Экологичный подход создания строительного материала на основе переработки растительных отходов

Введение. Технологии в строительной отрасли на сегодняшний день развиваются с учётом экологии и стремятся удовлетворить потребности человека, вызывая при этом минимальное экологическое разрушение природной среды. Устойчивое развитие требует внедрения экологически чистых технологий, которые являются одновременно эффективными и адаптированными к местным условиям. Они позволяют улучшить экономические показатели при минимизации вреда окружающей среде.

В настоящее время отсутствуют научно-обоснованные рекомендации по индивидуальному и совместному использованию различных видов растительных отходов в производстве экологически чистых плитных материалов с гарантированно высокими свойствами [7]. Солома злаковых и масличных культур, относящихся к отходам растениеводства, является весьма ценным сырьем, которое может быть использовано в разных отраслях народного хозяйства, в частности, для производства экологически чистых строительных материалов [7].

Целью работы является разработка составов и технологии получения плитных строительных материалов из растительных отходов и является актуальной задачей, решение которой позволит рационально использовать древесное сырье и улучшить экологическую ситуацию во многих регионах России.

Материалы и методы исследований . На сегодняшний день, по данным Росстата урожайность зерновых и соломенных грубо стебельных культур (в тоннах) составляет: рожь – 913,9-1892,6; зернобобовые – 1006,3-2477,6; масличные – 1019711779; кормовые – 451,5-627,1. Но по разнообразным причинам большие объемы производства до 40-50% соломы не используется [5]. Между тем, из таких достаточно дешёвых и экологически чистых отходов можно получить плитные прессованные строительные материалы, которые во многих случаях могут заменить древесностружечные плиты (ДСП), содержащие в своем составе токсичные синтетические связующие вещества.

Анализируя отечественные и зарубежные источники можно говорить о том, что на свойства плитных материалов в значительной мере влияют влажность, исходный фракционной состав и вид древесного сырья. Применение предварительной автоклавной гидротермической обработки древесины позволяет понизить давление горячего прессования с 25 до 15 МПа и температуру прессования со 180 до 160°C, a также способствует пластичности растительной ткани и образованию связующих и гидрофобных веществ в ней, тем самым повышая физико-механические свойства прессованных плит [1]. Установлено, что в процессе автоклавной гидротермообработки древесины производится сдувание парогазовой смеси, в результате чего в атмосферу выбрасываются вещества, содержащие фурол. В то же время использование жидкого стекла способствует увеличению огнестойкости теплоизоляционных материалов на заполнителях растительного происхождения [3].

Рассмотрим зависимость температуры обработки материала и прочности на сжатие (продемонстрирована с помощью кривой, представлена на рис. 1).

Рисунок 1 – Изменения предела прочности на сжатие в зависимости от температуры обработки растительного заполнителя

Применение технологии горячего автоклавирования позволяет расширить область применения композиционного материала без существенного снижения его физико - механических характеристик в процессе эксплуатации.[9]. На рисунке 2 представлены графики влияния изменения факторов на коэффициент теплопроводности (органические и неорганические материалы).

2 - органические материалы

Рисунок 2 – Влияние изменения факторов на коэффициент теплопроводности (органические и неорганические материалы)

Результаты работы . Полученные результаты позволяют сделать заключение о возможности использования материала, полученного из растительного сырья, в виде основного заполнителя при получении композитных материалов по традиционной технологии мокрого способа производства [4].

В результате проведенных исследований получен новый органический композитный строительный материал со следующими показателями: плотность 220250 кг/м3, прочность на сжатие при 10% деформации 0,65-0,8 МПа, прочность при изгибе 1-1,2 МПа, коэффициент теплопроводности 0,046-0,055 Вт/(м·С).

Заключение. Таким образом, ориентация на экологичный подход к использованию отходов растительного сырья соответствует тенденциям развития лесопромышленного комплекса, что находит отражение в документах стратегического планирования развития региона.