Диссертация (1172934), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

Анализ литературных источников показывает, что вопросамповышения пожарной безопасности деревянных конструкций с применениемметодов глубокой пропитки посвящено ограниченное количество работ. При этомв качестве количественной характеристики огнезащищенности, по аналогии сбиоконсервированием, может быть принята глубина введения в материалантипирена, которая, в отличие от показателей расхода и привеса, легко можетбыть определена на практике.Главным недостатком применения методов поверхностной пропитки поместу установки конструкции является то, что такая обработка не влияет наквалификационное отнесение конструкций и материалов по показателямгорючести и огнестойкости.Развитие в последние десятилетия методов глубокой пропитки приантисептировании, позволилоисключить применение чрезмерновысокихдавлений, оказывающих негативное влияние на физико-механические свойства, атакжесократить энергозатратыидлительностьпропиткиконструкций на ее основе с применением импульсных методов.древесиныи46ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ2.1 Объекты исследованияОбъектами исследования являются строительные материалы и конструкциииз цельной древесины хвойных пород (сосны обыкновенной (P.

sylvestris) –Common pine), произрастающей в Уральском регионе. Плотность исследуемойдревесины в пределах 500 – 525 кг/м3.Сосновыеобразцывысокоскоростнымприменениииметодомимпульсноэлементыконструкцийконсервированиясоздаваемогобылидревесины,глубокогопропитаныоснованнымвакуумаинаневысокогопеременного гидродавления «вакуум-давление» (ВД) тремя огнебиозащитнымисистемами [67, 117, 129]:Система на основе раствора неорганических азот-фосфорсодержащихсоединений (состав 1);Система на основе органических азот-фосфорсодержащих соединений, вкачестве которой использовался промышленно выпускаемый огнебиозащитныйсостав «Аммафон-1» (состав 2);Система на основе органических пленкообразующих вспучивающихсявеществ, в качестве которой использовался продукт окисления растительныхполисахаридов [119 – 120] (состав 3).Привыборесоставовучитывалисьдоступностькомпонентовисебестоимость.

Кроме этого, ко всем составам предъявлялось требованиеобеспечение комплексной огне- и биозащиты.Антисептическое действие составов 1 и 2 достигается введениемкомпонентов, обеспечивающих антисептическое действие, биоцидные свойствасостава 3 определяются его щелочностью, снижающей вероятность развитиядереворазрушающих грибов и микроорганизмов [130]. Все рассматриваемыесоставы обеспечивают высокоэффективную защиту древесины от действиядереворазрушающих грибов вида Coniophora puteana, грибов синевы, плесени поГОСТ30028.4[131].Максимальнаяэффективностьдостигаетсяпри47комбинировании способов глубокой и поверхностной пропитки, использованиеисключительноглубокойпропиткинепозволяетполностьюисключитьвероятность развития грибов и микроорганизмов на поверхности конструкций(Приложение В).Принцип огнезащитного действия составов 1 и 2 основан на изменениимеханизма термоокислительной деструкции древесины в сторону повышениявыхода угольного остатка и негорючих газообразных продуктов [132].Модифицированныеполисахаридыобеспечиваютогнезащитузасчетформирования над поверхностью защищаемого материала теплоизолирующеговспученногокарбонизированногослоя[117].Характеристикитрехогнебиозащитных систем представлены в таблице 2.1.Таблица 2.1 – Характеристика огнебиозащитных составовХарактеристикиВнешний видПропиточные составыСостав 1Состав 2Состав 3прозрачная жидкостьпрозрачная жидкостьгустая жидкостьсветло-желтого цветасветло-коричневогокоричневого цветацветаКонцентрация сухих28,545-4635Содержание воды, %71,554-5565Концентрация4-4,56,5-7,510,5-12,5ОгнезащитнаяI группа огнезащитнойI группаI группаэффективность поэффективности (потеряогнезащитнойогнезащитнойГОСТ 53292-2009 примассы менее 9 %) приэффективности приэффективности приповерхностномрасходе 400 г/м2расходе 400 г/м2расходе 300 г/м2ПоказательНетоксичен иНетоксичен иНетоксичен ибезопасностипожаровзрыво-пожаровзрыво-пожаровзрыво-составабезопасенбезопасенбезопасенвеществ, %водородных ионов (рН)нанесении482.2 Методы исследования2.2.1 Метод оценки прочности древесины на сжатие вдоль волоконОпределение предела прочности при сжатии производилось в соответствиес ГОСТ 16483.10-73* [133].

Для испытаний изготавливались образцы в формепрямоугольной призмы с основанием 20×20 мм и длиной вдоль волокон 30 мм(см. рисунок 2.1) [3].30Pmax20Pmax20Рисунок 2.1 – Схема испытаний образцов на сжатие вдоль волокон [3]Грани образцов должны быть гладко выстроганы. Годичные слои наторцовыхповерхностяхдолжныбытьпараллельныоднойпареиперпендикулярны другой паре противоположных граней. Соседние грани образцадолжны быть выполнены под прямым углом. Торцовые поверхности должныбыть параллельны друг другу и перпендикулярны боковым поверхностям, гладковыстроганы или гладко опилены.Отклонения от номинальных размеров образца допускаются не более ± 0,5мм; любая величина, взятая в пределах допускаемого отклонения, должна бытьвыдержана на всем протяжении измерения с точностью ± 0,1 мм.

