RU2746720C2 - Method for producing wood concrete - Google Patents

Method for producing wood concrete Download PDF

Info

Publication number
RU2746720C2
RU2746720C2 RU2019120651A RU2019120651A RU2746720C2 RU 2746720 C2 RU2746720 C2 RU 2746720C2 RU 2019120651 A RU2019120651 A RU 2019120651A RU 2019120651 A RU2019120651 A RU 2019120651A RU 2746720 C2 RU2746720 C2 RU 2746720C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wood
concrete
mixture
solution
sawdust
Prior art date
Application number
RU2019120651A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019120651A3 (en
RU2019120651A (en
Inventor
Надежда Анатольевна Лебедева
Людмила Михайловна Воропай
Василий Павлович Сеничев
Галина Алексеевна Тихановская
Original Assignee
Надежда Анатольевна Лебедева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Надежда Анатольевна Лебедева filed Critical Надежда Анатольевна Лебедева
Priority to RU2019120651A priority Critical patent/RU2746720C2/en
Publication of RU2019120651A3 publication Critical patent/RU2019120651A3/ru
Publication of RU2019120651A publication Critical patent/RU2019120651A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2746720C2 publication Critical patent/RU2746720C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B16/00Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B16/02Cellulosic materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/18Waste materials; Refuse organic
    • C04B18/24Vegetable refuse, e.g. rice husks, maize-ear refuse; Cellulosic materials, e.g. paper, cork
    • C04B18/26Wood, e.g. sawdust, wood shavings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04Portland cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0003Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability making use of electric or wave energy or particle radiation
    • C04B40/0021Sonic or ultrasonic waves, e.g. to initiate sonochemical reactions
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
  • Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)

Abstract

FIELD: construction materials.
SUBSTANCE: invention relates to a method for producing construction composite materials of heat-insulating and structural wood concrete. The method includes low-frequency ultrasonic treatment of a wood filler followed by mixing with a binding Portland concrete M500 solution and mineralizer – aluminum sulfate, shaping, dismantling and hardening in natural conditions. As a wood filler, a fractional mixture of sawdust and woodchip is used, consisting of 4 volume fractions of woodchip and 1 volume fraction of sawdust. At the first stage of producing wood concrete, the mixture of sawdust and woodchip is subject to sounding in water in an ultrasonic contact-type reactor, the walls of which serve as emitters, which provides a temperature increase of up to 70-80ºC with a sounding time of 20-30 minutes due to cavitation with simultaneous acidification of the solution to a pH value of 5.1.
EFFECT: increased efficiency of extracting sugar fractions that prevent the processes of setting and structure formation of wood concrete by 1.5-2 times, which reduces the time of setting the solution mixture by up to 50% and improves the physical and mathematical characteristics of wood concrete.
1 cl, 1 tbl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к способу производства строительных композиционных материалов теплоизоляционного и конструкционного арболита, состоящего из минерального вяжущего цемента, предварительно обработанных древесных заполнителей (разных видов средне- и мелкофракционных отходов древесины) и минерализатора сульфата алюминия.The invention relates to a method for the production of building composite materials, heat-insulating and structural wood concrete, consisting of a mineral binder cement, pre-treated wood fillers (different types of medium and fine wood waste) and an aluminum sulfate mineralizer.

Известен способ изготовления арболита, который включает стадию предварительной обработки древесного заполнителя - вымачиванием в воде в течение 7-8 суток при температуре 15-20°С при соотношении древесного заполнителя и воды по массе 1:9; с последующим частичным удалением несвязанной воды. Далее при постоянном перемешивании вводят заполнитель в смесь цемента, хлорида кальция, гипса и лигносульфаната, которая на следующей стадии формуется и поступает на участок отверждения. При этом соблюдается состав сырьевой смеси после формовки, который включает: древесный заполнитель - 52-58%; цемент - 23-27%, гипс 0,5-0,9%, лигносульфанат 0,45-0,75%, хлорид кальция 0,75-7,75%, вода 16,6% (RU №2329999, МПК С04В 40/00, С04В 28/04, С04В 18/26, С04В 111/20, опубл. 27.07.2008 г.).A known method of manufacturing wood concrete, which includes the stage of pretreatment of wood filler - soaking in water for 7-8 days at a temperature of 15-20 ° C with a ratio of wood filler and water by weight 1: 9; followed by partial removal of unbound water. Then, with constant stirring, the filler is introduced into a mixture of cement, calcium chloride, gypsum and lignosulfonate, which at the next stage is formed and fed to the curing site. At the same time, the composition of the raw mixture after molding is observed, which includes: wood filler - 52-58%; cement - 23-27%, gypsum 0.5-0.9%, lignosulfonate 0.45-0.75%, calcium chloride 0.75-7.75%, water 16.6% (RU No. 2329999, IPC С04В 40/00, С04В 28/04, С04В 18/26, С04В 111/20, publ. 27.07.2008).

