CC BY
2
Водостойкость соединений деревянных конструкций на отечественных меламино-мочевино-формальдегидных клеях
А.Г. Черных, С.Е. Кирютина, С. И. Миронова, Т. Н. Казакевич,
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет,
Санкт-Петербург ООО СДМиК, Санкт-Петербург
Аннотация: В работе представлено исследование водостойкости соединений несущих клееных деревянных конструкций на отечественных меламино-мочевино-формальдегидных клеях (ММФК). Показана высокая относительная прочность образцов, высушенных после вымачивания и кипячения выше установленной для повышенной группы водостойкости. Дана оценка водостойкости для трех рецептур динамика роста трещин вследствие влияния влажностного фактора ММФК.
Ключевые слова: меламино-мочевино-формальдегидные клеи, деревянные конструкции, водостойкость клеевых соединений, прочность.
Меламино-мочевино-формальдегидные (ММФ) клеи занимают более половины объема клеев, применяемых для изготовления клееных деревянных конструкций и перекрёстно склеенной древесины [1,2] в России, при этом более чем на 90 % это импортные клеи. В рамках импортозамещения необходима разработка рецептуры ММФ клеев из отечественных компонентов и компонентов из дружественных стран (Китай) и выпуск таких клеев на территории Российской Федерации.
При эксплуатации клеевых соединений происходит ухудшение их свойств в результате старения клея и разрушения адгезионных связей [3, 4]. Действие климатических, внешних факторов приводит к необратимым повреждениям в клеевых соединениях [5, 6]. С целью изучения поведения клеевых соединений под влиянием различных факторов определяют прочность в исходном состоянии и после воздействия этих факторов в процессе эксплуатации [7, 8]. Задачами работы являются выполнение комплекса исследований по выбору рациональной рецептуры отечественных ММФ клеев на основе результатов испытаний о целью определения
прочности и стойкости клеевых соединений древесины. Поскольку изменение влажности является весомым фактором, дестабилизирующим прочностные свойства для древесины и древесных материалов [9, 10], в первую очередь, проводилось определение водостойкости клеевых соединений.
Исследования выполнялись на малых образцах, в соответствии с утвержденной нормативно-технической документацией ГОСТ 15613.1-84. Образцы изготавливаются из древесины сосны (рис. 1) с использованием трех рецептур отечественного ММФ клея торговой марки «РгОюМт» -двухкомпонентной клеевой системы на основании меламин-формальдегидной смолы и кислотного отвердителя, производится в соответствие с ТУ 20.52.10-001-19299941-2022 «Двухкомпонентные аминопластовые системы «ProtoMm». Рецептуры отличались количественный содержанием отвердителя. В рецептуре №1 присутствовало 20 весовых частей отвердителя, в рецептуре №2 - 50 весовых частей, в рецептуре №3 - 100 весовых частей.
и
Рис. 1. Образцы.
Испытания до разрушения образцов проводят по методике определения предела прочности при скалывании вдоль волокон по ГОСТ 33120-2014, п.6. На рис. 2 показан процесс испытания и разрушение образца. Все образцы, подверженные испытаниям, разрушались по древесине.
М Инженерный вестник Дона, №9 (2023) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n9y2023/8703
Рис. 2. Испытание образцов и характер их разрушений
В таблицах 1-3 сведены результаты испытаний при определении водостойкости клеевых соединений по рецептурам №№ 1-3, соответственно.
Таблица 1. Результаты при определении водостойкости клеевых соединений _рецептуры №1_
№ Характеристика Вид образцов Относительная прочность, %
испытания Единица измер. По ГОСТ 331212014 При испытаниях
1 После Мокрые МПа От 3,2 5,2
2 вымачивания Мокрые % От 60 64
3 Высушенные МПа От 3,2 8,0
4 Высушенные % Более 60 100
5 После кипячения Мокрые МПа От 3,2 5,0
6 Мокрые % Более 60 61
7 Высушенные МПа От 4,3 8,1
8 Высушенные % От 90 100
Таблица 2. Результаты при определении водостойкости клеевых соединений
рецептуры №2
№ Характеристи Вид Относительная прочность, %
ка испытания образцов Единица По ГОСТ 33121- При
измер. 2014 испытаниях
1 После вымачивания Мокрые МПа От 3,2 4,0
2 Мокрые % От 60 65
3 Высушенные МПа От 3,2 5.94
4 Высушенные % Более 60 100
5 После кипячения Мокрые МПа От 3,2 3,6
6 Мокрые % Более 60 62,5
7 Высушенные МПа От 4,3 6,81
8 Высушенные % От 90 101,25
аблица 3 - Результаты при определении водостойкости клеевых соединений для рецептуры № 3
№ Характеристи ка испытания Вид образцов Относительная прочность, %
Единица измер. По ГОСТ 33121-2014 При испытаниях
1 После вымачивания Мокрые МПа От 3,2 4,4
2 Мокрые % От 60 52,2
3 Высушенные МПа От 3,2 6,81
4 Высушенные % Более 60 80,8
5 После кипячения Мокрые МПа От 3,2 3,8
6 Мокрые % Более 60 45,1
7 Высушенные МПа От 4,3 7,1
8 Высушенные % От 90 84,2
Анализ полученных данных, после проведенных испытаний на водостойкость клеевых соединений - изменение прочности после температурно-влажностных воздействий, характер разрушения клеевых соединений (100 % по древесине, клеевая прослойка сохраняет целостность), позволяет отнести клеевые соединении, выполненные на каждой из трёх рецептур клея, к повышенной по ГОСТ 33122-2014.
