Вопросы:

1. Древесноволокнистые  и древесностружечные плиты.

2. Природные  каменные материалы. Их роль  и область применения в строительстве.

3.Классификация  керамических изделий.

1.Древесноволокнистыми плитами называются листовые материалы, сформированные из переплетных древесных волокон. Изготавливают их из древесных отходов или из низкокачественной древесины. В отдельных случаях в зависимости от условий снабжения предприятия сырьем применяют одновременно как древесные отходы, так и дровяную древесину в круглом виде. Наиболее распространенные способы изготовления плит – мокрый и сухой. Промежуточными между ними, причем менее распространенными, будут мокро- сухой и полусухой способы. Мокрый способ основан на формировании ковра из высушенной древесноволокнистой массы в водной среде и горячем прессовании нарезанных из ковра отдельных полотен, находящихся во влажном состоянии (при относительной влажности 60–70%).

Сухой способ основан  на формировании ковра из высушенной древесноволокнистой массы в  воздушной среде и горячем прессовании полотен, имеющих влажность 5–8%.

Полусухой способ основан на формировании ковра из высушенной древесноволокнистой массы  в воздушной среде и горячем  прессовании полотен, имеющих влажность 16–18 %.

Мокро- сухой способ основан на формировании ковра из древесноволокнистой массы в водной среде, сушке полотен и горячем прессовании сухих полотен, имеющих влажность, близкую к нулю.

В процессе изготовления плит любым из названных способов древесину сначала измельчают в щепу, а затем щепу превращают в волокна, из которых формируют ковер. Ковер разрезают на полотна. Сухие полотна прессуют в твердые плиты. Влажные полотна или прессуют, получаю твердые или полутвердые плиты, или сушат, получая мягкие (изоляционные) плиты.

Применяют 3 способа  получения волокнистой массы: термо- механический – с использованием дефибраторов и рафинеров, механический – с размолом на дефибрерах, и химико-механический, при котором размолу предшествует варка сырья в щелочных растворах. В волокнистую массу для придания водостойкости вводят различные эмульсии (парафиновые, смоляные, масляные) и осадители (сернокислый алюминий). Плиты формируются на отливочных машинах. Влажность плит после отливок достигают 70%. По этому изоляционные плиты поступают на сушку, а твердые и полутвердые прессуют в горячих многоэтажных прессах (t 135 –180 ℃). Твердые и сверх твердые плиты затем проходят закалку при t 150 – 170  ℃ с последующим увлажнением до 5 – 7% (по массе). Сверхтвердые имеют объемную массу не менее 950 кг/м³; твердые – не менее 850 кг/м³; полутвердые – не менее 400 кг/м³; изоляционно-отделочные – 250 –350 кг/м³; изоляционные – до 250 кг/м³. Размеры плит (в мм): длинна от 1200 – 3600, ширина 1000 – 1800, толщина 3 – 8.Важнейший показатель качества древесноволокнистых плит – предел прочности при изгибе. Временное сопротивление статическому изгибу должно быть не менее (в кгс/см²): для сверхтвердых плит – 500; для твердых – 400; для полутвердых – 150; для изоляционно-отделочных – 20; для изоляционных – 12.

Существенный  показатель качества сверхтвердых, твердых и полутвердых плит – гигроскопичность. Стандарт допускает величину набухания плит после суточного нахождения испытываемых образцов в воде: для твердых и полутвердых – не более 20%, а для сверхтвердых не более 12%. Водопоглощение же установлено: для сверх твердых плит – 15%, для твердых – 30%, для полутвердых – 40%. Плиты, изготовленные сухим способом, обладают значительно меньшей гигроскопичностью 10 – 12% так как при их изготовлении применяют фенолформальдегидные смолы.

Показатели теплопроводности имеют решающие значение для изоляционных и изоляционно-отделочных плит, так как их основным назначением является теплоизоляция. Коэффициент теплопроводности, измеряемой ккал/м_*ч_*град, для изоляционных плит должен быть не более 0.06 и для изоляционо- отделочных плит 0.08. При использовании твердых древесно волокнистых плит в строительных конструкциях особое значения приобретают показатели твердости и стираемости плит.

Связующие и  добавки в производстве древесно волокнистых плит:

В ДВП применяют следующие полимерные связующие полимерные связующие: фенолоформальдегидные и мочевино- формальдегидные, обладающие термореактивными свойствами и высокой адгезионной способностью к древесине. Термореактивные синтетические смолы твердеют под действием высокой температуры и давления. Для ускорения реакции вводят различные катализаторы. Затвердевшая смола не растворяется, а при повторном нагревании не размягчается. Синтетические смолы получают в результате реакции поликонденсации фенола или мочевины с формальдегидом. Расход смолы составляет обычно до трех процентов от веса плит.