Недостатком данного способа является большая продолжительность обработки древесного заполнителя, что требует дополнительных производственных площадей и снижает эффективность процесса. При этом получают арболит класса В0,75 - теплоизоляционный материал.The disadvantage of this method is the long processing time of the wood filler, which requires additional production space and reduces the efficiency of the process. In this case, wood concrete of class B0.75 is obtained - an insulating material.

Известен другой способ обработки древесного заполнителя раствором минерализатора хлорида железа (III) без предварительного вымачивания в воде, который предусматривает одностадийную обработку заполнителя с одновременным приготовлением сырьевой смеси для получения арболита. Древесный заполнитель обрабатывают 2/3 частями приготовленного раствора минерализатором хлорида железа, далее вводят при постоянном перемешивании цемент, а затем добавляют в арболитовую смесь 1/3 оставшегося раствора минерализатора и перемешивают до получения однородной массы. Сырьевая смесь имеет следующий состав (вес): портландцемент 27,0-33,0%; древесный заполнитель 30,0-42,0%; хлорид железа - 2,3-2,9%; вода - 28,7-36,7% (RU №2153478, МПК С04В 40/00, С04В 18/26, С04В 111/20, опубл. 27.07.2000 г.).There is another method of processing wood filler with a solution of iron (III) chloride mineralizer without preliminary soaking in water, which provides for a one-stage processing of the filler with simultaneous preparation of a raw mixture to obtain wood concrete. The wood filler is treated with 2/3 parts of the prepared solution with an iron chloride mineralizer, then cement is added with constant stirring, and then 1/3 of the remaining mineralizer solution is added to the arbolite mixture and mixed until a homogeneous mass is obtained. The raw mixture has the following composition (weight): Portland cement 27.0-33.0%; wood filler 30.0-42.0%; ferric chloride - 2.3-2.9%; water - 28.7-36.7% (RU No. 2153478, IPC С04В 40/00, С04В 18/26, С04В 111/20, publ. 07/27/2000).

Недостатком данного способа является выделение водорастворимых фракций сахаров в арболитовую смесь, что резко снижает скорость процессов схватывания, происходит нарушение структурообразования арболита, снижается его прочность и получается арболит с анизотропной структурой.The disadvantage of this method is the allocation of water-soluble fractions of sugars in the arbolite mixture, which sharply reduces the rate of setting processes, the structure formation of arbolite is disturbed, its strength decreases and arbolite with an anisotropic structure is obtained.

Известен способ изготовления изделий из композиционных материалов - арболита, который включает электрическую обработку древесных частиц в потоке плазмообразующего газа, в разрядной камере при мощности высокочастотного генератора 200-600 Вт и разряжением, равном 100-130 Па, в течение 250-380 секунд. В качестве плазмообразующего газа используют воздух, расход которого составляет 0,08-0,12 г/с. После обработки древесные частицы вводят в цемент при постоянном перемешивании, арболитовую смесь подвергают формовке и термообработке, которая обеспечивает процессы схватывания (RU №2345886, МПК B27N 3/14, опубл. 10.02.2009 г.).A known method of manufacturing products from composite materials - wood concrete, which includes electrical processing of wood particles in a plasma-forming gas flow, in a discharge chamber with a high-frequency generator power of 200-600 W and a discharge equal to 100-130 Pa, for 250-380 seconds. Air is used as the plasma-forming gas, the flow rate of which is 0.08-0.12 g / s. After processing, wood particles are introduced into the cement with constant stirring, the arbolite mixture is subjected to molding and heat treatment, which ensures the setting processes (RU No. 2345886, IPC B27N 3/14, publ. 10.02.2009).

Недостатком данного технического решения являются высокие энергетические затраты на обработку древесного заполнителя в разрядной камере и на термообработку арболитовой смеси, а также выделение сахаристых фракций в цемент. Кроме этого, за счет термообработки формируется неоднородная структура по физико-механическим свойствам, что снижает качество композита.The disadvantage of this technical solution is the high energy costs for the processing of wood filler in the discharge chamber and for the heat treatment of the wood concrete mixture, as well as the separation of sugar fractions into cement. In addition, due to heat treatment, an inhomogeneous structure is formed in terms of physical and mechanical properties, which reduces the quality of the composite.

