WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

На правах рукописи

ТИТУНИН АНДРЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ КОНКУРЕНТОСПОСОБНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ НИЗКОСОРТНОЙ ДРЕВЕСИНЫ И ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Специальность 05.23.05 – Строительные материалы и изделия

Иваново 2011

Работа выполнена в ФГБОУВПО «Костромской государственный технологиче- ский университет» и ФГБОУВПО «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет»

Научный консультант:  доктор технических наук, профессор

  Ибрагимов Александр Майорович

  Ивановский государственный

архитектурно-строительный университет

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Валуйских Виктор Петрович

Владимирский государственный университет

доктор технических наук, профессор

Покровская Елена Николаевна

Московский государственный

строительный  университет

доктор технических наук, профессор

Машкин Николай Алексеевич

Новосибирский государственный

архитектурно-строительный университет

Ведущая организация: Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им. В.А. Кучеренко, г. Москва

Защита состоится  « 17 » февраля  2012 года в 10.00 часов  на заседании диссертационного совета ДМ 212.060.01 при ФГБОУВПО  «Ивановский государственный архитектурно–строительный университет» по адресу: 153037, г. Иваново, ул. 8 Марта, д.20, конференц-зал.

Факс (4932) 30-00-74, E-mail: inf@igasu.ru, http://www.igasu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке  ФГБОУВПО «Ивановский государственный архитектурно–строительный университет», 153037, г. Иваново, ул. 8 Марта, д.20

Автореферат разослан  «____» _______ 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета,к.т.н.,доцент  Н. В. Заянчуковская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность работы. На сегодняшний день значительные объемы древесины используются в строительном комплексе: при изготовлении оконных и дверных блоков, деталей интерьеров и внутренней отделки, в виде несущих конструктивных элементов зданий и сооружений, складов и цехов промышленных предприятий, спортивно-зрелищных сооружений, а также для строительства жилых домов. Насущные требования повышенной комфортности, экологические приоритеты, технико-экономические преимущества и другие факторы обусловливают увеличение спроса на строительные материалы из древесины, в том числе – получаемые в результате механической и механо-физической обработки. Возросший интерес к таким материалам объясняется наличием значительных сырьевых ресурсов, превосходством древесины перед другими строительными материалами по ряду эксплуатационных показателей, а также  общей неудовлетворённостью населения России своими жилищными условиями.

Традиционно основным поставщиком материалов и деталей для деревянного домостроения являлись предприятия лесопромышленного комплекса, особенностью современного состояния сырьевой базы которого является существенное снижение запасов качественной древесины в промышленно освоенных районах и увеличение в составе насаждений доли мягколиственной и малоценной древесины с невысокими потребительскими свойствами. Использование  таких видов древесных ресурсов для нужд домостроения с одной стороны является проблемным ввиду малой изученности вопросов создания на их основе современных материалов с заданным комплексом эксплуатационных свойств. С другой стороны, повышение эффективности использования мягколиственной, маломерной, низкокачественной древесины и отходов деревообрабатывающих предприятий является стратегической задачей развития производств по углубленной переработке древесины, реализация которой способствует решению комплекса насущных экономических, социальных и экологических вопросов. В этой связи возникает необходимость разработки научных основ получения современных материалов для деревянного домостроения, исследовании размерно-качественных показателей древесного сырья, разработки  новых подходов к созданию импортозамещающих материалов с заданным комплексом эксплуатационных свойств, обоснования рациональных технологических режимов производства новых видов продукции и комплексной экономической оценки эффективности внедрения результатов исследований.

С учетом всего выше изложенного определена актуальность решения насущной проблемы повышения эффективности использования потенциала всех видов  древесных ресурсов в производстве строительных материалов  для домостроения и ее значимость для  народного хозяйства.

Степень разработанности проблемы в научной литературе.

Различным аспектам сырьевого обеспечения различных производств, теории и практики ресурсосбережения уделяется достаточно большое внимание в работах В.А. Афанасьева, В.И. Кожухова, О.В. Козлова, В.А. Васильева, В.И. Данилина, В.Н. Лившица, Н.К  Моисеевой, О.Г. Туровца, С.Г. Фалько, Р.А. Фатхутдинова, Дж. Уайли,  E. Deming, K. Ishikava, M. Porter и др. В частности, основы обеспечения качества и конкурентоспособности продукции, а также эффективности применения инновационных технологий изложены в работах А.И. Баскина, Г.И. Варданяна, М.П. Гордона, М.А. Матушкина, О.А. Новикова, и  др. Среди зарубежных исследователей отмечаются работы Д. Доблера, А. Вильямса, Р. Баллоу, З. Барди, Д. Ламберта, Дж.Стока и др. В области комплексного использования древесного сырья известны работы М.И. Брика, Ф.И. Коперина, И.Ф. Коперина, Г.М. Михайлова, В.Д. Никишова, М.В. Гомоная,  С.П. Бойкова, Э.М. Лаутнера, Н.П. Рушнова, И.И. Карпунина, В.В. Коробова и др. Проблемы создания материалов строительного назначения из древесины и вопросы их применения в деревянном домостроении рассмотрены в работах М.В. Афанасьева, Н.А. Бурдина, В.Н. Волынского. Л.М. Ковальчука, Ю.Б. Левинского,  Н.А. Машкина, В.М. Хрулева и др. Однако в них рассматривались лишь отдельные виды материалов, предлагаемые технические решения имели ограничения по сфере применения, отсутствовал комплексный подход к решению проблемы повышения эффективности переработки древесных ресурсов.

На основании проведенного анализа научных трудов российских и зарубежных ученых следует вывод, что в настоящее время в отечественной науке недостаточно разработана современная системная методология управления процессами создания новых  конкурентоспособных материалов, в том числе строительных. При этом устойчивое развитие экономики России, организация и функционирование строительного комплекса в условиях развития концепции доступного жилья требуют создания теоретической базы и обоснованных методологических подходов к  решению проблемы надежного обеспечения строительства эффективными и доступными строительными материалами, что и определяет выбор темы диссертационной работы. 

Цель настоящих исследований заключается в дальнейшем развитии научных основ получения строительных материалов из низкосортной древесины и отходов деревообработки на основе комплексного подхода, в качестве основного элемента которого использованы принципы ресурсосбережения.

Данная цель соответствует паспорту специальности 05.23.05 -  Строительные материалы и изделия пунктам 1,3,7,8; программным направлениям в сфере жилищного строительства и углубленной переработки древесины. В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решались следующие задачи, отражающие ее логику:

  • теоретически обосновать и выполнить всестороннее исследование сырьевой составляющей системы производства строительных материалов из древесины;
  • обосновать и разработать комплексный подход к решению проблемы повышения эффективности использования древесного сырья с позиций  программных решений Правительства РФ;
  • разработать ресурсосберегающие технологии производства конкурентоспособных клееных материалов для домостроения;
  • выполнить исследования по развитию основ рационального использования значительного потенциала мягколиственных  пород и маломерной древесины при производстве продукции для деревянного домостроения;
  • провести оценку эффективности внедрения ресурсосбережения на деревообрабатывающих предприятиях при  использования низкокачественной и маломерной древесины;
  • провести производственные испытания и внедрение основных результатов исследований, а также выполнить оценку эффективности внедрения принципов ресурсосбережения в производстве строительных материалов из древесины.

Объектом исследования являются  строительные материалы из древесины и древесных отходов.

Предметом исследования являются методы и способы создания  конкурентоспособных строительных материалов с требуемыми эксплуатационными свойствами.

Методологической основой диссертационного исследования послужили методы системного анализа и синтеза; методы дисперсионного и регрессионного анализа, математической статистики, экспериментальной оптимизации; основные положения теории  анизотропии, прочности и теплопроводности древесины.

Информационная база исследования включает научные источники в виде монографической литературы, публикаций в периодической печати, материалов научных конференций, web-сайтов Интернета. В числе информационных источников использованы законодательные и нормативные акты РФ по вопросам строительства, статистические материалы органов государственной статистики по результатам практической деятельности строительной отрасли и деревообрабатывающего комплекса. В основу диссертации положены результаты собственных расчетов и анализа проблем деревянного домостроения и его ресурсов.

Научная гипотеза, выносимая на защиту: Рациональное использование маломерной, мягколиственной древесины и отходов деревообработки  с целью получения конкурентоспособных строительных материалов с требуемыми эксплуатационными свойствами обеспечивается комплексом организационно-технических решений взаимосвязанных задач от исследования потенциала древесных ресурсов до разработки ресурсосберегающих технологий их переработки с учетом региональных, социальных и экологических аспектов.

Научная новизна работы заключается в научной разработке комплексного решения насущной проблемы использования древесных ресурсов в сфере деревянного домостроения:

  • разработаны методологические принципы комплексного подхода к производству конкурентоспособных строительных материалов из древесины, базирующегося на древесиноведческих и технологических особенностях переработки маломерной, мягколиственной, низкокачественной древесины и отходов деревообработки, эколого-экономических аспектах решаемой проблемы, тенденциях развития деревянного домостроения;
  • с учетом целевой направленности предложены новые подходы к созданию импортозамещающих, низкотоксичных и доступных строительных материалов как из основного – водостойкая низкотоксичная фанера, клееный брус; так и из дополнительного древесного сырья, в т.ч. из низкотоварной древесины и отходов деревообрабатывающих производств - комбинированный клееный брус, древесные композиционные материалы;
  • получены новые данные о размерно-качественных показателях древесного сырья, установлены тенденции их изменения и показана высокая сходимость прогнозных и фактических значений этих показателей;
  • выведены аналитические зависимости параметров сучковатости березового фанерного сырья от  размеров лесоматериалов;
  • разработаны составы  древесных композиционных материалов на основе отходов фанерного и деревообрабатывающего производств с заданными эксплуатационными свойствами;
  • впервые установлена взаимосвязь основных эксплуатационных свойств водостойкой низкотоксичной фанеры на основе фурановой смолы и технологических режимов ее производства; получены регрессионные модели, позволяющие прогнозировать параметры основных эксплуатационных свойств нового вида продукции;
  • представлена физико-математическая постановка задачи теплопроводности многослойных неоднородных материалов из древесины и выполнено ее решение на основе метода конечных элементов в программной среде Т-Flex;
  • на основании изучения закономерностей процессов теплопроводности древесины впервые предложена математическая модель, отражающая взаимосвязь теплопроводности с наличием сучков в наружных и внутренних слоях клееной древесины;
  • впервые определены значения коэффициента теплопроводности новых клееных материалов и установлена его зависимость  от особенностей макроструктуры древесины;
  • с учетом анализа известных методов обоснован новый способ контроля эффективной теплопроводности материалов из массивной клееной древесины с учетом ее сучковатости, предусматривающий автоматизацию процесса контроля  теплофизических параметров;
  • теоретически и экспериментально обоснована возможность создания комбинированного клееного бруса из древесины сосны и осины; с учетом особенностей физико-механических свойств этих древесных пород выявлена взаимосвязь конструктивных размеров отдельных слоев бруса с его эксплуатационной прочностью;
  • обосновано и экспериментально подтверждено присутствие синергетического эффекта при производстве клееной массивной древесины, склеиваемой из заготовок малых сечений по принципу «золотого сечения», тем самым определена возможность расширения сырьевой базы для создания перспективного вида материалов для деревянного домостроения;
  • в области создания древесных композитов строительного назначения впервые выявлены закономерности, устанавливающие взаимосвязь  основных эксплуатационных свойств и технологических режимов производства, а также свойства нового вида плитного материала из отходов фанерного производства – шпона-рванины, аналога импортным плитам Europlay.