В качестве гидрофобных  веществ можно использовать различные  воски: парафин, церезин, озокерит. Содержание их в плитах обычно не превышает  одного процента веса так как эти  вещества ослабляют связь между волокнами тем самым понижая плотность плит. Гидрофобизаторы вводят в волокнистую массу в виде водных эмульсий. Для получения тонко дисперсной эмульсии в качестве эмульгаторов применяют высокомолекулярные кислоты «олеиновую, стеариновую, польметиновую». Для эмульгирования парафина достаточно олеиновой кислоты лишь два-три процента от веса парафина, однако при осаждении парафина на волокна сернокислым алюминием олеат аммиака образует олеат алюминия, обладающий водоотталкивающими свойствами, поэтому олеиновую кислоту применяют в большем колличестве. Необходимое условия для осаждения на волокнах гидрофобных веществ – создания в древесноволокнистой массе кислой среды pH 4.5 – 5.0. Такая среда образуется в результате введения в древесноволокнистую массу раствора сернокислого глинозема или алюмокалиевых квасцов, служащих одновременно коагуляторами, или осадителями.

Значительно более  эффективным гидрофобизатором (в  сравнении с парафином и его  эмульсии) является атактический полипропилен (АПП). В отличие от парафина и его эмульсий АПП действует в течение всего срока эксплуатации изделий, успешно применяется для введения в составы ДВП в количестве 0.5-5.0%. При введении АПП одновременно повышается прочность, ударная вязкость и текучесть материала в процессе переработки его в изделия.

Антисептики применят для защиты древесных наполнителей от древоразрушающих грибов и насекомых.

Для снижения пожароопасности  вводят антипирены. В рецептуру антипиренов входят следующие компоненты: ортофосфорная кислота, мочевина, дициандиамид. Введение этой рецептуры в состав ДВП сухого способа производства приводит к получению трудногорючих материалов. Компоненты рецептуры действую совместно и каждый из них выполняет определенные функции: ортофосфорная кислота подавляет горение, мочевина повышает прочность и снижает разрушающие действие кислоты на древесину при получении и эксплуатации ДВП, дициандиамид участвует в образование огнезащитного комплекса, устойчивого при температуре прессования плит, обеспечивает их прочность и водостойкость. Для ДВП мокрого способа производства используют нефелиновый антипирен.

Применение:

Мягкие древесноволокнистые  плиты находят широкое применение в строительстве в качестве материала  для термоизоляции стен, потолков и полов. Благодаря малой плотности, большим размерам, легкости обработки мягкие плиты являются хорошей изоляцией элементов щитовых, панельных и каркасных домов. Твердые плиты применят в строительстве в качестве листового обшивочного материала для облицовывания каркасных перегородок стен и потолков. Сверхтвердые плиты применяют для покрытия полов.

Изготовление  ДВП – один из перспективных способов использования древесных отходов  и неделовой древесины.  

Древесностружечные  плиты (ДСтП) – материал, получаемый путем склеивания частиц древесины связующим веществом, нанесенным на их поверхность, при прессовании в результате создания контакта между частицами древесины и воздействия тепла. В этом искусственно созданном материале пористой структуры древесные частицы расположены параллельно плоскости плиты и дезориентированы по направлению волокон. Таким образом, анизотропия свойств плит, определяемая структурой, отсутствует в плоскости и существует перпендикулярно плоскости материала. Объем порового пространства в плите определяется плотностью и содержанием связующего. От этих двух характеристик в основном зависят свойства материала. Содержание связующего колеблется в пределах 7 – 15% (считая на сухие вещества от массы абсолютно сухой древесины) в зависимости от конструкции, вида и назначения плит. ДСтП изготавливаются горячим прессованием древесной стружки. Себестоимость изготовления древесной стружки ниже себестоимости древесного волокна. В качестве связующего применяют мочевино-формальдегидные, феноло-формальдегидные и другие смолы.

Древесностружечные плиты классифицируют по способу: прессования, конструкции, виду измельченной древесины, применяемому связующему, облицовочному материалу. По способу прессования различают древесностружечные плиты плоского прессования и экструзионные, т. е. полученные выдавливанием. Первые изготовляют с приложением прессующего усилия перпендикулярно плоскости плиты, а вторые параллельно ей. По конструкции плиты плоского прессования выпускаются одно-, трех-, пяти- и многослойными; экструзионные – однослойными сплошными и с внутренними каналами. В однослойных плитах размеры древесных частиц и содержание связующего одинаковы по всей толщине плиты. В трех- и пятислойных плитах один или оба наружных слоя (с каждой стороны) изготовляют из более тонких частиц и с повышенным содержанием связующего по сравнению с внутренними слоями. Такие плиты имеют гладкую поверхность и обладают высокой прочностью. ДСтП выпускают облицованные и необлицованные (одним или двумя слоями лущеного или строганого шпона, бумагой, пропитанной синтетическими смолами, синтетической пленкой). ДСтП изготовляют шлифованные и нешлифованные. По плотности (в зависимости от способа прессования и марки) древесностружечные плиты подразделяют на группы: очень малой плотности (350 – 450 кг/м²), малой (450 – 650), средней (650 – 800), высокой (700 – 800). Основные размеры ДСтП (мм): плоского прессования – длина 2500 – 3500; ширина 1220 – 1750; толщина 10 – 25; экструзионные – длина 2500; ширина 1250; толщина 15 – 52.Физико-механические свойства ДСтП в основном зависят от объемной массы, формы и размеров древесных частиц, количества и качество связующего, конструкции и др. ДСтП характеризуются следующими показателями: влажность 8%; водопоглощение 12 – 88%; коэффициент теплопроводности 0.06 – 0.22 ккал/(м_*ч_*℃); удельная теплоемкость 1.7 – 1.9 кДж/(кг_*К); разбухание (за 24 часа) по толщине 5 – 30%; предел прочности при растяжении перпендикулярно плиты 0.25 – 0.4 Мн/м² (2.5 – 4 кг/см²).

