авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Сыктывкарский лесной институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный

лесотехнический университет имени С. М. Кирова»

Кафедра технологии деревообрабатывающих производств

КОМПЛЕКСНОЕ ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЕ ДРЕВЕСИНЫ

Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов специальности 250401 «Лесоинженерное дело»

всех форм обучения Самостоятельное учебное электронное издание Сыктывкар 2012 УДК 630.31 ББК 43 К63 Рекомендовано к изданию в электронном виде кафедрой технологии деревообрабатывающих производств Сыктывкарского лесного института Утверждено к изданию в электронном виде советом лесотранспортного факультета Сыктывкарского лесного института Составитель:

преподаватель М. Н. Кочева Ответственный редактор :

к.т.н., доцент Ю. Н. Неверов Комплексное лесопользование древесины [Электронный ре К63 сурс] : учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ. спец.

250401 «Лесоинженерное дело» всех форм обучения : самост. учеб.

электрон. изд. / Сыкт. лесн. ин-т ;

сост.: М. Н. Кочева. – Электрон. дан.

– Сыктывкар : СЛИ, 2012. – Режим доступа: http://lib.sfi.komi.com. – Загл. с экрана.

Издание предназначено для студентов, изучающих дисципли ну «Комплексное лесопользование древесины». Приведены рабочая программа курса, методические указания по выполнению практиче ских и контрольных работ, краткое описание лекционных занятий, описание лабораторных работ, методическое пособие по самостоя тельной работе, методические рекомендации по выполнению кон трольных работ, методическое указания по текущему контролю.

УДК 630. ББК 43. Самостоятельное учебное электронное издание Составитель: Кочева Мария Николаевна КОМПЛЕКСНОЕ ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЕ ДРЕВЕСИНЫ Электронный формат – pdf. Объем 4,5 уч.-изд. л.

Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова» (СЛИ), 167982, г. Сыктывкар, ул. Ленина, 39, institut@sfi.komi.com, www.sli.komi.com Редакционно-издательский отдел СЛИ.

© СЛИ, Кочева М. Н., составление, СОДЕРЖАНИЕ 1. Рабочая программа дисциплины 2. Методические указания по выполнению практических и контрольных работ 3. Краткое описание лекционных занятий 4. Описание лабораторных работ 5. Методическое пособие по самостоятельной работе 6. Методические рекомендации по выполнению контрольных работ 7. Методические указания по текущему контролю 8. Библиографический список РАБОЧАЯ ПРОГРАММА I.

1. Цели и задачи дисциплины:

Цель преподавания дисциплины «Комплексное использование древесины», являю щейся базовой для формирования специальности «Лесоинженерное дело», состоит в обес печении подготовки специалистов, необходимой для активной инженерной и исследова тельской деятельности в области лесной промышленности.

Задачи дисциплины заключается в изучении состояния комплексного использования древесины на современном этапе развития производства, с целью совершенствования из вестных и поиску новых способов переработки всех видов древесного сырья.

2. Место дисциплины в структуре ООП:

Профессиональный цикл, вариативная часть.

Выпускник должен обладать следующими общекультурными компетенциями:

- использованием основных положений и методов социальных, гуманитарных и экономиче ских наук при решении социальных и профессиональных задач, способностью анализиро вать социально значимые проблемы и процессы (ОК-9) Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями:

- производственно-технологическая деятельность: способностью использовать технические средства для измерения основных параметров технологического процесса, свойств сырья и изделий из древесины и древесных материалов (ПК-1) - способностью использовать современные информационные технологии, управлять ин формацией с использованием прикладных программ деловой сферы деятельности;

исполь зовать сетевые компьютерные технологии и базы данных в своей предметной области, па кеты прикладных программ для расчета технологических параметров оборудования (ПК-2) - способностью использовать нормативные документы по качеству, стандартизации и сер тификации изделий из древесины и древесных материалов, элементы экономического ана лиза в практической деятельности (ПК-3) - готовностью обосновывать принятие конкретного технического решения при разработке технологических процессов и изделий;

выбирать технические средства и технологии с уче том экологических последствий их применения (ПК-4) - способностью определять стоимостную оценку основных производственных ресурсов (ПК-7) - способностью применять современные методы исследования структуры древесины и дре весных материалов;

проводить стандартные и сертификационные испытания изделий и технологических процессов с использованием ЭВМ (ПК-11) 3. Требования к результатам освоения дисциплины:

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать: принципы и методы расчетов на прочность, жесткость и устойчивость элементов систем при простейших видах нагружения;

цели, сущности и способы осуществления ос новных технологических процессов производства лесоматериалов, полуфабрикатов и изде лий из древесины и древесных материалов;

способы и оборудование технологических про цессов производства лесоматериалов, полуфабрикатов и изделий из древесины и древесных материалов;

основные тенденции развития технологии лесозаготовок и деревообработки, ее роли в обеспечении качества выпускаемых изделий.

Уметь: выполнять анализ структуры различных видов древесных материалов;

производить оценку свойств древесных материалов, используя современную испытательную аппарату ру;

используя методы анализа, справочную литературу, правильно выбрать оборудование, выполнять расчет основных технологических параметров лесозаготовительных машин и деревообрабатывающего оборудования;

Владеть методами: определения оптимальных и рациональных технологических режимов работы оборудования;

проведения стандартных испытаний по определению показателей физико-механических свойств используемого сырья.

Объем дисциплины и виды учебной работы 4.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц.

Вид учебной работы очная заочная сокращенная форма обуче- форма обуче- форма обуче ния ния ния Семестр Курс Курс 8 5 Аудиторные занятия (всего) 50 24 В том числе Лекции 12 6 Лабораторные работы (ЛР) 26 12 Практические занятия (ПЗ) 12 6 Другие виды аудиторной работы Самостоятельная работа (всего) 94 147 В том числе Другие виды самостоятельной работы Проработка лекционных материалов по кон 14 20 спекту и учебной литературе Подготовка к практическим занятиям 10 10 Подготовка к лабораторным работам 10 10 Подготовка к промежуточной аттестации 10 27 Выполнение курсового проекта 20 40 Подготовка к экзамену 30 40 Вид промежуточной аттестации (экзамен) 36 9 Общая трудоемкость час 180 180 Зачетные Единицы Трудоемкости 5 5 5. Содержание дисциплины 5.1. Разделы дисциплин и виды занятий Для очной формы обучения № Наименование раздела дисциплин Формируемые Лаб. работы Пр. занятия Сам. работа студента (без экзам.) компетенции Всего час.

Лекции (ОК, ПК) Состав, размерно-качественные характеристики ОК-9;

ПК- 1.

и методы расчета объемов древесного сырья и 2 6 1 10 отходов лесозаготовок Биомасса дерева, использование ее для произ- ПК-1;

ПК-3;

ПК-7;

2.

7 6 7 54 водства продукции ПК- Технология, машины и оборудование для заго- ОК-9;

ПК-1;

ПК-3;

3.

товки и комплексной переработки биомассы ПК-4;

ПК-7;

ПК 2 12 2 20 дерева. Использование древесных отходов ОК-9;

ПК-1;

ПК-3;

4.

1 2 2 10 ПК- Для заочной формы обучения № Наименование раздела дисциплин Формируемые (без экзам.) Лаб. работы Сам. работа Пр. занятия компетенции студента Всего час. (ОК, ПК) Лекции Состав, размерно-качественные характеристики ОК-9;

ПК- 1.

и методы расчета объемов древесного сырья и 1 4 0,5 15 20, отходов лесозаготовок Биомасса дерева, использование ее для произ- ПК-1;

ПК-3;

ПК 2.

3,5 - 3,5 84 водства продукции 7;

ПК- Технология, машины и оборудование для заго- ОК-9;

ПК-1;

ПК 3.

товки и комплексной переработки биомассы 3;

ПК-4;

ПК-7;

1 8 1 31 дерева. ПК- Использование древесных отходов ОК-9;

ПК-1;

ПК 4.

0,5 - 1 17 18, 3;

ПК- 5.2. Содержание разделов дисциплины (по лекциям) № Наименование Содержание разделов очной формы заочной фор- Формируемые п/п разделов обучения мы обучения компетенции Трудоемкость Трудоемкость (ОК, ПК) (час.) (час.) Состав, размерно- Отходы и низкокаче- 2 ОК-9;

ПК- 1. качественные ха- ственная древесина как рактеристики и ме- дополнительное сырье тоды расчета объе- в лесозаготовительном мов древесного сы- производстве.

рья и отходов лесо заготовок Биомасса дерева, Переработка древесно- ПК-1;

ПК-3;

2. 1,5 использование ее го сырья в народном ПК- для производства хозяйстве.

продукции Щепа и ее характери- ПК-1;

ПК-3;

1 0, стики. ПК- Подготовка древесного ПК-1;

ПК- 1 0, сырья в производстве щепы Измельчение древеси- ПК-1;

ПК-3;

1 0, ны ПК- Сортировка, хранение ПК-1;

ПК-7;

1 0, и транспорт щепы ПК- Технология производ- ПК-1;

ПК-2;

1,5 0, ства щепы. ПК- Технология, маши- Заготовка и производ- ПК-1;

ПК-7;

3. 1 0, ны и оборудование ство сырья для хими- ПК- для заготовки и ческой промышленно комплексной пере- сти работки биомассы Производство товаров ОК-9;

ПК-3;

1 0, дерева. народного потребле- ПК-4;

ПК- ния и промышленного назначения.

Использование дре- Производство кормо- ОК-9;

ПК-1;

4. 1 0, весных отходов вых продуктов и удоб- ПК-3;

ПК- рений 5.3. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечивающими (предыду щими) и обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами № Наименование обеспечивающих (предыдущих) и № разделов данной дисциплины из п/ обеспечиваемых (последующих) дисциплин табл. 5.1, для которых необходимо п изучение обеспечивающих (предыду щих) и обеспечиваемых (последую щих) дисциплин 1 2 3 Предшествующие дисциплины Древесиноведение, лесное товароведение 1 + + + + Последующие дисциплины Энергетическое использование древесной биомассы 1 + + + + 5.4. Соответствие компетенций, формируемых при изучении дисциплины, и видов заня тий Перечень компетенций Виды занятий Формы контроля Л. Лаб. Пр. СРС ОК-9 ЛР, ПЗ, Экзамен + + + ПК-1 ЛР, ПЗ, Экзамен + + + ПК-2 ЛР, ПЗ, Экзамен + + + ПК-3 ЛР, ПЗ, Экзамен + + + ПК-4 Экзамен + ПК-7 ЛР, ПЗ, Экзамен + + + ПК-11 ЛР, ПЗ, Экзамен + + + 6. Методы и формы организации обучения Технологии интерактивного обучения при разных формах занятий в часах очной формы обучения заочной формы обучения Лекции Пр. занятия Лаб. Всего Лекции Пр. занятия Лаб. Всего (час) (час) (час) (час) (час) (час) Тестирование 5 5 2 Работа в команде 2 1 3 1 1 Исследовательский метод 1 1 2 1 Итого интерактивных занятий 5 3 2 10 2 2 1 Лабораторный практикум 7.