Наиболее близким по техническому решению к изобретению является способ изготовления арболита, который включает предварительную стадию обработки древесного заполнителя 4%-ным раствором гидроксида натрия. После нагревания в ультразвуковой ванне при частоте колебаний 30-40 кГц в течение 20-30 минут. Далее после слива раствора гидроксида натрия осуществляется промывка древесного заполнителя водой способом орошения в камере, готовится арболитовая смесь, состоящая из древесного заполнителя, цемента, песка в смесителе, и подвергается формовке. После этого формируют фактурный слой путем нанесения на поверхность арболита мелкозернистого бетона. После уплотнения на прессе и гидротермической обработки предусматривается стадия выдержки в штабелях в условиях закрытого склада. При этом достигается максимальная прочность образцов изделий на сжатие 6,69 МПа; на растяжение 7,32 Мпа (RU №2620696, МПК С04В 40/00, С04В 18/26, опубл. 29.05.2017 г.).The closest technical solution to the invention is a method of making wood concrete, which includes a preliminary stage of processing wood filler with 4% sodium hydroxide solution. After heating in an ultrasonic bath at a vibration frequency of 30-40 kHz for 20-30 minutes. Further, after draining the sodium hydroxide solution, the wood filler is washed with water by irrigation in the chamber, an arbolite mixture is prepared, consisting of wood filler, cement, sand in a mixer, and is molded. After that, a textured layer is formed by applying fine-grained concrete to the surface of the wood concrete. After compaction on a press and hydrothermal treatment, the stage of holding in stacks in a closed warehouse is envisaged. In this case, the maximum compressive strength of the product samples is 6.69 MPa; tensile strength 7.32 MPa (RU No. 2620696, IPC С04В 40/00, С04В 18/26, publ. 05/29/2017).

Недостатком известного решения является обработка раствором гидроксида натрия, который предусматривает также интенсивную промывку водой древесного заполнителя, т.к. при недостаточной промывке водой остаются примеси щелочи, которые препятствуют процессам схватывания. Данный способ является также энергозатратным. Кроме этого в смесь вводят кварцевый песок, который увеличивает хрупкость, и с целью увеличения механической прочности наносят фактурный слой. Данный способ также предусматривает дополнительную стадию термообработки, для увеличения скорости схватывания.The disadvantage of the known solution is the treatment with sodium hydroxide solution, which also provides for intensive washing with water of the wood filler, because in case of insufficient rinsing with water, alkali impurities remain, which impede the setting processes. This method is also energy intensive. In addition, quartz sand is introduced into the mixture, which increases the brittleness, and in order to increase the mechanical strength, a textured layer is applied. This method also includes an additional heat treatment step to increase the setting speed.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении эффективности экстрагирования сахаристых фракций - гемицеллюлозы, которые препятствуют процессам схватывания и структурообразования арболита, в 1,5-2 раза, что обеспечивает сокращение срока схватывания растворной смеси до 50% и изменении физико-механических характеристиках арболита: плотность полученных образцов 700-850 кг/м3, призменная прочность 2,62 МПа, что соответствует классу прочности В2,5. Также уменьшается коэффициент теплопроводности на 27%, уменьшается водопоглощение до 15-20% вместо 60-65%, повышаются циклы морозостойкости в 1,5-2 раза. За счет введения в фракционный состав древесного заполнителя опилок увеличивается упругость и уменьшается хрупкость.The technical result of the proposed invention is to increase the efficiency of extraction of sugary fractions - hemicellulose, which prevent the processes of setting and structure formation of wood concrete, by 1.5-2 times, which reduces the setting time of the mortar mixture to 50% and changes the physical and mechanical characteristics of wood concrete: the density of the obtained samples 700-850 kg / m 3 , prismatic strength 2.62 MPa, which corresponds to the strength class B2.5. Also, the thermal conductivity coefficient decreases by 27%, water absorption decreases to 15-20% instead of 60-65%, frost resistance cycles increase by 1.5-2 times. Due to the introduction of sawdust into the fractional composition of the wood filler, elasticity increases and fragility decreases.

Технической задачей настоящего изобретения является упрощение технологической схемы получения арболита путем исключения стадий обработки раствором щелочи, термообработки, исключение из состава арболитовой смеси кварцевого песка, введение минерализатора сульфата алюминия и добавление в древесный заполнитель опилок. Эти технологические изменения обеспечивают повышение физико-механических характеристик, которые позволяют использовать арболит в качестве конструкционного материала.The technical objective of the present invention is to simplify the technological scheme of obtaining arbolite by eliminating the stages of treatment with an alkali solution, heat treatment, excluding quartz sand from the arbolite mixture, introducing an aluminum sulfate mineralizer and adding sawdust to the wood filler. These technological changes provide an increase in physical and mechanical characteristics, which make it possible to use wood concrete as a structural material.

