Научная работа на тему "Вторичное использование древесины при изготовлении строительных материалов"

Районная научно-практическая конференция «Экология и защита окружающей среды»

Исследовательская работа

«Вторичное использование древесины

при изготовлении строительных материалов»

Выполнил: Кович Алексей,

ученик 8 класса МКОУ «СОШ №10 п.Лебединый»

МО «Алданский район»

Гуля Алексей,

ученик 9 класса МКОУ «СОШ №10 п.Лебединый»

МО «Алданский район»

Руководитель: Ленинский Андрей Петрович,

учитель технологии

МКОУ «СОШ №10 п.Лебединый»

МО «Алданский район»

Борня Татьяна Сергеевна,

учитель физики, математики и информатики

МКОУ «СОШ №10 п.Лебединый»

МО «Алданский район»

Вторичное использование древесины при изготовлении строительных материалов

Кович Алексей Владиславович, Гуля Алексей Алексеевич

РС (Я), Алданский район, п.Лебединый

МКОУ «СОШ №10 п.Лебединый» МО «Алданский район»

8-9 класс

Руководители: Ленинский Андрей Петрович, учитель МКОУ «СОШ №10 п.Лебединый», Борня Татьяна Сергеевна, учитель МКОУ «СОШ №10 п.Лебединый»

Краткая аннотация

Данное исследование представляет результаты изучения вторичного использование древесины и предложения по изготовлению строительного материала, на примере опилкобетона. Данная работа актуальна в настоящее время, так как проблема экологии в России стоит сегодня на первом месте – 2017 год объявлен Годом экологии и проходит под девизом «Отходы в доходы».

Все эти отходы древесины являются проблемой для лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятий России, в том числе и Алданского района - их необходимо утилизировать, что требует дополнительных средств. А ведь все эти отходы можно переработать в уникальный строительный материал - опилкобетон.

Ключевые слова: древесина, древесные отходы, опилкобетон.

Вторичное использование древесины при изготовлении строительных материалов

Кович Алексей Владиславович, Гуля Алексей Алексеевич

РС (Я), Алданский район, п.Лебединый

МКОУ «СОШ №10 п.Лебединый» МО «Алданский район»

8-9 класс

Руководители: Ленинский Андрей Петрович, учитель МКОУ «СОШ №10 п.Лебединый», Борня Татьяна Сергеевна, учитель МКОУ «СОШ №10 п.Лебединый»

Аннотация

Древесина является одним из важнейших материалов жизнедеятельности человека и используется во многих отраслях строительной и хозяйственной деятельности. Но при таком широком распространении сопровождается большим количеством отходов. Поэтому переработка отходов древесины был и остаётся одним из актуальных вопросов, как в России, так и в нашей Республике, районе.

Актуальность исследования обусловлена тем, что имея на территории предприятия, которые снабжают весь Алданский район пиломатериалами, заставляет задуматься над тем, а как используются отходы от древесины? Ведь не эффективное использование отходов может привести к экологической проблеме. А именно: отходы деревообработок

1. создают пожарную опасность,
2. являются источником древесной пыли,
3. при гниении выделяют такие вещества как фенол, формальдегид, аммиак и т.д.

Проблема экологии на сегодняшний день стоит на первом месте в России -  2017 год Указом президента Российской Федерации В.В. Путиным объявлен «Годом экологии» и проходит под девизом «Отходы в доходы».

Цель исследовательской работы: получение строительных материалов из вторичного сырья древесины на примере опилкобетона.

Задачи:

1. Найти информацию о древесных отходах и их применении.
2. Изучить технологии изготовления строительных материалов из древесных материалов.
3. Провести исследование, как можно использовать древесные отходы при изготовлении строительных материалов на примере опилкобетона.
4. Научиться анализировать и делать выводы.

Новизна исследования заключается в том, что в работе предложен способ вторичного использования древесины для изготовления опилкобетонов.

Теоритическая и практическая значимость работы заключается в определении основных направлений формирования эффективности использования и переработки древесных отходов.

Методы исследования: социологический опрос, анализ проведённого анкетирования, эксперимент по изготовлению опилкобетона.

Объект исследования: отходы древесины.

Гипотеза: если использовать отходы древесины, то можно решить множество насущных экологических проблем и внести огромный вклад в заботу об окружающей среде.

Данное исследование представляет результаты изучения вторичного использование древесины и предложения по изготовлению строительного материала. Данная работа актуальна в настоящее время, так как проблема экологии в России стоит сегодня на первом месте – 2017 год объявлен Годом экологии и проходит под девизом «Отходы в доходы».