№ № раздела Наименование лабораторных работ очной формы заочной фор- Компетенции п/п дисциплины обучения мы обучения ОК, ПК из Трудоемкость Трудоемкость табл. 5.1 (час.) (час.) Отходы деревообрабатывающих произ 1. ОК-9;

ПК- 2 водств. Определение и виды.

Использование кусковых отходов лесо 2. 1 ОК-9;

ПК- 4 пиления Способы количественной оценки до- ПК-1;

ПК-3;

3. 2 полнительного сырья на лесосеки ПК- Производство древесно-стружечных ПК-1;

ПК-2;

4. 2 плит различными способами ПК- Щепа и ее характеристики ПК-1;

ПК-2;

5. 4 ПК- Расчет арболитовой смеси ПК-1;

ПК- 6. 3 6 Расчет цементно-стружечных плит ПК-1;

ПК-2;

7. 6 ПК- Практические занятия (семинары) 8.

№ № раздела Тематика практических занятий очной формы заочной фор- Компетенции п/п дисциплины обучения мы обучения ОК, ПК из табл. 5.1 Трудоемкость Трудоемкость (час.) (час.) 1. Отходы и низкокачественная древе 1. сина как дополнительное сырье в лесо заготовительном производстве. Допол нительное древесное сырье. Количест- ОК-9;

ПК- 1 0, венная оценка дополнительного сырья на лесосеке. Влияние биомассы дерева на окружающую среду.

2. Переработка древесного сырья в на 2. ПК-1;

ПК-3;

1 0, родном хозяйстве.

ПК- 2.1. Основные направления и способы 1 0, переработки древесного сырья.

2.2. Переработка древесины в целлю лозно-бумажном производстве.

- Переработка древесины в производстве древесноволокнистых плит.

1 0, - Переработка древесины в производстве древесностружечных плит - Переработка древесины в гидролизном производстве.

3. Щепа и ее характеристики.

3. 2 1 0, 3.1.Классификация и свойства щепы. 1 0, 3.2.Щепа для целлюлозно-бумажного производства ПК-1;

ПК-3;

- Щепа для производства древесностру ПК- жечных плит;

1 0, - Щепа для производства древесново локнистых плит - Щепа для гидролизного производства;

- Зеленая щепа.

4. Подготовка древесного сырья в про 4. изводстве щепы. Подача древесного ПК-1;

ПК-3;

1 0, сырья в цех щепы, окорка и гидротер- ПК- мическая обработка древесного сырья.

5. Измельчение древесины. Дисковые и 5. ПК-1;

ПК-2;

барабанные рубительные машины, фре- 1 0, ПК- зерные измельчители.

6. Технология производства щепы. Вы 6. работка щепы для целлюлозно ПК-1;

ПК-2;

бумажного, древесно-плитного и гидро- 1 0, ПК- лизного производств. Выработка зеле ной щепы.

7. Производство товаров народного по 7. требления и промышленного назначе- 1 0, ПК-1;

ПК-2;

ния.

ПК- Производство композиционных 7.1.

1 0, древесных материалов.

Самостоятельная работа 9.

№ № раздела Тематика самостоятельной рабо- очная фор- заочная / Компетен п дисципли- ты ма обучения сокращен- ции ОК, ПК Контроль ны из табл. ная форма выполне / (детализация) п обучения ния работы 5. Трудоем- Трудоем- (Опрос, кость (час.) кость (час.) тест и т. д.) Отходы и низкокачественная древесина как дополнительное сырье в лесозаготовительном производстве. Дополнительное ЛР, ПЗ, ОК-9;

ПК- 1. 10 древесное сырье. Количественная зачет оценка дополнительного сырья на лесосеке. Влияние биомассы дерева на окружающую среду.

Основные направления и спосо ПК-1;

ПК- ЛР, ПЗ, бы переработки древесного сы 2. 10 3;

ПК-7 зачет рья.

Переработка древесины в целлю лозно-бумажном производстве.

- Переработка древесины в про ПК-1;

ПК- ЛР, ПЗ, изводстве древесноволокнистых 3. 11 3;

ПК-7 зачет плит.

- Переработка древесины в про изводстве древесностружечных плит - Переработка древесины в гид ролизном производстве.

Классификация и свойства щепы. ПК-1;

ПК- ЛР, ПЗ, 4. 10 3;

ПК-7 зачет Щепа для целлюлозно бумажного производства - Щепа для производства древес ностружечных плит;

ПК-1;

ПК- ЛР, ПЗ, - Щепа для производства древес 5. 11 3;

ПК-7 зачет новолокнистых плит - Щепа для гидролизного произ водства;

- Зеленая щепа.

Подготовка древесного сырья в производстве щепы. Подача дре ПК-1;

ПК- ЛР, ПЗ, весного сырья в цех щепы, окор 6. 11 3;

ПК-7 зачет ка и гидротермическая обработка древесного сырья.

Измельчение древесины. Диско вые и барабанные рубительные ПК-1;

ПК- ЛР, ПЗ, 7. 10 машины, фрезерные измельчите- 3;

ПК-7 зачет ли.

Технология производства щепы.

Выработка щепы для целлюлоз но-бумажного, древесно- ПК-1;

ПК- ЛР, ПЗ, 8. 11 плитного и гидролизного произ- 3;

ПК-7 зачет водств. Выработка зеленой ще пы.

Производство композиционных ПК-1;

ПК- ЛР, ПЗ, 9. 10 древесных материалов. 2;

ПК-11 зачет 10. Рейтинговая система для оценки успеваемости студентов Таблица 10.1 Бальные оценки для элементов контроля Элементы учебной деятельно- Максимальный Максимальный Максимальный Всего сти балл на 1-ую КТ балл за период балл за период за с начала семестра между 1 КТ и между 2КТ и на семестр конец семестра 2КТ Посещение занятий 4 5 Тестовый контроль 4 15 5 Контрольные работы 4 5 на практических занятиях Лабораторные работы 4 15 Компонент своевременности 4 5 Итого максимум за период: 20 15 35 Сдача экзамена (максимум) Нарастающим итогом 20 35 70 Таблица 10.2 Пересчет баллов в оценки за контрольные точки Баллы на дату контрольной точки Оценка 90 % от максимальной суммы баллов на дату КТ От 70 % до 80 % от максимальной суммы баллов на дату КТ От 60 % до 69 % от максимальной суммы баллов на дату КТ 60 % от максимальной суммы баллов на дату КТ Таблица 10.3 Пересчет суммы баллов в традиционную и международную оценку Итоговая сумма баллов Оценка (ФГОС) (учитывает успешно сданный эк- Оценка (ECTS) замен) А (отлично) 5 (отлично) (зачтено) 90 – В (очень хорошо) 85 - 4 (хорошо) С (хорошо) 75 - (зачтено) 70 - D (удовлетворительно) 65 - 3 (удовлетворительно) (зачтено) 60 - 64 E (посредственно) 2 (неудовлетворительно) Ниже 60 баллов F (неудовлетворительно) (не зачтено) II. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕ СКИХ И КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ Основные термины Бездефектные отрезки – отрезки пиломатериалов, качество которых соответствует качеству пилопродукции, а размеры меньше допустимых для выпускаемой продукции.

Горбыль – боковая часть бревна, имеющая одну пропиленную, а другую непропи ленную или частично пропиленную поверхность, которая не соответствует по форме и па раметрам стандартам и не может быть использована по назначению.

Допуск – это предельные отклонения от номинальных размеров пиломатериалов, ука занные в соответствующих стандартах на пилопродукцию.

Древесная пыль – образуется при обработке древесины на шлифовальных станках.

Карандаш – часть фанерного чурака, остающаяся после лущения шпона.

Козырек – дефект ствола, характеризующийся неперпендикулярностью его торца и образующийся при валке деревьев.

Круглые некондиционные лесоматериалы – сортимент, не отвечающий требовани ям стандартов по размерам, качеству, форме.

Маломерная древесина – древесина, имеющая толщину в верхнем без коры от 2 до 6 см, из которой ввиду малого диаметра и высоты невозможно выработать круглые сорти менты в соответствии с техническими требованиями стандартов для производства пило продукции или изделий.

Мягкие отходы – опилки, отсев от щепы, стружка, древесная пыль.

Обрезки представляют собой древесные отходы, получающиеся при раскрое фанеры, древесных плит, лущеного и строганого шпона на заготовки.

Опилки – частицы древесины, образующиеся при поперечной и продольной распи ловке круглых лесоматериалов, пиломатериалов, при раскрое плит и фанеры, хлыстов, дол готья на сортименты на круглопильных, ленточнопильных станках, лесопильных рамах и цепными пилами.

Откомлевки – образки при оторцовке хлыстов и представляют собой комлевую часть ствола с такими пороками формы ствола, как сбежистость, ребристая или округлая закоме листость, которые снижают качество деловых сортиментов или совсем в них не допускают ся.

Отрезки – часть бревен или пиломатериалов получаются при поперечном раскрое, когда размеры пиломатериалов не кратны размерам заготовок по длине, при торцовке бре вен и пиломатериалов или при вырезке дефектов и пороков древесины.

Отсев от щепы – частицы древесины, образующиеся в результате измельчения дре весного сырья на рубительных машинах специальными устройствами, которые не соответ ствуют требованиям фракционного состава в зависимости от назначения щепы и при сор тировке щепы остаются на поддоне.

Отструг – часть бруса или ванчеса, остающаяся после строгания в виде досок нестан дартных размеров при изготовлении строганого шпона.

Распыл – это мельчайшие частицы древесины, которые в процессе пиления древеси ны распыляются и не могут быть собраны. Потери древесины на распыл для обрезных до сок в среднем принимают 1...1,5 % от объема распиленного сырья.

Рейки – узкие, продольные, клиновидные отрезки пиломатериала, содержащие обзол, получающиеся при отрезке необрезных пиломатериалов, а также при раскрое пиломатериа лов по ширине.

Стружка – тонкий, узкий, обычно свернувшийся в завиток слой дерева, образующий ся при строгании, фрезеровании, сверлении пиломатериалов, заготовок и деталей на фуго вальных, рейсмусовых фрезерных и других деревообрабатывающих станках.