Практическая значимость работы. В диссертации изложен научно обоснованный комплексный подход к созданию строительных материалов с требуемыми эксплуатационными свойствами из маломерной, мягколиственной, низкокачественной древесины и отходов деревообработки, внедрение которого вносит существенный вклад в развитие экономики страны.

Определен состав и рациональные технологические режимы производства низкотоксичной водостойкой фанеры с требуемыми эксплуатационными свойствами. Обоснованы  параметры клееного бруса, обеспечивающие высокую эффективность его использования  в строительстве деревянных домов в средней климатической зоне. Разработан состав и определены значения основных технологических параметров производства древесных композитов строительного назначения, удовлетворяющих нормативным показателям качества.

Разработана методика оценки теплопроводности древесины, рекомендованная к применения как для оценки теплофизических свойств строительных материалов из древесины, так и готовых изделий или конструкций.

Результаты работы прошли промышленные испытания в ОАО «Фанплит» (г. Кострома), применяются при разработке проектных решений на АООТ «Костромалеспроект», приняты к внедрению на ряде предприятий Костромской обл. (ЗАО «Кологривлес», ООО «Тайга»,  ООО «Островский лес» и др.)  и используются в учебном процессе. Основные идеи и научные положения диссертационного исследования, разработанные режимы производства конкурентоспособных клееных материалов, применяемые методы, программный продукт, нормативы расхода древесного сырья для производства строительных материалов и др. организационно-технические решения рассматриваемой проблемы получены в ходе выполнения госбюджетных и хоздоговорных работ, выполняемых по договору с Минэкономики РФ (16-НИ-99. № ГР 01.200 100 716), Минпромнауки РФ (30- НИ-20 № ГР 01. 200. 2 02 810), гранту Минобразования и науки РФ (4 – ГР – 01 № ГР 01. 200. 1 13 518; 4.7-БФ-07 № ГР 0 120. 0 8 00137). Результаты проведенных исследований послужили основой для разработки и внедрения в производственный процесс следующих нормативных и методических документов:

    1. Технологический регламент на производство водостойкой фанеры на основе фурановых смол. - Кострома, 2001. - 32 с.
    2. Рекомендации по организации переработки маломерной и мягколиственной древесины на предприятиях Костромской области. – Кострома, 2007. – 14 с.
    3. Методическое руководство по определению теплопроводности клееного бруса. – Кострома, 2008. – 12 с.

Результаты работы внедрены в учебный процесс путем: издания учебных пособий и методических рекомендаций по дисциплинам «Комплексное использование древесины», «Основы строительного дела»; использования программного обеспечения «Научная оценка эффективности использования древесных ресурсов» и методики исследования теплопроводности клееного бруса в соответствии с учебными планами для студентов очной и заочной форм обучения II, IV, V курсов специальности 250403 «Технология деревообработки» в ходе лабораторных работ,  при выполнении научных исследований, в курсовом и дипломном  проектировании.

Достоверность научной гипотезы, выводов и рекомендаций обеспечивается: современными средствами научных исследований; применением общепринятых методов оптимизации, дисперсионного и регрессионного анализа, использованием фундаментальных положений теории  анизотропии, прочности и теплопроводности древесины; применением методов математической статистики и современных достижений вычислительной техники;  удовлетворительной сходимостью результатов аналитических расчетов с данными, полученными экспериментальным путем; результатами  промышленной апробации.

Апробация работы. Основные результаты и теоретические положения диссертационной работы отражены в докладах автора на следующих конференциях: международной научно-практической конференции «Деревянные клееные конструкции – будущее ХХI века» (НТОБумдревпром, г. Москва, 2003г.), IV Международном симпозиуме «Строение, свойства и качество древесины» (г. Санкт–Петербург,  С-ПбГЛТА, 2004 г.), первом региональном форуме "Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» (г.Кострома, 2005г.),  международных научно-практических конференциях: в Архангельском лесотехническом институте (г. Архангельск, 1989, 1991г.г.), Марийском государственном техническом университет (г.Йошкар-Ола, 2001г.), Брянской государственной инженерно-технической академии (г. Брянск, 2000-2011 г.г.), Костромском государственном технологическом университете (г. Кострома, 1992-2008 г.г.), Всероссийских научно-технических конференциях «Актуальные проблемы лесного комплекса» (г.Вологда, ВГТУ, 2002, 2007, 2009, 2010 .гг.,  г. Екатеринбург, УГЛТУ, 2005 г. ), XVI международной научно-технической конференции «Информационная среда вуза» (г. Иваново, ИГАСУ, 2009 г.),  XV Академических чтениях РААСН  «Достижения и проблемы материаловедения и модернизации строительной индустрии» (г. Казань, Каз ГАСУ, 2010 г.)

Под руководством автора подготовлены и защищены две диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Публикации. По материалам диссертационного исследования опубликовано  77 работ, в т.ч. - 4 монографии, 3 учебных пособия, 15 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, 3 патента.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, общих выводов, библиографического списка и приложений, работа изложена на 385 страницах машинописного текста, содержит  134 рисунка, 96 таблиц, списка использованных источников из 331 наименования, 7 приложений.

основное содержание диссертации

Во введении показана актуальность темы диссертационной работы, сформулирована ее цель, научная новизна, определены задачи исследований,  а  также представлены сведения  о реализации основных результатов.

В первой главе «Разработка и обоснование комплексного подхода к созданию строительных материалов для малоэтажного домостроения» представлен анализ проблемы обеспечения населения России доступным и комфортным жильем  и обоснована актуальность задачи повышения эффективности использования потенциала древесных ресурсов в части обеспечения деревянного домостроения конкурентоспособными материалами.

Современное состояние российского строительного комплекса характеризуется продолжающимся развитием кризисных явлений 80-90 гг.,  в частности  - отрицательной динамикой объемов вводимого жилья, что не соответствует программным задачам в сфере жилищного строительства. В этой связи  на ближайшую перспективу необходимо запланировать увеличение объемов малоэтажного домостроения для удовлетворения насущных потребностей населения в жилье повышенной комфортности, экологически безопасном и доступном по экономическим критериям. Значительную  роль в решении жилищных вопросов должно сыграть производство строительных материалов из древесины, в том числе – получаемых в результате механической и механо-физической обработки. К их числу относятся различные пиломатериалы, клееные фанера и брус, древесные композиционные материалы и др.  На основе анализа отечественного и зарубежного опыта,  проведенного социологического опроса в работе определены объективные преимущества использования древесины в качестве строительных материалов для жилищного строительства, а также обозначены основные древесиноведческие, экологические  и технологические проблемы создания конкурентоспособных строительных материалов из низкотоварной древесины и отходов деревообработки.

На основе анализа состояния вопроса сделан вывод, что стратегическая задача обеспечения населения России доступным и комфортным жильем может быть решена путем дальнейшего развития научных и методологических принципов ресурсосбережения, совершенствования контроля качества продукции, а также  развития организационно-технических основ производства новых, конкурентоспособных материалов с требуемыми показателями эксплуатационных свойств.

Ресурсосбережение предполагает наиболее полное, экономически целесообразное извлечение и рациональное использование полезных компонентов всех видов  ресурсов, задействованных в сфере производства строительных материалов из древесины, с целью максимального удовлетворения постоянно возрастающих потребностей общества. Проведенный анализ структуры себестоимости по основным видам столярно-строительных изделий позволил определить приоритетное направление организации ресурсосбережения на профильных предприятиях – снижение материалоёмкости продукции, в первую очередь за счет рационального использования древесного сырья. 

Очевидно, что при условии повышения эффективности использования основного сырья, вторичных древесных ресурсов и отходов деревообрабатывающих производств  может быть достигнут гораздо больший эффект, чем аналогичное по масштабам уменьшение затрат по любому другому направлению ресурсосбережения. Именно этим объясняется не только целесообразность, но и необходимость реализации концепции ресурсосбережения в решении обозначенной проблемы в первую очередь на основе комплексного подхода к созданию строительных материалов для  деревянного домостроения (рис.1). 

Во второй главе  рассмотрены «Теоретические основы обеспечения эксплуатационных свойств строительных материалов для деревянного домостроения» для трех видов продукции строительного назначения, выпускаемой на профильных деревообрабатывающих предприятиях: клееного бруса, фанеры и плитных древесных композитов.  Одно из основных требований, предъявляемых к ограждающим конструкциям – обеспечение заданного температурного режима в здании. Проблема заключается в том, что при традиционном проектировании используются справочные данные о  коэффициенте теплопроводности  , значение которого в строительных нормах приводится только для малых образцов древесных материалов. В этой связи теоретическое и экспериментальное обоснование организационно-технологического обеспечения требуемого качества материалов для деревянного домостроения, а в частности клееного бруса, имеет немаловажное значение.