У образцовпроверяются: правильность плоскостей – ребром металлической линейки,49правильность расположения годичных слоев – визуально, правильность углов –металлическим угольником.Отобранные сосновые образцы маркировали, высушивали в сушильномшкафу до абсолютно сухого состояния, затем взвешивали на аналитических весах.После этого их оставляли в помещении до установления равновесной влажности.Поистечениидвухнедельобразцыопятьвзвешивалииизмерялиштангенциркулем их размеры.

Размеры поперечного сечения определяли насередине длины образцов с точностью до 0,1 мм.Пропитку образцов проводили на экспериментальной установке (вавтоклаве). Режимные параметры процесса представлены в таблице 2.2. Различнаявеличинапоглощенияантипиреновобразцамиобеспечиваласьзаварьирования концентрации составов.Таблица 2.2 – Постоянные и переменные факторы режима пропиткиПараметрыЕдиницыПостоянные факторыАнтипирены:состав 1, состав 2, состав 3Порода образцовсоснаПороки, ядровая древесинаотсутствуютСпособ пропиткиВДВеличина вакуума, МПа0,08Время создания вакуума, сек10Длительность выдержки под вакуумом, мин20Величина гидродавления, МПа:Составы 1 и 20,2Состав 30,3Количество импульсов гидродавления, шт2Количество циклов гидродавления, шт1Переменные факторы экспериментаКонцентрация состава 1, %28,5; 14,25Концентрация состава 2, %22,5; 11,25Концентрация 3-го состава, %5; 15счет50Извлеченные из пропиточной емкости образцы взвешивали и помещали ввытяжной шкаф.Качество пропитки характеризуется величиной поглощения антисептика(антипирена), выраженной в килограммах соли на кубический метр древесины иглубиной его проникновения в миллиметрах.

В работе величину общегопоглощения (П0) по формуле:По mp  W100  V,(2.1)где mр – масса раствора, вводимого в древесину, кг;W – концентрация раствора антисептика (антипирена), %;V – объем образца, см3, м3.Массу раствора, введенного в древесину, определяли по формуле:mp  m2  m1 ,(2.2)где m1 – масса образца до пропитки, г.;m2 – масса образца после пропитки, г.По истечении двух недель высохшие образцы снова взвешивали нааналитических весах с целью определения их фактической влажности весовымметодом в момент испытания на прочность.Образцы нагружали до полного их разрушения, т.е. до момента движениястрелки силоизмерителя в обратную сторону. Приложенную максимальнуюнагрузку Рmах считывали со шкалы силоизмерителя с точностью до 0,5 Н.Предел прочности при сжатии вдоль волокон GW при влажности образца вмомент испытания вычисляли по формуле:,где Рmax – максимальная разрушающая нагрузка, Н;a, b – размеры поперечного сечения образца, мм.(2.3)51Эксперименты по определению предела прочности древесины при сжатиивдоль волокон производились на испытательной машине УМ-5, общий видкоторой приведен на рисунке 2.2.Рисунок 2.2 – Испытательная машина УМ-5 [3]Предел прочности при сжатии вдоль волокон, приведенный к влажностиобразца 12 %, определяли по формуле:G12  Gw  1  α  W  12   ,(2.4)где α – поправочный коэффициент, равный 0,04 на каждый процентвлажности древесины всех пород;W – влажность образца в момент испытания, МПа.52Влажность образца в момент испытания рассчитывалась по формуле:Wm  m0,m0(2.5)где m – масса образца на момент испытания, г;m0 – масса образца в абсолютно сухом состоянии, г.m  m3   m2  m1   c,(2.6)где m3 – масса пропитанного образца после высушивания, г;m2 – масса образца по окончании пропитки, г;m1 – масса образца до пропитки, г;с – концентрация пропиточного раствора, доли единицы.2.2.2 Метод оценки прочности древесины при статическом изгибеОпределениепрочностипристатическомизгибепроводилосьвсоответствии с ГОСТ 16483.3-84 [134].

Для испытаний изготавливались образцы вформе бруска размерами 20×20×150 мм (см. рисунок 2.3).2020Pmax50100150Рисунок 2.3 – Схема испытаний образцов на статический изгиб [3]Методологический подход к подготовке, измерениям и испытанию образцованалогичен вышеописанному.53Предел прочности при статическом изгибе GW при влажности образца вмомент испытания вычисляли по формуле:σw 3  Pmax  l 2 b  h2 ,(2.7)где Рmax – максимальная разрушающая нагрузка, Н;a, b – размеры поперечного сечения образца, мм;l – расстояние между центрами опор, мм.При дальнейших расчетах использовались формулы (2.5 и 2.6).Эксперименты по определению предела прочности при статическом изгибепроизводились на испытательной машине VEB, общий вид которой приведен нарисунке 2.4.Рисунок 2.4 – Испытательная машина VEB542.2.3 Метод оценки прочности древесины при скалывании вдоль волоконОпределение прочности древесины при скалывании вдоль волоконпроводилось в соответствии с ГОСТ 16483.5-73 [135].

Характеристики

Список файлов диссертации