Шпон-рванина – куски шпона, получающиеся в процессе лущения, строгания, суш ки, сортировки и рубки шпона по формату.

Введение Одним из путей снижения материалоемкости продукции и экономии сырьевых ресур сов является повышение уровня использования вторичных материальных ресурсов – отхо дов производства и потребления, которые неизбежно образуются в основном производстве и сфере потребления.

Комплексное использование древесинного сырья отражает не только экономические интересы и интересы рынка потребления, но имеет огромное значение в области охраны окружающей среды.

Древесные вторичные материальные ресурсы могут быть использованы в качестве сырья для производства различных новых композиционных материалов. Новые композици онные материалы создаются лишь тогда, когда ранее применяемых уже недостаточно или когда их свойства не удовлетворяют возросшим научно-техническим требованиям.

Древесные композиционные материалы – это материалы, состоящие из частиц древе сины и одного или нескольких взаимно нерастворимых компонентов, обладающих своими специфическими свойствами, отличными от суммарных свойств составляющих компонен тов, взаимно нерастворимых и имеющих между собой заметную границу раздела.

При изучении дисциплины «Комплексное использование древесины» для лучшего ус воения студентами некоторых разделов требуется их проработка на практических занятиях, где студенты знакомятся с перспективными технологическим процессами, методами расче та объема сырья и отходов лесопиления, машинами и оборудованием для заготовки и ком плексной переработки биомассы древесины.

Характеристика древесных вторичных материальных ресурсов Общие понятия Древесина – один из основных материалов, используемых в строительстве. Поэтому повышение уровня комплексного использования древесины за счет вовлечения древесных отходов в переработку и использование их в качестве заменителей деловой древесины при производстве строительных материалов и изделий наиболее мощный резерв повышения экологической эффективности использования древесины в целом.

В зависимости от способов производства строительные материалы и изделия из дре весины подразделяются на четыре группы:

- I группа – продукция, изготовляемая механическим путем с применением станочно го оборудования, с применением или без применения клеевых материалов (клееные панели и щиты, торцовые щиты, дранка и др.);

- II группа – материалы и изделия, для производства которых требуется формующее оборудование и минеральные вяжущие вещества (арболит, опилкобетон, гипсоопилочные плиты и др.);

- III группа – продукция, выпускаемая с применением прессующего оборудования и клеевых материалов (ДСтП, ДВП, волокнистый кровельный материал, тырсолит и др.);

- IV группа – материалы и изделия, изготовленные с помощью прессующего оборудо вания и высокотемпературной обработки без связующих веществ (пьезотермопластики, лигноуглеводные пластики, древесношерстные плиты и др.).

Одним из эффективных направлений использования древесных отходов может быть их применение для производства различных древесных композиционных материалов, кото рые относятся ко второй группе производств. Данные древесные композиционные материа лы смогут применяться как в качестве конструкционно-изоляционных (I группа) – для стен, перегородок, полов, кровли и т. д., так и отделочных (II группа), используемых для отделки стен, потолков, встроенной мебели и т. д.

В результате переработки и раскроя древесины, наряду с получением основной про дукции, неизбежны потери древесины и превращение некоторой ее части в отходы. Разли чают древесные отходы, получаемые соответственно при заготовке древесины, ее обра ботке и переработке. К отходам потребления относятся изделия и материалы, утратившие свои потребительские свойства в результате физического или морального износа. Отхода ми производства называются остатки сырья, материалов и полуфабрикатов, образующиеся в процессе производства основной продукции и утратившие частично или полностью по требительскую стоимость исходного сырья и материалов.

Отходы производства и потребления, которые образуются в производстве и использо вании изделий, называют вторичными материальными ресурсами. Вторичные матери альные ресурсы, которые могут повторно использоваться для производства продукции, вы полнения работ или получения энергии, называются вторичным сырьем.

Однако не вся масса древесных отходов может быть использована с экономическим эффектом, поэтому различают:

- потенциальные ресурсы – включают весь объем отходов и потерь, образующихся при переработке древесного сырья и материалов;

- реальные ресурсы – потенциальные отходы за вычетом неизбежных технологических потерь в процессе транспортировки, хранения и переработки древесины, хранения и пере работки отходов в конечную продукцию;

- экономически доступные ресурсы – при использовании на технологические нужды представляют ту часть реальных отходов, при освоении которых предельная цена равна или выше нормативной (расчетной) стоимости переработки и транспортировки, в результате может быть получен конечный продукт с экономическим эффектом.

К технологическим потерям при переработке и обработке древесины относятся при пуски на усушку и распыл, которые неизбежны. Припуск – это специальные добавки к но минальным размерам пиломатериалов, регламентируемые соответствующими стандартами:

ГОСТ 6782,1-75 (хвойные породы) и ГОСТ 6782,2-75 (лиственные породы). Потери на усушку обусловлены свойством древесины, изменять свои размеры в зависимости от влаж ности. Средние значения потерь древесины на усушку при раскрое бревен на пиломатериа лы приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Нормативы потерь древесины на усушку, % от пиловочного сырья Конечная влажность, % Диаметр 20…22 14… бревен, см Характер обработки досок обрезных обрезных необрезных 14…18 3,5 4,3 5, 20…24 3,6 4,6 5, 26 3,6 4,9 5, Распыл – это мельчайшие частицы древесины, которые в процессе пиления древесины рас пыляются и не могут быть собраны. Потери древесины на распыл для обрезных досок в среднем принимают 1...1,5 % от объема распиленного сырья.

Кроме того, при распиловке пиловочного сырья неизбежны дополнительные потери, которые возникают при учете пилопродукции из-за допусков на ее размеры. Допуск – это предельные отклонения от номинальных размеров пиломатериалов, указанные в соответст вующих стандартах на пилопродукцию. Учет пилопродукции производят по номинальным размерам, но фактические ее размеры, как правило, имеют плюсовые допуски. Поэтому к дополнительным потерям также относят несоответствие фактических размеров пиломате риалов номинальным, которые в среднем составляют 1...1,5 % от объема распиленного сы рья.

Вышеуказанные потери древесины не являются реальными вторичными ресурсами, так как не могут быть использованы в производстве других видов изделий.

В зависимости от породы, вида отрасли вторичные древесные отходы могут быть раз нообразны по форме, размерам, качеству (рисунок 1.1).

Виды частиц древесины Листовые Кусковые Волокнистые Доски Щепа Пучки волокон Тонкие доски Плоские частицы Бумажное волокно Толстый шпон Древесная шерсть Древесная мука Шпон Игольчатая стружка Целлюлоза Длинные частицы Опилки Частицы однолетних растений Куски шпона Мелкие частицы Рисунок 1.1 – Классификация древесных частиц по форме Отходы деревообрабатывающего производства В деревообрабатывающем производстве наиболее крупным является столярно механическое. К отходам данного производства относятся отрезки досок, брусков по шири не и длине, стружка, опилки и шлифовальная пыль. В столярно-механическом производстве полуфабрикаты – пиломатериалы – раскраиваются на заготовки и детали, из которых про изводится готовая продукция: окна и двери, доски пола, погонаж, дома, мебель, паркетные изделия, музыкальные инструменты, деревянные детали различных машин, школьные пар ты, футляры телевизоров и радиоприемников и т. д.

Количество отходов при раскрое пиломатериалов на заготовки зависит от вида, назна чения характера обработки, размерно-качественной характеристики сырья и требуемых за готовок, а также способа раскроя досок на заготовки, используемого оборудования и инст румента (таблица 1.2).

При раскрое различных пиломатериалов выход кусковых отходов колеблется от 10 до 60 %, а опилок – от 4 до 11 %.

При переработке пиломатериалов и заготовок на строительные детали, столярные из делия и другую продукцию домостроения количество отходов в среднем составляет 60 %, в т. ч. опилки – 5, стружка – 20, кусковые отходы – 35 %. При использовании бездефектных отрезков, получаемых при раскрое фабрикатов, на выработку клееных заготовок и деталей можно снизить количество отходов до 46 %, в основном за счет кусковых отходов.

Таблица 1.2 – Баланс раскроя бревна на заготовки, % от объема пиломатериалов Виды полуфабрикатов Средние значения Необрез- выхода составляющих Обрезные доски баланса ные доски Статья баланса Способ раскроя из обрез- из необ поперечно- продольно- поперечно ных до- резных продоль- попереч- продоль сок досок ный ный ный Продукция – заготовки 44…82 49…84 29…75 47..83 32… Отходы:

- из-за некратности по длине 10…25 10…25 10…25 10…25 10… - из-за некратности по ширине 0…10 0…10 7…25 0…25 7… - вырезка дефектов 4…10 2…5 4…10 3…7 3… - опилки 4…11 4…11 4…11 4…11 4… ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КУСКОВЫХ ОТХОДОВ ЛЕСОПИЛЕНИЯ Цель работы Провести анализ переработки кусковых отходов на технологическую щепу.

Задача работы Научить студентов выполнять расчет по переработки кусковых отходов.

Приборы, принадлежности, материалы Таблицы, плакаты, схемы, ГОСТы.

Общие теоретические сведения Общие сведения об отходах лесопиления На нижних складах производится 40 % всех пиломатериалов в стране. При распиловке древесного сырья образуется до 44 % отходов, количество и качество которых зависит от технологического процесса распиловки, размеров и качества распиливаемых бревен, при меняемых поставов. Отходы лесопиления составляют горбыли, рейки, торцовые отрезки и вырезки досок, опилки. В среднем 6 % сырья безвозвратно теряется на распыл и усушку.

Горбыли представляют собой отпиленную периферийную часть бревна, у которых од на пласть пропилена, а другая образована необработанной поверхностью бревна. Толщина горбылей составляет 20–50 мм и возрастает от вершины к комлю. Она зависит от сбежисто сти и длины пиловочных бревен. Ширина горбылей изменяется от 80 до 130 мм, длина – от 3,0 до 6,5 м. Они, как правило, короче выпиливаемых досок. Количество горбылей зависит от метода раскроя, диаметра и сбега бревен, правильности расчета поставов, сортировки бревен по смежным диаметрам и составляет от 6 до 10 % исходного сырья.

Рейки образуются при обрезке и раскрое пиломатериалов по ширине. Толщина реек все гда соответствует толщине выпиливаемых пиломатериалов и составляет 25–100 мм. Ширина реек изменяется от 35 до 100 мм, а длина – от 2,0 до 6,5 м. Объем реек также значителен и со ставляет от 7 до 14 % исходного сырья.