Основываясь на положениях математической теории  теплопроводности, разработанных А.В. Лыковым, В.Н. Богословским, И.Г. Петровским, А.Н. Тихоновым, С.Л. Соболевым, в работе показано, что в многослойной клееной древесине имеют место следующие виды теплообмена: теплопроводность, теплопередача и теплоотдача. Конвекция, в чистом виде, вследствие отсутствия в брусе значимого движения воздуха или влаги, не рассматривается. В исследованиях В.П. Ловецкого, Г.С Шубина, Б.С. Чудинова, П.С.  Серговского  и других авторов показано, что  коэффициент теплопроводности древесины  др зависит от температуры, влажности, плотности древесины  и направления волокон:

; (1) и ,  (2)

где др, с - коэффициенты теплопроводности соответственно цельной (бессучковой) древесины и древесины самого сучка,  Вт/ (мК); н  – значение коэффициента теплопроводности, Вт/ (мК)  в направлении поперек волокон при плотности древесины н = 500 кг/м3;  К – коэффициент, учитывающий плотность древесины; Кх – коэффициент, учитывающий направление волокон: для  сучков, ось которых  перпендикулярна пласти ламели, Кх = 2,2.

В развитие исследований выше указанных авторов было предложено  для сучков, расположенных под углом к продольной оси ламели, отличным от 900, коэффициент Кх  определять как Кх= 1 + 1,2 cos .  При вычислении коэффициента теплопроводности  н  и коэффициента плотности К  использовать следующие  уравнения, выведенные на основании обобщения данных предыдущих авторов:

  н = 0,00497 W + 0,000001 (T+273) + 0,1426,  (3)

, (4)

где W, Т – соответственно влажность, % и температура древесины, 0С; – плотность древесины, г/см3; ввиду малой значимости влиянием температуры можно пренебречь.

Рис. 1.  Общая концепция решения проблемы

Изменение температуры клееного бруса рассматривается не как для однородного квазигомогенного тела,  а как для неоднородного гетерогенного, у которого в зависимости от размеров и взаимного расположения сучков меняется характер распространения температуры по толщине конструкции. Совместный учет влияния сучковатости, направления волокон и температуры на теплопроводность древесины является научной задачей, решение которой позволит устанавливать конструктивные и технологические параметры клееного бруса, оптимальные с позиции концепции ресурсосбережения и комплексного подхода к созданию строительных материалов из древесины. Решение этой сложной задачи разбивается на этапы. На первом этапе в качестве исходной задачи рассматривается простейшая модель в виде  элемента трехслойного клееного бруса (рис.  2 ) с одинаковой толщиной слоев –  1= 2= 3; наружные слои при этом выполнены из ламелей без сучков, внутренний слой содержит один сучок, ось которого расположена под некоторым углом к направлению теплового потока. В конструкции имеет место идеальный тепловой контакт на границе слоев.

Рис. 2.Расчетная схема бруса

Рис.  3. Поле температур в пер-

вой ламели

Физически процесс теплопроводности для каждого слоя будет иметь свои особенности. Для первой ламели  (рис. 3) вполне применимы теоретические положения, изложенные в работах А.В. Лыкова, В.Н. Богословского, С.В. Федосова, А.М. Ибрагимова и других авторов:

­- уравнение теплопроводности  ; (0 x 1);  (5)

- начальные условия  t (x,0)=t0(x) (6)

- граничные условия  t(,) = t (7)  и  -  (8) 

Для описания теплопроводности второго слоя известные теоретические положения не вполне применимы, поскольку в нем присутствует участок с границами bc, bf, fg, gc, отличающийся направлением волокон и плотностью. Поэтому во втором слое изменение температуры  в зависимости от характера  распространения тепловой волны следует рассматривать для четырех возможных вариантов.

Вариант 1.  При пересечении тепловой волной границы II на участке, ограниченном отрезками ab или  cd, а границы III на участке, ограниченном отрезками  ef или gh  – распределение температуры характеризуется соответственно кривыми 4.1 и 4.2 (рис. 4)

Рис. 4. Температурное поле

во второй ламели. Вариант 1

Рис. 5. Температурное поле

во второй ламели. Варианты 2 – 4

Вариант 2.  Тепловая волна после пересечения границы II  на участке ab может встретить на своем пути сучок и пересечь его границу по линии bf – кривая 4.3 на рис. 5. В этом случае  распределение температуры на границе bf  определяется зависимостью ti=f(2i,).  Величина 2i зависит от размеров сучка и его расположения относительно направления теплового потока. Вариант 3. Тепловой поток пересекает границу II на участке bc, а границу III на участке fg (кривая 4.4). Вариант 4.  Тепловой поток пересекает границу bc и cg (кривая 4.5).

Для третьей ламели имеет место  теплоперенос с комбинированными граничными условиями второго рода на поверхности III и третьего рода  на поверхности IV и неравномерными начальными условиями. При постоянном тепловом потоке с левой стороны конструкции на границе IV  из-за неравнозначности условий прохождения теплового потока через вторую ламель формируется неравномерное температурное поле.

На основе предложенной физико-математической модели определяется коэффициент теплопроводности только для отдельных участков бруса.  В реальных условиях из-за сложности учета количества, размеров и взаимного расположения сучков, содержащихся в ламелях, эта модель не пригодна для определения теплопроводности  всего  бруса.  Поэтому рассматриваемая задача теплопроводности решалась на основе метода конечных элементов, согласно которому известное решение общего уравнения теплопроводности ограждающих конструкций из клееного бруса

  =0  (9)

при граничных условиях,  определяющих температуру  на некоторой части границы поверхности

  Т=ТВ (S);                 (10)

а также, конвективный теплообмен на поверхности

+q+(Tx,y,z – Tw) =0, (11)

эквивалентно минимизации функционала

=

                                                                      (12)

,

где x , y , z – коэффициенты теплопроводности древесины соответственно в радиальном, тангенциальном направлении и вдоль волокон древесины; – коэффициент теплообмена, Вт/м2К; Тw – температура окружающей среды, К; Тx,y,z – температура на границе (искомая величина), К; q – поток тепла, Вт/м2; lx , ly , lz – направляющие косинусы вектора нормали к поверхности.

Минимизация функционала осуществляется на множестве узловых значений температуры {Т}.  Для этого введены  две матрицы

{g}T =   и  D= (13)

С учетом выражений (13)  соотношение (12) записывается в виде

  =T [D]{g}]dV+ + [T2-2TTw+T]dS  (14)

Для рассматриваемой задачи вместо функции от Т во всей области рассматривается множество функций Т(е), определенных  на отдельных конечных элементах. В этом случае интегралы в  выражении (14) разбиваются на интегралы по отдельным элементам, что приводит к следующему преобразованию

=T[D]{}]dV++ 

+[T(e)T(e)-2T(e)Tw+T]dS,  (15)

где Е – общее число конечных элементов.

При этом минимизация требует выполнения соотношения

  = =0, (16)

где  (е) – вклад отдельного элемента в .

Для нахождения частных производных интегралы в (15) выражены через узловые значения {T}. Причем

Т(е) = [N(e)] {T}=[…., (17)

где r – число узлов элемента, N –  функции формы, по одной для каждого узла конечного элемента.

Интегралы в выражении (15) по элементам приводятся к следующему виду

(е)= [B(e)]T {T}T [D(e)][B(e)]{T}dV++

+T[N(e)]T[N(e)]{T} dS - ]{T}dS+dS,  (18)

где [B] – матрица,  содержащая информацию, связанную с частными производными функции формы.

Величины q, Tw  и – известны для материалов из древесины. Они внесены под знак интеграла, т.к. могут изменяться внутри элемента с учетом особенностей процесса передачи тепла от одного конечного элемента к другому.  После дифференцирования выражения (18) по {T}  и ряда преобразования получены следующие выражения:

=[K(e)]{T}+ {f(e)} ,  (19)

[K(e)] = , (20)

{f(e)}= TdS- ]TdS.  (21)

Вклад отдельного элемента в общую сумму равен

= +

  + TdS- ]TdS. (22)

Окончательно система уравнений выглядит так:

  [K(e)]{T}+ {f(e)})=0  или  [K] {T} = {F}, (23)

Интегралы в (20) определяют глобальную матрицу теплопроводности элемента [K(e)], а интеграл (21) – вектор нагрузки элемента {f(e)}.

В качестве конечного элемента дискретизации предложено рассматривать тетраэдр с четырьмя узлами. Для выбранной формы  конечного элемента вычисление интегралов (20) и (21) дает следующие результаты:

= +                                                                               (24)

+

=   (25)

  =   (26)

  ]TdS=  (27)

Для интеграла (25) существуют  три другие формы записи, по одной  на каждую из оставшихся сторон тетраэдра. В каждой из них значения коэффициентов на главной диагонали равны двум и значения ненулевых коэффициентов вне главной диагонали равны единице. Коэффициенты в строках и столбцах, соответствующих узлам, расположенным вне рассматриваемой поверхности тетраэдра, равны нулю. Для интеграла (27) тоже существует три другие формы записи. Нулевой коэффициент находится в строке, соответствующей узлу вне рассматриваемой поверхности. Sj,k,l  – площадь поверхности, содержащей узлы j, k, l  и т.д.

Решение этой задачи возможно при наличии соответствующего программного обеспечения. В данном случае использовался программный модуль тепловых расчетов T-FLEX Анализ. 

В работе рассмотрена пятислойная конструкция элемента клееного бруса, наружные ламели которого содержат по одному сучку диаметром 10 мм (сорт А), внутренние содержат по одному сучку диаметром 35 мм. Результат генерации сеточной конечно-элементной модели отрезка клееного бруса представлен на рис.7. В эксперименте использовались следующие параметры временного анализа: время моделирования — 120 мин, шаг моделирования — 5 мин, начальная температура 20 °С, мощность теплового потока 10 Вт.

 

Рис. 6. Пространственная модель

элемента клееного бруса

Рис. 7. Наложение сетки из конечных элементов тетраэдальной формы

В данном случае рассматривается  нестационарный процесс, соответствующий реальным условиям работы конструктивного элемента. Получена графическая интерпретация результатов расчета температурных полей в различные моменты времени в пределах заданного временного интервала (рис. 8-9).  Анализ полученных результатов показал, что в местах расположения сучков происходит более интенсивное изменение температуры.

