий и экспериментальных исследований определены некоторые возможности прогнозирования технических свойств клееных деревянных конструкций (КДК) на основе оценки геометрической структуры и физико - механических показателей древесины. Для сельскохозяйственного строительства представляют наибольший интерес многослойные комбинированные балки малого сечения и армированные гнутоклееные рамы, арки, элементы деревянных ферм, получаемые из деталей, прошедших специальную пластификацию и предварительно изогнутых до заданного профиля. Для клееных балок прямоугольного сечения определена прочность при изгибе и другие показатели в зависимости от состава сечения, породы древесины, направления волокон в заготовках и ряда других факторов (рис.3). Эти результаты позволяют более рационально использовать конструкционный потенциал материала и прогнозировать эксплуатационные возможности КДК.

Схемы комплектования сечения клееных балок


^ Рис.3. Зависимость прочности балок от конфигурации и состава сечения пакета

Вследствие рационального подбора заготовок и формирования определенного вида сечения (структура и состав) потребление древесины может быть уменьшено при прочих равных условиях и показателях качества изделий на 20 – 25%. Расширяется область применения КДК в строительстве - балки перекрытий, вертикальные опоры строений, стропила, элементы каркаса стеновых конструкций и т.д.

4. Производство строительных материалов на основе комплексной переработки промышленных отходов, в т.ч. от деревообработки и растениеводства. На основе органических и минеральных наполнителей и клеящих или вяжущих веществ можно производить строительные изделия в виде стеновых блоков и камней, плитных заготовок для каркасно – панельных модулей, формованных тепло- и звукоизоляционных материалов, конструкционных стеновых брусьев и т.п. Наиболее перспективными для использования в сельскохозяйственном строительстве являются гипсоопилочные формованные блоки, опилкобетон, стеновые камни из комбинированных смесей (известь, шлаковые отходы металлургического производства, зола уноса, лигнин), перфорированные и изоляционные плиты на основе растительного сырья.

а)



б)



в)


Рис.4. Стеновые элементы и конструкции на основе формованных

композитов из древесины: а – конструкции стен из гипсо- и

шлакоопилочных блоков с наружной облицовкой (обшивкой) и утеплением

вспененными теплоизоляционными материалами; б - стеновой

клеепрессованный брус с двухсторонней обшивкой фрезерованными

досками и фрагменты стеновых конструкций: в – стеновые камни (блоки)

на основе древесно-минеральных композитов и несъемных обшивок.

В связи с пониженной прочностью на сжатие практически всех формованных материалов, в которых используется древесный наполнитель, целесообразно в конструкциях изделий и стен зданий применять армирующие элементы или удерживающие каркасные обшивки. Водопоглощение регулируется подбором компонентов и их соотношением в формовочных композициях, гидрофобизацией наполнителя, а также применением специальных отделочных материалов, обеспечивающих дополнительную защиту конструкций от климатических воздействий. Технические показатели по некоторым материалам могут служить основой для их назначений в строительство сельских объектов (табл.).

^ Технические показатели строительных материалов на основе отходов производства



Вид изделия, материал

Показатели



Примечания


Прочность, МПа,

Водопоглощение, %

Плотность, т/м3


Разбухание, %

Теплопроводность,

В/м* оС

изгиб

сжатие

Брус конструкционный стеновой, прессованный



10-19



2,6-3,0



6-14




1-1,4



0,2-1



1,1-0,9

Основа вяжущего –магнезит; прессование – в экструдере

Стеновые блоки из опилкобетона

---

2,0-2,5

8-12

0,8

5-7,5

0,32

Опилки – до 50%

Гипсоопилочные стеновые камни

0,4-0,7

0,5-1,2

---

1,0

---

0,72

Гипсовое вяжущее

Арболит конструкционно- изоляционный



0,6- 0,7



---



70



0,65



---



0,23

Портланцемент, древесная стружка – 65%

Древесные плиты без связующего (ЛУДП)



18-20



12-13



120



1,1-1,4



5-7



---

Прессование при 170 0С

Сплошные стеновые блоки из шлаков и древесной стружки



2,0-3,1



1,8-2,5



5,6-8,0



1,2-1,4



1-1,3



0,5-0,9

Опилки, портландцемент, отходы металлургии, добавки

Облагораживание композиционных материалов путем кондиционирования, пропитки, облицовки и окраски поверхностей позволяет обеспечить не только длительную защищенность изделий от разрушения под воздействием факторов среды эксплуатации, но также повысить уровень их монтажной готовности, конструкционной надежности и архитектурно-строительного соответствия. Большое значение имеет оптимизация соотношения компонентов в составе формовочных смесей. Например, увеличение доли древесного наполнителя способствует уменьшению теплопроводности, повышению показателей морозостойкости и ударной вязкости. Однако, снижаются прочность на сжатие и растяжение, а водопоглощение и разбухание возрастают. Определенная модификация наполнителя и использование в смесях специальных химически активных присадок дают значительный эффект по устранению этих недостатков. Если удается достичь высокой прочности и формоустойчивости самого материала, то появляются возможности в конструировании и производстве комбинированных стеновых элементов. Например, это наглядно демонстрируется в строительстве домов из армированных стеновых блоков с пенопластовыми термовкладышами и заливкой бетоном пустотного пространства по мере возведения стен (блок «Бризолит»).

Комплексная переработка древесины в условиях малых и средних специализированных предприятий вполне возможна и целесообразна, если правильно сформировать ассортимент продукции и найти сферу ее устойчивого потребления. Для сельскохозяйственной деятельности приведенные выше описания могут стать достаточной предпосылкой к определению структуры эффективного производства в сельской местности по изготовлению несложных, но выгодных в конструкционном отношении строительных материалов и изделий на основе древесины.


Библиографический список

Левинский Ю.Б. Деревянное домостроение. [Текст] : учеб. пособие/ Ю.Б. Левинский, В.И. Онегин, А.Г. Черных, М.В. Афанасьев, Ю.Н. Казаков . - С-Пб.: СПбГЛТА, 2008. - 341с.

Справочник. Деревянные конструкции и детали. [Текст]/ под общ. ред. В.М. Хрулева.- М.: Стройиздат, 1976. – 207с.

Цепаев В.А. Расчетные характеристики кладки из гипсоопилочных камней. [Текст]/ В.А. Цепаев, О.Б. Кондрашкин, А.М. Ворожцов. // Жилищное стр-во, вып.5. – М., изд -во «Ладья», с.8-10.

Стеновые блоки из древесных опилок. Обзор. [Текст]/ дел. ж-л по деревообработке «Дерево.RU», вып. 4. – М., 2005- с.140-146.