Горбыли и рейки, получаемые из заболонной части пиловочных бревен, содержат сравнительно небольшое число пороков и по качеству древесины являются наилучшим сырьем для получения высококачественной щепы для целлюлозно-бумажного производст ва.

Уступают горбылям и рейкам по качеству торцовые отрезки и вырезки, получаемые при раскрое пиломатериалов по длине, опиловке торцов, удалении дефектных участков с по роками или острых концов досок. Они имеют сравнительно небольшую длину в пределах от 25 до 150 мм, толщину от 13 до 250 мм и ширину от 30 до 300 мм. Объем торцовых отрезков и вырезок колеблется в пределах от 2 до 4 %, а в экспортном лесопилении достигает 5 % ис ходного сырья.

Опилки образуются в процессе лесопиления в объеме от 9 до 16 % от распиливаемого сырья. Из-за небольших размеров древесных частиц они с большим трудом могут быть ис пользованы в целлюлозно-бумажной промышленности.

Практическое значение имеют опилки с размером более 3 мм, которые можно, ис пользовать в виде добавок к основному сырью в производстве целлюлозы, бумаги, картона.

До 23 % таких частиц образуется на лесопильных рамах при распиловке сосновых и еловых бревен.

Порядок выполнения работы Проведем сравнительный технико-экономический анализ переработки кусковых от ходов на технологическую щепу для ЦБП и деловой части кусковых отходов на мелкую пилопродукцию для мебельных заготовок.

В первую очередь необходимо установить состав компонентов баланса древесины при переработке пиловочного сырья на пиломатериалы. С этой целью выполним технологи ческий расчет, привязав его к конкретным условиям производства, и определяем объемный выход. С расчетом объемного выхода студент знакомится, изучая дисциплину «Отраслевая технология деревообрабатывающих производств».

Так, расчет проведем для d = 26 см, l = 6,0 м, q = 0,59 мЗ, где d – диаметр пиловочника в верхнем торце, l – длина пиловочника, q – объемный выход пиловочника при диаметре 26 см и длине 6,0 м.

Распиловка пиловочника осуществляется на лесопильных рамах (модели 2Р) брусово развальным способом поставами.

Схема постава I – проход II – проход 25 – 225 – 25 16 – 50 – 2 1 2 3– 4– Ширина пропила S = 3,6 мм (S = 2,0 + 2 0,8 = 3,6 мм).

Для составления баланса необходимо рассчитать постав на распиловку с брусовкой и определить объемный выход пиломатериалов, aп, который для данных условий составит aп = 64,08 %. Безвозвратные потери, aбп, для хвойных пород (кроме лиственницы) прини мают 6 %.

Прежде чем составить окончательный баланс древесины, необходимо определить по тери в опилки. Более точно потери в опилки можно рассчитать по графику-квадранту, но достаточно удовлетворительные результаты дают аналитические расчеты по нижеприве денным формулам.

Потери в опилки при первом проходе (с учетом обрезки досок), q1:

q1 = 0,63d ср ZSl, (1.1) где dcp – диаметр по середине длины бревна, см (на 1 м – 1 см);

Z – число пил в поставе, шт.;

S – ширина пропила, мм;

l – средняя длина бревна, м.

Потери в опилки при втором проходе (с учетом обрезки досок), q2:

q2 = 0,95hб ZSl, (1.2) где hб – толщина бруса, мм.

Объемный выход опилок из бруса, a0, %:

q1 + q а0 = 100 %. (1.3) q Подставляя соответствующие значения в формулы (1.1), (1.2), (1.3), получим q1 = 0,63 0,29 6 0,0036 6 = 0,0236 м3;

q2 = 0,95 0,225 11 0,0036 6 = 0,0507 м 3.

0,0236 + 0, а0 = 100 % = 12,59 %.

0, Количество кусковых отходов, aк, %:

ак = 100 (ап + а0 + абп ). (1.4) Подставляя соответствующие значения в формулу (1.4), получим ак = 100 (64,08 + 12,59 + 6,0) = 17,33 %.

Следовательно, баланс древесины для d = 26 см, %:

пиломатериалы – 64, кусковые отходы – 17, опилки – 12, безвозвратные потери – 6, Итого: Рассмотрим использование кусковых отходов по принятым вариантам.

1-й вариант предусматривает использование кусковых отходов на производство тех нологической щепы для ЦБП. Усредненные нормы расхода принимаются 1,35 м3 куско вых отходов (горбылей, реек, обрезков) на один кубометр щепы.

В этом случае выход щепы, aщ, %, будет составлять:

17,33 : 1,35 = 12,83 %.

Отсев от щепы, %:

17,33 – 12,83 = 4,5 %.

Объемный выход опилок с отсевом от щепы, %:

12,59 + 4,5 = 17,09 %.

Баланс древесины при переработке пиловочного сырья, aосо, %, составит:

пиломатериалы – 64, технологическая щепа – 12, опилки и отсев от щепы – 17, комплексное использование – 94, безвозвратные потери – 6, Итого: При этом получено товарной продукции, Т, руб./м3 затраченного сырья:

Т = ап х1 + ащ х2 + aосо х3, (1.5) где х1, х2, х3 – принятые оптовые условные цены на пиломатериалы, технологическую щепу и опилки с отсевом от щепы, руб./м3.

Т = 0,6408 4200 + 0,1283 600 + 0,1709 220 = 383,71 руб./м3.

2-й вариант – кусковые отходы используются на выработку мелкой пилопродукции.

Усредненные нормы расходов кусковых отходов составляют четвертую часть мелкой пило продукции;

в этом случае выход кусковых отходов мелкой продукции, акм, %, будет со ставлять:

17,33 : 4 = 4,33 %.

После переработки кусковых отходов на мелкую пилопродукцию получим отходов, %:

17,33 – 4,33 = 13,00 %, в т. ч. опилок около 15 %, т. е.

13,00 0,15 = 1,95 %.

Тогда полученные отходы, поступившие на производство технологической щепы для ЦБП, %, составят:

13,00 – 1,95 = 11,05 %.

Выход щепы, ащ, из оставшихся отходов, %:

11,05 : 1,35 = 8,18 %.

Отсев от щепы, %:

11,05 – 8,18 = 2,87 %.

Опилки с отсевом от щепы, аосо, %:

12,59 + 1,95 + 2,87 = 17,41 %.

Баланс древесины, %, в этом варианте составит:

пиломатериалы – 64, мелкая пилопродукция – 4, технологическая щепа – 8, опилки с отсевом от щепы – 17, комплексное использование – 94, безвозвратные потери – 6, Итого: Товарная продукция, Т, руб./м3, составит:

Т = ап х1 + ащ х2 + aосо х3 + акм х4, (1.6) где х1, х2, х3, х4 – принятые оптовые условные цены на пиломатериалы, технологическую щепу, опилки с отсевом от щепы, заготовок, руб./м3.

Итог Т = 0,6408 4200 + 0,0818 600 + 0,1741 220 + 0,0433 7800 = 694,29 руб./м3.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № РАСЧЕТ АРБОЛИТОВОЙ СМЕСИ Цель работы Изучение технологической схемы получения арболита, приобретение практических навыков расчетов арболитовой смеси.

Задача работы Определить оптимальный состав арболитовой смеси.

Приборы, принадлежности, материалы Таблицы, графики, образцы изделий, схемы.

Общие теоретические сведения Арболит Арболит относится к группе легких бетонов. Предназначен для изготовления тепло изоляционных и конструкционных материалов и изделий, применяемых в зданиях различ ного назначения с относительной влажностью воздуха помещений не более 60 % и при от сутствии агрессивных газов.

За рубежом аналогичными материалами являются велокс, дюризол, пилинобетон, вундстоун. Конструкции из дюризола нашли широкое применение в Бельгии, Швейцарии, Японии, Канаде, Франции, Индии, США, Дании, Голландии, из пилинобетона – в Чехии и других странах.

Конструкции из легких бетонов на органических заполнителях весьма разнообразны, из них изготовляют мелкие стеновые камни, теплоизоляционные плиты, кровельные пане ли, полы, а также крупные стеновые панели и блоки. В нашей стране построены и эксплуа тируются дома разной этажности из арболитовых панелей в Люберцах, на эксперименталь ном заводе Главгаза, жилые дома в Домодедово, Поварово, Архангельской области, Звени городе, а также различные сельскохозяйственные постройки и т. д.

Строительные дома и конструкции из арболита используются не только для наружных стен, а также и для внутренних межквартирных и межкомнатных стен и перегородок.

Изделия из арболита, имея сравнительно невысокую среднюю плотность – 400– 850 кг/м3, обладают отличными строительными, физико-химическими свойствами. Они легко поддаются сверлению, обработке режущим инструментом и оштукатуриванию. В них можно забивать гвозди и ввинчивать шурупы. Они трудносгораемы, не разрушаются в во де, морозо- и биостойки, не гигроскопичны, мало теплозвукопроводны и долговечны. Бла годаря этим свойствам арболит широко применим в строительстве. Из него получают сте новые панели и блоки, плиты покрытия для совмещенных кровель и плиты покрытия, уси ленные железобетонными брусками, перегородочные плиты для культурно-бытовых и тор говых зданий, объемно–пространственные конструкции. Используется он и для монолитно го строительства.

Древесный заполнитель В качестве древесного заполнителя применяются древесные частицы измельченной древесины в виде щепы, дробленки, шерсти, опилок, древесной крошки, пыли и муки, из мельченной коры или отходов окорки.

Древесные частицы – частицы, полученные в результате измельчения древесного сы рья.

Измельченная древесина – древесные частицы различной формы и размеров, получен ные в результате механической обработки.

Щепа – измельченная древесина установленных размеров, полученная в результате измельчения древесного сырья рубительными машинами и специальными устройствами, используемая в качестве технологического сырья или топлива.

Дробленка – древесные частицы, полученные при вторичном измельчении древесины на дробилках и молотковых мельницах. Частицы древесины, как правило, имеют пластин чатую, игольчатую форму, длиной от 2 до 20 мм, но не более 40 мм, шириной до 10 мм и толщиной не более 5 мм.

Древесная стружка – тонкие древесные частицы пластичной формы, образующиеся при резании древесины. Размеры стружки, мм: длина – от 2 до 20;

толщина – не более 2;

ширина – не более 1.

Древесная крошка – частицы, полученные дроблением кусков шпона, не используе мых в фанерном производстве. Размеры частиц, мм: длина – 50...80, ширина – 5...10, тол щина – до 1,8.

Древесная шерсть – частицы, полученные строгание чураков на древесношерстных станках. Размеры стружки-шерсти, мм: длина – до 500, ширина – 2...5, толщина – 0,2...0,7.