Рис. 8. Результаты расчета, =15 мин.

Рис. 9. Результаты расчета, =120 мин.

Полученные значения температуры использованы для расчета коэффициента теплопроводности клееного бруса.  Для инженерных расчетов разработана упрощенная математическая модель (28), позволяющая рассчитывать коэффициент теплопроводности с учетом суммарного объема сучковой древесины:

  ,  (28)

где mi – количество сучков в i-й ламели, шт.; n – количество ламелей в брусе, шт.; B, H, L – соответственно ширина, высота и длина бруса, м; i – толщина i-й ламели, м; dсрi – средний диаметр сучков в i-ой ламели, м.

Графическая интерпретация зависимости теплопроводности древесины от размеров и количества сучков представлена на рис. 10.

Рис. 10. Влияние сучковатости на теплопроводность древесины

По результатам натурных обследований древесного сырья и последующей обработки статистических данных установлено, что параметры распределения сучков по поверхности ламелей трех сортов с допустимой погрешностью описываются полиномами не выше третьей степени (рис. 11).

Рис. 11. Параметры сучковатости ламелей сорта А (пример)

Во второй главе также рассмотрены теоретические предпосылки  применения фурановых смол в производстве клееных материалов, в частности водостойкой фанеры. Доказано, что предельно допустимые концентрации (ПДК) исходных веществ, применяемых при синтезе фурановых смол, на порядок выше, чем у веществ, применяемых в производстве карбамидоформальдегидных и фенолформальдегидных смол.  Опасность интоксикации фурфуролом и его производными маловероятна вследствие низкой летучести этих продуктов при комнатной температуре. Сделан вывод о том, что клееная продукция, изготовленная с применением фурановых смол, по экологическим показателям значительно лучше.

Расчеты показали, что класс опасности предприятия, выпускающего в год около 60 тыс. м3 фанеры и столько же древесностружечных плит (ДСтП), с учетом валового выброса в атмосферу загрязняющих веществ, их токсичности и концентрации в воздухе, уменьшается в 4,3 раза при переходе с карбамидоформальдегидных на фурановые смолы. Кроме того, требуется меньший расчетный воздухообмен в производственных помещениях на растворение вредных веществ до ПДК (ПДК формальдегида 0,5 мг/м3, фурфурола – 10 мг/м3).

Поскольку в лесном фонде промышленно освоенных районов произошло значительное увеличение объемов тонкомерной древесины, которая не находит широкого использования для производства традиционных видов продукции, в работе выполнено обоснование использования тонкомерной древесины для нужд деревянного домостроения (табл.1).

Таблица 1

Основные затраты в производстве древесных композитов

Вид

продукции

Норма расхода сырья,

м3/м3

Норма расхода связующего, кг/м3

Расход э/энергии, кВт/м3

Расход

пара, Гкал/м3

Фанера

2,10

91,00

78,70

0,10

ДСтП

1,61

155,40

278,14

0,29

ДСтП с наружными частицами из Eurostrips

1,41

83,75

153,97

0,24

Плитный материал

Europly

1,79

100,47

106,79

0,15

Наиболее перспективным и рациональным производством из тонкомерной древесины является плитное производство ДСтП и нового вида древесных материалов типа  Europly из крупноразмерных форматированных частиц.

С учетом особенностей свойств древесины различных пород в работе показано, что внутренние напряжения в клееной древесине зависят не только от размеров склеиваемых ламелей (масштабный фактор), но и от направления и ширины годичных слоев, а также процента поздней древесины. Сочетание этих факторов (геометрических и анатомических) приводит к синергетическому эффекту, то есть значительно большему снижению внутренних напряжений, чем этого можно было бы ожидать только от малых размеров ламелей и тонкослойности годичных слоев. Это теоретическое предположение не противоречит фундаментальным положениям теории клееных материалов. В основе явления синергизма лежит принцип самоорганизации структуры на границе взаимодействующих компонентов, в данном случае – анатомических элементов древесины и клеевого адгезива.

Как известно, напряженное состояние в натуральных конструкциях значительно сложнее, чем используемые для оценки прочности клеевых соединений схемы испытаний. Тем не менее, они позволяют еще на этапе проектирования оценить ожидаемый результат.  С учетом этих положений в работе представлено теоретическое обоснование напряжений  в клеевом шве  в деталях, склеенных из сосны, а также сосны и осины:

- максимальное касательное напряжение max , МПа при скалывании

  max = ср aк l , (29)

где  ср – средняя прочность при скалывании древесины вдоль волокон (экспериментальные данные), МПа;  l – длина клеевого шва, м;  aк – коэффициент, учитывающий прочностные свойства клея и склеиваемых материалов, см-1;

= , (30)

где G3  – модуль сдвига клея, МПа;  Е1, Е2 – модули упругости склеиваемых материалов, МПа;  h1, h2  – толщины склеиваемых материалов, м;  h3 – толщина клеевого шва, м;

- нормальные напряжения в клеевом шве max, МПа

max = 2Q0 aн, (31) aн =, (32)

где Q0  – разрушающая нагрузка, Н;  aн – коэффициент, учитывающий прочностные свойства клея и склеиваемых материалов, см-1; E3  – модуль упругости клея, МПа;  h3  – толщина клеевого шва, м; D – цилиндрическая жесткость;

D =,  (33)

где Е – модуль упругости древесины, МПа;  h – толщина древесины, м;  – коэффициент Пуассона для древесины, МПа.

Установлено, что расчетные значения напряжений, вычисленные по формулам (29) и (31) в заготовках из сосны и  осины меньше, чем только из сосны, при этом оба эти значения больше, чем  нормативные.  Следовательно, применение мягколиственных пород в производстве строительных материалов из клееной древесины возможно.

Для повышения эффективности использования потенцииала маломерной древесины и покрытия дефицита крупномерных лесоматериалов для домостроения предлагается схема сборки клееного бруса с применением теории «золотого сечения» (рис.12).

  I  II

Рис. 12. Схемы сборки образцов: I – стандартная схема сборки

II – схема сборки с применением теории «золотого сечения»

В табл. 2 представлен пример расчета расхода материалов, в том числе пиловочных бревен, на 1 м3 клееного бруса по двум схемам сборки – стандартной и предлагаемой, позволяющей сократить материальные затраты.

Таблица 2

Расход материалов на 1 м3 ДКК (18 см / 20 см) по схемам сборки

Наименование

Схема сборки

стандартная (I)

предлагаемая (II)

Сырье (круглые лесоматериалы), м3

6,54 / 4

3,85

Прочие пиломатериалы, м3

2,29 / 0,89

0,43

Клей, кг

5,26

7,73

В третьей главе представлены «Экспериментальные исследования теплопроводности клееного бруса». Дан сравнительный анализ существующих методов определения теплопроводности древесины, по результатам которого предложен новый  способ с элементами автоматизации, позволяющий определять теплопроводность как образцов, так и конструктивных элементов зданий. Принципиальная схема устройства и внешний вид бруса с установленными датчиками представлены на рис. 13-14. Коэффициент теплопроводности материала вычисляется по значению перепада температур нагревательного элемента и датчиков, а также мощности нагревателя в стационарном режиме по формуле

= ,  (34)

где – коэффициент теплопроводности испытуемого материала, Вт/(м°С); Q – мощность нагревательного элемента, Вт; L – длина нагревательного элемента, м; r – радиус нагревательного элемента, м; l – расстояние от середины элемента до места установки термометра-сопротивления, м; t1 и t2 – соответственно температура нагревательного элемента и термометра-сопротивления, °С.

Рис. 13. Принципиальная схема установки:

1– регулятор мощности; 2 – персональный компьютер;

3 – термометры-сопротивления ТСП-100; 4 – нагревательный элемент W<100 Вт; 5 – клееный брус; 6 – теплоизоляционный слой; 7 – измеритель УКТ-38.Щ-4ТС

Рис. 14. Образец бруса в ходе испытаний

Полученные в ходе экспериментальных исследований результаты определения коэффициента теплопроводности были проверены на сходимость со значениями, вычисленными по математической модели (28).

Таблица 3

Проверка сходимости теоретических и экспериментальных данных

Слойность

бруса

Значение коэффициента теплопроводности, Вт/(мК)

Отклонение экспериментальных данных

экспериментальное

для бессучковой древесины (справочное)

теоретическое

от справочных

от теоретических

абсолютное, Вт/(м·К)

относительное, %

абсолютное, Вт/(м·К)

относительное,
%

3

0,218

0,18

0,224

0,038

21,1

–0,006

2,7

5

0,228

0,232

0,048

26,6

–0,004

1,7

Относительное отклонение экспериментального значения коэффициента от справочных данных составило 21,1–26,6 %, что подтверждает справедливость гипотезы о некорректном использовании для клееного бруса значений теплопроводности сосны и фанеры, приведенных в СНиП 23-02–2003. Определен интервал допустимых значений коэффициента теплопроводности для бруса, склеенного из сосновых ламелей, при влажности древесины 10%, температуре 200С: от  0,184 до 0,23 Вт/м·0С, который рекомендуется к использованию при проектировании ограждающих конструкций из клееного бруса. Благодаря автоматизации процесса определения коэффициента теплопроводности обеспечивается возможность мониторинга этого показателя как для строительных материалов в виде массивной древесины, так и при обследовании зданий.