Связующие и  добавки:

Наиболее распространенными  связующими веществами, применяемыми для изготовления ДСтП различного назначения, являются карбамидоформальдегидные олигомеры благодаря ряду преимуществ: способности к быстрому отверждению в присутствии ускорителей, сочетанию сравнительно высокой концентрации с пониженной вязкостью. Они обеспечивают высокую прочность ДСтП, используемых в производстве мебели и частично в строительстве уступая другим смолам главным образом в стойкости к одновременному и длительному воздействию влаги и повышенной температуре (более 60 ℃). Карбамидоформальдегидные смолы примерно в два раза дешевле фенолоформальдегидных. Фенолоформальдегидные олигомеры обеспечивают образование клеевых соединений, способных хорошо сопротивляться переменным воздействиям повышенной влажности и температуры окружающей среды. Однако они требуют применение более высоких температур прессования плит или удлинения продолжительности этого процесса. Кроме того, существенное улучшение показателей водостойкости достигается только при введении более 15% смолы. Применение фенолоформальдегидных смол для ДСтП ограниченно так же неудовлетворительными санитарно- гигиеническими свойствами, связанными с токсичностью фенола. Меламиноформальдегидные олигомеры обладают всеми преимуществами карбамидо- и фенолоформальдегидных и не имеют их недостатков. Меламиноформальдегидные смолы обладают высокой водо и теплостойкостью. Однако из- за ограниченного объема производства и дороговизны меламина они не нашли широкого применения для изготовления ДСтП.      

В состав ДСтП применяют  введение 0.5 – 1.0% гидрофобизаторов. К числу гидрофобизаторов относят: парафин, церезин, петролатум, воск и их эмульсии. Эмульгаторами этих веществ являются мыло, поверхностно-активные вещества (ПАВ) и др. Лучшим эмульгатором признан ПАВ марки ОП- 7. Основным недостатком перечисленных гидрофобизаторов является их временное воздействие на уменьшение водопоглощения. Самым эффективным гидрофобизатором, как и для ДВП является атактический полипропилен (АПП). В состав ДСтП его вводят в количестве да 3.0%.

Трудновоспламеняемые  ДСтП получают путем введения в их состав смеси ортофосфорной кислоты и хлористого цинка в соотношении от 2 : 5 до 5 : 2. Трудносгораемые ДСтП получают введением гранулированной борной кислоты в количестве 5 – 10%.    

Применение:

Древесностружечные  плиты – один из наиболее перспективных конструктивно-отделочных материалов для мебельной промышленности и строительства по сравнению с пиломатериалами и другими листовыми материалами. По показателям прочности и жесткости они приближаются к древесине хвойных пород. 

2. Относительно широкие разведки каменных строительных материалов и испытания их начались в России с 70-х годов XIX в. в связи с развитием строительства железных дорог и мостов. Обширные исследования свойств природных каменных материалов проводили в конце прошлого века ученые испытательной станции под руководством проф. Н. А. Белелюбского при Петербургском институте инженеров путей сообщения, а затем в лаборатории, организованной проф. Н. К. Лахтиным, принадлежащей ныне Московскому архитектурному институту. Следует, однако, отметить, что масштабы изучения минеральных ресурсов страны в дореволюционной России были очень ограничены, а добывающая промышленность была развита первоначально слабо.

 Горные породы  и минералы, используемые человеком  для своих нужд, называются полезными   ископаемыми. Неиспользуемые слои и прослойки между полезными ископаемыми называют пустой породой. Горные породы, применяемые в виде природных строительных материалов и в качестве сырья для производства других материалов, относятся к нерудным (неметаллическим) ископаемым.

Природные каменные материалы в строительстве используют обычно после механической обработки (расколки и обтески, распиловки, шлифовки и полировки, дробления и рассева). Все каменные материалы, используемые в строительстве, можно разделить на две основные группы - материалы, применяемые в своем первоначальном виде, и материалы, пригодные для строительных целей лишь после соответствующей обработки.