Древесные опилки – мелкие частицы древесины, образующиеся в процессе пиления.

Толщина и ширина опилок – 0,5...4,5 мм.

Технологические древесные опилки – опилки, пригодные для производства целлюлозы, древесных плит и продукции лесохимических и гидролизных производств.

Древесная мука – древесные частицы заданного гранулометрического состава, полу ченные путем сухого механического размола древесины.

Древесная пыль – несортированные древесные частицы размером менее 1 мм.

Отходы окорки – частицы коры и древесины, измельченные до 10...40 мм.

Сырьем для древесного заполнителя могут быть: круглый сортимент, соответствую щий по размерам, качеству и форме пиловочному сырью;

кусковые отходы – горбыли, рей ки, короткомерные отрезки лесопильного производства;

отрезки деревообрабатывающих, мебельных, столярно-строительных и других производств;

шпон-рванина, карандаши, от струг фанерных производств;

стружка, древесная шерсть, древесная крошка де ревообрабатывающих, мебельных столярно-строительных производств;

опилок, древесная пыль всех видов производств, где производят пиление и шлифование древесины;

кора – в лесопильном производстве. В таблице 2.1 даны виды отходов в зависимости от отрасли промышленности, которые можно использовать в качестве сырья для производства древес ного заполнителя в композиционных материалах.

Таблица 2.1 – Виды древесных отходов в зависимости от отрасли промышленности Отрасль Древесные отходы Лесозаготовительная Вершинки, ветви деревьев, тонкомер, сучья, откомлевки, дро вяная древесина (долготье), козырьки, опилки-корни, кора Лесопиление Горбыли, рейка, срезки-отрезки, опилки, кора, некондицион ные материалы Деревообрабатывающая Кусковые от цельной древесины, стружка, опилки, карандаши (фанерное производство), шпон-рванина, шлифовальная пыль Предпочтение отдается отходам деревообработки, так как они имеют требуемую (экс плуатационную) или транспортную влажность.

Вяжущие вещества В зависимости от природы вяжущего (связующего) вещества композиционные мате риалы можно разделить на три группы:

- синтетические полимеры – в качестве связующего вещества используются феноло формальдегиды, карбамидоформальдегиды, синтетические –полимеры, алигомеры и моно меры. К таким композициям относятся: изделия из масс древесных прессовочных (МДП), древесноклеевые композиции (ДКК), древесноволокнистые плиты (ДВП), древесностру жечные плиты (ДСтП), древеснослоистые пластики (ДСП), модифицированная древесина;

- неорганические минеральные вяжущие вещества – клинкерсные;

- природные клеящие вещества для производства пьезотермопластиков, минуглевод ных пластиков и т. д.

Неорганические минеральные вяжущие – это порошкообразные вещества, которые при смешивании с водой или водными растворами некоторых солей образуют тесто (пла стическую массу), способные со временем отвердевать, превращаться в камневидное тело.

По способности твердеть разделяют минеральные вяжущие:

- воздушные – способны при смешивании с водой затвердевать и длительно сохранять прочность только на воздухе. К ним относятся: воздушная известь, гипсовые и магнезиаль ные вяжущие. Они применяются в сооружениях, которые не подвергаются воздействию влаги;

- гидравлические – после твердения сохраняют свою прочность как на воздухе, так и в воде. Процесс твердения протекает на воздухе или в среде, изолированной от воды. К ним относятся: цемент (портландцемент, смешанные), гидравлическая известь. Наиболее рас пространенные минеральные вяжущие – цемент, гипс, магнезиальные.

Минеральные вяжущие – цемент Цемент используется для производства композиционных материалов типа арболита, це ментно-стружечных плит, опилкобетона, фибролита и других изделий.

В соответствии с ГОСТ 30515-97 цемент классифицируется по следующим призна кам:

- виду клинкера и вещественному составу;

- прочности при твердении;

- скорости твердения;

- срокам схватывания;

- специальным свойствам.

Классификация цементов по виду клинкера и вещественному составу • На основе портландцементного клинкера: портландцемент (без минеральных доба вок);

портландцемент с добавками (с активными минеральными добавками не более 20 %);

шлакопортландцемент (с добавками гранулированного шлака более 20 %);

пуццолановый портландцемент (с активными минеральными добавками свыше 20 %).

• На основе глиноземистого цементного клинкера: глиноземистый цемент с содержа нием Al2О3 более 30 и менее 60 %;

высокоглиноземистый цемент с содержанием Al2О 60 % и более;

гипсоглиноземистый цемент.

Классификация цементов по прочности • По прочности при твердении: высокопрочные – 500 и более;

рядовые 300–400;

низ комарочные – менее 300.

• По прочности при сжатии в 28-суточном возрасте: портландцемент – 400, 500, 550 и 600;

шлакопортландцемент – 300, 400, 500;

портландцемент быстротвердеющий – 400 и 500;

шлакопортландцемент быстротвердеющий – 400.

Классификация цементов на основе портландцементного клинкера по скорости твердения • Нормально- и медленнотвердеющие – с нормированием прочности, приобретенной за 28 суток.

• Быстротвердеющие – с нормированием 3-суточной прочности, равной не менее 55 % 28 суточной прочности.

• Особо быстротвердеющие с нормированием прочности в возрасте 1 суток и менее.

Классификация цемента по срокам схватывания • Медленносхватывающиеся – с нормируемым сроком начала схватывания более 2 ч.

• Нормальносхватывающиеся – с нормируемым сроком начала схватывания от 45 мин до 2 ч.

• Быстросхватывающиеся – с нормируемым сроком начала схватывания менее 45 мин.

Классификация цементов по нормированию специальных свойств • Цементы, к которым не предъявляют специальных требований.

• Цементы, к которым предъявляют специальные требования:

- по сульфатостойкости (с применением клинкера нормированного состава) согласно ГОСТ 22266-76;

- по объемной деформации при твердении (с нормированным значением расширения или усадки цемента):

а) безусадочные, с расширением в 3-суточном возрасте не более 0,1 % при испы тании по ГОСТ 11052-74;

б) расширяющиеся, с расширением в 3-суточном возрасте более 0,1 % при испы тании по ГОСТ 11052-74;

в) напрягающие, для которых нормируется энергия самонапряжения.

• По тепловыделению (с нормированным значением тепловыделения цемента): низко термичные с тепловыделением в 3-суточном возрасте не более 230 Дж/кг (~ 55 кал/г), в 7-суточном не более 270 Дж/кг (~ 65 кал/г) при испытании термосным методом;

умеренно термичные с тепловыделением в 7-суточном возрасте не более 315 Дж/кг (~ 75 кал/г) при испытании термосным методом.

• По декоративным свойствам (с нормированной белизной или эталоном цвета):

- цветные, для которых установлен эталон цвета;

- белые, со степенью белизны не менее 68 % абсолютной шкалы.

Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, продукт тонкого измельчения клинкера с добавкой гипса осадочного происхождения в количестве не более 10 % или до менного гранулированного шлака не более 20 %.

Пуццолановый портландцемент – продукт совместного тонкого измельчения клинке ра, гипса и активной минеральной добавки или тщательного смешивания этих же раздельно измельченных материалов. Количество добавок вулканического происхождения (пемза, ту фы), обожженных глин, топливных шлаков, осадочного происхождения должно быть свы ше 20 %, но не более 40 % от массы готового цемента.


Клинкер – продукт обжига до полного спекания искусственной смеси, состоящей из 75 % карбоната кальция (известняк) и 25 % глины. При производстве цементов применяют клинкер, по химическому составу соответствующий технологическому регламенту. Массо вая доля оксида магния (МgО) в клинкере не должна быть более 5 %. В связи с особенно стью химического состава используемого сырья допускается содержание MgO в клинкере свыше 5 %, но не более 6 %.

Порядок выполнения работы Задания 1. Изучить технологическую схему производства арболита (рисунок 2.1).

2. Подобрать необходимые требования к составу компонентов арболитовой смеси.

3. Выбрать ориентировочный расход компонентов арболитовой смеси из таблиц.

4. Произвести расчет состава арболитовой смеси.

1 – рубительная машина;

2 – циклон;

3 – бункер для щепы;

4 – барабанный дозатор;

5 – молотковая дозатор дробилка;

6 – бункер для дробленки 7 – виброгрохот;

8 – сетчатый контейнер;

9 – кран-балка;

10 – дозатор дробленки;

химических растворов;

11 – емкость для химических растворов;

12 – центробежный насос;

13 – перфориро ванная трубка;

14 – шиберный затвор 15 – шнековый конвейер;

16 – бункер для песка или минеральных доба затвор;

вок;

17 – бункер для цемента;

18 – автовесы;

19 – смеситель для приготовления раствора для фактурного слоя;

20 – смеситель для приготовления арболитовой смеси;

21 – раздатчик;

22 – ровнитель 23 – металлическая ровнитель;

форма;

24 – цепной конвейер;

25 – формовочный пост;

26 – захват;

27 – накопитель 28 – камера теплообра накопитель;

ботки.

Рисунок 2.1 – Технологическая схема производства арболита Требования к отчету Все результаты расчетов занести в сводную таблицу;

сделать выводы по результатам работы.

Методика расчета состава пористой арболитовой смеси Исходные данные для расчета состава арболитовой смеси выдается каждому студенту в индивидуальном порядке согласно номеру варианта (см. приложение А таблица А.1).

А, Ориентировочный расход всех компонентов арболитовой смеси приведен в табли цах 2.2–2.6.