Четвертая глава «Экспериментальные исследования  процессов создания новых видов строительных материалов из древесины»  посвящена обоснованию конструктивных и технологических параметров строительных материалов из тонкомерной и низкокачественной древесины.  В ходе сравнительных исследований эксплуатационных свойств заготовок для производства клееного бруса, склеенных из сосны (тип 1), и комбинированных – из сосны и осины (тип 2) обоснована целесообразность применения малоценных осиновых заготовок в качестве наружных слоев.
Таблица 4

Физико-механические показатели двух типов конструкций 

клееной древесины

Варьируемые факторы

Среднее значение показателя клеевого

соединения заготовок (тип 1 / тип 2)

Схема

склеивания

образцов

Нанесение клея

Предел прочности при скалывании вдоль волокон, МПа

Расслаивание

клеевых швов, %

Предел прочности при раскалывании, МПа

а

Одностороннее

6,23 / 4,03

2,67 / 4,67

2,77 / 2,43

б

5,60 / 3,13

4,33 / 7,00

3,93 / 3,33

а

Двустороннее

8,10 / 6,00

  0,33 / 0,67

4,37 / 4,50

б

6,87 / 4,50

1,67 / 4,00

5,27 / 5,17

После обработки экспериментальных данных были получены регрессионные модели прочности на скалывание Y1 и расслаивание Y2 в зависимости от толщины сосновых Х1 и осиновых Х2  заготовок. А также их ширины Х3:

  Y1 = 7,603 – 1,118X1 – 0,568X2 – 0,278X3;  (35)

Y2 = 2,984 + 0,326X1 + 0,669X2 + 0,146X3. (36)

Анализ полученных регрессионных моделей показывает, что с увеличением толщины и ширины осиновых и сосновых заготовок прочность на скалывание вдоль волокон уменьшается. Это обусловлено влиянием масштабного фактора, то есть уменьшением прочности с увеличением размеров образцов. При уменьшении толщины сосновых  и осиновых заготовок процент расслаивания уменьшается, что объясняется меньшим проявлением внутренних напряжений, являющихся следствием естественной разницы в усушке и разбухании отдельных слоёв. Максимального предела прочности на скалывание вдоль волокон и минимального процента расслаивания можно достигнуть при минимальных значениях толщины заготовок сосны и осины (26 мм), а также минимальном значении ширины заготовки (100 мм). Это позволяет рекомендовать применение осиновых заготовок в тонких наружных слоях ограждающих конструкций, т.к. известно, что осина является более устойчивой к атмосферным воздействиям, чем сосна. Результаты опытов показали, что удельная прочность на изгиб у образцов, склеенных по схеме «золотого сечения», почти на 25% выше, чем у обычных образцов.

На следующем этапе экспериментальных исследований, выполненном в соответствии с Федеральной программой (Постановление Правительства РФ от 20.11.1995 г. № 1123) и  приказом Минэкономики России от 27.12.1999 г. №554 «Об открытых конкурсах на проведение НИОКР по проблемам отраслей промышленности» в рамках договора с Минэкономики и Минпромнауки РФ в 1998-2001 г.г. была проведены экспериментальные исследования и определены рациональные режимы производства фанеры на основе фурановой смолы. Математическая формулировка оптимизационной задачи может быть записана следующим образом:

разбухание фанеры по толщине стремится к минимальному значению

Рs = f (t,, K0) min,

при следующих ограничениях:

  1. температура прессования 140 °С t 185 °С;
  2. время прессования 5мин 10мин;
  3. количество добавляемого отвердителя 5 % K0 8%;
  4. предел прочности на скалывание по клеевому шву ск =1,5 МПа.

В ходе экспериментальной оптимизации по методу крутого спуска были определены рациональные режимы, обеспечивающие минимальное разбухание по толщине при достаточной прочности. Полученные регрессионные модели в виде полиномов второй степени адекватно отражают влияние основных технологических факторов на показатели эксплуатационных свойств фанеры и позволяют  управлять процессом с целью их улучшения

– для предела прочности при скалывании:

    (37)

– для разбухания фанеры по толщине:

          (38)

– для водопоглощения:

(39)

Примеры графической интерпретации моделей приведены на рис.  15-17.

Рис.15. Зависимости предела прочности при скалывании по клеевому шву от температуры (X1) и времени прессования (X2)

Рис.16. График зависимости предела прочности при скалывании по клеевому шву от температуры (X1) и количества отвердителя  (X3)

В ходе промышленных испытаний по производству нового вида продукции, выполненных в ОАО «Фанплит» г. Кострома, и испытаниях фанеры, проведенных в лабораториях кафедры МТД, ЦНИИФанеры, ВНИИДРЕВ, было установлено, что смола и полученная на ее основе продукция обладают низкой токсичностью (общая острая токсичность на клеточном тест-объекте 34,5–48,8 % при норме 7–120%). Фанера обладает высокими физико-механическим свойствами и соответствует по водостойкости марке ФСФ, что позволило рекомендовать результаты исследований к внедрению. Поэтому переработка древесных отходов с целью получения фурфурола и организация производства водостойкой низко токсичной фанеры на основе фурановых смол будет способствовать одновременному решению нескольких актуальных задач: утилизации большого количества образующихся древесных отходов, производства конкурентоспособной продукции, созданию новых рабочих мест, ликвидации несанкционированных отвалов древесных отходов, улучшению экологической обстановки.

При комплексном исследовании системы обеспечения профильных предприятий древесным сырьем установлено, что основным сортообразующим пороком  фанерных кряжей являются сучки, диаметр которых и глубина залегания зависят от размеров сырья (рис. 18).

Рис. 18. Взаимосвязь диаметра бревен и параметров сучков

Эти зависимости с достаточной степенью точности описываются следующими математическими моделями:

- диаметр открытых сучков ,         (40)

- диаметр заросших сучков               .         (41)

- глубина залегания вершины заросшего сучка:   (42)

где d –, см; D – диаметр лесоматериала в верхнем торце, см.

Выведенные корреляционные зависимости размеров сучков от других параметров сырья не противоречат известным представлениям о сучковатости древесины и могут быть использованы при обосновании качественных требований к сырью. 

При проверке сходимости прогнозных и фактических значений ряда размерно-качественных показателей системы обеспечения древесным сырьем фанерных производств подтверждена целесообразность использования возможностей современных программных средств для разработки прогнозов развития предприятий.

На основе анализа данных о товарной структуре насаждений обоснован  качественный состав осинового пиловочного сырья и сортовой состав пиломатериалов.

В пятой главе «Разработка состава и режимов производства  древесных композитов на основе отходов  деревообработки» в результате комплекса экспериментальных исследований установлено, что  применение добавок станочной стружки-отходов к специальной стружке обеспечивает  получение древесных композитов (ДСтП) с заданными эксплуатационными свойствами и способствует повышению степени безотходности производства. На качественные показатели ДСтП с добавками стружки-отходов в большей степени влияет вид специальной стружки, чем её фракционный размер. В результате управления сочетанием уровней факторов значительно изменяются показатели ДСтП, что объясняется наличием синергетического эффекта взаимодействия между факторами «фракционный состав» и «вид стружки»: уменьшение доли крупной (10/7) и пылевой фракции увеличивает прочность ДСтП на статический изгиб благодаря более качественным клеевым контактам между частицами стружки; пылевая фракция в малых количествах заполняет промежутки между более крупными частицами, но в больших количествах при той же норме расхода связующего и большей площади поверхности осмоления ухудшает клеевые контакты и ослабляет плиту; уменьшение размера частиц наружных слоёв снижает прочность ДСтП при статическом изгибе; добавка во внутренние слои 50% стружки от станка с ножевым валом стабилизирует, выравнивает прочность ДСтП при статическом изгибе; использование в наружных слоях стружки только от центробежных стружечных станков приводит к увеличению как прочности ДСтП при статическом изгибе, так и прочности на разрыв перпендикулярно пласти плиты.

Изготовление специальной крупноразмерной форматированной стружки из шпона-рванины при условии снижения затрат на древесное сырье способствует  созданию высококачественных древесных композитов  – древесностружечных плит, замещающих зарубежный аналог на основе частиц Eurostrips. Внешний вид образцов нового вида древесных композитов с наружными слоями из частиц типа Eurostrips представлен на рис. 19.

Рис. 19. Образец нового вида древесного композиционного материала с наружными слоями из частиц типа Eurostrips: а – общий вид; б – вид на кромку

С использованием прикладной программы «В-план» получены регрессионные модели, отражающие зависимость исследуемых величин от управляемых факторов:

- разбухания по толщине

У1 =14,91 – 3,648Х1 – 1,21Х2 – 3,324Х3 – 1,485Х12 + 4,935Х32 +

  +  1,285Х1Х3 – 1,095Х2Х3 ;  (43)

- прочности при статическом изгибе

У2 = 29,319 + 4,041Х1 + 1,788Х2 + 4,579Х3   2,265Х22 +

+ 0,97Х32 + 2,109Х1Х2   2,319Х1Х3 + 2,169Х2Х3,  (44)

где Х1 - норма расхода связующего в наружных слоях; Х2 -  температура прессования;  Х3 - удельная продолжительность прессования.

В качестве примера на рис. 20-21 представлены графические зависимости разбухания по толщине и прочности при статическом изгибе при норме расхода связующего  в наружных слоях 6%.

Для получения конкурентоспособного композиционного плитного материала, обладающего разбухания по толщине за 24 часа Рs = 11 %, прочностью при статическом изгибе  и = 27,2 МПа рекомендовано следующее сочетание уровней  технологических параметров процесса производства: норма расхода связующего в наружных слоях 8 % от веса абсолютно сухих древесных частиц; температура прессования 170 °С; удельная продолжительность  прессования 0,3 мин/мм прессуемой плиты. Данные характеристики отвечают требованиям, предъявляемым  EN 312 к особо прочным плитам марки Р6.

Рис. 20. Зависимость разбухания плит по толщине

Рис. 21.  Зависимость прочности плит при изгибе

Шестая глава содержит результаты практической апробации диссертационной работы в виде разработанных организационно-технических решений для профильных предприятий, внедрение которых обеспечивает повышение эффективности использования потенциала древесных ресурсов в деревянном домостроении. Представлены результаты опытно-промышленных испытаний по выпуску клееной трехслойной фанеры на основе фурфурол-ацетонового мономера, проведенных 10 июня 2001 г. на предприятии ОАО «Фанплит» г. Кострома. Выход готовой продукции полного формата составил 80% - 4,5 м3. Результаты лабораторных испытаний показали, что фанера на основе фурановой смолы, удовлетворяет требованиям, предъявляемым к водостойкой фанере: предел прочности при скалывании составил 1,51 МПа, разбухание – 13,7%.

С использованием материалов лесоустройства лесхозов Костромской области определена размерно-качественная структура осиновых пиловочных бревен:  72,2% пиловочного сырья имеет диаметр  14–24 см; 27,8% – диаметр 26–32 см.  При этом выход средних лесоматериалов составляет от 16 до 24%, крупных значительно ниже – от 11 до 19%  в зависимости от товарности древостоев.