Литература
1. Черных А. Г., Казакевич Т. Н., Груничев В. С., Кучко В. А. Унификация клеёных деревянных конструкций. Инновации в деревянном строительстве: Материалы 11-й Международной научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 22-23 апреля 2021 года. Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, 2021. С. 38-46.
2. Рыжов С. А. Применение метода модификации синтетических связующих составов в производстве древесных плит строительного назначения. Международная научно-техническая конференция молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова. Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2017. С. 1385-1389.
3. Мазаник, Н. В., Божелко И.К. Эксплуатационные характеристики клеев для составных деревянных конструкций. Труды БГТУ. Лесная и деревообрабатывающая промышленность. 2016. № 2(184). С. 136-139.
4. Русаков Д. С., Варанкина Г.С., Чубинский А. Н. Модификация фенолоформальдегидных смол отходами производства алюминия и целлюлозы. Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2019. № 2(368). С. 130-140.
5. Фрейдин А.С., Вуба К.Т. Прогнозирование свойств клеевых соединений древесины. Москва: Лесная Промышленность, 1980. 223 с.
6. Lukina A., Lisyatnikov M., Lukin M., Vatin N., Roshchina S. Strength properties of raw wood after a wildfire Magazine of Civil Engineering. 2023. № 3 (119). P. 11907.
7. Миронова С. И., Тихомиров А. В., Кирютина С. Е. Изучение стойкости клеевых соединений деревянных конструкций на основе однокомпонентного полиуретанового клея к температурно-влажностным воздействиям. Вестник гражданских инженеров. 2017. № 2(61). С. 90-95.
8. Lukina A., Lisyatnikov M., Martinov V., Kunitskya O., Chernykh A., Roschina S. Mechanical and microstructural changes in post-fire raw wood. Architecture and Engineering. 2022. V. 7. № 3. P. 44-52.
9. Кулинич, А. В., Ануфрович В.В., Кутузов Е.Н. Влияние влажности на трещиностойкость древесины. Ресурсосбережение и экология строительных материалов, изделий и конструкций сборник научных трудов 2-й Международной научно-практической конференции: в 2 томах, Курск, 01 октября 2019 года. Том 1. Курск: Юго-Западный государственный университет, 2019. С. 234-238.
10. Владимир Волынский: Технология клееных древесных материалов. Учебное пособие для вузов. Архангельск: Изд-во Архангельского ГТУ, 1198. 299 с.
References
1. Chernyx A. G., Kazakevich T. N., Grunichev V. S., Kuchko V. A. Unifikaciya kleyony'x derevyanny'x konstrukcij. Materialy' 11-j Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, Sankt-Peterburg, 22-23 aprelya 2021 goda. Sankt-Peterburg: Sankt-Peterburgskij gosudarstvenny'j arxitekturno-stroitel'ny'j universitet, 2021. pp. 38-46.
2. Ryzhov S. A. Mezhdunarodnaya nauchno-texnicheskaya konferenciya molody'x uchenyx BGTU im. V.G. Shuxova. Belgorod:
Belgorodskij gosudarstvenny'j texnologicheskij universitet im. V.G. Shuxova, 2017. pp. 1385-1389.
3. Mazanik, N. V., Bozhelko I.K. Trudy BGTU. Lesnaya i derevoobrabaty'vayushhaya promy'shlennosf. 2016. № 2(184). pp. 136-139.
4. Rusakov D. S., Varankina G.S., Chubinskij A. N. Izvestiya vy'sshix uchebny'x zavedenij. Lesnoj zhurnal. 2019. № 2(368). pp. 130-140.
5. Frejdin A.S., Vuba K.T. Prognozirovanie svojstv kleevy'x soedinenij drevesiny' [Prediction of properties of adhesive joints in wood]. Moskva: Lesnaya Promy'shlennost', 1980. 223 p.
6. Lukina A., Lisyatnikov M., Lukin M., Vatin N., Roshchina S. Magazine of Civil Engineering. 2023. № 3 (119). P. 11907.
7. Mironova S. I., Tixomirov A. V., Kiryutina S. E. Vestnik grazhdanskix inzhenerov. 2017. № 2(61). pp. 90-95.
8. Lukina A., Lisyatnikov M., Martinov V., Kunitskya O., Chernykh A., Roschina S. Architecture and Engineering. 2022. V. 7. № 3. pp. 44-52.
9. Kulinich, A. V., Anufrovich V.V., Kutuzov E.N. Vliyanie vlazhnosti na treshhinostojkost' drevesiny'. Sbornik nauchny'x trudov 2-j Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii: v 2 tomax, Kursk, 01 oktyabrya 2019 goda. Tom 1. Kursk: Yugo-Zapadny'j gosudarstvenny'j universitet, 2019. pp. 234-238.
10. Vladimir Voly'nskij: Texnologiya kleeny'x drevesny'x materialov. Uchebnoe posobie dlya vuzov [Glulam technology]. Arxangel'sk: Izd-vo Arxangel' skogo GTU, 1198. 299 p.
