Адгезия ранней и поздней древесины с цементным камнем
|
Рис.13. Общий вид прибора ДШ-3М-1
1 – механизм подъема нижнего зажима; 2 – шкала; 3 – стрелка-указатель; 4 – груз; 5 – силоизмеритель маятниковый; 6 – подвеска; 7 – верхний зажим; 8 – нижний зажим; 9 – рейка; 10 - груз
Результаты исследований выявили, что показатели адгезионной прочности для всех пород и видов обработки моделей с пластинами ранней древесины (ранняя-ранняя) больше, чем у моделей "поздняя-поздняя" и "ранняя-поздняя". Однако, если для сосны разница составляет соответственно 35 и 76%, то для ели она значительно меньше: 12 и 30%. Это можно объяснить тем, что морфологическое строение древесины ели отличается некоторыми особенностями из-за преобладания (87%) однотипных клеток трахеид ранней древесины и только 13% составляет поздняя.
Ель относится к породам с мягкой однородной древесиной. Из опубликованных данных видно (см. табл.8), что деформативность разных участков хвойных пород неодинакова. Это дает основание предположить, что в контактных зонах структуры арболита, на участках поздней древесины могут наблюдаться гораздо большие влажностные деформации, чем на участках ранней древесины. Наименьшая разность таких деформаций наблюдается у древесины ели.
Предпочтение, которое отдавали древесине ели при производстве арболита и других древесноцементных материалов объяснялось ранее меньшим содержание в ней легкогидролизуемых веществ [59]. Наши исследования показали, что заполнитель из ели имеет еще и то преимущество, что величина силы его сцепления с цементным камнем, выше, чем у других пород, а в процессе твердения и сушки арболита в контактных зонах его структуры образуются меньшие влажностные деформации вследствие более высокой, чем у других пород, однородности структуры.
Исследования микросрезов, полученных с помощью замораживающего микротома типа "X" из древесного заполнителя арболита, проведенные с применением растровой электронной микроскопии, показали, что цементное тесто проникает преимущественно в полости клеток (трахеид) на участках ранней древесины (см. рис. 10). Можно предположить, что более высокая адгезия цементного камня с ранней древесиной обеспечивается не только действием молекулярных сил сцепления, но еще и механических. Таким образом, невысокую прочность арболита можно объяснить специфической природой древесного заполнителя, неоднородным характером сцепления в контактных зонах на участках ранней и поздней древесины заполнителя, а также соответствующим влиянием неодинакового напряженного состояния в пределах каждой контактной зоны в силу возможности развития разных по величине влажностных деформаций на участках ранней и поздней древесины.
Учитывая анизотропные свойства древесного заполнителя, можно предположить, что при развитии напряжений, превышающих нормированные, центры деструкции в структуре арболита зарождаются преимущественно в контактных зонах на участках поздней древесины, а разрушение происходит уже затем по ослабленным контактам конгломерата.
Чтобы выявить закономерности сцепления органического целлюлозного заполнителя с цементным камнем в структуре конгломерата, приняты две структурные модели арболита, в которых роль заполнителя выполняли деревянные пластины размерами 39x20x20 и 39x39x20 мм (модель 1). Первая модель арболита, имитировавшая бетон с оптимальным расходом вяжущего, состояла из двух пластин размером 39x20x20 мм, склеиваемых цементным тестом нормальной густоты. Вторая модель арболита, имитировавшая жирный бетон с большим расходом вяжущего - из деревянной пластины (размером 39x39x20 мм), размещалась в середине формуемой призмы размером 40x40x160 мм из цементного теста нормальной густоты (модель 2). Эта модель с некоторыми изменениями, учитывающими специфические свойства древесины, заимствована у Н.П. Штейерта, исследовавшего адгезию минеральных заполнителей с цементным камнем [12].
|
|
|
Образцы склеенных деревянных пластин и призмы из цементного камня с серединкой из деревянной пластинки испытывали на растяжение (отрыв) и изгиб. Исследования адгезионной прочности (проведенные на универсальном приборе) модели первого типа показали (рис. 14), что характер разрушения на участках с неодинаковым морфологическим строением (ранняя и поздняя древесина) различен. Это особенно четко прослеживается при испытании на отрыв модели второго типа из цементной балочки с помещенной в середину пластиной из древесины сосны (рис. 15).
Рис.14. Универсальный измерительный прибор Ц1У. Показано испытание на адгезию (определение предела прочности при растяжении перпендикулярно плоскости сцепления древесины с цементным камнем) 
Рис.15. Универсальный измерительный прибор Ц1У. Показано испытание на адгезию (определение предела прочности при растяжении при изгибе древесины с цементным камнем)
На участках ранней древесины преобладает смешанное разрушение, а на участках с поздней древесиной — адгезионное. Такой характер разрушения мы объясняем особенностями морфологического строения древесины сосны. В годичных слоях ее четко различаются ранняя и поздняя древесина; трахеиды (клетки) ранней части широкополостные и относительно тонкостенные более приспособлены к водопроводящей функции, трахеиды поздней части — узкополостные и относительно толстостенные. Плотность участков поздней древесины значительно больше, чем ранней и, как показали наши исследования, характеризуется более низким значением сцепления с цементным камнем, тогда как на участках ранней древесины преобладает смешанный характер разрушения, что указывает на большую силу сцепления. Это, видимо, можно объяснить прониканием в открытые полости трахеид цементного геля из-за более высокой поверхностной пористости ранней древесины по сравнению с поздней, благодаря чему адгезионная прочность увеличивается за счет механического сцепления.
Исследования показали, что с увеличением шероховатости древесины до некоторого предела величина адгезии возрастает до тех пор, пока отдельные относительно крупные гребни (более 0,1—0,4 мм) не противодействуют образованию непрерывной прослойки из цементного камня, т.е. не нарушают одного из главных условий образования оптимальной структуры [45]. Оптимальная толщина цементного камня составила 0,3—0,6 мм в зависимости от шероховатости образцов древесины.
Сцепляемость пластин моделей древесного заполнителя тангенциального и радиального среза с цементным камнем неодинакова. Сопротивление отрыву в моделях тангенциального среза на 30—40% выше, чем у моделей радиального среза, что может быть объяснено наличием большего количества поздней древесины и особенностями ее сцепления с цементным камнем. С увеличением площади поздней древесины на склеиваемых поверхностях моделей наблюдается значительное снижение адгезионной прочности, что можно объяснить низкой сцепляемостью этих участков с цементным камнем и возможностью развития больших влажностных деформаций, чем на участках ранней древесины.
Низкую сцепляемость древесины лиственницы с цементным камнем, по нашему мнению, можно объяснить не только большим содержанием легкогидролизуемых и экстрактивных веществ, но и большей разницей влажностных деформаций ранней и поздней древесины, чем у ели и сосны. Таким образом, для получения объективных сопоставимых результатов при определении адгезии древесины с цементным камнем для каждой породы следует учитывать плоскость среза модели (тангенциальная, радиальная, поперечная) и процентное содержание на склеиваемых поверхностях ранней и поздней древесины, толщину прослойки цементного камня, а также условия хранения образцов.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 316; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!