Таблица 2.2 – Максимальный расход сухого древесного заполнителя для приготовления арболита, кг/м Арболит класса (марки марки) Заполнитель – дробленка из отходов В0,35 (5) В0,75 (10) В1 (15) В2 (2,5) В2,5 (35) Лесопиление и деревообр деревообра 160 180 200 220 ботка хвойных пород Лесозаготовка хвойных пород 170 190 210 230 Лесопиление и деревообр деревообра 180 200 220 240 ботка смешанных пород Лесозаготовка смешанных п по- 160 180 200 220 род Таблица 2.3 – Максимальный расход портландцемента марки 400 для приготовления арбо лита, кг/м Арболит класса (марки) Заполнитель – дробленка из отходов В0,35 (5) В0,75 (10) В1 (15) В2 (2,5) В2,5 (35) Лесопиление и деревообра 260 280 300 330 ботка хвойных пород Лесозаготовка хвойных пород 280 300 320 350 Лесопиление и деревообра 290 310 330 360 ботка смешанных пород Лесозаготовка смешанных по 310 330 350 380 род Таблица 2.4 – Максимальный расход химических добавок для приготовления арболита (в пересчете на сухое вещество) Расход, кг/м Химическая добавка Хлорид кальция технологический Стекло натриевое жидкое Комплексная добавка:

сернокислый алюминий известь-пушонка Таблица 2.5 – Максимальный расход воды для приготовления арболита, л/м Арболит класса (марки) Заполнитель – В0,35 (5) В0,75 (10) В1 (15) В2 (2,5) В2,5 (35) дробленка из отходов Лесопиление и деревообработка 280 300 330 360 хвойных пород Лесозаготовка хвойных пород 300 330 360 400 Лесопиление и деревообработка 330 360 390 430 смешанных пород Лесозаготовка смешанных пород 330 360 390 430 Таблица 2.6 – Коэффициент изменения нормативных расходов цемента в арболите при измене нии марки цемента Арболит класса (марки) Марка цемента В0,35 (5) В0,75 (10) В1 (15) В2 (25) В2,5 (35) М300 1,05 1,05 1,05 1,10 1, М400 1 1 1 1 М500 0,96 0,96 0,95 0,95 0, М600 0,93 0,93 0,92 0,92 0, 1. Определить состав арболитовой смеси.

Расход древесного заполнителя с учетом влажности, Зw, кг/м3:

Зс (100 + Wз ) Зw =, (2.1) где Зс – расход сухого древесного заполнителя, кг/м3 (таблица 2.2);

Wз – заданная влажность заполнителя, % (приложение А, таблица А.1).

Расход вяжущего цемента с учетом заданной марки, Цм, кг/м3:

Цм = Ц Км, (2.2) где Ц – расход портландцемента заданной марки М400, кг/м 3 (таблица 2.3);

Км – коэффициент изменения нормативных расходов цемента с учетом его марки (таблица 2.6).

Содержание воды в заполнителе, Вз, кг/м3:

Вз = З w Зс, (2.3) где Зw – расход древесного заполнителя с учетом влажности;

Зс – расход сухого древесного заполнителя.

Содержание воды в химических добавках, Вхд, кг/м3:

Вхд = V хд ХДс, (2.4) где V – количество химических добавок (солей) в зависимости от концентра ции раствора, л:

ХД с V= (2.5) ;

С хд здесь ХДс – расход сухого вещества для приготовления химических добавок, кг/м3 (таблица 2.6);

хд – плотность раствора при 20 °С в зависимости от заданной химиче ской добавки в ее концентрации, кг/м3 (таблицы 2.7–2.11);

Схд – содержание заданной химической добавки в зависимости от ее концентрации кг, в 1 л или 1 кг раствора (таблицы 2.7–2.11).

Таблица 2.7 – Содержание хлорида кальция СаСl2 в растворах Концентрация Плотность раствора при Содержание безводного СаСl2, кг 20 °С, г/см раствора, % в 1 л раствора в 1 кг раствора 2 1,015 0,02 0, 4 1,032 0,041 0, 6 1,049 0,063 0, 8 1,066 0,085 0, 10 1,084 0,108 0, 12 1,102 0,132 0, 14 1,12 0,157 0, 16 1,139 0,182 0, 17 1,148 0,195 0, 18 1,158 0,209 0, 19 1,168 0,222 0, 20 1,178 0,236 0, 21 1,18 0,25 0, 22 1,198 0,265 0, 23 1,208 0,278 0, 24 1,218 0,293 0, 25 1,228 0,307 0, 26 1,239 0,322 0, 27 1,249 0,377 0, 28 1,26 0,353 0, 29 1,271 0,369 0, 30 1,282 0,385 0, 31 1,293 0,401 0, 32 1,304 0,417 0, 34 1,326 0,451 0, 36 1,35 0,486 0, 38 1,374 0,522 0, 40 1,396 0,558 0, Таблица 2.8 – Содержание негашеной СаО и гашеной Са(ОН)2 извести в известковом растворе различной средней плотности Плотность раствора СаО Са(ОН) при 20 °С, г/см3 концентрация, % в 1 л раствора, г концентрация, % в 1 л раствора, г 1,0085 0,99 10 1,31 13, 1,0170 1,96 20 2,59 26, 1,0245 2,93 30 3,87 39, 1,0315 3,88 40 5,13 52, 1,0390 4,81 50 6,36 66, 1,0460 5,74 60 7,58 79, 1,0535 3,65 70 8,79 92, 1,0605 7,54 80 9,96 105, 1,0675 8,43 90 11,14 118, 1,0750 9,30 100 12,29 132, 1,0825 10,16 110 13,43 145, 1,0895 11,01 120 14,55 158, 1,0965 11,86 130 15,67 171, 1,1040 12,68 140 16,76 185, 1,1110 13,50 150 17,84 198, 1,1185 14,30 160 18,90 211, 1,1255 15,10 170 19,95 224, 1,1325 15,89 180 21,00 237, 1,1400 16,67 190 22,03 251, 1,1475 17,43 200 23,03 264, 1,1545 18,19 210 24,04 277, 1,1615 18,94 220 25,03 290, 1,1685 19,68 230 26,1 303, 1,1760 20,41 240 26,96 317, 1,1835 21,12 250 27,91 330, 1,1905 21,84 260 28,86 343, 1,1975 22,55 270 29,80 356, 1,2050 23,24 280 30,71 370, 1,2125 23,92 290 31,61 383, 1,2195 24,60 300 32,51 396, Таблица 2.9 – Содержание алюминия сернокислого Аl2(SO4)3 в растворах Содержание Содержание без Плотность рас- Плотность Концентра- безводного Концентра- водного Аl2(SO4)3, твора,, г/см3, раствора,, г/см3, ция, % Аl2(SO4)3, кг, ция, % кг, при 19 °С при 19 °С в 1 л раствора в 1 л раствора 1 1,009 0,0101 16 1,176 0, 2 1,019 0,0204 18 1,201 0, Таблица 2.10 – Содержание нитрата кальция Са(NO3)2 в растворах Плотность раствора Содержание безводного Са(NO3)2, кг Концентрация при 20 °С, г/см раствора, % в 1 л раствора в 1 кг раствора 1 1,010 0,010 0, 2 1,014 0,020 0, 3 1,021 0,031 0, 4 1,029 0,041 0, 5 1,037 0,052 0, 6 1,045 0,063 0, 7 1,050 0,074 0, 8 1,055 0,084 0, 9 1,062 0,095 0, 10 1,077 0,103 0, 15 1,117 0,173 0, 20 1,154 0,233 0, 25 1,211 0,303 0, 30 1,259 0,378 0, 35 1,311 0,459 0, 4 1,040 0,0416 20 1,226 0, 6 1,061 0,0636 22 1,252 0, 8 1,083 0,0866 24 1,278 0, 10 1,105 0,1105 26 1,306 0, 12 1,129 0,1355 28 1,333 0, 14 1,152 0, Таблица 2.11 – Содержание нитрит-нитрат хлорида кальция (ННКХ) в растворах Плотность раствора Содержание безводного ННКХ, кг Концентрация при 20 °С, г/см раствора, % в 1 л раствора в 1 кг раствора 1 1,008 0,010 0, 2 1,018 0,020 0, 3 1,026 0,031 0, 4 1,035 0,041 0, 5 1,043 0,054 0, 6 1,052 0,063 0, 7 1,060 0,076 0, 8 1,070 0,087 0, 9 1,078 0,099 0, 10 1,087 0,108 0, 15 1,131 0,170 0, 20 1,175 0,235 0, 25 1,218 0,305 0, 30 1,263 0,379 0, Расход водного раствора химических добавок, Vхд, кг/м3:

Vхд = ХДс + Вхд. (2.6) Расход воды с учетом содержания воды в заполнителе и растворе химических до бавок, Вр, кг/м3:

Вр = Вн Вз Вхд. (2.7) где Вн – норма расхода воды для арболитовой смеси, кг/м3 (таблица 2.5).

Расчет плотности арболита в сухом состоянии, с, кг/м3:

с = 1,15Ц м + З с + ХД с, (2.8) где 1,15 – масса цементного камня с учетом химически связанной воды, кг.

Расход всех компонентов пористой арболитовой смеси опытного замеса, Рн, кг/м :

Рн = Зw + Цм + ХДс + Вр. (2.9) 2. Определить фактический расход компонентов с учетом плотности арболитовой смеси в уплотненном состоянии, арб, кг (приложение А, таблица А.1):

древесного заполнителя З w арб Зф = ;

(2.10) Р н цемента Ц м арб Цф = ;

(2.11) Р н водного раствора химических добавок Vхд арб ХД ф = ;

(2.12) Р н воды Вр арб Вф =. (2.13) Р н 3. Определить объем израсходованного заполнителя, Vз, м3:

Зф Vз =, (2.14) н з где н – насыпная плотность древесного заполнителя, кг/м3 (приложение А, таблица А.1).

з Все расчеты свести по форме таблицы 2.12.

4. Определить класс арболита, В, по образцам:

Rcж В=, (2.15) 1, где Rсж – придел прочности при сжатии образца, МПа:

Рсж k w Rсж =, (2.16) F где – масштабный коэффициент образца (таблица 2.13);

Рсж – давление образца на прессе, МПа (приложение А, таблица А.1);


k w – поправочный коэффициент, учитывающий влажность;

для арболита k w = 1;

F – рабочая площадь образца после выдержки, см2 (приложение А, таблица А.1).

Таблица 2.12 – Расход компонентов арболитовой смеси, кг/м Расход компонента максимальный с учетом фактиче Компонент расчетный (нормативный) ского расхода всех по таблицам (по формулам) компонентов, Рн 2.2–2. Заполнитель Цемент М400/М Химические добавки:

хлорид кальция (ХДс = 8 %) жидкое стекло (ХДс = 4 %) Водный раствор химиче ских добавок (ХДс + вода):

хлорид кальция (ХДс = 8 %) жидкое стекло (ХДс = 4 %) Вода Общий расход всех компо нентов, Рн, кг/м Таблица 2.13 – Минимальное значение масштабного коэффициента, Кубы с ребром, мм Значение 70 0, 100 0, 150 1, 200 1, 300 1, Сравните расчетные данные с ГОСТ 19222-84 (таблица 2.14) и сделайте выводы.

Таблица 2.14 – Характеристика арболита Класс по проч- Марка по проч- Средняя плотность из Вид арболита ности на сжатие ности при осе- мельченной древесины, кг/м вом сжатии Теплоизоляционный В0,35 М5 400… В0,75 М10 450… В1,0 М15 Конструкционный В1,5 – 500… В2,0 М25 500… В2,5 М35 600… В3,5 М59 700… Рассмотрим пример расчета состава арболитовой смеси.

