За последние годы лесная промышленность нашей страны получила много новой современной техники. Однако далеко не все операции предприятий лесной промышленности механизированы, а использование древесины не всегда рационально. В настоящее время на предприятиях операция по обрубке сучьев слабо механизирована. Нередко еще обрубка сучьев производится вручную. до последнего времени рационально используется только около 35...40 % древесины, получаемой с лесосеки. Химическая переработка ее на целлюлозу, бумагу, картон и плиты не превышает 30 % от общего объема заготовки леса.
При правильной организации работ на заводах лесоперерабатывающей промышленности и в результате ряда новых исследований в области применения отходов древесины количество деловой древесины можно значительно увеличить. Известны примеры повышения использования древесины, вывозимой с лесосеки, до 75... 80 % и более. Технический прогресс в этом направлении коснулся главным образом механизированного производства столярных плит, древесной шерсти для изготовления фибролита, клеевых конструкций из отходов любых размеров, древесноволокнистых и древесностружечных плит и др. В связи с этим возникает необходимость в создании новых крупных специализированных предприятий, оснащенных передовой техникой, способных полностью обеспечить нужды строительства в высококачественных и недорогих строительных деталях из лесных материалов. Заводское изготовление деревянных клееных конструкций должно увеличиться, возрастет и производство панельных жилых домов.
Изучение данного раздела курса строительных материалов целесообразно начинать с макро и микростроения древесины и пороков, снижающих ее сортность. Далее следует изучить свойства и Зависимость, устанавливающие связь показателей свойств со структурными данными и влажностью лесного материала.
Раздел завершается изучением сортамента лесных материалов и изделий, а также мероприятий по увеличению срока службы дерева в сооружении.
Литература: [1 с. 281—314]; [4 с. 238—267].
Вопросы для самопроверки
1 Какие древесные породы наиболее широко применяют в строительстве? 2 По положительные и отрицательные качества древесины как строительного материала; 3 Каково строение древесины (микроструктура)? 4 Чем отличается ядровая древесина от заболонной? 5 Чему равна средняя плотность древесины основных пород? 6 В каком виде находится влага в древесине? Дать объяснения;
7 Что называется точкой насыщения волокон и в каких пределах колеблется ее величина для различных пород древесины? 8 Как влияет содержание гигроскопической влаги на свойства древесины? 9 От чего зависит теплопроводность древесины? 10 Какие лесоматериалы называют воздушно-сухими? 11 При каком направлении усилий древесина имеет наибольшие показатели прочности? 12 В каких строительных конструкциях и деталях целесообразно использовать древесину? 13 Пороки древесины (по группам); 14 Виды и сорта лесоматериалов, в том числе клееные и плитные; 15 Каким образом можно повысить качество деловой древесины при разработке лесосек?
16 Какие существуют наиболее доступные меры предохранения древесины от загнивания и возгорания? 17 Какими ускоренными методами можно определить прочность и влажность древесины?
5.6 Органические вяжущие вещества и материалы
на их основе
Органические вяжущие вещества составляют большую группу строительных материалов, являющихся смесью высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных. К основным разновидностям этой группы материалов относятся битумы и дегти.
Битумы природные находятся в виде озерных скоплений или пропитывают горные породы. Их выработка ведется в основном для химической промышленности; на строительство они поступают в переработанном виде, т. е. в виде лаков, эмалей, мастик и других продуктов. Битумы нефтяные получают на нефтеперегонных заводах главным образом из продуктов (гудронов), остающихся после извлечения из нефти горючих и смазочных веществ. Эти битумы получили наибольшее применение в строительстве в горячем или холодном состоянии или в виде битумных эмульсий, паст и растворов.
Дегти изготовляют конденсацией летучих продуктов, выделяющихся при сухой, без доступа воздуха, перегонке твердых топлив и некоторых других органических веществ. Сухая перегонка осуществляется с целью получения кокса (например, из каменного угля), Полукокса, угля и газа. В зависимости от сырья дегти делятся на каменноугольные (коксовые или газовые), буроугольные, сланцевые, торфяные, древесные (хвойные или лиственные), нефтяные, Для строительных целей используют преимущественно каменноугольные дегти.
Свойства битумов и дегтей зависят от их состава, который, в свою очередь, обусловлен характером использования сырья и технологическим процессом производства.
