Влияние термообработки и пропитки полимерным составом на прочностные и деформативные свойства древесины

Введение. Древесина, несмотря на широкое применение, обладает сравнительно невысокой прочностью, что обусловливает необходимость разработки методов улучшения ее свойств. В статье рассмотрены основные способы модификации: термообработка и пропитка полимерными составами. Термообработка повышает устойчивость к гниению и снижает влагопоглощение. Пропитка обеспечивает защиту от биологических воздействий, практически нулевое влагопоглощение и повышенную износостойкость.

Цель. Сравнение физико-механических и прочностных свойств обычной, термообработанной и пропитанной полимерным составом древесины сосны.

Материалы и методы. Выполнены натурные испытания деревянных образцов из сосны второго сорта на сжатие вдоль волокон с фиксацией вертикальных напряжений сжатия и деформаций. Испытания выполнены на гидравлическом прессе с максимальной нагрузкой 50 т. Для фиксации деформаций и напряжений использовалось тензометрическое оборудование.

Результаты. В ходе проведения натурных испытаний были определены физико-механические характеристики обычной, термообработанной, пропитанной полимерным составом, термообработанной и пропитанной полимерным составом древесины. Определен предел прочности исследуемых образцов и построены графики относительных деформаций, показывающие изменение пределов прочности древесины для упругой стадии работы материала. Согласно результатам натурных испытаний, упругая стадия работы древесины при сжатии доходит до 120 кН.

Выводы. На основании натурных испытаний установлено, что термообработка и пропитка древесины полимерными составами приводят к снижению деформативности, увеличению хрупкости и колкости материала (о чем свидетельствует характер разрушения образцов), уменьшению прочности и модуля упругости материала на 5–10 %. Однако модификация древесины обеспечивает повышенную защиту от биологических воздействий и влаги, увеличивая срок службы конструкции.

1. ГОСТ 16483.9-73. Древесина. Методы определения модуля упругости при статическом изгибе. Москва: ИПК Издательство стандартов; 1999.

2. СП 64.13330.2017. Деревянные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-25-80 [интернет]. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/456082589.

3. <i>Колесников Н.В., Арискин М.В., Мартышкин Д.О., Меркушов А.В.</i> Совершенствование расчетов соединений анизотропных конструкционных материалов. Вестник НИЦ «Строительство». 2024;41(2):69–78. https://doi.org/10.37538/2224-9494-2024-2(41)-69-78.

4. <i>Данилов В.М., Ерофеев А.В., Горохов Т.И.</i> Возможности программного комплекса ANSYS для решения научно-практических задач в строительстве. В: Молодые ученые – развитию национальной технологической инициативы (Поиск 2021). Сб. материалов Национальной (с международным участием) молодежной науч.-техн. конф. Иваново: ИВГПУ; 2021, с. 182–185.

5. <i>Мартыненко Т.М., Пронкевич С.А., Мартыненко И.М., Максимович В.А.</i> Анализ прочности узловых соединений при различных исполнениях конструкции на основе моделирования в среде ANSYS. В: Механика исследования и инновации. Междунар. сб. науч. ст. Гомель; 2022, Вып. 15, с. 147–151.

6. <i>Козлов Д.В., Муйземнек А.Ю., Гуськов М.С.</i> Варианты упрощения модели расчета композиционного материала в программном комплексе ANSYS. В: Информационные технологии в науке и образовании. Проблемы и перспективы. Сб. ст. по материалам VIII Всероссийской межвузовской науч.-практ. конф. Пенза: ПГУ; 2021, с. 362–363.

7. <i>Шемякин Е.И., Тутурин С.В., Короткина М.Р.</i> Разрушение древесины при сжатии. Вестник МГУЛ – Лесной Вестник. 2005;(3):56–70.

8. <i>Морозов Е.М., Муйземнек А.Ю., Шадский А.С.</i> ANSYS в руках инженера: Механика разрушения. 2-е изд. Москва: ЛЕНАНД; 2010.

9. <i>Разумов А.Е., Хузеев М.В., Ахметова Д.А., Шайхутдинова А.Р.</i> Экспериментальные исследования механических свойств термомодифицированной древесины. Вестник Казанского технологического университета. 2012;15(2):31–33.

10. <i>Рязанов Д.В.</i> Современные технологии модифицирования древесины. Вестник науки [интернет]. 2022;3(2). Режим доступа: https://www.xn----8sbempclcwd3bmt.xn--p1ai/article/5326.