Классификация и основные понятия о композиционных материалах на основе древесины. Лекция №1

Классификация древесных композиционных материалов
1 По виду наполнителя
Материалы на основе массивной древесины.
Материалы на основе лущеного шпона.
Материалы, наполненные дискретными частицами.
2 По виду матрицы
Материалы на основе синтетических смол.
Материалы на основе неорганических вяжущих веществ – гипса, цемента, магнезиальных вяжущих.
Материалы на основе природных клеящих веществ или продуктов гидролитического расщепления углеводородного комплекса древесины.
3 По плотности
Легкие - плотность менее 1200 кг/м3.
Тяжелые - плотность более 1200 кг/м3.
4 По армированию
Армированные
Не армированные
5 По степени обработки
Офактуренные
Неофактуренные
6 По области применения

Основные используемые сокращения:
ЦСП – цементностружечные плиты;
ДВП – древесноволокнистые плиты;
ДКК – древесно-клеевая композиция;
ДМКМ – древесно-минеральный композиционный материал;
ДПМ – древесно-полимерный материал;
ДСП – древеснослоистый пластик;
ЛУДП – лигноуглеводный древесный пластик;
МДП – массы древесные прессовочные;
ПТП – пьезотермопластик;
ПВП – перлитоволокнистые плиты.

Основные характеристики древесных наполнителей, вяжущих веществ и химических добавок
1 Древесный органический заполнитель
придает материалу легкость, хорошую тепло- и звукоизоляцию, воздухопроницаемость, способность обрабатываться механическими инструментами.
2 Минеральными вяжущими называют порошкообразные вещества, которые при смешивании с водой или водными растворами некоторых солей образуют пластичную массу, способную со временем отвердевать, превращаясь в камневидное тело.
3 Химические добавки
Основное функциональное назначение – нейтрализация действия цементных ядов, ускорение процесса твердения цемента, улучшение технологических свойств древесно-цементной смеси (удобоукладываемость, однородность), придание особых свойств материалу (огнестойкость, биостойкость, гидрофобность).

Древесный наполнитель
- это отходы древесины, образующиеся на всех стадиях ее заготовки и переработки. К ним относятся ветви, сучья, вершины, опилки, пни, корни, кора и хворост, в сумме составляющие около 21 % всей массы древесины.
Древесный наполнитель в композиционных материалах используется в различных видах:
технологическая щепа
стружка
опилки
дробленка
древесная шерсть
древесная крошка
древесная мука
древесная пыль
волокно
одубина – остаток от переработки коры после дубильно-экстрактового производства.

Минеральные вяжущие
1 Воздушные вяжущие - при смешивании с водой затвердевают и длительно сохраняют свою прочность только на воздухе.
Например: строительная воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие (двуводный гипс, полуводный гипс, каустический магнезит, каустический доломит).
В зависимости от температуры твердения различают:
быстротвердеющие от 120 до 1900С
нормально твердеющие от 200 до 6000С
медленнотвердеющие от 600 до 10000С

2 Гидравлические вяжущие после твердения сохраняют свою прочность, как на воздухе, так и в воде, однако начальный период твердения (процесс схватывания), протекает на воздухе, или в среде, изолированной от воды.
Температура твердения от 70 до 200 0С.
Например: портландцемент, шлаковые, пуццолановые, смешанные цементы, гидравлическая известь.

Портландцемент
это порошкообразное вещество, состоящее из силикатов кальция, твердеющее как на воздухе, так и в воде.
Получение – измельчение клинкера с гипсом (1,5-3,5 %).
Допускается до 10-15 % активных минеральных добавок.

Клинкер – продукт обжига (до полного спекания) смеси из 75 % карбоната кальция (известняка) и 25 % глины.
Способы производства мокрый и сухой.

Температура обжига 1300-1450 °С.
Конечный продукт – клинкер – состоит из четырех основных минералов.

Основные свойства портландцемента:
тонкость помола - определяет быстроту твердения и прочность цементного камня. Остаток на сите №008 (4900 отв/см2) не должен превышать 15 %.
водопотребность - определяется количеством воды, необходимым для получения цементного теста нормальной густоты. Зависит от состава, тонкости помола, вида цемента и составляет от 15 до 25 % от массы цемента. На практике для приготовления растворов используют от 40 до 70 % воды.
срок схватывания - определяется прибором Вика (погружением иглы прибора в тесто нормальной густоты). Начало схватывания должно наступать не ранее 45 мин, а конец – не позднее чем через 10 часов.
прочность - характеризует его качество и определяется через 28 суток твердения. Портландцемент в зависимости от пределов прочности при осевом сжатии и статическом изгибе подразделяют на марки: М400, М500, М550 и М600.

Химические добавки
жидкое стекло с сернокислым глиноземом;
жидкое стекло с хлоридом кальция;
хлорид кальция и оксид кальция и т.д.
Выбор и дозирование химических добавок осуществляется заводской лабораторией с учетом сырья и конкретных условий.

Твердение цемента
сложный физико-химический процесс, о протекании которого еще нет единого мнения.
Различают три периода – без четких границ между ними:
- Подготовительный период – вступление поверхностных слоев клинкерных минералов с водой. Процессы гидролиза и гидратации идут интенсивно со временем затухая. Образующие соединения быстро насыщают раствор – тем быстрее, чем меньше воды затворения;

Период коллоидации – в момент полного насыщения гидратные новообразования уже не растворяются, а находятся в состоянии коллоидного раздробления (геля). Цементное тесто теряет пластичность, начинается схватываться.
Период кристаллизации – гидрат оксида кальция, трехкальциевый гидроалюминат кристализуются, срастаются, образуется цементный камень.