Технический результат достигается тем, что в ультразвуковом способе изготовления арболита гидролиз и экстрагирование низкомолекулярных фракций из древесного заполнителя осуществляется в воде в низкочастотном ультразвуковом реакторе контактного типа. Кавитационные явления при времени озвучивания 20-30 минут, числе кавитации 600-800, при частоте ультразвука 20-40 кГц обеспечивают повышение температуры до 70-80°С и одновременное подкисление среды до значения рН 5,1. Установление зависимости изменения температуры от времени озвучивания, значения рН среды и эффективности экстрагирования от времени озвучивания позволяет моделировать технологические условия и изменение физико-механических характеристик арболита. Данные условия с одновременным механическим воздействием на древесный заполнитель (смесь щепы и древесных опилок) за счет кавитации увеличивают скорость гидролиза и экстрагирования низкомолекулярных сахаристых фракций в раствор позволяют достичь степени экстрагирования сахаристых фракций до 0,325% от массы древесного заполнителя. Полученный экстракт после озвучивания древесины рекомендуется использовать в качестве субстрата для выращивания кормовых дрожжей штаммов У361 и У967, адаптированных к примесям лигнина.The technical result is achieved by the fact that in the ultrasonic method for the manufacture of wood concrete, hydrolysis and extraction of low molecular weight fractions from wood filler is carried out in water in a low-frequency ultrasonic reactor of the contact type. Cavitation phenomena with a sonication time of 20-30 minutes, a cavitation number of 600-800, at an ultrasound frequency of 20-40 kHz provide an increase in temperature to 70-80 ° C and a simultaneous acidification of the medium to a pH value of 5.1. Establishing the dependence of the temperature change on the sounding time, the pH value of the medium and the extraction efficiency on the sounding time allows us to simulate the technological conditions and the change in the physical and mechanical characteristics of wood concrete. These conditions, with simultaneous mechanical action on the wood filler (a mixture of chips and sawdust) due to cavitation, increase the rate of hydrolysis and the extraction of low molecular weight sugary fractions into the solution, make it possible to achieve the degree of extraction of sugary fractions up to 0.325% of the weight of wood filler. The obtained extract after sonication of wood is recommended to be used as a substrate for growing fodder yeast strains U361 and U967, adapted to lignin impurities.

Изобретение поясняется графически (фиг. 1-4). На фиг. 1 представлена схема технологического процесса получения арболита, где 1 - бункер, 2 - ультразвуковой реактор контактного типа, 3 - отстойник, 4 - смеситель для приготовления смеси портландцемента и минерализатора, 5 - смеситель для приготовления арболитовой смеси, 6 - участок прессования, 7 - участок распалубки, 8 - склад готовой продукции. На фигуре 2 показана зависимость эффективности экстрагирования сахаристых фракций от времени озвучивания. На фигуре 3 зависимость изменения рН среды от времени озвучивания. На фигуре 4 показана зависимость изменения температуры от времени озвучивания.The invention is illustrated graphically (Fig. 1-4). FIG. 1 shows a diagram of the technological process for producing wood concrete, where 1 is a bunker, 2 is an ultrasonic reactor of a contact type, 3 is a sump, 4 is a mixer for preparing a mixture of Portland cement and a mineralizer, 5 is a mixer for preparing a wood concrete mixture, 6 is a pressing area, 7 is a site. stripping, 8 - finished goods warehouse. Figure 2 shows the dependence of the extraction efficiency of the sugary fractions on the sonication time. Figure 3 shows the dependence of the change in the pH of the medium on the sonication time. Figure 4 shows the dependence of the temperature change on the sounding time.

Технологический процесс получения арболита состоит в следующем. В бункер 1 поступают древесные отходы при соблюдении объемных соотношений между щепой и опилками 4:1. Увеличение доли опилок в смеси щепа - арболит приводит к увеличению коэффициента арболита, а также к увеличению плотности композита; уменьшение доли увеличивает хрупкость арболита, уменьшает призменную прочность. Полученная смесь поступает в ультразвуковой реактор 2, где происходит обработка древесного заполнителя под действием ультразвука и экстрагирование редуцирующих веществ из древесины при соблюдении объемных соотношений между древесным заполнителем и водой 1:8. Время обработки 20-30 минут, число кавитации 600-800, температура среды 70-80°С, рН среды 5,1. Полученный экстракт сливается в отстойник 3. Одновременно в смесителе 4 готовится раствор портландцемента М500 и минерализатора сульфата алюминия, который подается в смеситель 5 для получения арболитовой смеси. Также в смеситель 5 подается обработанный древесный заполнитель из ультразвукового реактора. После смешивания древесного заполнителя и раствора портландцемента полученная арболитовая смесь, которая подается на участок прессования (формовка) 6. Прессование происходит под действием вибропресса. После формовки арболит выдерживают в формах в течение 2 суток, по истечении времени арболит поступает на участок распалубки 7 арболитового блока, далее происходит его отправка на дальнейшую выдержку в течение 20 суток на склад готовой продукции 8 (Фиг. 1).The technological process for obtaining wood concrete is as follows. Wood waste enters the bunker 1, subject to the volumetric ratio between chips and sawdust 4: 1. An increase in the proportion of sawdust in a mixture of wood chips - wood concrete leads to an increase in the wood concrete coefficient, as well as to an increase in the density of the composite; a decrease in the proportion increases the fragility of wood concrete, reduces the prismatic strength. The resulting mixture enters the ultrasonic reactor 2, where the wood filler is processed by ultrasound and the reducing substances are extracted from the wood, while observing the volumetric ratio between wood filler and water of 1: 8. The processing time is 20-30 minutes, the number of cavitation is 600-800, the temperature of the medium is 70-80 ° C, the pH of the medium is 5.1. The resulting extract is poured into a settling tank 3. At the same time, a solution of Portland cement M500 and a mineralizer of aluminum sulfate is prepared in mixer 4, which is fed into mixer 5 to obtain an arbolite mixture. Also, the processed wood aggregate from the ultrasonic reactor is fed to the mixer 5. After mixing wood filler and Portland cement mortar, the resulting wood concrete mixture, which is fed to the pressing section (molding) 6. The pressing takes place under the action of a vibrating press. After molding, the wood concrete is kept in molds for 2 days, after the time has elapsed, the wood concrete goes to the stripping section 7 of the wood concrete block, then it is sent for further aging for 20 days to the finished product warehouse 8 (Fig. 1).

