Диссертация (1172934), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Однако эффективность примененияконкретного метода пропитки и способы интенсификации процесса не являютсяпредметом данного исследования.74Оценка особенностей пропитываемости древесины рассматриваемыми вработе огнебиозащитными системами проводилась в одинаковых условиях. Вкачестве метода пропитки был выбран гидро-импульсный способ пропитки врежиме вакуум-давление (ВД) [145].Для интенсификации процесса пропитки сосновой древесины воднымирастворами огнебиозащитных систем необходимо применять следующие приемы:первоначальное удаление воздуха из полостей клеток;циклическое вакуумирование;чередование импульсного удара с выдержкой при статическом воздействии;применение гидродавления небольшой величины;циклическое воздействие гидродавлением;отказ от стадии осушающего вакуума.Таким образом, качество насыщения сосновых образцов исследуемымиводорастворимымиогнебиозащитнымисоставамибудетопределятьсяоптимальными значениями режимных параметров процесса, основанного наприменении циклического вакуумирования и градиента давления [3].Достижение надлежащего качества пропитки древесины невозможно безсоответствующего контроля влажности образцов, глубины пропитки, качестваприготовления антисептиков или антипиренов.
Для этого необходимо четкопредставлять, как определить количество поглощенного вещества (антисептикаили антипирена), глубину их проникновения и равномерность распределения подревесине, как оценить качество пропитки древесины.Процессы пропитки древесины можно рассматривать как совокупностьследующих физических явлений: движения жидкости в древесине под действиемизбыточного давления, диффузионного перемещения молекул или ионовпропитывающих веществ в древесине по полостям клеток, заполненных водой.Для определения глубины проникновения составов образцы раскалывалисьи с помощью линейки производились замеры окраса древесины ОБЗС.Контрольными параметрами при проведении пропитки были выбранывеличина поглощения, первоначальным ориентиром являлось значение на уровне7540кг/м3,определяемоевбольшинствеисследований[64],иглубинапроникновения раствора, которая является основной характеристикой при оценкекачества антисептирования древесины методом глубокой пропитки [119].Отработка условий пропитки проводилась в два этапа:1) Оценка пропитываемости в отношении обеспечения требуемых объемовпоглощения проводилась методом импульсной пропитки в лабораторномэксикаторе в режиме вакуум – атмосферное давление;2) Оценка возможности обеспечения глубокой пропитки с заданнымиобъемамипоглощенияпроводиласьметодомимпульснойпропиткивлабораторном автоклаве в режиме вакуум – давление.Отработка режимов пропитки проводилась на стандартных образцах дляоценки эффективности средств огнезащиты по [137] с размерами 150х30х60 мм.Режим вакуумирования в обоих случаях включал выдержку образцов врастворе в условиях разряжения до 0,08 МПа.
Избыточное давление при пропиткеспособом вакуум-давление составляло 0,2 МПа для низковязких составов (1 и 2),для состава с высокой вязкостью (3) – 0,4 МПа. Применение относительноневысокого импульсного давления позволяет исключить возникновение явлениякомпрессии («плача» древесины), а, значит, исключить в дальнейшем стадиюосушающего вакуумирования [3, 71].На первом этапе в процессе пропитки в режиме вакуум-атмосферноедавление глубина проникновения рабочих растворов в объем древесины непревышала 1 мм для составов 1 и 2, и 0,5 мм для состава 3 [56].Результаты пропитки способом ВАД представлены на рисунке 3.1 и вПриложении А.Наибольшую проникающую способность показали состав 1 (рисунок 3.1 а)и состав 2 (рисунок 3.1 б).
Характерной особенностью процесса пропиткидревесины является большой разброс значений уровней поглощения, зависящийне только от свойств и концентрации пропитывающего раствора, но и отособенностей конкретного образца. Максимальное поглощение при пропиткеполисахаридами (рисунок 3.1 в) не превышало 17 кг/м3 [70].7659,0*2 44,8*0,4*а)104,4*45*22,6*б)15,9*в)* - среднее поглощение, кг/м3Рисунок 3.1 – Влияние концентрации пропитывающего раствора на величину поглощения припропитке по методу ВАД: а) состав 1; б) состав 2; в) состав 3В то же время можно отметить более высокую стабильность значенийпоглощения при использовании состава 3. При этом, снижение величиныпоглощения по мере разбавления характеризуется линейной зависимостью(рисунок 3.2).