При оценке качества битумов и дегтей более важно знать так называемый групповой, или пофракционный состав, чем элементарный химический состав. Поэтому студенту рекомендуется рассмотреть характерные признаки основных групповых компонентов битума - масел, смол, асфальтенов и асфальтогеновых кислот и основных фракций дегтя — легких, средних, тяжелых и антраценовых масел и пека. Каждая группа, или фракция, представляет собой сложную смесь высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных с серой, азотом или кислородом в молекуле. Они отличаются своими свойствами, в том числе разной способностью растворяться в растворителях или разной температурой кипения. На этих отличительных особенностях и основывается их выделение из органических вяжущих веществ. Извлечение индивидуальных углеводородов из дегтей сопряжено с очень большой трудностью, для технологических целей оно обычно не проводится.
Групповые компоненты битума образуют сложную дисперсную систему, средой в которой является молекулярный раствор смол или их части в маслах, а дисперсной фазой — асфальтены. В пограничной зоне адсорбированы асфальтогеновые кислоты. Фазовый состав, т. е. соотношение жидкой среды (масел, смол) и твердой фазы (асфальтенов), предопределяет структуру битума и влияет на его механические, физические и химические свойства. Студенту необходимо изучить общие свойства битумов, особенно вязкость, пластичность, теплостойкость, а также ознакомиться с маркировкой нефтяных битумов по ГОСТам.
Групповые (фракционные) компоненты дегтя образуют сложную дисперсную систему, средой в которой являются масла, а дисперсной фазой — свободный углерод и твердые смолы. Следовательно, если битумы по своей структуре являются коллоидными растворами (золь или гель), то дегти ближе к дисперсным системам типа суспензии, поэтому вязкость дегтя сильно зависит от концентрации твердой фазы, а также тепловых факторов. В дегтях определяют содержание свободного углерода и вредных примесей (некоторых фенолов, нафталинов).
Следует отметить, что в битумах и дегтях содержатся в небольшом количестве поверхностно-активные вещества. Их количество невелико, но роль в повышении сцепления органических вяжущих материалов с минеральными (каменными) огромна. В битумах в основном содержатся анион активные вещества, в дегтях же — не только анион активные, но и в большом количестве катион активные соединения. В отличие от битумов деготь обладает способностью образовывать прочное сцепление с поверхностью кислых горных Пород, что объясняется присутствием катион активных компонентов.
Студентам необходимо разобраться в технологических схемах производства битумов и дегтей, выяснив принципиальное различие между технологией получения остаточных и окисленных нефтяных битумов, отогнанных и составленных каменноугольных дегтей.
Кроме вязких и твердых битумов промышленностью выпускаются жидкие битумы, чаще всего получаемые путем растворения вязких битумов В лигроинокеросиновых растворителях или мазутах. Жидкие или разжиженные битумы при строи тельных работах можно либо не подогревать вообще, либо подогревать незначительно вязкие же битумы всегда перед употреблением разогреваются до рабочих температур (150…165°С).
В холодном состоянии применяются битумные эмульсии. Студент должен иметь общее представление об этих эмульсиях. Здесь важно подчеркнуть, что в битумных эмульсиях средой служит вода, а дисперсной фазой - вязкий битум, приведенный в тонко раздробленное состояние. Устойчивость дисперсии битума в воде достигается с помощью эмульгаторов – поверхностно - активных веществ, адсорбированных на частицах вязкого битума в водной среде. Эмульгаторами обычно служат мыла. Определение состава эмульсии, выбор битума и эмульгатора производят опытным путем.
Битумы и дегти применяют в качестве вяжущих веществ при производстве асфальтовых бетонов (асфальтобетонов) и растворов. Разновидность асфальтобетонов с применением дегтя в качестве вяжущего принято называть дегтебетоном. Студенту необходимо законспектировать общие понятия об этих материалах, выяснить разновидности применяемых материалов для изготовления асфальтобетона, способы их подготовки, технологические схемы их объединения. При изучении свойств асфальтобетона, применяемого для дорожных и гидротехнических сооружений, необходимо остановиться более подробно.
По аналогии изучается раздел - общие сведения о дегтебетоне.
Поверхностно – активные вещества, добавляемые в небольших количествах к минеральным материалам и в битум, позволяют снижать рабочую температуру в смесителях, переходить на теплые асфальтовые бетоны, использовать не полностью просохшие минеральные материалы.
Каждый студент должен иметь общие представления о современной общей теории асфальтобетона. Главными частями этой теории являются учение о процессах структурообразования и структурах асфальтового бетона; учение о зависимости свойств асфальтобетона от различных факторов (структурных, тепловых, механических, производственных и др.); учение о надежности и долговечности асфальтового бетона; учение о научных методах исследования и технического контроля качества асфальтового бетона и его компонентов.