На первой стадии обработку смеси щепы и древесных опилок фракционного состава в объемных долях: 1 объемная доля опилок и 4 объемные доли щепы в ультразвуковом реакторе водой без специальной водоподготовки. Соотношение твердого заполнителя и воды 1:8, время обработки 25 минут, число кавитации 600-800 и значение рН 5,1. На следующих стадиях осуществляют перемешивание древесного заполнителя с минеральным составляющим, формование, распалубку, твердение в естественных условиях.At the first stage, the treatment of a mixture of chips and sawdust of fractional composition in volume fractions: 1 volume fraction of sawdust and 4 volume fractions of chips in an ultrasonic reactor with water without special water treatment. The ratio of solid aggregate and water is 1: 8, the processing time is 25 minutes, the number of cavitation is 600-800 and the pH value is 5.1. The next stages include mixing wood filler with a mineral component, forming, stripping, hardening in natural conditions.

По указанной схеме были получены образцы арболита и экспериментальным путем определены оптимальные технологические условия - время озвучивания - 20-30 минут. Данное время озвучивания обеспечивает повышение температуры обрабатываемой среды до 70-80°С; подкисление раствора до значения рН 5,1.According to the specified scheme, wood concrete samples were obtained and the optimal technological conditions were experimentally determined - the sounding time was 20-30 minutes. This sounding time provides an increase in the temperature of the treated medium up to 70-80 ° С; acidifying the solution to a pH value of 5.1.

С увеличением времени озвучивания возрастает концентрация экстрагированных редуцирующих сахаров.With an increase in the sonication time, the concentration of the extracted reducing sugars increases.

Установленные также экспериментальным путем зависимость изменения температуры среды от времени озвучивания и зависимость изменения рН среды раствора от времени озвучивания позволяют моделировать технологический процесс.The experimentally established dependence of the change in the temperature of the medium on the sonication time and the dependence of the change in the pH of the solution medium on the sonication time make it possible to simulate the technological process.

Процессы экстрагирования сахаристых фракций с максимальной эффективностью протекают в интервале температур 70-80°С, что предусматривает время озвучивания 20-30 минут. При уменьшении времени озвучивания сокращается эффективность экстрагирования сахаристых фракций до 2,4%; увеличение времени озвучивания больше 30 минут не вызывает увеличение эффективности вымывания сахаристых фракций, так как за указанный промежуток времени вымываются низкомолекулярные сахаристые хорошо растворимые в воде фракции, которые являются ингибиторами процессов схватывания арболитовой смеси. Остающаяся после отмывки целлюлоза не растворяется в воде, не гидролизуется и утрачивает свои ингибиторные функции, и вводят в качестве заполнителя.The processes of extracting sugary fractions with maximum efficiency occur in the temperature range 70-80 ° C, which provides for a sonication time of 20-30 minutes. With a decrease in the sonication time, the extraction efficiency of the sugary fractions decreases to 2.4%; an increase in the sonication time for more than 30 minutes does not cause an increase in the efficiency of washing out the sugary fractions, since low molecular weight sugary fractions readily soluble in water are washed out during the specified period of time, which are inhibitors of the setting processes of the arbolite mixture. The cellulose remaining after washing does not dissolve in water, does not hydrolyze and loses its inhibitory functions, and is introduced as a filler.

Данные технологические условия позволяют получить арболит с улучшенными характеристиками: прочность - 2,62 МПа, плотность 700-850 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,12 Вт/мК, морозостойкость F50 и водопоглощение 25%.These technological conditions make it possible to obtain wood concrete with improved characteristics: strength - 2.62 MPa, density 700-850 kg / m 3 , thermal conductivity coefficient 0.12 W / mK, frost resistance F50 and water absorption 25%.