Все эти отходы древесины являются проблемой для лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятий России, в том числе и Алданского района - их необходимо утилизировать, что требует дополнительных средств. А ведь все эти отходы можно переработать в уникальный строительный материал - опилкобетон.

Вторичное использование древесины при изготовлении строительных материалов

Кович Алексей Владиславович, Гуля Алексей Алексеевич

РС (Я), Алданский район, п.Лебединый

МКОУ «СОШ №10 п.Лебединый» МО «Алданский район»

8-9 класс

Руководители: Ленинский Андрей Петрович, учитель МКОУ «СОШ №10 п.Лебединый», Борня Татьяна Сергеевна, учитель МКОУ «СОШ №10 п.Лебединый»

Научная статья (описание работы)

Введение

Леса представляют собой настоящий комплекс всевозможных природных материалов, работа с которыми позволяет человеку улучшить свою жизнь. Лесные массивы способны обеспечить человека всем необходимым, начиная от ручки и заканчивая мебелью для дома, тем самым не задумываясь, какие колоссальные объёмы леса нужны для производства. А с каждым годом лесные массивы будут только сокращать свои территории, не успевая полноценно восстанавливать ресурсы.

На данный момент в России наблюдается настоящая экологическая катастрофа. Природа просто не в силах настолько стремительно регенерировать и восстанавливать свои собственные ресурсы. Человек должен задуматься над поиском целесообразных решений для того, чтобы в ближайшее время исправить ситуацию в лучшую сторону.

Так и Алданский район является одним из лесосырьевых в республике, где работают предприятия по  производству деловой древесины и пиломатериалов. Отходы древесины могут принести пользу, если их направить на вторичное производство. Основными преимуществами, присутствующими во вторичной обработке сырья являются:

• дополнительные природные ресурсы, полученные после переработки отходов древесины,
• возможность создания дешёвых строительных материалов,
• перспектива сохранения лесных массивов от проведения слишком частых вырубок.

Вторичное производство практически не требует финансовых затрат на проведение всех видов работ.

Темой данной работы является «Вторичное использование древесины при изготовлении строительных материалов».

Актуальность исследования обусловлена тем, что имея на территории предприятия, которые снабжают весь Алданский район пиломатериалами, заставляет задуматься над тем, а как используются отходы от древесины? Ведь не эффективное использование отходов может привести к экологической проблеме. А именно: отходы деревообработок

1. создают пожарную опасность,
2. являются источником древесной пыли,
3. при гниении выделяют такие вещества как фенол, формальдегид, аммиак и т.д.

Проблема экологии на сегодняшний день стоит на первом месте в России -  2017 год Указом президента Российской Федерации В.В. Путиным объявлен «Годом экологии» и проходит под девизом «Отходы в доходы».

Цель исследовательской работы: получение строительных материалов из вторичного сырья древесины на примере опилкобетона.

Задачи:

1. Найти информацию о древесных отходах и их применении.
2. Изучить технологии изготовления строительных материалов из древесных материалов.
3. Провести исследование, как можно использовать древесные отходы при изготовлении строительных материалов на примере опилкобетона.
4. Научиться анализировать и делать выводы.

Новизна исследования заключается в том, что в работе предложен способ вторичного использования древесины для изготовления опилкобетонов.

Теоритическая и практическая значимость работы заключается в определении основных направлений формирования эффективности использования и переработки древесных отходов.

Методы исследования: социологический опрос, анализ проведённого анкетирования, эксперимент по изготовлению опилкобетона.

Объект исследования: отходы древесины.

Гипотеза: если использовать отходы древесины, то можно решить множество насущных экологических проблем и внести огромный вклад в заботу об окружающей среде.

Данное исследование представляет результаты изучения вторичного использование древесины и предложения по изготовлению строительного материала. Все эти отходы древесины являются проблемой для лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятий России, в том числе и Алданского района - их необходимо утилизировать, что требует дополнительных средств. А ведь все эти отходы можно переработать в уникальный строительный материал - опилкобетон. Тем более, что вторичное производство практически не требует финансовых затрат на проведение всех видов работ.

Основная часть

1. Классификация и использование древесных отходов.

Древесные отходы – это отходы, образующиеся в результате переработки древесины. В зависимости от производства, при котором образуются древесные отходы, их можно подразделить на два вида: отходы лесозаготовок и отходы деревообработки. Мы в своей работе рассмотрим второй вид отходов.

Отходы деревообработки — это отходы, образующиеся в деревообрабатывающем производстве. К ним относятся: горбыль, рейки, срезки, короткомер, стружка, опилки, древесная пыль, кора. По характеру биомассы древесные отходы могут быть подразделены на следующие виды: отходы из элементов кроны; отходы из стволовой древесины; отходы из коры; древесная гниль. В зависимости от формы и размера частиц древесные отходы обычно подразделяются на следующие группы: кусковые древесные отходы и мягкие древесные отходы.