Это можно объяснить более высокой вязкостью, и, соответственно,низкой проникающей способностью пропиточных растворов данного состава.77Рисунок 3.2 – Зависимость величины поглощения от степени разбавленияводой товарного раствора огнебиозащитного составаДля составов 1 и 2 по мере разбавления поглощающая способностьизменяется нелинейно. Так для состава 2 характерно быстрое снижениепоглощающей способности при 30 %-м разбавлении, в первую очередь за счетуменьшения вариативности величин поглощения, учитывая, что минимумыпоглощений при концентрациях 45 и 33,75 % находятся примерно на одинаковомуровне.Для состава 1 при 50 %-ом разбавлении не приводит к значимымизменениям уровней поглощения.
При этом, как и для состава 2, наблюдаетсяповышение стабильности значений «привеса», что позволяет говорить оцелесообразности снижения концентраций рабочих растворов при проведениипропитки.При пропитке по методу вакуум-давление применение растворов составов 1и 2 в концентрациях необходимых для получения поглощения на уровне 40 кг/м 3позволило получить глубину проникновения не менее 15 мм (Приложение А).78Для интенсификации процесса, пропитка в данном случае проводиласьсовокупным воздействием импульсов глубокого разряжения и невысокогопеременного гидродавления [3].Задача введения состава 3 глубоко в объем древесины, оказаласьнеразрешимой в рамках используемого метода пропитки.
Во всех режимахглубина проникновения состава не превышала 2 – 3 мм.Для оценки влияния глубокой пропитки на поведение деревянныхконструкцийвусловияхстандартноготемпературногорежимабылиподготовлены образцы бруса из древесины сосны сечением 100х200 мм и длиной550 мм (максимальная длина образца для пропитки в лабораторном автоклаве).При этом для обеспечения требуемой глубины пропитки (не менее 15 мм)по результатам проведения дополнительных режимных исследований былиполученыследующиеусловияпропитки:вакуумирование–3цикла,продолжительность цикла – 20 минут, разрежение – 0.08МПа; импульсноегидродавление – 0,5 МПа (0,7 МПа для состава 3) 3 цикла, без выдержки.Результаты пропитки элементов деревянных конструкций представлены вприложении А.3.2 Исследование влияния глубокой пропитки на физико-механические итеплофизические свойства древесины3.2.1 Физико-механические свойства древесины с глубокой пропиткойогнебиозащитными составамиМассивная древесина обладает рядом уникальных качеств и свойств,наиболее востребованными из которых при возведении и эксплуатациистроительных конструкций являются ее прочностные показатели.
Прочность79пропитанной древесины во многом зависит от вида защитного средства и егоколичества. На нее так же могут оказать влияние параметры технологическогорежима пропитки (величина жидкостного давления, температура пропиточнойжидкости и др.). В рамках диссертационной работы проведены исследованиявлияния огнебиозащитных составов, содержащихся в пропитанной древесине, итехнологического режима глубокой пропитки в автоклаве на ее основныепрочностные показатели, а также изучалась адгезия лакокрасочных покрытий напропитанной подложке.Древесина, являясь природным материалом, обладает набором ценныхфизико-механическихитехнологическихсвойств,определяющихеевостребованность как строительного материала. Пропитка, как и любой инойтехнологический процесс помимо придания древесине новых свойств, таких какснижение пожарной опасности или же повышение биостойкости, можетприводить к снижению ряда важных прочностных показателей.Основнымифизико-механическимипоказателямидревесины,определяющими возможность ее применения в строительстве, являютсяпрочность на сжатие и скалывание, а также прочность на изгиб.Нормативные значения показателей прочности строительной древесинызакреплены в [122], вместе с тем для оценки действительного влияния средствогнебиозащиты в работе проводилось сравнение физико-механических свойствобработанной огнебиозащитными системами древесины с исходной нативнойдревесиной.
