ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДРЕВЕСИНЫ, МОДИФИЦИРОВАННОЙ УЛЬТРАЗВУКОВЫМ МЕТОДОМ


Статья опубликована в сборнике трудов «Строительство — формирование среды жизнедеятельности»

Шашков А.А., студент 5 курса ИГЭС

Научный руководитель –

Линьков В.И., д-р техн. наук, зав. кафедрой КДиП

ФГБОУ ВО “Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет”

 

ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДРЕВЕСИНЫ, МОДИФИЦИРОВАННОЙ УЛЬТРАЗВУКОВЫМ МЕТОДОМ

 

В настоящее время существуют различные методы модификации древесины. Но наряду с давно известными (термическим, пропиткой маслами и меламиновыми смолами, ацетилированием и др.) появляются новые. В частности, ультразвуковой метод модификации древесины.

Ультразвук и ранее применялся при обработке древесины. Известны работы по резанию древесины с наложением ультразвуковых колебаний, снижающих силы резания, а так же метод ультразвуковой сушки древесины. Однако именно для модификации древесины метод ранее не использовался.

Предложенный метод назван разработчиками “кованая древесина” по аналогии с процессом ковки металла, который представляет  собой изменение внутренней структуры  и свойств посредством механического и температурного воздействия. Для обработки древесины используется станок с излучающими волноводами с рабочей частотой 22кГц±10%. Принцип работы станка заключается в воздействии на древесину ультразвуковых импульсов с одновременным обжимным усилием заготовки. При этом наблюдается увеличение плотности верхнего слоя древесины, а так же возрастает поверхностная твердость обработанного образца (в 1,5-3 раза в зависимости от породы). Уплотненный слой толщиной до 3 мм является равномерно твердым, а далее по глубине плотность и твердость древесины снижается.

Отмечено снижение  скорости впитывания воды поверхностью древесины после обработки изделия. Вода на модифицированном образце не растекалась, собиралась каплями с большим углом смачивания, как на тефлоновом покрытии. Снижение впитываемости наблюдается так же при обработке изделий дорогостоящими лакокрасочными материалами. Во всех случаях после модификации уменьшается расход ЛКМ.

Древесину, прошедшую модификацию ультразвуком разработчиками технологии рекомендуется использовать для внутренней отделки и напольных покрытий. Я захотел применить этот способ модификации древесины для изготовления конструкционных строительных материалов. Поскольку испытания несущей способности и деформативности древесины, модифицированной ультразвуковым методом, ранее не проводились, мною была заказана партия образцов для лабораторных исследований.

Производились испытания трех модифицированных и трех немодифицированных образцов древесины лиственницы размерами 20х20х30 мм на сжатие вдоль волокон согласно ГОСТ 16483.10. Также при испытаниях измерялись деформации образцов посредством индикаторов часового типа с ценой деления 0,01 мм.

Проведенные испытания и выполненные расчеты показали, что данный способ не влияет на прочностные характеристики древесины, так как полученные показатели прочности обычной и модифицированной ультразвуком древесины отличаются не более, чем на 1,7% (73,70 и 74,96 МПа). Однако выявлено значительное сокращение рыхлых деформаций у модифицированного образца, а также небольшое снижение общей деформативности материала.

На основе полученных данных можно сделать вывод, что наиболее рациональное применение ультразвукового способа модификации древесины для несущих конструкций – это обработка контактных площадок деревянных элементов в узловых сопряжениях, поскольку на контактных площадках возникают наибольшие рыхлые деформации. В свою очередь, накопление рыхлых деформаций в узлах может привести к недопустимым деформациям конструкции в целом. Данный метод обработки является экономически эффективным: по подсчетам разработчиков технологии, стоимость обработки одного квадратного метра поверхности древесины не превышает 70 рублей.

При использовании более мощных источников ультразвукового излучения в станке модификация будет производиться на большую глубину, что позволяет ожидать серьезного повышения прочностных характеристик древесины. Применение модифицированной ультразвуком древесины в несущих конструкциях должно привести к снижению расхода материалов по сравнению с традиционными решениями. Это станет следующим шагом в развитии конструкций из дерева и пластмасс.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

  1. http://kovdrev.ru
  2. ГОСТ16483.10-73* “Древесина. Методы определения предела прочности при сжатии вдоль волокон”.
  3. Хрулев В.И. Модифицированная древесина в строительстве. М.: Стройиздат, 1986 г.
  4. Ультразвуковая обработка древесины. Деревообработка. Лесная индустрия №11 (79), Ноябрь 2014 г.
  5. Кованая древесина. Лесная наука. ЛесПромИнформ №2 (108), 2015 г.
  6. Woodworking news №12 (168), 2014 г.
Рейтинг: 0

Автор публикации

0
не в сети 3 года

Shashkov_Alexey

Комментарии: 0Публикации: 7Регистрация: 16-02-2016

Оставьте комментарий


Яндекс.Метрика
Авторизация
*
*


Регистрация
*
*
*

Генерация пароля