Отходы древесины могут принести пользу, если их направить на вторичное производство. Сфера применения древесных отходов очень велика. Опилки применяют на гидролизных заводах, целлюлозно-бумажной промышленности, производство различных строительных материалов. Стружки применяются при изготовлении древесно-стружечных плит, цементно-стружечных плит. Также часто опилки идут на сжигание при обогреве.  Изготовление топливных брикетов на основе древесных отходов становится все более популярным с каждым днем. Сельское хозяйство еще один потребитель переработанных отходов древесины.

Мы же остановимся на одном из важнейших направлений рационального, экологически целесообразного использования древесины - производство строительных материалов с использованием опилок. Опилки используются  для изготовления различных видов бетонов: арболита, опилкобетона, деревобетона, гипсоопилочного бетона.

2. Анализ проведённого опроса.

Мы провели анкетирование среди населения Алданского района. Из диаграммы (рис.1) видно, что большую часть составили респонденты в возрасте от 31 до 50 лет, что составило 53,6%. Равные значения составили респонденты в возрасте от 7 до 18 лет и от 19 до 30 лет – 14,3%. 17,9% - респонденты старше 51 года.

Рис.1

В опросе активное участие приняли служащие, что составило 50%, далее учащиеся и студенты – 21,4%. Такой же процент составили рабочие. Пенсионеры составили 7,1%  (рис.2).

Рис.2

Большинство респондентов (78,6%) согласились, что существует проблема по утилизации древесных отходов. Отрицательный ответ дали 10,7%  и такой же процент набрал ответ «это меня вообще не волнует» (рис.3).

Рис.3

На вопрос «Целесообразно ли в нашем районе заниматься переработкой древесных отходов?» положительно ответили 81,5%, отрицательный ответ дали 18,5%.  Это ещё раз показывает  актуальность в переработке отходов древесины..

89,3% респондентов считают, что вторичное использование древесины необходимо использовать для изготовления строительных материалов.

На последний вопрос «Каким образом можно использовать древесные отходы вторично?» мы видим, что респонденты отдали предпочтение изготовлению опилкобетона (рис.4)

Рис.4

3. Основные характеристики опилкобетона.

Опилкобетон - материал на основе чистых, безопасных, природных компонентов: цемента, шлака, древесных опилок. Благодаря высокому содержанию органического наполнителя (опилки) опилкобетонные блоки имеют отличные показатели звукопоглощения и паропроницаемости. По многим показателям опилкобетонные блоки соответствуют древесине. Уникальные санитарно-гигиенические характеристики материала обеспечивают отличный микроклимат в домах построенных из опилкобетонных блоков.

Экологическая безопасность. Опилкобетон - экологически чистый, здоровый строительный материал, полностью отвечающий современным санитарно-гигиеническим требованиям.

Пожаростойкость. Опилкобетон практически не горючий материал, пригодный для выполнения полного комплекса строительных работ. Высокая огнестойкость опилкобетона обусловлена, прежде, всего, тем, что древесные опилки в нем находятся в оболочке из цементно-песчаной смеси. Такая негорючая упаковка древесных частиц способствует самозатуханию опилок при нагреве опилкобетона.

Прочность. Опилкобетон состоит из опилок, которые играют роль армировки, отсюда повышенная прочность на изгиб и растяжение. Предел прочности на сжатие опилкобетонного блока - важный показатель при расчете нагрузок для выбора типа перекрытий либо этажности строения.

Опилкобетонные блоки могут изготавливаться, как разнообразной плотности, так и различной прочности на сжатие. Изменяя соотношение заполнителя (опилок), вяжущих составляющих смеси (цемента), инертных составляющих (песка, шлака) возможно получение стенового материала с заданными характеристиками плотности, прочности и что немаловажно стоимости.

Некоторые особенности применения опилкобетона. Опилкобетон материал, прекрасно поддающийся механической обработки. Опилкобетон пилится, сверлится, гвоздится, при этом повышается качество кладочных работ и существенно сокращается расход стенового материала. Если при возведении стены требуется подгонка, блоки не откалываются, не рубятся, а максимально точно распиливаются ножовкой до требуемого размера.

Цементные составляющие опилкобетонного блока, прекрасная основа для нанесения всех видов защитно-декоративных покрытий. Применение клеевых растворов при монтаже облицовочных материалов, обеспечивает надежное сцепление с несущим опилкобетонным блоком.