Качественная характеристика пило-

Рис. 22. Структура сортового состава, % вочного сырья представлена в  виде диа-

осинового пиловочного сырья граммы (рис. 22).

Комплексный подход к использованию потенциала мягколиственной древесины реализован в части разработки технологического процесса на базе производственного участка  Кологривского районного лесхоза ОГУ «Костромаобллес», который принят к внедрению, а также при обосновании конструктивных параметров клееного бруса для использования при строительстве домов в средней климатической зоне.  Доказано,  что при замене ламели сорта А на ламель сорта С у пятислойного бруса коэффициент теплопроводности увеличится с 0,232 до 0,246 Вт/м·К, у трехслойного с  0,224 до 0,258 Вт/м·К. При этом расход сырья для производства 1 м3 бруса снизится соответственно  на 0,029 и 0,046 м3 или на 2,65% для пятислойного бруса и на 3,96 % для трехслойного.

Опытно-промышленные испытания по производству пятислойного клееного бруса из ламелей разного сорта проведены в январе 2011 г. в ООО «Продрев» г. Кострома, в ходе которых получено клееного стенового профилированного бруса сечением 160165 длиной 12000 мм  - 12,672 м3. Фактический расход обрезных пиломатериалов составил 1,47 м3 на 1 м3 бруса.

Установлено, что в основном снижение нормы расхода пиломатериалов произошло за счет уменьшения доли отходов, образующихся на операции вырезки дефектных мест. экономия материальных затрат за счет использования пиломатериалов третьего сорта в качестве исходного сырья для получения внутренних ламелей составляет 80 м3 на 1000 м3 готовой продукции или 343,2 м3 в год. Количество кусковых отходов снижается с 15 до 11,5 % при производстве трехслойного бруса и с 11 до 9 % – пятислойного.

Для производства клееных материалов их маломерной древесины (тонкомера) разработаны схемы технологического процесса,  переданные в 2008 г. для практического использования на предприятие ООО «Тайга плюс» в Костромской обл.

Разработаны и внедрены в ООО «Лесстройпроект» Островского района и ИП Мокрушин И.А. Буйского района Костромской области  рекомендации по использованию маломерной хвойной древесины для получения строительных погонажных изделий. В основу разработки технологического процесса положен комплексный подход, включающий анализ размерно-качественных показателей древесного сырья, анализ требований к готовой продукции, применение принципов безотходности производства и обоснование экономической целесообразности проектных решений.

За счет корректировки требований к заготовкам для производства блок-хауса без снижения качества готовой продукции достигнуто снижение доли образующихся отходов и увеличение выхода готовой продукции: с 69,7% до 74% .

В седьмой  главе «Экономическая эффективность комплексного подхода к созданию строительных материалов для деревянного домостроения» с использованием методов научного прогнозирования обоснована возможность экономии  затрат на закупку сырья при условии улучшения его качественной структуры на 2,46% в размере  3,17 млн руб. в год или 1,4 руб. на 1 м3  закупаемой древесины. Для нового вида импортозамещающей фанерной продукции рассчитана отпускная цена, обеспечивающая уровень рентабельности 32,8%.  При производстве продукции лесопиления из древесины мягколиственных пород для цеха на базе отечественного оборудования  определена рациональная структура ассортимента и обоснован размер ежемесячной прибыли (в ценах 2009 г.) 407 тыс. руб. на каждую 1 тыс. м3 пиломатериалов. Рентабельность при этом составляет 16,8%. Экономическая целесообразность учета внутренней сучковатости клееного бруса обоснована как условная годовая экономия расходов на отопление деревянного дома площадью 146,56 м2. 

Рис. 24. Алгоритм расчета обобщенного критерия

С учетом среднестатистического количества сучков в пятислойном клееном брусе термическое сопротивление по сравнению со справочным уменьшается с 1,11 м2·К/Вт до 0,88 м2·К/Вт, что приводит к увеличению теплопотерь на 4,87 Гкал в год или 2695 руб. (2008 г.) дополнительных расходов на отопление. Предложен вариант утепления стен, требующий единовременных затрат в размере 5,2 тыс. руб.

Для ООО «Корона-К», специализирующегося на производстве деталей для деревянного домостроения разработано техническое предложение по организации производства клееного профилированного бруса с внутренними слоями из низкосортной древесины, определен  объем инвестиций - 12735,3 тыс. руб., при сроке окупаемости 0,84 года с учетом продолжительности освоения производства один год. Затраты на сырье при этом сокращаются на 9,2%. В условиях действующего предприятия по предлагаемой  схеме сборки изготовлена партия клееного стенового профилированного бруса объемом 12,672 м3 , при этом достигнута экономия затрат в размере  10142,3 рублей, в т.ч. экономия материальных затрат – 10134,58 рублей;  экономия за счет снижения расхода электроэнергии на основных технологических операциях – 7,72 рубля. Расчетная экономия затрат на 1000 м3 готовой продукции составила 800,37 тыс. руб.

В результате использования в производстве клееного бруса сырья диаметром от 14 до 20 см, вместо 18 или 20 см, и замены схемы сборки пакетов новой, разработанной на основе теории «золотого сечения»,  ожидаемый экономический эффект составит 7282 руб. и 2202 руб. на 1 м3 готовой продукции.

В части реализации комплексного подхода к созданию строительных материалов для деревянного домостроения в работе обоснована методика комплексной оценки эффективности проектных решений на основе использования теории функции желательности.  Алгоритм расчета обобщенного критерия  реализован в виде компьютерной программы (рис. 24),  методика комплексной оценки эффективности использования малоценной древесины и древесных отходов внедрена в учебный процесс в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Костромской государственный технологический университет и рекомендована к применению при разработке инвестиционных проектов по профильной тематике

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

  1. Разработаны методологические принципы комплексного подхода к созданию конкурентоспособных строительных материалов из древесины, который базируется на древесиноведческих и технологических особенностях переработки маломерной, мягколиственной, низкокачественной древесины и отходов деревообработки, принципах ресурсосбережения и многоцелевой направленности решаемой проблемы. Рациональное использование малоценного древесного сырья позволяет получать строительные материалы и изделия с требуемыми эксплуатационными свойствами, что способствует решению двух взаимосвязанных стратегических задач обеспечения населения России доступным и комфортным жильем и развитием производств с углубленной переработкой древесины.
  2. В результате реализации комплексного подхода с учетом целевой направленности решаемой проблемы разработаны состав и определены основные технологические режимы производства новых импортозамещающих, низкотоксичных и доступных строительных материалов: водостойкая низкотоксичная фанера на основе фурановых смол и  клееный брус - из основного древесного сырья; комбинированный клееный брус и древесные композиционные материалы - из дополнительного древесного сырья, в т.ч. из низкотоварной древесины и отходов деревообрабатывающих производств.
  3. В ходе многолетних натурных исследований получены новые данные о размерно-качественных показателях древесного сырья, установлены тенденции их изменения, выведены аналитические зависимости параметров сучковатости березового фанерного сырья от  размеров лесоматериалов, которые не противоречат известным представлениям о сучковатости и рекомендованы к применению при обосновании требований к древесному сырью, разработке новых видов материалов и изделий, а также технологических режимов обработки сырья. Подтверждена гипотеза об относительной стабильности и статистической устойчивости основных размерно-качественных показателей древесного сырья, что позволяет использовать методы научного прогнозирования на этапе разработки рекомендаций, направленных на совершенствование процессов создания строительных материалов из древесины.
  4. На основании представлений о влиянии направления волокон и плотности древесины на ее теплопроводность представлена физико-математическая постановка задачи теплопроводности многослойных неоднородных материалов из древесины и выполнено ее решение на основе метода конечных элементов в программной среде Т-Flex. С учетом выявленных закономерностей процесса теплопроводности древесины впервые предложена математическая модель, отражающая взаимосвязь теплопроводности с наличием сучков в наружных и внутренних слоях клееной древесины. Разработанная модель рекомендована к применению при проектировании теплозащиты зданий из деревянного клееного бруса.
  5. Выполнен анализ существующих и обоснован новый способ контроля  теплопроводности материалов и изделий из древесины, предусматривающий автоматизацию процесса. Разработана методика контроля теплофизических параметров материалов из древесины, отличающаяся от аналогов универсальностью (применимость в условиях стационарной и нестационарной теплопроводности),  простотой и доступностью, что позволяет рекомендовать ее для мониторинга тепловых показателей изделий как при производстве продукции, так и в эксплуатируемых зданиях. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено, что в зависимости от размеров и количества сучков коэффициент теплопроводности клееного бруса, склеенного из сосновых ламелей, при влажности древесины 10%, температуре 20 °С, принимает значения в интервале от 0,184 до 0,229 Вт/м·К., что соответствует отклонению от справочных данных для цельной древесины от  0,54 до 5,98 %. Тем самым подтверждена гипотеза о необходимости учета внутренней сучковатости  на этапе проектирования.
  6. Теоретически и экспериментально обоснована возможность создания комбинированного клееного бруса из древесины сосны и осины; с учетом особенностей физико-механических свойств этих древесных пород выявлена взаимосвязь конструктивных размеров отдельных слоев бруса с его эксплуатационной прочностью. Установлено, что использование осины во внутреннем слое клееных материалов возможно, но ведёт к снижению прочностных свойств конструкций. Снижение прочности клеевого соединения обусловлено разницей коэффициентов усушки и разбухания древесины сосны и осины. Возможным способом устранения этой разницы является применение осиновых заготовок в тонких наружных слоях ограждающих конструкций.
  7. Установлены основные факторы, определяющие проявление синергетического эффекта при производстве клееного бруса из заготовок маломерных сечений с использованием теории «золотого сечения». Подтверждена гипотеза о снижении внутренних напряжений в клееной древесине при уменьшении размеров ламелей и ширины годичных слоев в результате самоорганизации структуры на границе анатомических элементов годичного слоя и клеевого адгезива. Данный вывод вполне согласуется с идеей комплексного подхода к созданию строительных материалов для домостроения, поскольку создаются предпосылки для расширения сырьевой базы производства, улучшения условий лесопользования и повышения эффективности производства строительных материалов для деревянного домостроения за счёт снижения материальной составляющей в себестоимости готовой продукции.
  8. С учетом известных представлений о влиянии фураносодержащих смол на свойства материалов разработан состав клеевой композиции и впервые установлена взаимосвязь основных эксплуатационных свойств фанеры на основе фурановой смолы и технологических режимов ее производства. Выполнена экспериментальная оптимизация основных технологических режимов производства  фанеры на основе фурановых смол и получены регрессионные модели, позволяющие прогнозировать качественные показатели нового вида продукции. В производственных условиях доказана возможность получения фанеры на основе применения фурановой смолы со следующими эксплуатационными показателями: разбухание Рs = 13,7 %, предел прочности при скалывании =1,51 МПа. В фанере, склеенной клеевой композицией на основе применения фурановой смолы, содержится менее 5 мг свободного фурфурола на 100 г фанерной плиты. Учитывая, что фурфурол не является газом и безопаснее формальдегида в 10-20 раз, рекомендуется использовать полученный материал в жилищном строительстве.
  9. В результате комплекса экспериментальных исследований установлено, что  применение добавок станочной стружки-отходов к специальной стружке обеспечивает  получение древесных композитов – ДСтП, обладающих заданными эксплуатационными свойствами. В результате управления сочетанием уровней факторов «фракционный состав» и «вид стружки» значительно изменяются показатели ДСтП, что объясняется наличием синергетического эффекта взаимодействия между этими факторами: уменьшение доли крупной (10/7) и пылевой фракции увеличивает прочность ДСтП на статический изгиб благодаря более качественным клеевым контактам между частицами стружки; использование в наружных слоях стружки только от центробежных стружечных станков приводит к увеличению как прочности ДСтП при статическом изгибе, так и прочности на разрыв перпендикулярно пласти плиты.
  10. В области создания древесных композитов строительного назначения впервые выявлены закономерности, устанавливающие взаимосвязь  основных эксплуатационных свойств и технологических режимов производства и свойства нового вида плитного материала на основе отходов фанерного производства – шпона-рванины. Полученные в результате исследований регрессионные модели позволяют управлять процессом создания древесных композитов с целью получения материалов с заданными эксплуатационными свойствами. В частности, для получения конкурентоспособного композиционного плитного материала - аналога импортных плит Europlay, обладающего разбуханием по толщине за 24 часа Рs = 11 %, прочностью при статическом изгибе и = 27,2 МПа рекомендовано следующее сочетание уровней  технологических параметров процесса производства:  норма расхода связующего в наружных слоях 8 % от веса абсолютно сухих древесных частиц; температура прессования 170 °С; удельная продолжительность прессования 0,3 мин/мм прессуемой плиты. Данные характеристики отвечают требованиям, предъявляемым  EN 312 к особо прочным плитам марки Р6.
  11. Определена экономическая эффективность внедрения комплексного подхода к созданию следующих видов строительных материалов для деревянного домостроения: при организации производства клееного бруса из маломерной древесины от 2,2 до 7,3 млн руб. на 1 тыс. м3 готовой продукции;  при производстве клееного бруса с применением  низкосортной древесины расчетная экономия затрат на 1тыс. м3 готовой продукции составила 800,37 тыс. руб; при комплексном решении технологического процесса переработки мягколиственной древесины на продукцию для деревянного домостроения – 407,25 тыс. руб. на 1 тыс. м3 сухих пиломатериалов.

