сотрудник
г. Воронеж, Воронежская область, Россия
В данной статье приводятся результаты экспериментальных исследований композиционных материалов (КМ) с заполнителем из древесины хвойных и лиственных пород, влияние агрессивной среды на их физико-механические характеристики.
упругость, прочность, композици-онные материалы, влагопоглощение, древесины, шпа-лы
Стремление соединить в КМ давно известные вя-жущие (цемент, известь, сера) и древесину в единый монолит не привело к созданию высокопрочных долговечных композитов. Общие причины несовместимости отвержденных минеральных вяжущих и древесины состоят в том, что эти материалы склонны насыщаться водой, которая может вызвать гниение древесины, инициировать выделение ею веществ (сахара), способных ингибировать процесс отверждения, например, цементного теста, а также разрушить любую матрицу под действием вызванного ею давления стесненного набухания.
Интенсивная замена деревянных шпал на железо-бетонные ведет к большим, но, как правило, не учитываемым в условиях так называемых «рыночных отношений» экономическим потерям, которые складываются из физико-технических и механических недостатков железобетона - большой массы, электропроводности, хрупкости, ограниченной коррозионной стойкости и, главное, жесткости, приводящей к износу рельсов и бандажей колесных пар подвижного состава. И все же, при отсутствии учета этих потерь службами пути железных дорог, складывается ситуация, когда начальная стоимость железобетонной шпалы оказывается ниже, чем стоимость шпалы из новых композиционных материалов, например, древесного композиционного материала (КМ), созданного в Воронежской государственной лесотехнической академии, и лишенного выше названных недостатков. Древесный КМ более чем на 70 % состоит из компонентов, которые могут быть получены на основе отходов лесного комплекса и деревообрабатывающих производств или являются таковыми - это фурфуролацетоновая смола (связующее полимерной матрицы), а также древесная щепа, срезы хлыстов и т.п. (армирующие заполнители) [1].
В базовом составе древесного композиционного материала на фурфуролацетоновой смоле ФАМ для железнодорожных шпал общего назначения в качестве армирующего заполнителя используются кусковые отходы переработки древесины. Однако, для брусьев стрелочных переводов длиной более пяти метров прочность при изгибе этого вида ДСВКМ оказывается недостаточной.
Для увеличения характеристик изгиба предлагается применять армирующие каркасы из древесины любых пород.
Прокладки выполняют в деревянном каркасе ту же роль, что наклонная стальная арматура в железобетонных элементах, т.е. они должны препятствовать возникновению трещин в направлении главных растягивающих напряжений, возникающих в элементах конструкций из ДСВКМ под действием технологических и эксплуатационных факторов [1].
В связи с этим, были проведены экспериментальные исследования по определению упругих характеристик древесины некоторых лиственных и хвойных пород с учетом анизотропии ее свойств на сжатие вдоль и поперек волокон, а также на статический изгиб.
В соответствии со стандартными методиками нами были проведены экспериментальные исследования по определению пределов прочности (σ, МПа) образцов древесины на сжатие вдоль и поперек волокон. По полученным результатам (табл. 1) с использованием ПЭВМ были построены графики зависимости пределов прочности от влажности образцов (число образ-
1. Стородубцева, Т. Н. Композиционный материал на основе древесины для железнодорожных шпал [Текст] : Трещиностойкость под действием физических факторов: Моногр. / Т. Н. Стородубцева. – Воронеж : Изд-во Воронеж. гос. ун-та, 2002. – 216 с.
2. Харчевников, В. И. Упругие характеристики древесины сосны – армирующего заполнителя композиционных материалов на основе полимерного и цементного связующего [Текст] / В. И. Харчевников, Т. Н. Стородубцева. // Изв. вузов. Лесн. журн.. – 2002. – № 6.– С. 52-59.
3. Ашкенази, Е. К. Анизотропия древесины и древесных материалов [Текст] / Е. К. Ашкенази. – М. : Лесн. пром-сть, 1978. – 224 с.
4. Лукьянова, Н. Ю. Статистика: Корреляционно-регрессионный анализ статистических связей на персональном компьютере [Текст] : Метод. указан. к практ. занят. / Н. Ю. Лукьянова. – Калининград : Изд-во КГУ, 1999. - 35 с.
