Влияние породы древесины на ее долговечность

Для клееных деревянных конструкций обычно используется древесина сосны. Вместе с тем заметную долю в поставках пиломатериалов на деревообрабатывающие заводы составляет древесина лиственницы. Эта древесина считается малопригодной для изготовления клееных конструкций в связи с повышенным содержанием в ней смолистых и экстрактивных веществ, а также значительным короблением при сушке и развитием опасных внутренних напряжений, приводящих к растрескиванию материала.

Учитывая, что в перспективе доля лиственничной древесины в изготовлении строительных изделий и конструкций будет возрастать, необходимо исследовать ее способность к склеиванию современными синтетическими клеями и изучить свойства клеевых соединений, особенно в отношении стойкости и долговечности. Исследования проведены в ЦНИИСК им. Кучеренко, ЛТА им. Кирова и в НИСИ им. Куйбышева. В частности, на кафедре полимеров и технологии бетонов НИСИ им. Куйбышева В.А. Забуруновым и В.Т. Дудником изучалась кинетика теплового старения клееных соединений древесины лиственницы и проводилась прогнозная оценка их долговечности экстраполяционным методом в сравнении со свойствами клеевых соединений древесины сосны.

Для изготовления образцов использовали древесину, высушенную до влажности 8-10%. Клеи (КБ-3, ФР-100, ФР-12) наносили на обе склеиваемые поверхности с расходом примерно 230-250 г/м². Склеивание древесины сосны и лиственницы производилось при нормальной температуре с выдержкой под давлением соответственно 0,4-0,5 и 1 МПа. После склеивания образцы выдерживали неделю в помещении, а затем определяли их прочность. За исходные данные для построения кривых теплового старения принимали среднее арифметическое предела прочности на скалывание вдоль волокон 15 образцов, определенного после их увлажнения в течение 48 ч. Испытание на ускоренное старение осуществляли нагреванием образцов в воде при 60, 80, 100°С с периодическим определением прочности клеевых соединений.

С увеличением продолжительности термообработки и при возрастании температуры наблюдается существенная разница в свойствах клеевых соединений древесины лиственницы и сосны.

Так, соединения древесины сосны на клеях ФР-12 и ФР-100 по мере продолжительности термообработки теряют прочность в меньшей степени, чем соединения древесины лиственницы. Напротив, соединения древесины лиственницы на клее КБ-3 оказываются более стойкими к термовлажностному старению, чем соединения древесины сосны на этом клее.

Значения энергии активации определены из условия потери 15% первоначальной прочности. Время потери этой прочности принято за прогнозируемую долговечность. Для соединений древесины лиственницы на клее КБ-3 это время составляет 2,66 г, на клее ФР-100 - 0,5 г, на клее ФР-12 - 0,6 г. Из этого следует, что склеивание древесины лиственницы резорциновым или алкилрезорциновым клеем без какой-либо их модификации нецелесообразно. Поэтому рекомендуется применять наполнители, например глинитную муку или модифицировать резорциновые клеи казеином в порошке.

В Новосибирском инженерно-строительном институте разработан способ склеивания древесины лиственницы повышенной (до 25%) влажности. В связи с этим было изучено влияние повышенной влажности при склейке на кинетику теплового старения клеевых соединений. Испытывались на скалывание по клеевому шву стандартные образцы, изготовленные на клеях ФР-12 и ФР-100. Нагревание образцов при трех уровнях температуры (60, 80 и 100°С) производилось в сухом состоянии и в паровоздушной среде. Опыты показали, что кинетика теплового (сухого) старения образцов, склеенных при влажности 9 и 25% (клей ФР-100) практически одинакова. Через 150-180 сут старения при 100°С прочность клеевых швов снизилась до 77, а при 60°С - до 87% первоначальной, независимо от исходной влажности образцов. При нагревании в паровоздушной среде старение образцов, склеенных при влажности древесины 15% (клей ФР-100), было более интенсивным, чем старение образцов, склеенных при влажности 25%. Из этого следует, что прогнозируемая долговечность клеевых соединений древесины лиственницы, образованных при повышенной влажности, должна быть не ниже, чем образованных при нормальной влажности, а в случае эксплуатации во влажной среде даже несколько выше - вследствие идентичности условий склеивания и условий старения.