Основные публикации автора, отражающие содержание работы

  1. Титунин А.А. Повышение качества клееной древесины : монография / М. Г. Левин [и др.] ; под науч. Ред.  М. Г. Левина. – Кострома : Изд-во КГТУ, 2005. – 164 с.  10,25 п.л./ 2,06 п.л..
  2. Титунин А.А. Эколого-экономические аспекты безотходных технологий переработки лесных ресурсов  : монография / А. А. Титунин, В. М. Каравайков, Т. Н. Вахнина. – М. : Новые технологии, 2007. – 48 с. / 24 с. 2,94 / 1,45 п.л.
  3. Титунин А.А. Ресурсосбережение в деревообрабатывающей промышленности. Организационно-технические аспекты : монография / А. А. Титунин. – Кострома : Изд-во КГТУ,  2008. – 149 с. 9,31 / 9,31 п.л.
  4. Титунин, А.А. Проектирование и производство строительных материалов из древесины. Комплексный подход : монография / А. А. Титунин, К. В. Зайцева ; отв. ред. А. М. Ибрагимов. – Кострома : Изд-во Костромского гос. технол. ун-та, 2009. – 185 с. 11,81 / 9,31 п.л.
  5. Сажин В.С. Комплексное использование древесины : учеб. пособ. / В. С. Сажин, А. А. Титунин, А.  Н. Новиков. – Кострома : Изд-во КГТУ, 1997. – 82 с.  5,13 п.л. / 2,13 п.л.

Статьи в журналах, включенных в перечень, рекомендуемый ВАК

Минобразования России

  1. Титунин А.А. Теплопроводность деревянных клееных конструкций / А.А. Титунин, В.М. Каравайков,  К.В.  Сироткина // Строительные материалы. – 2007. - № 10. -  С. 66-67. 0,44 / 0,2 п.л.
  2. Титунин А. А. Проблемы использования древесных материалов в строительстве /  А.А. Титунин, Т.Н. Вахнина, В.М. Каравайков // Жилищное строительство – 2009. – № 7. – С.10–12  0,31/0,1
  3. Титунин А.А. Упругие  деформации в клееной древесине / А.А.Титунин // Строительные материалы. – 2009.  №10. – С.45–47  0,31 п.л.
  4. Титунин А.А. Снижение материальных затрат в производстве клееного бруса
    A.A. / А.А.Титунин // Строительные материалы. – 2009. – №12. – С. 59-62.  0,5 п.л.
  5. Ибрагимов А.М.  Применение математической теории теплопроводности для проектирования ограждающих конструкций из клееного бруса / А. М. Ибрагимов, А. А. Титунин // Строительные материалы. – 2010. – №1. – С. 64–65. 0,5/0,25 п.л.
  6. Титунин А.А. Эффективность проектных решений ограждающих конструкций из клееного бруса / А.А.Титунин, К.В. Зайцева // научно-технический журнал Вестник МГСУ. – 2010. – №2 – С. 203-207  0,5 п.л./0.25 п.л.
  7. Титунин А.А. Исследование температрурных полей на основе метода конечных элементов / А.А.Титунин, Е.А. Зажарнова // научно-технический журнал Вестник МГСУ. – 2011. – №7 – С. 585-589  0,5 п.л./0.25 п.л.
  8. Титунин А.А. Исследование эксплуатационных показателей древесных композиционных материалов с использованием вторичного древесного сырья / А.А.Титунин, Т.Н. Вахнина // научно-технический журнал Вестник МГСУ. – 2011. – №7 – С. 641-645  0,5 п.л./0.25 п.л.
  9. Хрулев В.М. Реализация эффектов аддитивности и синергизма в конструкциях из композиционных материалов для деревянного домостроения / В.М. Хрулев,  А. А. Титунин,  Р. Р. Ибатулин. // Конструкции из композиционных материалов : межотраслевой науч.-технич. журнал РАН, Вып. 2. –  Москва, 2004. –  С. 10-12. 0,38 п.л./ 0,13 п.л.
  10. Титунин А. А. Решение некоторых экологических проблем при переработке древесных ресурсов / А. А. Титунин, В. М. Каравайков // Безопасность жизнедеятельности. – 2006. - № 11. – С. 29-31. 0,38 п.л./0,19 п.л.
  11. Титунин А.А. Научные и организационно-технические аспекты функционирования системы управления качеством продукции / Т.Н. Вахнина, А.А. Титунин, А.А.  Белихин // Деревообрабатывающая промышленность. – 2007. - №1. – С.16-17. 0,38 п.л. / 0,19 п.л.
  12. Титунин А.А. Потенциал лесопромышленного комплекса Костромской области и задачи повышения эффективности деревообрабатывающей промышленности / А.А. Титунин, В.М. Каравайков // Вестник Московского государственного университета леса – Лесной вестник. – 2008. – №4. – С. 89-94.
  13. Титунин А.А. Разработка методики определения эксплуатационных параметров клееного бруса/ К.В. Зайцева, А.А. Титунин // Вестник Московского государственного университета леса – Лесной вестник. – 2008. – № 6. -  С. 67-71. 0,5 п.л./0,25 п.л.
  14. Титунин А.А. Обоснование использования осины в производстве деревянных клееных конструкций / Т. В. Шереметьева, А.А. Титунин  // Вестник Московского государственного университета леса – Лесной вестник. – 2008. – № 6. С. 63-67.  0,5 п.л./0,25 п.л.
  15. Титунин А.А. Методологический подход к оценке эффективности использования древесных ресурсов/ А.А. Титунин  // Вестник Московского государственного университета леса – Лесной вестник. – 2009. – №3. – С. 74-80 0,56 п.л.

