Ověření použitelnosti alternativních surovin v cementotřískových deskách
Cementotřískové desky jsou stavební prvky, které slučují výhodné vlastnosti dřeva a cementu, a právě tento synergický účinek je určuje k všestrannému stavebnímu použití. Nevýhodou desek zůstává jejich poměrně vysoká cena. Snížení ceny lze dosáhnout částečnou náhradou výchozích surovin.
Úvod
Cementotřískové desky jsou stavební prvky, které slučují výhodné vlastnosti dřeva a cementu, a právě tento synergický účinek je určuje k všestrannému stavebnímu použití. Nevýhodou desek zůstává jejich poměrně vysoká cena. Snížení ceny lze dosáhnout částečnou náhradou výchozích surovin.
Výzkum se zaměřuje na možnosti modifikace složení cementotřískových desek alternativními surovinami. Jako vhodné se jeví organické i anorganické materiály (např. konopí, sláma, odpad z výroby minerálních izolací a textilní vlákna). Alternativní suroviny byly použity pro výrobu cementotřískových desek v laboratorních podmínkách a to ve dvou různých procentuelních podílech substituce dřevní složky. Konkrétně bylo nahrazeno 100 % a 50 % dřevěných třísek v základní receptuře desek. Zkušební tělesa byla vyrobena pomocí mechanického lisu, přičemž testování základních vlastností proběhlo po 28 dnech zrání.
Výsledky jednotlivých parametrů desek (objemová hmotnost, modul pružnosti a pevnost v ohybu) byly srovnány s normovými požadavky na cementotřískové desky, které specifikuje technická norma ČSN EN 634-2:
- Objemová hmotnost: min. 1 000 kg/m3
- Pevnost v ohybu: min. 9 N/mm2
- Modul pružnosti: min. 4 500 N/mm2 [1]
Použití cementotřískových desek je značně široké, jedná se totiž o velmi kvalitní deskový materiál mimořádných vlastností. Desky se mohou použít pro podlahové systémy, půdní vestavby, střešní nadstavby, odvětrané fasády, protipožární aplikace, podhledy, stěny a příčky, zahradní doplňky, bednění a mnoho dalších.
Návrh receptur a výsledky zkoušek
Základní receptura desek byla odvozena od receptury firmy CIDEM Hranice, divize CETRIS a.s. Sestávala z 18,1 % třísek, 29,7 % vody, 49,7 % cementu a 2,5 % modifikačních složek v % hmotnostních. Dřevené třísky byly nahrazeny ze 100 % nebo 50 % alternativním materiálem.
Obr. 1 a 2: Lisovací zařízení pro laboratorní výrobu desekSměs pro výrobu zkušebních těles se ručně nanášela na předem připravené a odformovacím přípravkem ošetřené ocelové pláty. Snahou bylo vytvořit konstantní tloušťku (25 mm) a stejnoměrně rozptýlit pracovní směs v rámci celé desky. Na rozptýlenou směs byl následně přiložen ocelový plát, směs se pomocí šroubů a matic slisovala na tloušťku 9 mm. Ukázka laboratorního lisovacího zařízení viz obrázek 1 a 2. Jakmile byla nalisována poslední deska, celá forma se umístila do propařovacího zařízení. Toto zařízení má možnost navolení teplotních poměrů v komoře. Proteplování probíhá ve dvou fázích při definovaných teplotách a s empiricky odvozeným časovým intervalem – vše z důvodu co největšího přiblížení výrobního procesu průmyslově vyráběných desek. Po 28 dnech zrání byly desky nařezány na jednotlivá zkušební tělesa o velikostech 50×250 mm a ta byla podrobena zkouškám objemové hmotnosti, pevnosti v ohybu a modulu pružnosti. Výsledky jednotlivých zkoušek jsou uvedeny v tabulce 1, jedná se o aritmetické průměry ze 3 měření. Desky vyrobené ze 100 % slámy nebyly z důvodu velmi nízkých pevností podrobeny zkoušení. Tyto desky se rozpadly již při řezání jednotlivých zkušebních těles.
| Označení receptury | Složení | Objemová hmotnost [kg/m3] | Pevnost v ohybu [N/mm2] | Modul pružnosti [N/mm2] |
|---|---|---|---|---|
| Normový požadavek | min. 1000 | min. 9 | min. 4500 | |
| R1 | Referenční | 1240 | 7,88 | 5740 |
| T1 | Technické konopí 100 % | 1029 | 0,78 | 415 |
| T2 | Technické konopí 50 % | 1000 | 3,33 | 2160 |
| S1 | Sláma 100 % | Vzorky porušeny | ||
| S2 | Sláma 50 % | 1358 | 0,95 | 1360 |
| V1 | Textilní vlákna 100 % | 1667 | 1,47 | 774 |
| V2 | Textilní vlákna 50 % | 1561 | 4,60 | 4870 |
| M1 | Minerální vlákna 100 % | 1620 | 4,02 | 3493 |
| M2 | Minerální vlákna 50 % | 1510 | 8,11 | 6710 |
Závěr
Lze konstatovat, že při použití alternativních surovin dochází při kompletní náhradě (v dávce 100 %), ale i při 50% náhradě k velmi výraznému poklesu fyzikálně-mechanických parametrů, které jsou charakterizovány pevností a modulem pružnosti v ohybu. V laboratorních testech bylo prokázáno, že ani jedna z testovaných receptur nesplňuje všechny příslušnými normami kladené požadavky na vlastnosti cementotřískových desek. Ovšem při uvážení parametrů referenční receptury se lze domnívat, že výrobou desek v provozním měřítku bude s ohledem na rozdílnost laboratorních a v běžném výrobním provozu používaných zařízení dosaženo podstatně lepších parametrů. Nelze zatím jednoznačně říci, že alternativní suroviny nejsou vhodné pro výrobu cementotřískových desek. Je nutné podrobně ověřit testování těchto surovin a také přistoupit ke snížení procentuelního nahrazení třísek, aby bylo dosaženo optimálních a normou požadovaných vlastností výsledných desek.
Tento výsledek byl realizován za finanční podpory z prostředků státního rozpočtu prostřednictvím Ministerstva průmyslu a obchodu v rámci projektu FR-TI3/595 „Inovace složení směsi pro výrobu cementotřískové desky”.
Literatura
- [1] ČSN EN 634-2. Cementotřískové desky – Specifikace – Část 2: Požadavky pro třískové desky pojené portlandským cementem pro použití v suchém, vlhkém a venkovním prostředí Praha: Český normalizační institut, říjen 2007. 10 s.
Cement-chip boards are construction elements which merge suitable wood and cement properties with the synergic effect designed for all-round use. The disadvantage of these boards remains the relatively high price. The price can be decreased by partially replacing initial raw materials. The paper addresses the option to modify the composition of cement-chip boards using alternative raw materials. Representatives of organic and inorganic materials were used (e.g., hemp, straw, waste products from production of mineral insulations and textile fibres). Alternative materials were used in the production of cement-chip boards under laboratory conditions in two various percentage ratios for the substitution of the wood component. In particular, 100 % and 50 % of wooden chips were replaced in the basic receipt of the boards. Testing bodies were produced using a mechanical press and basic properties were tested after 28 days of maturing. The results of individual board parameters – density, coefficient of elasticity and bending strength were compared with the normative requirements for cement-chip boards which are specified by standard EN 634-2.