На производственном участке были изготовлены образцы арболита и определены его свойства (определена теплопроводность на приборе ИТС-1, прочность - пресс гидравлический П-50, скорость схватывания - прибор Вика, водопоглощение - гравиметрическим способом, токсичность - на приборе БИОЛАТ).At the production site, samples of wood concrete were made and its properties were determined (thermal conductivity was determined using an ITS-1 device, strength - a P-50 hydraulic press, setting speed - a Vic's device, water absorption - by a gravimetric method, toxicity - using a BIOLAT device).

К указанной смеси добавляется вода при оптимальном объемном соотношении смеси древесного заполнителя после озвучивания и воды: 1:8.Water is added to this mixture at the optimum volumetric ratio of the mixture of wood filler after sonication and water: 1: 8.

При увеличении доли древесного заполнителя не наблюдается уменьшение числа кавитации за счет повышения вязкости раствора, снижение температуры, и уменьшение эффективности экстрагирования. При увеличении объемной доли воды больше указанного значения не наблюдается изменение эффективности экстрагирования сахаристых фракций. Также полученный экстракт, который можно использовать в качестве основы для получения кормовых дрожжей требует дополнительной стадии концентрирования методом упаривания, получают экстракт сахаристых фракций более разбавленный и требуется дополнительное концентрирование при использовании его в качестве исходного раствора для выращивания кормовых дрожжей.With an increase in the proportion of wood filler, a decrease in the number of cavitation is not observed due to an increase in the viscosity of the solution, a decrease in temperature, and a decrease in the extraction efficiency. With an increase in the volume fraction of water above the specified value, no change in the extraction efficiency of the sugary fractions is observed. Also, the obtained extract, which can be used as a basis for the production of fodder yeast, requires an additional concentration step by evaporation; the extract of the sugary fractions is more diluted and additional concentration is required when it is used as a starting solution for the cultivation of fodder yeast.

Эффективность экстрагирования сахаристых фракций определялась согласно методике ГОСТ 19222-84.The efficiency of extraction of sugary fractions was determined according to the method of GOST 19222-84.

После выдержки образцов в течении 20 суток определялись характеристики арболита, представленные в таблице 1.After holding the samples for 20 days, the characteristics of the wood concrete were determined, presented in Table 1.

Способ обеспечивает сокращение затрат на потребляемую энергию и воду на 36 и 69% соответственно, исключаются затраты на химические реактивы (гидроксид натрия), процесс орошения гидроксидом натрия, затраты на отмывку от гидроксида натрия водой, облицовки и термообработки. В результате обработки древесного заполнителя образуется также водный раствор, содержащий сахаристые фракции до 1,37%, который используется в качестве основы для выращивания кормовых дрожжей, штаммов У361 и У967, адаптированных к данному составу.The method provides a reduction in the costs of consumed energy and water by 36 and 69%, respectively, eliminates the cost of chemical reagents (sodium hydroxide), the process of irrigation with sodium hydroxide, the cost of washing from sodium hydroxide with water, facing and heat treatment. As a result of processing wood filler, an aqueous solution is also formed containing sugar fractions up to 1.37%, which is used as a basis for growing fodder yeast, strains U361 and U967, adapted to this composition.

Основными компонентами древесины являются целлюлоза, лигнин и гемицеллюлоза. Низкомолекулярные фракции гемицеллюлозы и лигнина - дисахариды и моносахариды, в составе которых присутствуют свободные альдегидные группы, препятствут процессам схватывания арболитовой смеси - цемент - древесный заполнитель - сульфат алюминия, следствием чего является увеличение времени схватывания, нарушение структурообразования арболита и изменение физико-химических свойств, определяющих качество арболита и его назначение - плотность, призменная прочность, теплопроводность. Поэтому любой способ производства арболита включает стадию обработки древесного заполнителя для экстрагирования сахаристых фракций, используя разные технологии.The main components of wood are cellulose, lignin and hemicellulose. Low molecular weight fractions of hemicellulose and lignin - disaccharides and monosaccharides, which contain free aldehyde groups, prevent the setting of the wood concrete mixture - cement - wood filler - aluminum sulfate, which results in an increase in the setting time, violation of the structure formation of wood concrete, and a change in the physical and chemical properties the quality of wood concrete and its purpose - density, prismatic strength, thermal conductivity. Therefore, any method for the production of wood concrete includes the stage of processing the wood filler to extract the sugary fractions using different technologies.