Статьи в сборниках научных трудов

  1. Титунин А.А. Использование отходов нижнескладских работ при производстве арболита / А. А. Титунин , В. С. Сажин // Лесосечные, лесоскладские работы и транспорт леса : межвуз. сб. науч. тр.  –  С-Пб. : ЛТА. – 1993.  0,25 п.л. / 0,13 п.л.
  2. Титунин А. А. Экспериментальные исследования прочности деревянных клееных конструкций / А. А. Титунин // Вестник строителя. - М. : Госстрой РФ, 2002. – 0,13 п.л.
  3. Тихомиров Л.А. Оптимизация технологических режимов производства фанеры на основе фурановой смолы  / Л. А. Тихомиров, А. А. Титунин, С. А. Угрюмов // Сборник трудов молодых ученых КГТУ. – Кострома, : Изд-во КГТУ, 2002. – Вып. 3. – 0,25 п.л. /  0,13 п.л.
  4. Титунин А.А. Исследование свойств клееных материалов / А. А. Титунин // Строение, свойства и качество древесины : труды IV Международного симпозиума, Том I. – Санкт–Петербург : С-ПбГЛТА, 2004. – С. 355-356.
  5. Титунин А.А. Определение коэффициента теплопроводности клееной древесины / А. А. Титунин, Ю. П. Данилов, В. П. Чулков, К. В.  Сироткина // Вестник КГТУ, вып.11.- Кострома : КГТУ, 2005. – С. 114-117. 0,25 п.л./ 0,13 п.л.
  6. Карасов М.А. Экспериментальные исследования упругих деформаций в клееной древесине / М. А. Карасов, А. А. Титунин // Научные труды молодых ученых КГТУ,  Вып. 6, часть 1 (секции I–VIII). – Кострома : Изд-во КГТУ, 2005. – 0,19 п.л.  / 0,1 п.л.
  7. Титунин А.А. Совершенствование метода комплексной оценки использования древесных ресурсов / А. А. Титунин // Вестник КГТУ, вып. 17. - Кострома : КГТУ, 2008. – С.110–112. 0,31/0,31 п.л.
  8. Титунин А.А. Исследования статистической устойчивости качественных показателей фанерного сырья / А. А. Титунин, Г.Ф Костина // Научные труды молодых ученых КГТУ, В 2 ч. Часть 1 (секции I–VIII) / Костромской государственный технологический университет. –  Вып.9. - Кострома : Изд-во КГТУ, 2008. –  С.147-150.  0,25 п.л./0,13 п.л.
  9. Титунин А.А. Снижение материалоемкости продукции – основное направление ресурсосбережения на деревообрабатывающих предприятиях / А.А.Титунин // Вестник Костромского государственного технологического университета : рецензируемый периодический научный журнал / Костромской гос.технол. ун-т. – Кострома : КГТУ, 2008. - №18. - Кострома, 2008. – С.68-71  0,31 п.л./0,31 п.л. 
  10. Титунин А.А. Математическая модель теплопроводности клееного бруса и ее применение при проектировании ограждающих конструкций деревянных зданий / А.А. Титунин, К.В. Зайцева // Вестник Костромского государственного технологического университета : рецензируемый периодический научный журнал / Костромской гос.технол. ун-т. – Кострома : КГТУ, 2009. - №20. – С. 31-34.  0,31 п.л./0,31 п.л.
  11. Титунин А.А.  Совершенствование эксплуатационных показателей древесных плит строительного назначения /  Т.Н. Вахнина, А.А Титунин, А.Н. Яблоков / Научный вестник Костромского государственного технологического университета. Электронный журнал, вып. 2, 2010. [Электронный ресурс.] -  режим доступа: http://vestnik.kstu.edu.ru/
  12. Титунин А.А. Применение метода конечных элементов в задачах теплопроводности материалов из древесины / А.А. Титунин // Вестник Костромского государственного технологического университета : рецензируемый периодический научный журнал / Костромской гос.технол. ун-т. – Кострома : КГТУ, 2011. - № 1 (26). – С. 51-54.  0,31 п.л./0,31 п.л.

Статьи в центральных журналах

  1. Титунин А.А. «Золотое сечение»  в деревянных клееных конструкциях / А.А.Титунин // Дерево.RU. – 2008. – №5. – С.148-158.  0,63/0,63 п.л.

Материалы и сборники трудов междунродных и всероссийских конференций

  1. Титунин А. А. Исследование прочности клееной древесины / А. А. Титунин // Материалы Всероссийской научн.-техн. конф. – Вологда : ВГТУ, 2002. –0,13 п.л.
  2. Титунин А. А. Обеспечение качества деревянных клееных балок / А. А. Титунин Деревянные клееные конструкции – будущее ХХ1 века : материалы междун. научно-практич. конф. – М. : НТОБумдревпром, 2003. – 0,19 п.л.
  3. Титунин А. А. Перспективные технологии переработки древесного сырья / А.А Титунин // Высокие технологии. Инновации. Инвестиции : материалы Первого регионального форума. – Кострома : Изд-во КГТУ, 2005. – 0,31 п.л.
  4. Карасов М.А. Исследование внутренних напряжений в многослойных клееных конструкциях / М. А. Карасов, А. А. Титунин // Актуальные проблемы лесного комплекса : сб. научн. тр. по итогам  междунар. научн.-техн. конф. / Под ред. Е.А. Памфилова. – Брянск : БГИТА, 2005. – Вып. 12. – С. 155-159.  0,4 п.л./ 0,3 п.л.
  5. Титунин А.А. Обоснование способа определения напряжений в клееной древесине / М.А.Карасов, А.А.Титунин // Современные наукоемкие  инновационные технологии развития промышленности региона : сб. трудов / Международная научно-техническая конф.  – Кострома: Изд-во КГТУ, 2006. – С. 199-200. 0,06 п.л. / 0,03 п.л.
  6. Титунин А.А. Анализ направлений ресурсосбережения на деревообрабатывающих предприятиях / А. А. Титунин // Современные наукоемкие  инновационные технологии развития промышленности региона : сб. трудов / Международная научно-техническая конф.  – Кострома: Изд-во КГТУ, 2006. – С. 201. 0,06 п.л.
  7. Титунин А.А. Анализ направлений использования осинового сырья / А.А. Титунин,  Ю.П.Данилов // Актуальные проблемы лесного комплекса : сб.  научн. трудов по итогам международн. начно-технич. конф. / Под ред. Е.А. Памфилова. – Брянск : БГИТА, 2006. – Вып. 16. – С. 163-165.  0,38 п.л./ 0,19 п.л.
  8. Титунин А.А. Решение задачи оптимизации параметров ресурсосберегающих ограждающих конструкций деревянных зданий / А.А. Титунин,  К.В. Зайцева // Актуальные проблемы лесного комплекса : сб.  научн. трудов по итогам международн. начно-технич. конф. / Под ред. Е.А. Памфилова. – Брянск : БГИТА, 2007. – Вып. 20. – С. 137-140.  0,38 п.л./ 0,19 п.л.
  9. Титунин А.А. Оценка точности прогноза показаний обеспеченности сырьем деревообрабатывающих предприятий / А.А. Титунин,  Г.Ф Костина, Е.А.Боровков // Актуальные проблемы лесного комплекса : сб.  научн. трудов по итогам международн. начно-технич. конф. / Под ред. Е.А. Памфилова. – Брянск : БГИТА, 2008. – Вып. 21. – С. 278-281.  0,38 п.л./ 0,19 п.л.
  10. Титунин А.А. Разработка методики оценки эффективности использования древесных ресурсов. / А.А. Титунин. // Актуальные проблемы развития лесного комплекса : материалы Междунар. научно-технич. конф./ Вологодский государственный технический университет.  – Вологда : ВоГТУ, 2008. – С.145-147. 0.31/0.31 п.л.
  11. Титунин А.А. Разработка организационно-технических основ ресурсосберегающих технологий деревянного домостроения. / К.В.Зайцева, А.А. Титунин. // Актуальные проблемы развития лесного комплекса :  материалы Междунар. научно-технич. конф./ Вологодский государственный технический университет.  – Вологда : ВоГТУ, 2008. – С.95-97. 0,31/0,15 п.л.
  12. Титунин А.А. Приоритетное направление ресурсосбережения в домостроении / А.А. Титунин // Достижения и проблемы материаловедения и модернизации строительной индустрии : Материалы XV Академических чтений РААСН – Междунар. научн.-техн. конф. – Казань : КазГАСУ, 2010. – Т.2. – С. 253-257. 0,44 п.л.
  13. Титунин А.А. Древесные плиты строительного назначения из форматированной стружки / Т. Н. Вахнина, А.А. Титунин,  А.А.Рыбакова // Современные технологические процессы получения материалов и изделий из древесины : материалы международной научно-технической конференции (17-21 мая 2010 г. ) / под ред. Проф. А.О.Сафонова.  – Воронеж : ГОУ ВПО ВГЛТА, 2010. –  С. 36.
  14. Титунин А.А. Ресурсосберегающие аспекты проектирования и производства клееного бруса. / К.В. Зайцева, А.А. Титунин // Современные технологические процессы получения материалов и изделий из древесины : материалы международной научно-технической конференции (17-21 мая 2010 г. ) / под ред. проф. А.О.Сафонова.  – Воронеж : ГОУ ВПО ВГЛТА, 2010. –  С. 40-45.
  15. Титунин А.А. Обоснование режимов производства древесных композиционных материалов с использованием вторичного древесного сырья / А.А. Титунин, Т. Н. Вахнина //Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий для экономики региона : сб. трудов междунар. науч.-техн. конф. / Костром. гос. технол. ун-т. – Кострома : Изд-во Костром. гос. технол. ун-та, 2010. – с. 216-217.
  16. Титунин А.А. Применение вероятностного подхода к моделированию сучковатости клееного бруса/ А.А.Титунин // Актуальные проблемы развития лесного комплекса : материалы Междунар. научно-технич. конф. (7-9 декабря 2010 г.) / Вологодский государственный технический университет.  – Вологда : ВоГТУ, 2011. – С.112-113.
  17. Титунин А.А. Применение метода конечных элементов в исследованиях параметров теплопроводности древесных материалов / Е.А. Зажарнова, Н.В. Котина/  Лес -2011 : материалы XII международной научно-технической конференции. [Электронный ресурс.] -  режим доступа: http://science-bsea.bgita.ru/2011/les_2011

Авторские свидетельства и патенты

  1. Патент 2190651 РФ, МПК 7 С09 J 161/00. Клей для фанеры / Ф. Ф. Соколов, С. А. Угрюмов, А. И. Глущенко, А. А. Титунин : заявитель и патентообладатель КГТУ. - № 2000102982/04; заявл. 07.02.2000; опубл. 10.10.2002, Бюл.№28. – 3 с.
  2. Патент 2265829 РФ, МПК 7 G 01 N 21/78; 33/46; C 07 D 307/48.  Способ определения содержания свободного фурфурола в клееной фанере на основе фурановой смолы / С. А. Угрюмов, А. И. Глущенко, А. А.  Титунин, Л. А. Тихомиров : заявитель и патентообладатель КГТУ. - № 2004122308/04; заявл. 19.07.2004.; опубл. 10.12.2005, Бюл.№34. – 4 с.
  3. Патент 2287548  РФ, МПК 7 С09 J 161/00. Клей для фанеры / С. А. Угрюмов, Л. А. Тихомиров, А. А. Титунин : заявитель и патентообладатель КГТУ. - № 2004122290/04; заявл. 19.07.2004; опубл. 20.11.2006, Бюл.№32. – 3 с.





© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.