Атмосферостойкость древесностружечных плит на фенолОФОРМАЛЬДЕГИДном связующем
Вахнина Т.Н., Пчеловодова Н.К. (ГОУ ВПО КГТУ, г. Кострома, РФ)
The results of studying of the wood-shaving slabs manufacturing for the building.
Древесно-стружечные плиты (ДСтП) являются одним из перспективных конструкционно-отделочных материалов для строительства. Одним из недостатков данного вида материалов, ограничивающих их использование, является невысокая водостойкость. От данного показателя зависят как теплофизические свойства, так и долговечность плитного материала.
На кафедре МТД КГТУ проводились исследования прочности, водостойкости и долговечности плит на фенолоформальдегидном связующем.
Математические модели зависимости прочности плит при статическом изгибе У1 и разбухания плит по толщине за 24 часа У2 от удельной продолжительности прессования Х1, плотности ДСтП Х2 и расхода связующего в наружных слоях Х3 (после отбрасывания незначимых коэффициентов уравнений регрессии):
У1 = 16,371 + 3,2Х1 + 2,77Х2 – 3,71Х3 + 1,683Х12 – 1,667Х22 – 1,467Х32 + +2,013Х1Х2 (1)
У2 = 14,028 + 1,017Х1 + 2,504Х2 + 4,309Х3 − 3,089Х12 + 1,991Х32 − 0,442Х1Х2 + 0,752Х1Х3 +1,083Х2Х3 (2)
Были проанализированы графические зависимости выходных величин и выбрано сочетание факторов, согласно которому были изготовлены образцы плитных материалов.
Ожидаемые характеристики: - прочность при статическом изгибе 24 МПа;
- разбухание по толщине за 24 часа 10%.
Результаты испытаний: - прочность при статическом изгибе 25,5 МПа;
- разбухание по толщине за 24 часа 9,4%.
Данные образцы плитных материалов по показателям «прочность при статическом изгибе» и «разбухание по толщине за 24 часа» соответствуют требованиям европейского стандарта EN 312-5 «Требования к конструкционным влагостойким ДСтП марки Р5».
По исследуемым показателям разработанные плитные материалы соответствуют требованиям, предъявляемым к строительным конструкционным влагостойким материалам. Однако для плит строительного назначения критерием долговечности и необходимым эксплуатационным показателем является также стойкость к воздействию температурно-влажностных колебаний.
Для образцов плитных материалов были проведены циклические испытания для определения динамики изменения показателей в переменных температурно-влажностных условиях. Для испытаний эксплуатационных свойств плит был использован метод по ГОСТ 17580-72, предназначенный для оценки конструкционных строительных клеев для склеивания древесины, металлов и др. материалов.
Последовательность цикла: пребывание в воде при 20ºС в течение 20 ч, замораживание при −20ºС в течение 6 ч, оттаивание при 20ºС в течение 16 ч и сушка образцов при 60ºС в течение 6 ч.
Параллельно проводились испытания контрольных образцов ДСтП общего назначения на карбамидоформальдегидном связующем. Результаты изменения показателей ДСтП в циклических испытаниях приведены в табл. 1.
Построенные по результатам циклических испытаний графические зависимости остаточной прочности и остаточной массы плиты после каждого цикла испытаний представлены на рис. 1, 2.
Таблица 1 – Показатели плит в циклических испытаниях
|
Циклы |
Масса, m, кг |
Потеря массы, Δm, % |
Предел прочности на статический изгиб, σi, МПа |
Разбухание по толщине, Рs, % |
Остаточная масса, % |
Остаточная прочность, % |
|
До |
0,2212/0,2003 |
- / - |
25,5/22,97 |
9,4/24,5 |
- |
- |
|
1 |
0,2093/0,1944 |
5, 38/2,95 |
21,09/11,39 |
10,7/24,8 |
94,62/97,05 |
82,5/49,6 |
|
2 |
0,1840/0,1790 |
16,82/10,63 |
18,27/6,50 |
12,2/25,7 |
83,18/89,37 |
71,5/28,3 |
|
3 |
0,1630/ разв |
26,3/ разв |
16,02/ разв |
12,9/ разв |
73,7/- |
62,9/0 |
|
4 |
0,1591/ - |
28,07/ - |
13,20/ - |
14,2/ - |
71,93/- |
51,6/0 |
|
5 |
0,1400/ - |
36,71/ - |
10,47/ - |
15,31/ - |
63,29/- |
41,0/0 |
|
6 |
0,1287/ - |
41,82/ - |
7,95/ - |
17,91/ - |
58,18/- |
31,3/0 |
|
7 |
0,1195/ - |
45,98/ - |
6,00/ - |
19,81/ - |
54,02/- |
23,5/0 |
Над чертой значения показателей для плит на фенолоформальдегидном связующем, под чертой – на карбамидоформальдегидном связующем.
Условия, в которых проводились циклические испытания, являются более жесткими, чем эксплуатация в реальных условиях. Расширение диапазонов варьирования температуры и влажности увеличивает температурно-влажностные деформации в отвержденном связующем и в древесных частицах. При этом возникают напряжения, превышающие напряжения, существующие в реальных эксплуатационных условиях. Быстрая смена температурно-влажностных режимов не позволяет релаксироваться этим напряжениям.
Рисунок 1- Динамика остаточной прочности:
1 – плиты на КФС; 2 – плиты на ФФС
Рисунок 2- Динамика остаточной массы:
1 – плиты на КФС; 2 – плиты на ФФС
Несмотря на достаточно большую потерю массы и прочности, после семи циклов испытаний плиты на ФФС не разрушаются. Стойкость к циклическим испытаниям служит показателем надежности материала.
По результатам исследования предлагаются к производству и использованию в качестве строительного отделочного материала ДСтП повышенной водостойкости, имеющие высокую прочность при статическом изгибе и хорошие эксплуатационные характеристики при работе в переменных температурно-влажностных условиях.
Данное направление развития должно внести свой вклад в повышение конкурентоспособности плитного производства путем диверсификации потенциальных потребителей, а также обеспечить строительную индустрию крупноформатными материалами для быстровозводимых зданий.