Таким образом, в отличие от известного решения представленное имеет ряд преимуществ: упрощается технологическая схема получения арболита, сокращается время схватывания до 50%. Исключаются стадии подготовки щелочного раствора гидроксида натрия, орошения древесного заполнителя раствором гидроксида натрия и последующей отмывки от остатков щелочи, которая также снижает скорость процессов схватывания арболита и исключается стадия облицовки, термообработки и процесс отмывки можно моделировать по установленным технологическим зависимостям.Thus, in contrast to the known solution, the presented one has a number of advantages: the technological scheme for obtaining wood concrete is simplified, the setting time is reduced by up to 50%. The stages of preparation of an alkaline solution of sodium hydroxide, irrigation of wood filler with a solution of sodium hydroxide and subsequent washing from alkali residues, which also reduces the speed of the setting processes of wood concrete and excludes the stage of facing, heat treatment, and the washing process can be modeled according to the established technological dependencies are excluded.

Заявленный способ получения композиционного строительного материала - арболита имеет следующие преимущества:The claimed method for producing a composite building material - wood concrete has the following advantages:

1. Исключение из схемы технологического процесса стадий отмывки от щелочи, орошения, термообработки и облицовки, за счет замены 4%-ного раствора щелочи на воду без специальной водоподготовки для отмывки древесного заполнителя, имеющего следующий фракционный состав: одна объемная доля опилок 4 объемные доли щепы и 8 объемных долей воды.1. Exclusion from the technological process of the stages of washing from alkali, irrigation, heat treatment and lining, by replacing a 4% solution of alkali with water without special water treatment for washing wood aggregate having the following fractional composition: one volume fraction of sawdust 4 volume fractions of chips and 8 parts by volume of water.

2. За счет сокращения времени схватывания на 50% и структурообразования отпадает необходимость задействования больших производственных площадей, уменьшается энергоемкость процессов подготовки древесного заполнителя, водопотребление и исключается стадия утилизации жидких отходов после отмывки древесного заполнителя.2. By reducing the setting time by 50% and structure formation, there is no need to use large production areas, the energy consumption of wood filler preparation processes, water consumption is reduced, and the stage of liquid waste disposal after washing the wood filler is eliminated.

3. Включение в фракционный состав опилок увеличивает упругость арболита, уменьшает его хрупкость, теплопроводность, увеличивает призменную прочность, увеличивает адгезию между компонентами материала и изменяет класс назначения с теплоизоляционного на конструкционный.3. The inclusion of sawdust in the fractional composition increases the elasticity of wood concrete, reduces its fragility, thermal conductivity, increases the prismatic strength, increases the adhesion between the components of the material and changes the designation class from heat-insulating to structural.

4. Наблюдается уменьшение класса токсичности арболита, что позволяет его использовать в гражданском и промышленном строительстве.4. There is a decrease in the toxicity class of wood concrete, which allows it to be used in civil and industrial construction.

5. Полученные сахаристые фракции, содержащие остатки дисахаридов, моносахаридов, растворимых низкомолекулярных полисахаридов, примесей лигнина и гемицеллюлозы рекомендуется использовать их в качестве субстрата для выращивания штаммов кормовых дрожжей, адаптированных к примесям лигнина У361 и У967.5. The obtained sugary fractions containing residues of disaccharides, monosaccharides, soluble low molecular weight polysaccharides, impurities of lignin and hemicellulose are recommended to be used as a substrate for growing fodder yeast strains adapted to impurities of lignin U361 and U967.

6. Установленные зависимости между временем озвучивания, числом кавитации, изменением температуры и значением рН среды позволяют регулировать процесс отмывки сахаристых фракций из древесного заполнителя.6. The established relationships between the sonication time, the number of cavitation, the temperature change and the pH value of the medium make it possible to regulate the process of washing the sugary fractions from the wood filler.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (1)

Способ получения арболита, включающий низкочастотную ультразвуковую обработку древесного заполнителя с последующим перемешиванием с раствором вяжущего - портландцемента М500 - и минерализатора - сульфата алюминия, формованием, распалубкой и твердением в естественных условиях, отличающийся тем, что в качестве древесного заполнителя используют фракционную смесь опилок и щепы, состоящую из 4 объемных долей щепы и 1 объемной доли опилок, которую на первой стадии получения арболита подвергают озвучиванию в воде в ультразвуковом реакторе контактного типа, стенки которого выполняют функции излучателей, что обеспечивает при времени озвучивания 20-30 минут повышение температуры до 70-80°С за счет кавитации с одновременным подкислением раствора до значения рН 5,1.A method for producing wood concrete, including low-frequency ultrasonic processing of wood filler, followed by mixing with a binder solution - Portland cement M500 - and a mineralizer - aluminum sulfate, molding, stripping and hardening in natural conditions, characterized in that a fractional mixture of sawdust and chips is used as wood filler, consisting of 4 volume fractions of wood chips and 1 volume fraction of sawdust, which at the first stage of obtaining arbolite is subjected to sonication in water in a contact-type ultrasonic reactor, the walls of which serve as emitters, which provides, with a sonication time of 20-30 minutes, an increase in temperature to 70-80 ° C due to cavitation with simultaneous acidification of the solution to a pH value of 5.1.
RU2019120651A 2019-07-03 2019-07-03 Method for producing wood concrete RU2746720C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120651A RU2746720C2 (en) 2019-07-03 2019-07-03 Method for producing wood concrete