Исходные данные (приложение А, таблица А.1):

класс (марка) арболита – В2,5 (М35);

заполнитель – дробленка, полученная из отходов лесозаготовки смешанных пород;

влажность заполнителя Wз = 43 %;

насыпная плотность заполнителя – н = 213 кг/м3;

з вяжущее – портландцемент М600;

химические добавки:

хлорид кальция (СаСl2), концентрация ХДс = 8 %;

жидкое стекло (ЖС), концентрация ХДс = 4 %;

плотность арболитовой смеси в уплотненном состоянии – арб = 480 кг/м3;

размер образца первоначальный 100 100 100 (мм);

размер образца после выдержки 9,6 9,8 (см).

Общий вид формул при расчете не указывается, дается только ссылка на формулу.

Расход древесного заполнителя с учетом влажности:

240 (100 + 43) Зw = = 343 кг. (2.1) Расход вяжущего цемента М600:

Ц м = 410 0,9 = 369 кг. (2.2) Содержание воды в заполнителе:

В з = 343 240 = 103 кг. (2.3) Содержание воды в химических добавках:

хлориде кальция (CaCl2):

VCaCl2 = = 94,1 л. (2.5) 0, = 94,1 1,066 8 = 92,3 кг/м 3.

ВСаСl 2 (2.4) жидком стекле:

Vжс = = 195 л. (2.5) 0, = 195 1,036 8 = 194,2 кг/м 3.

Вжс (2.4) Объем водного раствора химических добавок:

СаСl Vхд 2 = 8 + 92,3 = 100,3 кг/м 3. (2.6) жс Vхд = 8 + 194,2 = 202,2 кг/м3. (2.6) Фактический расход воды:

Вр = 460 103 92,3 202,2 = 62,5 кг/м 3. (2.7) Плотность арболита в сухом состоянии:

с = 1,15 369 + 240 + 8 + 8 = 680 кг/м 3. (2.8) Расход всех компонентов пористой арболитовой смеси:

Р н = 343 + 369 + 8 + 8 + 92,3 + 202,2 + 62,5 = 1085 кг/м.

(2.9) Фактический расход компонентов арболитовой смеси:

343 с Зф = = 152 кг. (2.10) w 152 (100 + 43) Зф = = 217 кг. (2.10) 369 Цф = = 163 кг. (2.11) 100 ХДфСаСl2 = = 44,5 л. (2.12) 204 жс ХДф = = 90 л. (2.12) 61 Вф = = 26,9 л. (2.13) Vзс = = 0,71 м3. (2.14) Vзw = = 1,02 м3. (2.14) Предел прочности сжатия образца:

0,91 372 Rсж = = 3,6 МПа. (2.16) 9,6 9, Класс арболита:

3, В= = 2,5. (2.15) 1, Расход компонентов арболитовой смеси см. в таблице 2.14.

Таблица 2.12 – Расход компонентов арболитовой смеси, кг/м Расход компонента максимальный с учетом фактиче Компонент расчетный (нормативный) ского расхода всех по таблицам (по формулам) компонентов Рн 2.2–2. Заполнитель 240 343 Цемент М400/М600 410 369 Химические добавки:

хлорид кальция (ХДс = 8 %) 8 8 – жидкое стекло (ХДс = 4 %) 8 8 – Водный раствор химиче ских добавок (ХДс + вода):

хлорид кальция (ХДс = 8 %) – 92,3 + 8 = 100,3 44, жидкое стекло (ХДс = 4 %) – 194,2 + 8 = 202,2 89, Вода 460 62,5 27, Общий расход всех компо нентов, Рн, кг/м3 680 1093 541, ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № ЦЕМЕНТНО-СТРУЖЕЧНЫЕ ПЛИТЫ Цель работы Получения знаний технологии и оборудования производства и изготовления цемент но-стружечных плит.

Задача работы Изучение технологических схем изготовления цементно-стружечных плит и приго товления состава цементно-стружечных плит.

Приборы, принадлежности, материалы Таблицы, графики, образцы изделий, схемы.

Общие теоретические сведения Цементно-стружечные плиты: понятие и основные свойства Цементно-стружечные плиты (ЦСП) – это крупногабаритный конструктивный лис товой материал, изготовленный прессованием древесных частиц с цементными вяжущими и химическими добавками по ГОСТ 26816-86.

Цементно-стружечные плиты обладают рядом свойств основных компонентов частиц древесины и цемента и имеют лучшие физико-механические и строительные свойства, чем конструктивно-отделочные плиты ДВП и ДСтП. Они отличаются более высокой прочно стью, влагостойкостью и относятся к группе трудносгораемых материалов, имеют повы шенную биостойкость, легко обрабатываются, хорошо склеиваются с древесиной, неток сичны. Поэтому ЦСП используют в строительстве и в качестве стеновых панелей, плит пе рекрытий, элементов подвесных потолков, вентиляционных коробок, при устройстве полов, подоконных досок, облицовок, обшивок.

За рубежом ЦСП выпускаются под названиями дюрипанель, фамапанель, элтен и др.

Плиты выпускаются и используются во многих странах: США, Германии, Италии, Швей царии, Венгрии, Австрии, Вьетнаме и др. В России цеха по производству цементно стружечных плит на зарубежном и отечественном оборудовании были построены в Москве, Костроме, Самарской области, Вологде, Новосибирске, Томске.

Характеристика цементно-стружечных плит В зависимости от физико-механических свойств ЦСП подразделяют на две марки:

ЦСП-1 и ЦСП-2. Основные физико-механические свойства приведены в таблице 3.1. По количеству слоев выпускаются однослойные и трехслойные ЦСП. Однослойные ЦСП име ют прочность на изгиб на 10…15 % выше, чем трехслойные. Однако трехслойные ЦСП имеет более ровную, гладкую и водоустойчивую поверхность. В таблице 3.2 приведены технические характеристики размеров ЦСП в зависимости от марки цементно-стружечной плиты и предельно допустимые отклонения от нормы.

Таблица 3.1 – Физико-механические свойства цементно-стружечных плит Показатель ЦСП-1 ЦСП- Плотность, кг/м 1100… Влажность, % 9± Разбухание по толщине за 24 часа, %, не более 2, Водопоглощение за 24 часа, %, не более 16, Прочность при изгибе, МПа, не менее, для толщин, мм:

от 8 до 16 12,0 9, от 18 до 24 10,0 8, от 26 до 40 9,0 7, Прочность при растяжении перпендикулярно к части плит, МПа, не менее 0,4 0, Модуль упругости при изгибе, МПа, не менее 3500 Твердость, МПа 45… Ударная вязкость, Дж/м2, не менее Удельное сопротивление выдергиванию шурупов из пласти, Н/м 4… Удельная теплоемкость, кДж/(кг оС) 1, Теплопроводность, Вт/(м оС) 0, Класс биостойкости Стойкость к циклическим температурно-влажностным воздействиям:

- снижение прочности на изгибе, %, не более, после 20 циклов - разбухание по толщине, % не более, после 20 циклов Горючесть Трудносгораем Морозостойкость (снижение прочности на изгибе после 50 цик лов), %, не более Таблица 3.2 – Размеры выпускаемых цементно-стружечных плит Предельные отклонения, Номинальный мм, для плит марок Параметр размер, мм ЦСП-1 ЦСП- Длина 3200, 3600 ±3 ± Ширина 1200, 1250 ±3 ± Толщина с градацией через 2 мм 8, 10 ±0,6 ±0, 12…16 ±0,8 ±1, 18…28 ±1,0 ±1, 30…40 ±1,4 ±1, Компоненты цементно-стружечных плит В качестве сырья для изготовления цементно-стружечных плит используются порт ландцемент, тонкомерная деловая древесина, а также кусковые отходы деревообработки и лесопиления (горбыли, рейки), химические добавки и вода.

Древесный заполнитель В качестве сырья для древесного заполнителя рекомендуется применение тонкомер ной древесины хвойных (мелкой диаметром 6…13 см, ГОСТ 9463-88) и лиственных (ГОСТ 9462-88) пород. Из хвойных пород рекомендуется использовать ель, пихту, сосну, которые заготовлены в зимне-осенний период, так как содержание водорастворимых сахаров в дре весном заполнителе не должно превышать 0,5 %. Из лиственных пород рекомендуется ис пользовать березу и осину. Однако прочностные показатели плит при использовании лист венных пород снижается на 10…15 %, содержание водорастворимых сахаров не должно быть выше 0,2 %. Также используются пиловочник низкого качества, дрова, отходы лесо пиления (горбыли, рейки, отрезки), но при этом физико-механические свойства плит сни жаются на 10…15 %. Качество сырья должно быть не ниже 2-го сорта. Использовать сме шанные породы не рекомендуется.

Из вышеперечисленных видов сырья получают древесный заполнитель – резаную тонкую гладкую стружку с оптимальными размерами, мм: толщина – 0,3, ширина – 1,6 … 4,8, длина – 25…31. Фракционный состав древесной стружки для ЦСП приведен в таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Фракционный состав древесного наполнителя для наруж ных и внутренних слоев цементно-стружечных плит Стружка Стружка Параметр наружных слоев внутреннего слоя Толщина, мм 0,3 0, Ширина, мм 2 Длина, мм 5 Гранулометрический состав, %, по фракциям:

3…2 – 2…0,25 – 0,25…0 – 7 – 7….0,5 – 0,5 – Вяжущее вещество В качестве вяжущего используют портландцемент марки 500 (ГОСТ 10178-76). К не му предъявляются дополнительные требования: не допускается наличие пластификатора и повышенное (более 5 %) содержание шлаковых добавок. Имеются научные разработки по использованию для производства ЦСП и других видов вяжущих, но пока они не получили широкого применения.

Химические добавки С целью нейтрализации экстрактивных свойств древесины и снижения их отрица тельного воздействия на процессы твердения цемента был изучен ряд химических добавок.

Наилучшие результаты получили жидкое стекло, сернокислый алюминий, а также ком плексные добавки:

сернокислое оксидное железо + хлорид кальция + известь;

сернокислый алюминий + хлорид кальция;

сернокислый алюминий + хлорид кальция + жидкое стекло.

Выбор химических добавок и их количество зависит от породы древесины, ее расти тельного происхождения, формы, размеров, качества древесного заполнителя, а также па раметров и требуемых физико-механических свойств цементно-стружечных плит.

Порядок выполнения работы Задания 1. Изучить технологическую схему производства цементно-стружечных плит (рису нок 3.1).

2. Подобрать необходимые требования к составу компонентов цементно-стружечных плит.