Оценка проводилась по трем показателям: прочности при сжатиивдоль волокон в соответствии с [133], при статическом изгибе по [145] и прискалывании вдоль волокон по [135]. Результаты испытаний на определениепрочностных показателей древесины представлены в Приложении Б.При проведении испытаний по определению предела прочности на изгиб(рисунок 3.3) установлено, что при поглощениях до 20 кг/м 3 прочностныехарактеристики пропитанных образцов соответствуют необработанной древесине,независимо от применяемого пропиточного огнебиозащитного состава.80Рисунок 3.3 – Результаты испытаний образцов древесины по показателю прочности на изгибНекоторое снижение прочности отмечается для образцов, пропитанныхсоставом 2 при уровне поглощения более 50 кг/м3. Минимальное значение вданном случае, при поглощении 66 кг/м3 составило 47 МПа, что на 39 % нижеминимального значения прочности, полученного для необработанной древесины.Для состава 1 на основании полученных данных можно говорить оботсутствии негативного влияния на прочностные характеристики древесинынезависимо от уровня поглощения.
Так при поглощении 81 кг/м3 пределпрочности составил 75,5 МПа, что только на 2 % ниже минимальногоизмеренного показателя необработанной древесины [146].При оценке влияния огнебиозащитных составов на показатели прочностипри сжатии (рисунок 3.4) и на скалывание (рисунок 3.5) отмечается отсутствиенегативного влияния составов 1 и 2.Для состава 1 характерно повышение предела прочности на сжатие прибольших поглощениях (более 40 кг/м3), а состав 2 при экстремально высокихпоглощениях (более 80 кг/м3) повышает предел прочности древесины наскалывание. Некоторое снижение прочности на скалывание отмечается длясостава 3.
При этом, минимальное значение, полученное в ходе испытаний на 2081% ниже минимального значения прочности, полученного для необработаннойдревесины [146].Рисунок 3.4 – Результаты испытаний образцов древесины по показателю прочности на сжатиеРисунок 3.5 – Результаты испытаний образцов древесины по показателю прочности наскалывание82Таким образом, полученные данные позволяют говорить об отсутствииотрицательного влияния глубокой пропитки древесины огнебиозащитнымисоставами на ее прочностные свойства, что определяет целесообразностьпроведения дальнейших исследований, направленных на выявление особенностейвлияния различных огнебиозащитныхсоставов на показатели пожарнойопасности элементов деревянных конструкций.3.2.2 Исследование теплофизических характеристик древесины с глубокойпропиткой огнебиозащитными составамиНаряду с прочностными характеристиками, для строительных материаловиспользуемых при возведении ограждающих конструктивных элементов важноезначение имеют показатели теплопроводности и теплоемкости, определяющиеэффективную толщину конструкции.
Для древесины характерны низкие значениятеплопроводности, определяющие высокую энергоэффективность зданий сограждающими ДК.В рамках работы была проведена оценка влияния глубокой пропиткидревесины огнебиозащитными составами на теплопроводность древесины(таблица 3.1).Таблица 3.1 – Результаты исследования теплопроводности древесины с глубокой пропиткойогнебиозащитными составами№Размеры образца, мм.УровеньМассаУсловнаяпоглощения,образца,плотность,кг/м3г.кг/м3Теплопроводность,образцааbhкВт/м·К123456781*99,5599,6920,0137,32103,95250,1182*99,5699,5119,7949,81102,85270,1223*99,2799,7918,8160,15112,16110,1394**100,75100,6719,6458,24110,95590,11583Продолжение таблицы 3.1123456785**99,6399,6120,2662,5487,14350,1046**99,9299,9219,7764,9487,64460,0987***99,5999,7519,3828,9697,05040,1118***99,7799,7720,0920,3897,94910,1139***98,9399,8419,6728,77105,75460,1171099,7199,6821,57-82,13850,1071199,4999,7520,25-95,34770,1061299,6999,7421,62-82,63870,103* древесина, пропитанная составом 1; ** древесина, пропитанная составом 2;*** древесина, пропитанная составом 3Как показывает анализ полученных данных введение в объем древесиныогнебиозащитных составов незначительно повышает показатели условнойплотности древесины.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