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120651A RU2746720C2 (en) 2019-07-03 2019-07-03 Method for producing wood concrete

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019120651A3 RU2019120651A3 (en) 2021-01-11
RU2019120651A RU2019120651A (en) 2021-01-11
RU2746720C2 true RU2746720C2 (en) 2021-04-19

Family

ID=74185149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019120651A RU2746720C2 (en) 2019-07-03 2019-07-03 Method for producing wood concrete

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2746720C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2163581C2 (en) * 1998-12-22 2001-02-27 Салихов Рафис Ахунович Building material and method for manufacture of articles from building material
UA34487U (en) * 2008-03-25 2008-08-11 Николай Васильевич Косинов Aquananomagnesium
RU2345886C2 (en) * 2007-03-30 2009-02-10 Научно-технический центр по разработке прогрессивного оборудования (НТЦ РПО) Method for manufacture of products from composite materials, mostly cement wood
WO2011041291A2 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 Weyerhaeuser Nr Company Internally curing cement based materials
RU2558040C1 (en) * 2014-07-15 2015-07-27 Дмитрий Владимирович Дроздов Wood concrete mixture
RU2620696C1 (en) * 2016-05-11 2017-05-29 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ТермоДревПром" (ООО "НПП ТермоДревПром") Method for manufacturing wood concrete

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2163581C2 (en) * 1998-12-22 2001-02-27 Салихов Рафис Ахунович Building material and method for manufacture of articles from building material
RU2345886C2 (en) * 2007-03-30 2009-02-10 Научно-технический центр по разработке прогрессивного оборудования (НТЦ РПО) Method for manufacture of products from composite materials, mostly cement wood
UA34487U (en) * 2008-03-25 2008-08-11 Николай Васильевич Косинов Aquananomagnesium
WO2011041291A2 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 Weyerhaeuser Nr Company Internally curing cement based materials
RU2558040C1 (en) * 2014-07-15 2015-07-27 Дмитрий Владимирович Дроздов Wood concrete mixture
RU2620696C1 (en) * 2016-05-11 2017-05-29 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ТермоДревПром" (ООО "НПП ТермоДревПром") Method for manufacturing wood concrete

Also Published As

Publication number Publication date
RU2019120651A3 (en) 2021-01-11
RU2019120651A (en) 2021-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Muthukrishnan et al. Set on demand geopolymer using print head mixing for 3D concrete printing
Khazma et al. Optimization of flax shive-cementitious composites: Impact of different aggregate treatments using linseed oil
CN109574567A (en) A kind of freeze proof regeneration concrete and preparation method thereof
CN112250355A (en) Alkali-activated fly ash/slag recycled concrete and preparation method thereof
CN108147760A (en) A kind of method for producing Ardealite block
CN110078449B (en) Baking-free brick prepared from sludge generated by flushing broken stone and machine-made sand and preparation method thereof
Huyen et al. Saccharification of Miscanthus x giganteus, incorporation of lignocellulosic by-product in cementitious matrix
CN106986663A (en) A kind of preparation method of foam concrete block
RU2620696C1 (en) Method for manufacturing wood concrete
CN105439628A (en) Refractory thermal-insulation aerated brick and preparation method thereof
Al-Kheetan Properties of lightweight pedestrian paving blocks incorporating wheat straw: Micro-to macro-scale investigation
CN107540404A (en) A kind of aerated concrete panel and its manufacture method for mixing Dali stone saw mud production
CN105439614A (en) Autoclaved aerated concrete block with high splitting tensile strength and preparation method therefor
CN107540403A (en) A kind of aerated concrete panel and its manufacture method using solid slag production
CN104909644A (en) Foamed cement concrete and preparation method thereof
RU2746720C2 (en) Method for producing wood concrete
CN108675717A (en) A kind of preparation method of oil resistant aerated bricks
KR100978289B1 (en) Preparation method for adiabatic mortar using low absorption lightweight aggregates made from bottom ash and waste glass
CN109734387A (en) A kind of preparation method of anti-folding bamboo pulp cement plate
Ling et al. EPS RHA Concrete Bricks: a new building material
Otunyo et al. Effect of sugar cane juice on slump values, setting times and strength of concrete
CN103848599B (en) A kind of aluminium oxide/zinc oxide composite thermal insulation mortar and preparation method thereof
CN101671141B (en) Admixture of gypsum slurry body
Fernandez-Jimenez et al. Alkaline activation of fly ashes. Manufacture of concrete not containing Portland cement
CN107651876B (en) Concrete thermal curing synergist and preparation method and application thereof

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20210115

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20210216