3. Выбрать ориентировочный расход компонентов цементно-стружечных плит для стружечных приготовления смеси из таблицы А.2 приложения А и таблицы 3.4.

4. Произвести расчет состава цементно-стружечных плит.

Требования к отчету Все результаты расчетов занести в сводную таблицу;

сделать выводы по результатам работы.

Методика расчета состава цементно-стружечной смеси стружечной Исходные данные для расчета состава цементно-стружечных плит выдаются каждому стружечных студенту в индивидуальном порядке согласно номеру варианта из таблицы А.2 приложе ния А.

1. Определить состав цементно цементно-стружечной смеси.

Расход древесного заполнителя с учетом влажности, Зw, кг/м3:

Зс (100 + Wз ) Зw =, (3.1) где Зс – расход сухого древесного заполнителя, кг/м3 (таблица 3.4);

Wз – заданная влажность заполнителя % (приложение А, таблица А заполнителя, А.2).

1 – бункер для цемента;

2 – склад для химических добавок;

3 – емкости для растворов химических до бавок;

4 – грохот;

5 – бункер для отходов от обрезки ЦСП;

6 – смеситель;

7 – весы;

8 – мельница для мелкого помола;

9 – воздушный сепаратор 10 – циклон;

11 – станок для измельчения стружки 12 – бункер стружки;

сепаратор;

стружки;

13 – стружечный станок;

14 – склад и хранение древесины;

15 – окорочный станок;

16 – металлоискатель;

17 – конвейер подачи древесины;

18 – мельница для измельчения коры;

19 – конвейер;

20 – барабанная сушилка;

21 – пресс для брикетирования коры 22 – приемное устройство для брикетов коры 23 – штабель сжатой си коры;

коры;

ловой тележки;

24 – пресс;

25 – штабелеукладчик;

26 – конвейеры для удаления ковра;

27 – резка ковра;

28 – формирующая машина;

29 – камера термообработки;

30 – устройство для разборки пакетов;

31 – пост очистки и смазки поддонов;

32 – площадка выдержки плит;

33 – круглопильный станок;

34 – сушилка;

35 – станок для раскроя плит по формату;

36 – дробилка для отходов плит.

Рисунок 3.1 – Технологическая схема производства цементно-стружечных плит Таблица 3.4 – Нормативный расход компонентов для цементно-стружечных плит, кг/м Абсолютно сухая древесина Сернокислый алюминий Портландцемент М Хлористый кальций Известь негашеная Жидкое стекло Вода Древесное сырье Сосна окоренная 280 770 – – 27 7,7 Ель неокоренная 280 770 – – 27 7,7 Береза выдержанная 308 770 – – 35 7,7 Ель (50 %), береза(50 %) 300 750 – – 60 40 Осина выдержанная, неокоренная 300 620 156 80 – – Осина выдержанная 300 620 150 80 – – Береза выдержанная 320 620 150 80 – – Расход древесного заполнителя на трехслойную ЦСП, Зтрех:

Зтрех = Знар + Звн, (3.2) где Знар – расход древесного заполнителя на наружные слои, кг/м3;

доля наружных слоев iнар = (0,3…0,4) aпл;

апл – толщина плиты, мм;

Звн – расход древесного заполнителя на внутренний слой, кг/м3;

доля внутренних слоев iвн = (0,7…0,6) апл.

Расход древесного сырья с учетом потерь на различных технологических опера циях, Зп, кг/м3:

Зп = Зw k1 k2 k3 k4 k5 k6 k7 k8, (3.3) где k1, k2, k3, k4, k5, k6, k7, k8 – коэффициенты потерь древесного сырья, соответственно:

при окорке k1 = 1,01;

приготовлении стружки k2 = 1,08;

сортировке стружки k3 = 1,01;

смешивании компонентов k4 = 1,01;

прессовании k5 = 1,015;

формировании плиты k6 = 1,01;

форматной обрезке плиты k7 = 1,02;

шлифовании плит k8 = 1,001.

Содержание воды в заполнителе, Вз, кг/м3:

Вз = Зп – Зс. (3.4) Расход вяжущего цемента с учетом заданной марки и его потерь, Цп, кг/м3:

Цп = Ц Км Кт.р, (3.5) где Ц – расход портландцемента марки М500 (таблица 3.4);

Км – коэффициент измерения нормативного расхода цемента с учетом его марки;

для М500 Км = 1, М400 Км = 1,05;

Кт.р – коэффициент потери цемента при его транспортировке и разгрузке;

Кт.р = 1,07.

Расход химических добавок с учетом потерь, ХДд, кг/м3:

ХДд = ХД kпхд, (3.6) где ХД – расход всех химических добавок по нормативам (таблица 3.4), кг/м3;

kпхд – коэффициент потери сырья (химикатов) при приготовлении растворов химических добавок;

kпхд = 1,025.

Расход воды для приготовления раствора из различных химических добавок, Вi, кг/м3:

Qi (100 c) Вi =, (3.7) c где Qi – количество раствора i-й химической добавки, кг;

с – концентрация растворов после разбавления, % (приложение А, таблица А.2).

Количество рабочего раствора і-й химической добавки, вводимого в цементно стружечную смесь, Qцс или Qцс, кг или л:

Qi + Bi Qцс = Qi + Вi или Qцс =, (3.8) i где Qпс – количество рабочего раствора с i-й химической добавкой, соответственно в кг или л;

i – плотность i-й химической добавки, г/см3 (таблицы 2.7–2.11).

Если в качестве химической добавки используют жидкое стекло, которое имеет за данную концентрацию сжс, то количество воды, уже имеющееся в растворе, В*жс, кг:

В*жс = Qжс – ЖС, (3.9) где Qжс – нормативно заданный объем жидкого стекла, кг;

ЖС – количество жидкого стекла с учетом его концентрации сжс, кг.

Расчет количества жидкого стекла, ЖС, кг, с учетом его концентрации:

ЖС = Qжс kжс, (3.10) с где kжс – коэффициент концентрации жидкого стекла, kжс = жс.

Количество воды, необходимое для доведения раствора жидкого стекла до рабо чей концентрации, Вжс, л:

ЖС (100 с) Вжс =. (3.11) с Количество воды, необходимое для приготовления рабочего раствора, Вр.р, л:

Вр.р = Вжс – В*жс. (3.12) Количество рабочего раствора жидкого стекла, вводимого в цементно стружечную смесь, можно рассчитать по формуле (3.7).

Общее количество воды с учетом воды в заполните и растворе химических доба вок, Вр, кг:

Вр = Вн – Вз – Вхд. (3.13) 2. Определить предел прочности при изгибе образца цементно-стружечной плиты.

Размеры образца (b h) даны в приложении А, таблица А.2. Ширину образца заме ряют по его поперечной оси с точностью 0,1 м. Толщину образца измеряют посередине его длины в двух точках на расстоянии 25 мм от его продольной кромки. Толщину рассчиты вают как среднее арифметическое значение результатов измерения в двух точках.

Образцы укладывают на опору и приводят равномерное нагружение, фиксируя раз рушающую нагрузку. Схема для определения прочности при изгибе приведена на рисунке 3.2.

l/ Р h l Рисунок 3.2 – Схема для определения прочности образца цементно-стружечной плиты при изгибе Предел прочности при изгибе, н, МПа:

3Рl н =, (3.14) 2 b h где Р – разрушающая нагрузка, Н;

l – расстояние между опорами испытательной машины, мм;

b – ширина образца, мм;

h – толщина образца, мм.

3. Полученные данные сравните с таблицей 3.1, сделайте выводы.

Пример расчета состава цементно-стружечных плит.

Исходные данные:

заполнитель – сосна окоренная, Зс = 280 кг/м3 (таблица 3.4);

влажность – 58 %;

вяжущее – портландцемент М400;

нормальный расход для М500 – 770 кг/м3 (таблица 3.4);

химические добавки:

- сернокислые алюминий Al2(SO4)3, концентрация 21 %, (приложение А, таблица А.2), плотность 1,23 кг/м3 (таблицы 2.2–2.11), расход Вi = 40 кг (таблица 3.4);

- жидкое стекло (ЖС), концентрация 38 % (приложение А, таблица А.2);

необходимо иметь концентрацию 20,9 %, плотность 1,2 кг/м3 (таблицы 2.7–2.11), расход Вi – 60 кг (таб лица 3.4);

количество воды (нормальное) – 400 кг (таблица 3.4).

Общий вид формул при расчете не указывается, дается только ссылка на формулу.

Расход древесного заполнителя:

280 (100 + 58) Зw = = 442,2 кг. (3.1) З п = 442,2 1,08 1,01 1,01 1,015 1,01 1,02 1,001 = 510,2 кг. (3.3) В з = 510,2 280 = 230,2 кг. (3.4) Расход цемента:

Ц м = 770 1,05 1,07 = 865 кг. (3.5) Расход химических добавок сернокислого алюминия:

ХД п = 40 1,025 = 41 кг. (3.6) Количество воды:

41(100 21) ВAl2 (SO 4 ) 3 = = 154,2 кг. (3.7) Количество рабочего раствора i-й химической добавки, вводимого в цементно стружечную смесь, кг или л:

QЦС2 (SO 4 ) = 154,2 + 40 = 194,2 кг Al (3.8) или 194, QЦС2 (SO4 ) = = 158 л.

Al 1, Расчет химических добавок – нитрата кальция и негашеной извести – выполняют ана логично расчетам для сернокислого алюминия.

Расход жидкого стекла:

Qжс = 60 1,025 = 61,5 кг. (3.6) ЖС = 61,5 = 23,18 кг. (3.10) В* = 61,5 23,18 = 38,32 кг. (3.9) жс 23,18(100 20,9) Вжс = = 87,7 кг. (3.11) 20, Количество воды, необходимое для приготовления раствора жидкого стекла:

В рр = В жс В* = 87,5 38,32 = 49,38 кг. (3.12) жс Количество водного раствора жидкого стекла:

Qжс = 23,18 + 87,7 = 110,88 кг (3.8) или 110, Qжс = = 92,4 л.

1, Количество воды для приготовления цементно-стружечной смеси:

Вр = 400 230,2 49,38 154,2 = 33,78 кг. (3.13) Расчет количества воды, необходимой для приготовления раствора химических доба вок, сводим в таблицу 3.5.

Расчет состава компонента ЦСП сводим в таблицу 3.6.

Определяем предел прочности при изгибе образца ЦСП (данные в таблице 3.1):

3 356 н = = 12 МПа. (3.14) 2 100 10 Схема для определения прочности образца при изгибе показана на рисунке 3.3.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.