Область применения опилкобетона. Широкие возможности получения опилкобетонных блоков, заданных характеристик, делает этот материал пригодным для выполнения полного объема общестроительных работ. Строительные опилкобетонные блоки - универсальный материал для возведения самостоятельных несущих ограждающих конструкций, утепления стен готовых построек, фундаментов, заборов и столбов.

4. Экспериментальная часть.

Исходя, из теоритической части и анализа проведённого опроса мы решили изготовить опилкобетон в домашних условиях, проверить его характеристики на практике и сравнить со шлакоблоком.

Подготовка материалов и инструментов: опилки, цемент, шлак, вода, фанера, отвёртка, электродвигатель с эксцентриком, рулетка, ножовка, мастерок, емкость для смешивания раствора, перфоратор с насадкой для размешивания смесей, электрический лобзик (фото 1 - 3 приложение 2).

Создание формы для блока. Форма изготавливается из фанеры в виде ящика. Нужно помнить, что  перед укладкой приготовленной смеси и в процессе изготовления блоков форму обильно увлажняется. Нельзя допускать преждевременного высыхания опилкобетона. Далее к форме мы присоединили электродвигатель с эксцентриком и изготовили прижимную рамку (фото 4 – 9 приложение 2.)

Смешивание компонентов. Хорошо высушенные опилки просеиваются через сито и перемешиваются со шлаком и цементом. Затем постепенно добавляется вода маленькими дозами до определённой консистенции раствора. На каждом этапе смесь хорошо перемешивается миксером (фото 10-12 приложение 2).

Укладывание и трамбовка раствора. Получившеюся смесь начинаем закладывать в деревянную форму, обильно смоченную водой. Затем с помощью электродвигателя с эксцентриком и прижимной рамки начинаем утрамбовывать до тех пор, пока прижимная рамка не упрётся в стенки формы. Затем аккуратно поднимаем форму, и готовый блок оставляем для сушки (фото 13,14 приложение 2).

Сушка. Сушка длится около недели, до полного высыхания опилкобетона (фото 15 приложение 2).

Теперь, когда наш опилкобетон готов, мы решили проверить некоторые его особенности применения.

Опилкобетон хорошо пилиться (фото 16 приложение 2), также можно вбить гвозди (фото 18 приложение 2), вкрутить шурупы (фото 17 приложение 1). Из эксперимента можно сделать вывод: что данный опилкоблок соответствует  основным характеристикам, которые были рассмотрены в работе ранее.

5. Сравнение основных характеристик опилкобетона и шлакоблока

Рассмотрим полученный опилкобетон и сравним его со шлакоблоком.

Из таблицы видно, что производство опилкобетона является наиболее рациональным и актуальным решением рассматриваемой проблемы. Опилкобетон является экологически чистым материалом и имеет свойства сжиматься, в отличие от шлакоблока и использование его в строительстве будет выгодно как с точки зрения экономики, так и со стороны надёжности и безопасности.

6. Заключение

Все это окажет не только положительные экономические, но и экологические эффекты, так как позволит экономить энергетические ресурсы; уменьшить вырубку лесов за счет более полного использования древесины; производить очистку стоков; сократить площади свалок под древесные отходы.

В ходе проведённого исследования, мы изучили литературу по использованию древесных отходов при изготовлении строительных материалов выбрали технологию изготовления опилкоблока, приемлемую для нашего района и доказали гипотезу - использование отходов древесины поможет решить множество насущных экологических проблем и внести огромный вклад в заботу об окружающей среде.

Таким образом, рациональное использование лесного хозяйства в Российской Федерации особенно важно для сохранения мировой экологической обстановки, ведь наша страна занимает первое место среди обладателей этого ресурса, к тому же российские леса вносят основной вклад в поддержание кислородного баланса планеты.

Приложение 1

Опросник «Вторичное использование древесины при изготовлении

строительных материалов»

Ответьте, пожалуйста, на вопросы анкеты. Ваши ответы очень важны для проведения исследования по заявленной теме.

1. Укажите Ваш возраст:

А) от 7 до 18 лет

Б) от 19 до 30 лет

В) от 31 до 50 лет

Г) от 51  и выше

2. Ваш социальный статус:

А) учащийся и студент

Б) служащий

В) рабочий

Г) пенсионер

Д) безработный

3. Считаете ли Вы, что существует проблема по утилизации древесных отходов:

А) да

Б) нет

В) это меня вообще не волнует

4. Целесообразно ли в нашем районе заниматься переработкой древесных отходов?

А) да

Б) нет

5. Вы считаете необходимым вторичное использование древесины для изготовления строительных материалов:

А) да

Б) нет

6. Каким образом можно использовать древесные отходы вторично?